Die Versuche von Gregor Johann Mendel
Johann Gregor Mendel war nicht, wie viele vermuten würden, ein Naturwissenschaftler, sondern ein böhmischer Augustinerpater, der im Garten seines Klosters Experimente mit Pflanzen durchführte. Dabei benutzte er die biologisch recht einfache Erbsenpflanze. Die Vorteile der Erbsenpflanze: Sie ist pflegeleicht, da sie nur Wasser und Licht zum Wachsen benötigt. Außerdem führt sie viele Früchte, hier können Experimente besonders repräsentativ durchgeführt werden.
Johann Gregor Mendel hatte dabei zwei Typen von Elternpflanzen, die im Folgenden auch Parentalgeneration genannt werden („parent“ engl. Eltern). Die Pflanzen waren farblich in rot und weiß aufgeteilt. Dabei machte Mendel eine wichtige Entdeckung, die auch für alle weiteren Versuche eine große Rolle spielte: Die rote Erbsenpflanze vererbte nur die Information rot für die Farbe, die weiße Erbsenpflanze die Information weiß. Das ist besonders wichtig. Denn nun passierte folgendes:
Mendel kreuzte die rote Erbsenpflanze mit der weißen Erbsenpflanze. Dabei kam er zu dem Ergebnis, das die Ergebnisse in Form von rosa Blüten auftraten. Die Erbsenpflanze hatte also keine roten und keine weißen Blüten mehr, sondern rosafarbene Blüten. Mendel hielt also fest, dass die Tochtergeneration (auch Fililalgeneration F1 genannt) keine direkten Erbinformationen der Parentalgeneration übernommen hatte. Es war somit eine Mischung der beiden Farben rot und weiß entstanden. Aus diesem Grund wurden diese Nachkommen auch als Mischlinge oder Bastarde bezeichnet.
Mendel stellte sich nun eine weitere wichtige Frage: Was passiert, wenn man die rosafarbenen Nachkommen - also die erste Tochtergeneration - wieder untereinander kreuzt? Er machte einen weiteren Versuch. Sprich was passiert, wenn man die rosa Erbsenpflanzen mit einander kreuzt? Viele würden denken: Rosa und rosa bleibt rosa. Nicht ganz....
Mendel kreuzte die Filialgeneration F1 untereinander, die neue "Enkelgeneration" wurde nun Filialgeneration F2 genannt. Und diese lieferte eine interessante Farbgestaltung: 25 Prozent der Nachkommen waren rot, 50 Prozent waren rosa und 25 Prozent waren weiß.
Mendel stellte also ein Farbverhältnis fest:
Dies kann man sich recht einfach erklären: Die rosa Erbsenblüten, von denen Mendel ausgegangen war, hatten rote und weiße Erbinformationen. Diese Informationen wurden nun unter den entstehenden Blüten aufgeteilt. Daraus entstanden die Informationen rot, weiß und rosa. Die Aufteilung entstand wie folgt:
Wurden von zwei Erbsenpflanzen jeweils ihre roten Informationen vererbt, entstand eine rote Erbsenblüte. Wurde von beiden Erbsenpflanzen die Information weiß vererbt entstand eine weiße Blüte. Wurde von einer der beiden Pflanzen rot und von der anderen Pflanze weiß vererbt, entstand eine rosa Erbsenblüte.
In den folgenden Grafiken möchten wir euch dies genauer erläutern:
Diese Grafik stellt dar, was wir euch soeben erklärt haben. Zwei reinrassige Pflanzen mit den Informationen rot (AA) und weiß (aa) werden miteinander gekreuzt. Es entsteht eine rosafarbene Pflanze mit der Information (Aa). Sie hat also eine Information von rot und eine von weiß übernommen. Die Mischung dieser Farben ergibt die Farbe rosa.
In dieser Grafik könnt ihr erkennen, dass die beiden Mischlinge aus dem vorherigen Versuch der Kreuzung übernommen wurden. Sie stellen nun die erste Generation dar. Mit den Informationen Aa ausgestattet, werden sie nun gekreuzt. Es entstehen vier verschiedene Pflanzen. Dabei werden zwei Blüten mit der Information Aa ausgestattet und somit rosafarben, eine Blüte mit der Information AA, also rot und eine weitere Blüte mit der Information aa, also weiß.
Ein weiterer Versuch
Mendel führte noch einen weiteren interessanten Versuch durch: Er kreuzte Pflanzen mit runden und gelblichen Früchte mit Pflanzen, die grüne und eckige Früchte aufwiesen. Er interessierte sich nun dafür, wie Farbe und Aussehen bei der Tochtergeneration aussahen. Die F1-Generation (Tochtergeneration) hatte alle runde und gelbe Früchte. Diese kreuzte er erneut und erhielt die F2-Generation (Enkelgeneration), welche jedoch ganz unterschiedlich aussahen: Es entstanden sowohl Früchte mit den Formen der Eltern, also auch zwei neue Rassen mit gelb-eckig und grün-rundem Aussehen.
Die Schlussfolgerungen von Gregor Johann Mendel wurden in den drei Mendelschen Gesetzen zusammengefasst. Diese möchten wir euch nun im Folgenden als Mendel 1, Mendel 2 und Mendel 3 aufzeigen und dabei einige Fachbegriffe erklären.
Mendel 1: Uniformitätsregel
Mendel kreuzte Erbsenpflanzen mit rotem und weißem Aussehen miteinander, es entstanden rosafarbene Erbsenpflanzen. Dabei wurden Pflanzen verwendet, die nur die rote oder weiße Erbinformation in sich trugen. Ist dies der Fall, spricht man von reinerbig oder homozygot. Die Tochtergeneration - auch Filialgeneration F1 genannt - war rosa und trug die genetischen Informationen für rotes und weißes Aussehen. Deshalb spricht man bei diesen auch von mischerbig bzw. heterozygot.
Und noch ein Fachbegriff zum Merken: Der Begriff Phänotyp bezeichnet das äußere Erscheinungsbild. In unserem Fall war also der Phänotyp bei den Eltern rot oder weiß und bei den direkten Nachkommen rosa. Mendel fasste dies zur Uniformitätsregel zusammen, auch Mendel 1 genannt:
Mendel 1: Uniformitätsregel
Kreuzt man zwei reine Rassen einer Art miteinander, so zeigen die direkten Nachkommen das gleiche Aussehen.
Mendel 2: Spaltungsregel
Mendel kreuzte die rosa Nachkommen (Filialgeneration F1) wieder untereinander. Dann wurde die Enkelgeneration (Filialgeneration F2) miteinander gekreuzt, welche sich optisch unterschieden: 25 Prozent hatten weißes Aussehen, 50 Prozent rosa und 25 Prozent rot. Schaut man sich das Ganze einmal an, hat man also nicht nur Pflanzen mit rosa Aussehen (Phänotyp) wie bei den direkten Vorfahren, sondern auch wieder nur rote und nur weiße Pflanzen der Elterngeneration. Mendel fasste dies zur Spaltungsregel zusammen, auch Mendel 2 genannt:
Mendel 2: Spaltungsregel
Kreuzt man die Mischlinge (Tochtergeneration) untereinander, so spaltet sich die Enkelgeneration in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Dabei treten auch die Merkmale der Elterngeneration wieder auf.
Mendel 3: Unabhängigkeitsregel
Mendel kreuzte Pflanzen mit runden und gelblichen Früchten, mit Pflanzen, die grüne und eckige Früchte aufwiesen. Die Pflanzen der Tochtergeneration waren alle rund und gelb. Somit hatte sich die Form rund gegen die Form eckig durchgesetzt. Und die Farbe gelb setzte sich gegen die Farbe grün durch.
Dafür gibt es natürlich auch wieder Fachbegriffe. Setzt sich eine genetische Anlage durch, spricht man von dominant. Wird eine genetische Anlage hingegen unterdrückt, sprich man von rezessiv. Bei der Enkelgeneration (Filialgeneration F2) kamen unterschiedlichste Kombinationen als Ergebnis heraus (Details im Artikel oben). Mendel fasste diese Erkenntnis zur Unabhängigkeitsregel, auch Mendel 3 genannt zusammen:
Mendel 3: Unabhängigkeitsregel
Kreuzt man zwei Rassen, die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, so werden die einzelnen Erbanlagen unabhängig voneinander vererbt. Diese Erbanlagen können sich neu kombinieren.
Hinweis: Die Regeln von Mendel sind nicht universell gültig. Es gibt eine ganze Reihe an Ausnahmen, doch sollt ihr hier erst einmal einen guten Überblick über die Versuche bekommen. Eine Zusammenfassung der wichtigsten Begriffe zur Genetik findet ihr in unserem Artikel
