Zellen haben viele Aufgaben zu erledigen, aber keine ist wichtiger als die Synthese von Proteinen. Das Rezept für diese Aktivität liegt in der Desoxyribonukleinsäure eines Organismus, die er von jedem Elternteil erbt. Die Zellen von sich sexuell fortpflanzenden Organismen enthalten zwei aufeinander abgestimmte Sätze von DNA-Protein-Paketen, die Chromosomen. Gene sind Chromosomenabschnitte, die für Proteine kodieren, und ein Paar übereinstimmender Gene der Eltern, die als Allele bekannt sind, können auf unterschiedliche Weise interagieren.
Genexpression
Gene fungieren als Template für die Synthese von Boten-Ribonukleinsäure (mRNA). Enzyme transkribieren genetische Informationen aus der DNA des Gens auf mRNA-Stränge, die die Proteinsynthese antreiben, die von den Ribosomen der Zelle durchgeführt wird. Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare, die etwa 20.000 Genpaare enthalten, aber Gene machen nur etwa 2 Prozent des chromosomalen Grundstücks aus. Jedes Paarmitglied oder Allel kodiert für mehr oder weniger dasselbe Protein, aber die genaue Kodierung kann sich unterscheiden und daher verschiedene Versionen des Proteins exprimieren. Manche Gene sind so mutiert, dass sie nicht als Proteine exprimiert werden können.
Dominante und rezessive Allele
In einigen Fällen maskiert ein dominantes Allel die Expression seines rezessiven Partners. Zum Beispiel könnte eine Pflanze Gene tragen, die entweder für rote oder weiße Blüten kodieren. Wenn das rote Gen dominant ist, kann ein Nachwuchs nur dann weiße Blüten haben, wenn er zwei Allele für die weiße Farbe erhält. Eine Kreuzung aus rot- und weißblütigen Elternteilen bringt etwa 75 Prozent rotblütige Nachkommen und 25 Prozent weißblütige Nachkommen. Das weiße Merkmal könnte eine Mutation widerspiegeln, die die Blume unfähig macht, Pigment zu produzieren.
Kodominante und semidominante Allele
Einige Merkmale spiegeln die gleiche Dominanz beider Allele in einem Paar wider. In dieser Situation ist die resultierende Genexpression oder der Phänotyp das Produkt der verschiedenen Proteine, die von jedem Allel synthetisiert werden. Angenommen, die Allele der Blütenfarbe einer Pflanzenart sind kodominant. Eine Kreuzung zwischen rot- und weißblütigen Elternteilen bringt Nachkommen mit gefleckten roten und weißen Blüten hervor. Wären die Allele unvollständig dominant oder semidominant gewesen, würden die Nachkommen eine gemischte Phänotyp, rosa Blüten, da die Nachkommen nur eine einzige Dosis des Proteins haben, das produziert rote Farbe.
Epistatische Beziehungen
Epistase ist eine Interaktion zwischen zwei oder mehr verschiedenen Allelpaaren, die zusammen die Expression eines Merkmals beeinflussen. Manchmal maskiert oder modifiziert ein Gen die Expression mehrerer Gene. Forscher haben beispielsweise zwei verschiedene Gene identifiziert, die helfen, die Form eines Hühnerkamms zu bestimmen, das Rosenkamm-Gen und das Erbsenkamm-Gen. Die Waben der Nachkommen zeigen eine Mischung aus vier verschiedenen Kammstilen, was darauf hindeutet, dass zwei Allelpaare am Werk sind. Die Beziehungen zwischen den Allelen in einer epistatischen Gruppe können zu vielen verschiedenen Phänotypen führen.