Kopš Gregora Mendela klasiskajiem zirņu augu eksperimentiem zinātnieki, ārsti un lauksaimnieki ir pētījuši, kā un kāpēc iezīmes atšķiras starp atsevišķiem organismiem. Mendels parādīja, ka baltu un violetu ziedu zirņu stādu krustojums nerada jauktu krāsu, bet drīzāk tikai purpursarkanu vai baltu ziedu pēcnācējus. Šajā gadījumā purpursarkana ir dominējošā iezīme, ko kontrolē ziedu krāsas gēna purpursarkana alēle.
Gēni un alēles
Gēns ir DNS posms, kas kodē olbaltumvielu. Organisma īpašības lielā mērā nosaka indivīda gēni un no tiem izrietošie proteīni. Gēni aizņem noteiktas vietas gar garajām DNS molekulām hromosomu centrā. Katrai organisma sugai ir noteikts hromosomu skaits. Organismiem, kas vairojas seksuāli, ir divi hromosomu komplekti, pa vienam no katra vecāka. Piemēram, zirņu augā ir 14 hromosomas vai septiņi pāri, ieskaitot hromosomu pāri ar gēniem, kas norāda ziedu krāsu. Saskaņotos gēnus hromosomu pārī sauc par alēlēm.
Alēles attiecības
Alēļu pāris var mijiedarboties dažādos veidos. Dominējošā alēle maskē pazīmes, kuras nosaka recesīvā alēle. Zirņu ziedu piemērā violets ir dominējošs pār balto. Dominējošā alēle izsaka olbaltumvielas, kuru rezultātā veidojas violeta krāsa. Šīs olbaltumvielas dominē pār balto ziedu olbaltumvielām, ko ražo māsas alēle. Alēļu attiecības ir situatīvas. Piemēram, purpursarkana krāsa var būt recesīva citai alēlei, piemēram, tai, kas kodē dzelteno krāsu. Kop dominējošajām alēlēm ir vienāda ietekme, radot abu pazīmju izpausmi. Piemēram, ja purpursarkani un balti ziedi, kas iegūti no kopdominantiem gēniem, pēcnācējiem varētu būt ziedi ar baltiem un violetiem plankumiem.
Varbūtības
Dominējošo-recesīvo attiecību klātbūtni alēļu pārī var pierādīt ar dažādu pazīmju varbūtību pēcnācējiem. Piemēram, apsveriet purpursarkanu alēli P augā, kas sakrustots ar augu ar baltu ziedu krāsu W. Iegūtajam pēcnācējam var būt jebkura no trim iespējamām alēļu kombinācijām: PP, PW un WW. Tikai WW rūpnīcai būs balti ziedi, jo W ir recesīvs pret P. Trīs kombināciju iespējamība ir attiecīgi 25, 50 un 25 procenti. Tāpēc izredzes iegūt purpura ziedu pēcnācējus ir 75 procenti.
Citas attiecības
Citas alēļu attiecības, nepilnīga vai daļēja dominēšana, atšķiras no kop dominēšanas. Ja purpursarkanās un baltās ziedu krāsas ir no daļēji dominējošām alēlēm, PW pēcnācēji būtu gaiši violeti, kas ir abu īpašību sajaukums. Vienlaicīga dominēšana vietā būtu devusi plankumainos ziedus. Epistāze ir dažādu gēnu alēļu mijiedarbība. Piemēram, augu sugai var būt viens alēļu pāris krāsai un vēl viens pāris krāsu izpausmei. Ja augam ir divi recesīvi gēni krāsu izpausmei, ziedu krāsa būs balta, neatkarīgi no krāsu alēļu sastāva.