Sin dai classici esperimenti sulle piante di pisello di Gregor Mendel, scienziati, medici e agricoltori hanno studiato come e perché i tratti variano tra i singoli organismi. Mendel dimostrò che un incrocio di piante di pisello a fiore bianco e viola non creava un colore misto, ma piuttosto solo una prole a fiore viola o bianco. In questo caso, il viola è un tratto dominante, controllato dall'allele viola per il gene del colore del fiore.
Geni e alleli
Un gene è un tratto di DNA che codifica per una proteina. I tratti di un organismo sono in gran parte determinati dai geni dell'individuo e dalle proteine risultanti. I geni occupano posizioni specifiche lungo le lunghe molecole di DNA nel cuore dei cromosomi. Ogni specie di organismo ha un determinato numero di cromosomi. Gli organismi che si riproducono sessualmente hanno due serie di cromosomi, una da ciascun genitore. Ad esempio, una pianta di pisello ha 14 cromosomi, o sette coppie, inclusa una coppia di cromosomi con geni che specificano il colore del fiore. I geni corrispondenti su una coppia di cromosomi sono chiamati alleli.
Relazioni alleliche
Una coppia di alleli può interagire in modi diversi. Un allele dominante maschera i tratti specificati da un allele recessivo. Nell'esempio del fiore di pisello, il viola è dominante sul bianco. L'allele dominante esprime proteine che risultano nel colore viola. Queste proteine dominano sulle proteine a fiore bianco prodotte dall'allele gemello. Le relazioni alleliche sono situazionali. Ad esempio, il colore viola potrebbe essere recessivo per un altro allele, come quello che codifica per il colore giallo. Gli alleli codominanti hanno uguale influenza, creando un'espressione di entrambi i tratti. Ad esempio, se i fiori viola e bianchi derivano da geni codominanti, la progenie risultante potrebbe avere fiori con macchie bianche e viola.
probabilità
La presenza di una relazione dominante-recessiva tra una coppia di alleli può essere dimostrata dalle probabilità di diversi tratti nella prole. Ad esempio, si consideri un allele di colore viola, P, in una pianta incrociata con una pianta avente il colore del fiore bianco, W. La progenie risultante può avere una qualsiasi delle tre possibili combinazioni di alleli: PP, PW e WW. Solo la pianta WW avrà fiori bianchi, perché W è recessiva per P. Le probabilità di tre combinazioni sono rispettivamente del 25, 50 e 25 percento. Pertanto, le probabilità di ottenere una prole a fiore viola sono del 75%.
Altre relazioni
Un'altra relazione allelica, incompleta o semidominante, è distinta dalla codominanza. Se i colori dei fiori viola e bianchi provengono da alleli semidominanti, una progenie PW sarebbe colorata di viola chiaro, un mix dei due tratti. La co-dominanza avrebbe invece prodotto fiori maculati. L'epistasi è un'interazione tra alleli di geni diversi. Ad esempio, una specie di pianta potrebbe avere una coppia di alleli per il colore e un'altra coppia per l'espressione del colore. Se una pianta ha due geni recessivi per l'espressione del colore, il colore del fiore sarà bianco, indipendentemente dalla composizione degli alleli del colore.