Još od klasičnih pokusa biljaka graška Gregora Mendela, znanstvenici, liječnici i poljoprivrednici istražuju kako i zašto se osobine razlikuju među pojedinim organizmima. Mendel je pokazao da križanje biljaka graška bijelog i ljubičastog cvijeta nije stvorilo mješovitu boju, već samo potomke ljubičastog ili bijelog cvijeta. U ovom je slučaju ljubičasta boja dominantno svojstvo, kontrolirano alelom ljubičaste boje za gen boje cvijeta.
Geni i aleli
Gen je dio DNA koji kodira protein. Osobine organizma u velikoj su mjeri određivani geni te proteini koji iz toga proizlaze. Geni zauzimaju specifična mjesta duž dugih molekula DNA u srcu kromosoma. Svaka vrsta organizma ima određeni broj kromosoma. Organizmi koji se spolno razmnožavaju imaju dva kompleta kromosoma, po jedan od svakog roditelja. Na primjer, biljka graška ima 14 kromosoma ili sedam parova, uključujući par kromosoma s genima koji određuju boju cvijeta. Geni koji se podudaraju na paru kromosoma nazivaju se alelima.
Alele veze
Par alela može komunicirati na različite načine. Dominantan alel maskira osobine specificirane recesivnim alelom. U primjeru cvijeta graška, ljubičasta boja dominira nad bijelom. Dominantni alel izražava proteine koji rezultiraju ljubičastom bojom. Ti proteini dominiraju nad proteinima bijelog cvijeta koje proizvodi sestrinski alel. Odnosi alela su situacijski. Na primjer, ljubičasta boja može biti recesivna za drugi alel, poput onog koji kodira žutu boju. Co-dominantni aleli imaju jednak utjecaj, stvarajući izraz obje osobine. Na primjer, ako su ljubičasti i bijeli cvjetovi izvedeni iz sudominantnih gena, rezultirajuće potomstvo može imati cvijeće s bijelim i ljubičastim mrljama.
Vjerojatnosti
Prisutnost dominantno-recesivnog odnosa među parom alela može se dokazati vjerojatnostima različitih osobina u potomstva. Na primjer, uzmite u obzir alel ljubičaste boje, P, u biljci koja je ukrštena s biljkom bijele boje cvijeta, W. Nastalo potomstvo može imati bilo koju od tri moguće kombinacije alela: PP, PW i WW. Samo će WW biljka imati bijele cvjetove, jer je W recesivan za P. Vjerojatnost tri kombinacije je 25, 50, odnosno 25 posto. Stoga su šanse za dobivanje potomka ljubičastog cvijeta 75 posto.
Ostale veze
Još jedan odnos alela, nepotpun ili poludominacija, razlikuje se od sudominacije. Ako su ljubičaste i bijele boje cvijeta iz poludominantnih alela, PW potomci bili bi obojeni u svijetloljubičastu, mješavinu dviju osobina. Sudominacija bi umjesto toga donijela pjegavo cvijeće. Epistaza je interakcija između alela različitih gena. Na primjer, biljna vrsta može imati jedan par alela za boju i drugi par za izražavanje boje. Ako biljka ima dva recesivna gena za izražavanje boja, boja cvijeta bit će bijela, bez obzira na sastav alela u boji.