So bestimmen Sie einen unbekannten Genotyp mithilfe eines Testkreuzes

Lange vor der Entdeckung, dass Desoxyribonukleinsäure das Molekül war, das für die Weitergabe von Merkmalen von den Eltern an ihre verantwortlich war Nachkommen führte der mitteleuropäische Mönch Gregor Mendel Experimente an Erbsenpflanzen durch, um die Funktionsweise des Prozesses herauszufinden Vererbung. Indem er die Prinzipien der genetischen Dominanz und Rezessivität festlegte, stellte Mendel fest, wie man den Genotyp eines Individuums durch Beobachtung seiner Nachkommen aus einer Testkreuzung findet.

In der Mendelschen Genetik wird jedes messbare Merkmal, jeder Phänotyp eines Individuums, wie seine Blütenfarbe, Stängellänge oder Samenform, von einem Genpaar gesteuert. Unterschiede in diesen Merkmalen werden dadurch verursacht, dass verschiedene Individuen verschiedene Formen derselben Gene besitzen, die als Allele bekannt sind. Zum Beispiel besaßen die von Mendel untersuchten Erbsenpflanzen entweder abgerundete oder runzlige Samen. Viele dieser Pflanzen waren, wenn sie der Selbstbestäubung überlassen wurden, reinrassig und brachten Nachkommen des gleichen Phänotyps hervor: runde Sameneltern produzierten alle runden Samennachkommen und umgekehrt.

Mendel bemerkte jedoch, dass einige der runden Samenpflanzen bei Selbstbestäubung eine Mischung aus runden und faltigen Nachkommen hervorbrachten. Darüber hinaus produzierten die selbstbestäubten, faltigen Samenpflanzen niemals runde Samen-Nachkommen. Mendel kam zu dem Schluss, dass die runden Sameneltern in diesem Fall ein faltiges Allel besessen haben müssen, dass die Expression dieses Gens jedoch durch das Vorhandensein eines runden Allels maskiert war. Ebenso müssen die faltigen Pflanzen der echten Zucht zwei Kopien des faltigen Allels besessen haben. Aufgrund dieses Verhaltens bezeichnete er runde Samen als "dominant" und faltige Samen als "rezessiv", und er stellte fest, dass viele andere Merkmale ähnlichen Mustern folgten.

Diese Entdeckung bedeutete, dass eine unbekannte runde Samenpflanze entweder homozygot sein könnte, indem sie zwei dominante Allele trägt, oder heterozygot, indem sie ein dominantes und ein rezessives Allel trägt. Zur Unterscheidung dieser möglichen Genotypen hat Mendel das sogenannte Testkreuz entwickelt. Er nahm eine faltige Samenpflanze, von der er wusste, dass sie für das rezessive Allel homozygot war, und befruchtete sie mit der mysteriösen Pflanze. Dann betrachtete er die Phänotypen der Nachkommen aus der Kreuzung.

Mendel wusste, dass jede Nachkommenschaft von jedem Elternteil eine Kopie des Gens für die Samenform erhielt. Daher wurde garantiert, dass alle ein rezessives Allel des faltigen Elternteils hatten. Wenn der Elternteil mit runden Samen homozygot wäre, würden die Nachkommen ebenfalls alle ein dominantes Allel erhalten, was zu einer einheitlichen Heterozygotie und runden Samen führt. Umgekehrt, wenn dieser Elternteil heterozygot wäre, würde die Hälfte der Nachkommen ein rezessives Allel erhalten, was zu einer Eins-zu-Eins-Mischung von runden und runzligen Nachkommen führt. Für Mendel zeigten diese sichtbaren Ergebnisse die damals unsichtbare Funktionsweise der Vererbung.