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Seit den klassischen Experimenten mit Erbsenpflanzen von Gregor Mendel erforschen Wissenschaftler, Ärzte und Landwirte, wie und warum sich die Eigenschaften der einzelnen Organismen unterscheiden. Mendel zeigte, dass eine Kreuzung aus weiß- und violettblütigen Erbsenpflanzen keine Mischfarbe, sondern nur violett- oder weißblütige Nachkommen hervorbrachte. In diesem Fall ist Lila ein dominierendes Merkmal, das durch das Lila-Allel für das Blütenfarbgen gesteuert wird.
Gene und Allele
Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der für ein Protein kodiert. Die Eigenschaften eines Organismus werden weitgehend von den Genen und den daraus resultierenden Proteinen des Individuums bestimmt. Gene befinden sich an bestimmten Stellen entlang der langen DNA-Moleküle im Herzen der Chromosomen. Jede Organismenart hat eine bestimmte Anzahl von Chromosomen. Organismen, die sich sexuell vermehren, haben zwei Chromosomensätze, einen Satz von jedem Elternteil. Beispielsweise hat eine Erbsenpflanze 14 Chromosomen oder sieben Paare, einschließlich eines Chromosomenpaars mit Genen, die die Blütenfarbe angeben. Die passenden Gene auf einem Chromosomenpaar werden Allele genannt.
Allel-Beziehungen
Ein Paar Allele kann auf unterschiedliche Weise interagieren. Ein dominantes Allel maskiert die Merkmale eines rezessiven Allels. Im Beispiel der Erbsenblüte dominiert Lila gegenüber Weiß. Das dominante Allel exprimiert Proteine, die die violette Farbe ergeben. Diese Proteine dominieren gegenüber den weißen Blütenproteinen, die vom Schwesterallel produziert werden. Allelbeziehungen sind situativ. Zum Beispiel könnte die violette Farbe für ein anderes Allel rezessiv sein, wie zum Beispiel eine, die für die Farbe Gelb kodiert. Co-dominante Allele haben den gleichen Einfluss und bringen beide Eigenschaften zum Ausdruck. Wenn zum Beispiel violette und weiße Blüten von co-dominanten Genen stammen, können die resultierenden Nachkommen Blüten mit weißen und violetten Flecken aufweisen.
Wahrscheinlichkeiten
Das Vorhandensein einer dominant-rezessiven Beziehung zwischen einem Paar von Allelen kann durch die Wahrscheinlichkeiten verschiedener Merkmale bei Nachkommen nachgewiesen werden. Betrachten Sie beispielsweise ein Allel der Farbe Purpur P in einer Pflanze, die mit einer Pflanze mit weißer Blütenfarbe W gekreuzt ist. Der resultierende Nachwuchs kann eine von drei möglichen Allelkombinationen aufweisen: PP, PW und WW. Nur die WW-Pflanze wird weiße Blüten haben, da W für P rezessiv ist. Die Wahrscheinlichkeit für drei Kombinationen beträgt 25, 50 bzw. 25 Prozent. Daher liegt die Wahrscheinlichkeit, dass ein purpurblütiger Nachwuchs geboren wird, bei 75 Prozent.
Andere Beziehungen
Eine andere Allelbeziehung, unvollständig oder semi-dominant, unterscheidet sich von der Co-Dominanz. Wenn violette und weiße Blütenfarben von semi-dominanten Allelen stammen, wäre ein PW-Nachwuchs hellviolett gefärbt, eine Mischung der beiden Merkmale. Die Ko-Dominanz hätte stattdessen gefleckte Blumen hervorgebracht. Epistase ist eine Interaktion zwischen Allelen verschiedener Gene. Zum Beispiel könnte eine Pflanzenart ein Paar Allele für die Farbe und ein anderes Paar für die Farbexpression haben. Wenn eine Pflanze zwei rezessive Gene für die Farbexpression besitzt, ist die Blütenfarbe weiß, unabhängig von der Zusammensetzung der Farballele.