Încă de la experimentele clasice ale plantelor de mazăre ale lui Gregor Mendel, oamenii de știință, medicii și fermierii au cercetat cum și de ce trăsăturile variază în funcție de organismele individuale. Mendel a arătat că o cruce de plante de mazăre cu flori albe și violete nu a creat o culoare mixtă, ci mai degrabă doar descendenți cu flori violete sau albe. În acest caz, violetul este o trăsătură dominantă, controlată de alela de culoare violet pentru gena culorii florii.
Gene și alele
O genă este o porțiune de ADN care codifică o proteină. Trăsăturile unui organism sunt în mare parte determinate de genele individului și de proteinele rezultate. Genele ocupă locații specifice de-a lungul moleculelor lungi de ADN din inima cromozomilor. Fiecare specie de organism are un număr stabilit de cromozomi. Organismele care se reproduc sexual au două seturi de cromozomi, câte un set de la fiecare părinte. De exemplu, o plantă de mazăre are 14 cromozomi sau șapte perechi, inclusiv o pereche de cromozomi cu gene care specifică culoarea florii. Genele potrivite pe o pereche de cromozomi se numesc alele.
Relațiile cu alele
O pereche de alele poate interacționa în moduri diferite. O alelă dominantă maschează trăsăturile specificate de o alelă recesivă. În exemplul florii de mazăre, violetul este dominant peste alb. Alela dominantă exprimă proteinele care au ca rezultat culoarea mov. Aceste proteine domină peste proteinele din flori albe produse de alela soră. Relațiile alelice sunt situaționale. De exemplu, culoarea mov poate fi recesivă pentru o altă alelă, cum ar fi una care codifică culoarea galbenă. Alelele co-dominante au influență egală, creând o expresie a ambelor trăsături. De exemplu, dacă florile violete și albe derivate din gene co-dominante, descendenții rezultați ar putea avea flori cu pete albe și violete.
Probabilități
Prezența unei relații dominant-recesive între o pereche de alele poate fi demonstrată de probabilitățile diferitelor trăsături la descendenți. De exemplu, luați în considerare o alelă de culoare purpurie, P, într-o plantă încrucișată cu o plantă cu culoarea albă a florii, W. Urmașii rezultați pot avea oricare dintre cele trei combinații posibile de alele: PP, PW și WW. Doar planta WW va avea flori albe, deoarece W este recesiv față de P. Probabilitatea unei trei combinații este de 25, 50 și respectiv 25%. Prin urmare, șansele de a obține descendenți cu flori violete sunt de 75%.
Alte relații
O altă relație alelă, incompletă sau semi-dominantă, este distinctă de co-dominare. Dacă culorile violet și alb ale florilor provin din alele semi-dominante, o descendență PW ar avea culoarea violet deschis, un amestec al celor două trăsături. Co-dominația ar fi dat în schimb flori patate. Epistaza este o interacțiune între alele de gene diferite. De exemplu, o specie de plantă ar putea avea o pereche de alele pentru culoare și o altă pereche pentru expresia culorii. Dacă o plantă are două gene recesive pentru exprimarea culorii, culoarea florii va fi albă, indiferent de machiajul alelelor de culoare.