Od czasu klasycznych eksperymentów Gregora Mendla z groszkiem naukowcy, lekarze i rolnicy badali, w jaki sposób i dlaczego cechy różnią się między poszczególnymi organizmami. Mendel wykazał, że krzyżówka roślin grochu o białych i fioletowych kwiatach nie tworzyła mieszanej barwy, a jedynie potomstwa o fioletowych lub białych kwiatach. W tym przypadku kolor fioletowy jest cechą dominującą, kontrolowaną przez allel koloru fioletowego dla genu koloru kwiatu.
Geny i allele
Gen to odcinek DNA, który koduje białko. Cechy organizmu są w dużej mierze zdeterminowane przez geny danej osoby i wynikające z nich białka. Geny zajmują określone miejsca wzdłuż długich cząsteczek DNA w sercu chromosomów. Każdy gatunek organizmu ma określoną liczbę chromosomów. Organizmy rozmnażające się płciowo mają dwa zestawy chromosomów, po jednym od każdego rodzica. Na przykład roślina grochu ma 14 chromosomów lub siedem par, w tym parę chromosomów z genami określającymi kolor kwiatu. Dopasowane geny na parze chromosomów nazywane są allelami.
Związki alleli
Para alleli może oddziaływać na różne sposoby. Allel dominujący maskuje cechy określone przez allel recesywny. W przykładzie kwiatu grochu fiolet dominuje nad bielą. Dominujący allel wyraża białka, które dają fioletowy kolor. Białka te dominują nad białkami białych kwiatów wytwarzanymi przez allel siostrzany. Związki alleli są sytuacyjne. Na przykład kolor fioletowy może być recesywny w stosunku do innego allelu, takiego jak ten, który koduje kolor żółty. Allele współdominujące mają jednakowy wpływ, tworząc ekspresję obu cech. Na przykład, jeśli fioletowe i białe kwiaty pochodzą od współdominujących genów, powstałe potomstwo może mieć kwiaty z białymi i fioletowymi plamkami.
Prawdopodobieństwo
Obecność relacji dominująco-recesywnej między parą alleli można wykazać prawdopodobieństwem występowania różnych cech u potomstwa. Rozważmy na przykład fioletowy allel P w roślinie skrzyżowanej z rośliną o białym kolorze kwiatów W. Otrzymane potomstwo może mieć dowolną z trzech możliwych kombinacji alleli: PP, PW i WW. Tylko roślina WW będzie miała białe kwiaty, ponieważ W jest recesywne w stosunku do P. Prawdopodobieństwo trzech kombinacji wynosi odpowiednio 25, 50 i 25 procent. Dlatego szanse na uzyskanie potomstwa o fioletowych kwiatach wynoszą 75 procent.
Inne relacje
Inna zależność alleli, niepełna lub częściowo dominacja, różni się od kodominacji. Jeśli fioletowe i białe kwiaty pochodzą z półdominujących alleli, potomstwo PW miałoby kolor jasnofioletowy, będący mieszanką tych dwóch cech. Współdominacja zamiast tego przyniosłaby nakrapiane kwiaty. Epistaza to interakcja między allelami różnych genów. Na przykład gatunek rośliny może mieć jedną parę alleli dla koloru i inną parę dla ekspresji koloru. Jeśli roślina ma dwa geny recesywne odpowiedzialne za ekspresję koloru, kolor kwiatu będzie biały, bez względu na skład alleli koloru.