Alates Gregor Mendeli klassikalistest hernetaimekatsetest on teadlased, arstid ja põllumehed uurinud, kuidas ja miks tunnused üksikute organismide puhul erinevad. Mendel näitas, et valge ja lillaõieliste hernetaimede rist ei loonud segavärvi, vaid pigem ainult lilla- või valgeõielisi järglasi. Sel juhul on lilla domineeriv omadus, mida kontrollib lillevärvi geeni lilla värvi alleel.
Geenid ja alleelid
Geen on DNA lõik, mis kodeerib valku. Organismi tunnused määravad suuresti indiviidi geenid ja sellest tulenevad valgud. Geenid hõivavad kromosoomide südames asuvaid pikki DNA molekule kindlates kohtades. Igal organismiliigil on kindel arv kromosoome. Seksuaalselt paljunevatel organismidel on kaks kromosoomikomplekti, üks komplekt mõlemalt vanemalt. Näiteks hernetaimel on 14 kromosoomi ehk seitse paari, sealhulgas paar kromosoomi, millel on lille värvi määravad geenid. Kromosoomipaari sobivaid geene nimetatakse alleelideks.
Alleelisuhted
Alleelipaar võib suhelda erineval viisil. Domineeriv alleel varjab retsessiivse alleeliga määratud tunnuseid. Hernelille näites on valge värv domineeriv lilla. Domineeriv alleel väljendab valke, mille tulemuseks on lilla värv. Need valgud domineerivad õe alleeli poolt toodetud valgete õite valkude üle. Alleelisuhted on olukorrast sõltuvad. Näiteks võib lilla värv olla retsessiivne mõnele muule alleelile, näiteks sellele, mis kodeerib kollast värvi. Kaasvalitsevatel alleelidel on võrdne mõju, mis loob mõlema tunnuse väljenduse. Näiteks kui lillad ja valged lilled on saadud domineerivatest geenidest, võivad tekkivatel järglastel olla lilled valgete ja lillade laikudega.
Tõenäosused
Alleelipaari vahel domineeriva-retsessiivse suhte olemasolu saab näidata järeltulijate erinevate tunnuste tõenäosusega. Mõelgem näiteks violetse värvusega alleelile P taimel, mis on ristatud valge õievärvusega taimega W. Saadud järglastel võib olla mis tahes kolm võimalikku alleelikombinatsiooni: PP, PW ja WW. Ainult WW taimel on valged õied, sest W on P suhtes retsessiivne. Kolme kombinatsiooni tõenäosus on vastavalt 25, 50 ja 25 protsenti. Seetõttu on lillakasõieliste järglaste saamise tõenäosus 75 protsenti.
Muud suhted
Teine alleelide suhe, mittetäielik või pool domineerimine, erineb kaas domineerimisest. Kui lillad ja valged lillevärvid pärinevad pooleldi domineerivatest alleelidest, oleks PW järglased helelillad, mis on segu kahest tunnusest. Kaasvalitsemine oleks andnud hoopis täpilisi õisi. Epistaas on erinevate geenide alleelide vastasmõju. Näiteks võib taimeliigil olla üks paar alleeli värvi jaoks ja teine paar värvi väljendamiseks. Kui taimel on värvi väljendamiseks kaks retsessiivset geeni, on lille värv valge, hoolimata sellest, milline on värvialleelide meik.
