Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Die mendelschen Regeln

Mendel war ein Priester an einem christlichen Kloster. Er hat bestimmte Merkmale von Erbsen- (und anderen) Pflanzen über Pflanzen-Generationen hinweg beobachtet. Er hat diese Merkmale statistisch ausgewertet und festgestellt, dass oft bestimmte Regeln bei der Vererbung von Merkmalen gelten. Er hat daher vermutet, dass die Merkmale durch bestimmten Prozesse von einer Generation der nächsten übergeben werden. Daher gilt Mendel als Begründer der Genetik. Einige Jahrzehnten später wurde seine Arbeit von weiteren Forschern bestätigt. Noch weitere Jahrzehnten später würde mit der Entdeckung von DNA auch der molekulare Mechanismus der Vererbung entdeckt. Die Regeln der Vererbung sind allgemein komplexer. Die Regeln von Mendel stellen einen Teil dieser Regeln dar.

Die Genetik-Theorie besagt, dass das DNA-Molekül aus mehreren kleineren Teilen besteht, die sogenannten Genen. Jedes Gen ist für die Produktion eines Proteins zuständig. Jedes Protein kann ein oder mehrere Merkmale beeinflussen. Umgekehrt kann ein Merkmal von einem oder mehreren Genen bestimmt sein. Mendel hat Regeln für Organismen entdeckt, die für ihre Reproduktion zwei Vorfahren („männlich“ und „weiblich“) brauchen. In diesen Organismen ist fast immer nicht ein einziges Gen sondern ein Genpaar für die Produktion eines Proteins zuständig. Ein Gen wird von einem Vorfahren und das andere Gen vom anderen Vorfahren geerbt. Die mendelschen Regeln gelten bei Merkmalen, die von einem einzigen Genpaar bestimmt wird. Mendel hat auch entdeckt, dass es einen dominant-rezessiven und einen intermediären Vererbungsvorgang gibt.

Dominant-rezessiver Erbgang (wie er z. B. bei der Blütenfarbe der Erbsenpflanze auftritt)	Intermediärer Erbgang (wie er z. B. bei der Blütenfarbe der Wunderblume auftritt)
Bei dem dominant-rezessiven Vererbungsvorgang gibt es zwei Arten von Genen für das gleiche Merkmal, hier für die Farbe der Erbsenblüten. Ein Gen ist dominant, hier das Gen für die rote Farbe. Dominant bedeutet hier, dass dieses Gens das Merkmal bestimmt. Wenn ein Gen für die rote Farbe im Genpaar präsent ist, dann wird die Blüte rot sein, auch wenn das andere Gen des Genpaars ein weiß-Farbe-Gen ist. Ein weiß-Farbe-Gen ist damit rezessiv. Damit die Erbsen eine weiße Blüte haben, müssen beide Gene des Genpaars weiß-Farbe-Gene sein. Um den Erbgang zu beobachten, brauchen wir am Anfang Erbsenpflanzen mit reinerbigen Genen. Beide Gene müssen entweder weiß-Farbe-Gene oder rot-Farbe-Gene sein. Damit haben wir zwei Erbsenpflanzen, die entsprechend weiß (Blume A) und rot (Blume B) sind. Die „Großelterngeneration“ (Generation 0) hat jeweils reinerbigen Gene für weiß (w/w) bzw. rot (R/R). Die „Elterngeneration“ (Generation 1) nimmt jeweils ein Gen von jedem „Großelternteil“. Alle haben Genpaare mit jeweils ein weiß-Farbe-Gen und ein rot-Farbe-Gen. Weil das rot-Farbe-Gen dominant ist, wird die Farbe der Blüte (Phänotyp) rot sein. Für die Kindergeneration (Generation 2) gibt es: - ein mal die Kombination von zwei rot-Farbe-Genen (Blume V). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) rot sein. - zwei mal die Kombination von einem rot-Farbe-Gen und einem weiß-Farbe-Gen (Blume U und Y). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) auch rot sein, weil das rot-Farbe-Gen dominant gegenüber dem weiß-Farbe-Gen ist. - ein mal die Kombination von zwei weiß-Farbe-Genen (Blume V). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) weiß sein. Damit ist das Verhältnis des Phänotyps 3:1 (Rot zu Weiß).	Bei dem intermediären Vererbungsvorgang gibt es auch zwei Arten von Genen für das gleiche Merkmal, hier für die Farbe der Wunderblumeblüten. Kein Gen ist hier dominant und sie bestimmen das Merkmal zusammen. Wenn zwei rot-Farbe-Gene präsent sind, dann ist die Farbe der Blüte rot. Wenn zwei weiß-Farbe-Gene präsent sind, dann ist die Farbe der Blüte weiß. Wenn ein rot-Farbe-Gen und ein weiß-Farbe-Gen präsent sind, dann ist die Farbe der Blüte gemischt, also rosa. Um den Erbgang zu beobachten, brauchen wir am Anfang Erbsenpflanzen mit reinerbigen Genen. Beide Gene müssen entweder weiß-Farbe-Gene oder rot-Farbe-Gene sein. Damit haben wir zwei Erbsenpflanzen, die entsprechend weiß (Blume A) und rot (Blume B) sind. Die „Großelterngeneration“ (Generation 0) hat jeweils reinerbigen Gene für weiß (w/w) bzw. rot (R/R). Die „Elterngeneration“ (Generation 1) nimmt jeweils ein Gen von jedem „Großelternteil“. Alle haben Genpaare mit jeweils ein weiß-Farbe-Gen und ein rot-Farbe-Gen. In diesem Fall wird die Farbe der Blüte (Phänotyp) rot sein. Für die Kindergeneration (Generation 2) gibt es: - ein mal die Kombination von zwei rot-Farbe-Genen (Blume V). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) rot sein. - zwei mal die Kombination von einem rot-Farbe-Gen und einem weiß-Farbe-Gen (Blume U und Y). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) rosa sein. - ein mal die Kombination von zwei weiß-Farbe-Genen (Blume V). Hier wird der Phänotyp (die Farbe der Blüte) weiß sein. Damit ist das Verhältnis des Phänotyps 1:2:1 (Rot zu Rosa zu Weiß).
Die Verhältnisse hier sind statistisch bedingt. Sie werden von einer sogenannten  Binomialverteilung bestimmt. Sie sind damit Durchschnittswerte. Wenn wir von zwei Pflanzen mit reinerbigen Genen, vier bekommen, werden die Ergebnisse unterschiedlich sein und nicht wie hier dargestellt. Was hier gezeigt wird, ist das Ergebnis einer statistischen Auswertung, die auch Mendel in seinen jahrelangen Beobachtungen festgestellt hatte.

Die Gene sind Teile der sogenannten Chromosomen. Die Chromosomen sind Teile des DNA. Die Chromosomen können wir mit einem starken Mikroskop unter bestimmten Bedingungen beobachten, auch weil das DNA-Molekül extrem groß (relativ zu einem Atom) ist.

• Chromosomen
• 
  Chromosomen einer Pflanze
• 
  menschliche Chromosomen
• 
  Chromosomen eines Wurms