วิธีการกำหนดจีโนไทป์ที่ไม่รู้จักโดยใช้การทดสอบข้าม

นานก่อนที่จะค้นพบว่ากรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลที่มีหน้าที่ในการถ่ายทอดลักษณะจากพ่อแม่ไปสู่ ลูกหลานพระภิกษุสงฆ์ชาวยุโรปกลาง Gregor Mendel ได้ทำการทดลองในพืชถั่วเพื่อหาการทำงานของกระบวนการของ กรรมพันธุ์ ด้วยการกำหนดหลักการของการครอบงำทางพันธุกรรมและความถดถอย Mendel ได้กำหนดวิธีการค้นหาจีโนไทป์ของแต่ละบุคคลโดยการสังเกตลูกหลานของตนจากการทดสอบข้าม

ในพันธุศาสตร์ Mendelian ลักษณะที่วัดได้ ฟีโนไทป์ ของแต่ละบุคคล เช่น สีของดอก ความยาวของลำต้น หรือรูปร่างของเมล็ดที่วัดได้ จะถูกควบคุมโดยยีนคู่หนึ่ง ความแตกต่างในลักษณะเหล่านี้เกิดจากบุคคลที่แตกต่างกันซึ่งมีรูปแบบอื่นของยีนเดียวกันที่เรียกว่าอัลลีล ตัวอย่างเช่น ต้นถั่วที่ Mendel ศึกษามีทั้งเมล็ดกลมหรือเมล็ดมีรอยย่น พืชเหล่านี้จำนวนมากเมื่อปล่อยให้ผสมเกสรด้วยตนเองเป็นพันธุ์แท้โดยให้กำเนิดลูกที่มีฟีโนไทป์เดียวกัน: พ่อแม่ที่มีเมล็ดกลมให้กำเนิดเมล็ดกลมและในทางกลับกัน

อย่างไรก็ตาม เมนเดลสังเกตเห็นว่าพืชเมล็ดกลมบางต้นเมื่อผสมเกสรด้วยตนเอง จะทำให้เกิดลูกที่กลมและมีรอยย่น นอกจากนี้ พืชเมล็ดเหี่ยวย่นที่ผสมเกสรตัวเองไม่เคยให้กำเนิดลูกหลานเมล็ดกลม เมนเดลสรุปว่าพ่อแม่พันธุ์เมล็ดกลมในกรณีนี้ต้องมีอัลลีลที่มีรอยย่น แต่การแสดงออกของยีนนี้ถูกปกปิดโดยการปรากฏตัวของอัลลีลทรงกลม ในทำนองเดียวกัน พืชเหี่ยวย่นพันธุ์แท้ต้องมีอัลลีลที่มีรอยย่นสองสำเนา เนื่องจากพฤติกรรมนี้ เขากำหนดให้เมล็ดกลมเป็น "เด่น" และเมล็ดเหี่ยวย่นเป็น "ถอย" และเขาพบว่าลักษณะอื่น ๆ อีกหลายอย่างมีรูปแบบที่คล้ายกัน

การค้นพบนี้หมายความว่าพืชเมล็ดกลมที่ไม่รู้จักอาจเป็นโฮโมไซกัส โดยมีอัลลีลเด่นสองอัลลีลหรือเฮเทอโรไซกัส โดยมีอัลลีลเด่นหนึ่งอัลลีลและอัลลีลหนึ่งอัน เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างจีโนไทป์ที่เป็นไปได้เหล่านี้ Mendel ได้พัฒนาขั้นตอนที่เรียกว่าการทดสอบข้าม เขาหยิบต้นเมล็ดที่มีรอยย่นซึ่งเขารู้ว่าเป็นโฮโมไซกัสสำหรับอัลลีลแบบถอย และผสมข้ามกับพืชลึกลับนั้น จากนั้นเขาก็มองไปที่ฟีโนไทป์ของลูกหลานจากไม้กางเขน

เมนเดลรู้ว่าลูกหลานแต่ละคนได้รับยีนหนึ่งสำเนาสำหรับรูปร่างของเมล็ดจากพ่อแม่แต่ละคน ดังนั้น ทั้งหมดจึงรับประกันว่าจะมีอัลลีลถอยหนึ่งอัลลีลจากพ่อแม่ที่มีรอยย่น ถ้าพ่อแม่ของเมล็ดกลมมีโฮโมไซกัส ลูกหลานก็จะได้รับอัลลีลที่โดดเด่นเช่นกัน ส่งผลให้เกิด heterozygosity สม่ำเสมอและเมล็ดกลม ในทางกลับกัน ถ้าพ่อแม่นั้นเป็นเฮเทอโรไซกัส ครึ่งหนึ่งของลูกหลานจะได้รับอัลลีลถอย ส่งผลให้มีลูกหลานของเมล็ดกลมและมีรอยย่นผสมกันหนึ่งต่อหนึ่ง สำหรับ Mendel ผลลัพธ์ที่มองเห็นได้เหล่านี้เผยให้เห็นการทำงานของพันธุกรรมที่มองไม่เห็นในขณะนั้น