כיצד לקבוע גנוטיפ לא ידוע באמצעות צלב מבחן

הרבה לפני הגילוי שחומצה דעוקסיריבונוקלאית הייתה המולקולה האחראית להעברת תכונות מההורים שלהם הצאצאים, הנזיר המרכז אירופי גרגור מנדל ערך ניסויים בצמחי אפונה כדי להבין את פעולות התהליך של תוֹרָשָׁה. על ידי קביעת עקרונות הדומיננטיות וההישנות הגנטית, קבע מנדל כיצד למצוא את הגנוטיפ של אדם על ידי התבוננות בצאצאיו מצלב בדיקה.

בגנטיקה מנדלית, כל תכונה מדידה, פנוטיפ, של אדם, כגון צבע הפרח, אורך הגזע או צורת הזרע, נשלטת על ידי זוג גנים. הבדלים בתכונות אלה נגרמים על ידי אנשים שונים המחזיקים צורות חלופיות של אותם גנים, המכונים אללים. לדוגמה, צמחי האפונה שמנדל חקר היו בעלי זרעים מעוגלים או זרעים מקומטים. רבים מהצמחים הללו, כשהם נותרו להאבקה עצמית, היו רבייה אמיתית, והולידו צאצאים מאותו פנוטיפ: הורי זרעים עגולים הולידו כל צאצאי זרעים עגולים ולהיפך.

עם זאת, מנדל הבחין כי חלק מצמחי הזרעים העגולים, כשהם מאוביקים בעצמם, מייצרים תערובת של צאצאים עגולים ומקומטים. יתר על כן, צמחי הזרעים המקומטים באבקה עצמית מעולם לא הניבו צאצאים עגולים. מנדל הגיע למסקנה כי הורי הזרעים העגולים במקרה זה ודאי היו בעלי אלל מקומט, אך הביטוי של גן זה הוסווה על ידי נוכחותו של אלל עגול. כמו כן, הצמחים המקומטים האמיתיים חייבים להחזיק בשני עותקים של האלל המקומט. בגלל התנהגות זו הוא הגדיר זרעים עגולים כ"דומיננטיים "וזרעים מקומטים כ"רססיביים", והוא מצא שתכונות רבות אחרות עוקבות אחר דפוסים דומים.

תגלית זו פירושה שצמח זרעים עגול לא ידוע יכול להיות הומוזיגוטי, נושא שני אללים דומיננטיים, או הטרוזיגוטים, נושא אלל דומיננטי אחד ורססיבי. כדי להבחין בין גנוטיפים אפשריים אלה, פיתח מנדל את ההליך המכונה צלב הבדיקה. הוא לקח צמח זרעים מקומט, שידע כי הוא הומוזיגוזי עבור האלל הרצסיבי, והאביק אותו באמצעות צמח המסתורין. לאחר מכן הוא הביט בפנוטיפים של הצאצאים מהצלב.

מנדל ידע שכל צאצא מקבל עותק אחד של הגן לצורת זרעים מכל אחד מההורים. לכן הובטח לכולם אלל רצסיבי אחד מההורה המקומט. אם ההורה לזרעים עגולים היה הומוזיגוזי, אז הצאצאים היו מקבלים גם אלל דומיננטי, וכתוצאה מכך הטרוזיגוזיות אחידה וזרעים עגולים. לעומת זאת, אם אותו הורה היה הטרוזיגוט, מחצית מהצאצאים יקבלו אלל רצסיבי, וכתוצאה מכך תערובת אחת לאחת של צאצאי זרעים עגולים ומקומטים. בעיני מנדל התוצאות הגלויות הללו חשפו את פעולות התורשה שלא נראו אז.