Was ist eigentlich – eine Regel von Mendel ?

Georg Josef Mendel war ein Mönch, der erstmals statistische Kreuzungsexperimente zur Feststellung von eventuellen Regeln zur Vererbung von Merkmalen durchführte ....

Mendel hatte hierbei Versuche an Erbsen durchgeführt und nach Größe, Samenfarbe und Samenform untersucht. Seine eigentlichen Untersuchungen waren noch um ein vielfaches genauer, allerdings reicht es zur Behandlung der Mendelschen Regeln aus, uns auf Samenfarbe und Samenform  zu beschränken. Ironischer weise war die Biologie nicht Mendels stärkstes Gebiet, und bei der Statistischen Beobachtung und vagen Erklärungsversuchen für die von ihm beobachteten Kreuzungsverhältnisse hatte er intuitiv ziemlich ins schwarze getroffen. Was Mendel wirklich wusste, und was ihm im Nachhinein von anderen Wissenschaftlern in den Mund gelegt wurde, wird in einem späteren Kommentar diskutiert. Ich werde mich hier nur auf die Erklärung der Mendelschen Regeln, von denen es 3 gibt, beschränken.

Die erste Regel – Uniformität
”Die Nachkommen homozygoter (also gleicherbiger, reinrassiger) Individuen sind untereinander gleich.”

(Die bunten Kreise symbolisieren verschieden farbige Erbsen, das “x” steht für die Kreuzung und in der Tabelle werden die gezeugten Nachkommen aufgelistet, jeder nachkomme erhält hierbei einen “Buchstaben” der Eltern)

  A/A x a/a

	A	A
a	A/a	A/a
a	A/a	A/a

Anders ausgedrückt, sind die Nachkommen von homozygoten Organismen im Bezug auf das  homozygote Allel gleich.

Hier wird die Kreuzung von 2 Erbsen dargestellt. Das Quadrat mit den verschieden großen Buchstaben ist ein sogenanntes “Punnet”-Quadrat Die Buchstaben repräsentieren Allele eines diploiden Organismus. Allele sind nichts anderes als Ausprägungen eines Gens. Da der Mensch ein diploider Organismus ist, ist bei uns jedes Chromosom –und somit auch jedes Allel doppelt vorhanden. Allerdings besteht de Möglichkeit das das Allel in unterschiedlichen Ausprägungen vorhanden ist. A/a repräsentieren in diesem Fall einen heterozygoten Organismus, Innerhalb der Zelle sind verschiedene Allele eines Gens vorhanden. Das Gegenteil von heterozygot ist homozygot. Homozygot ist eine Erbse wenn sie zwei gleiche Allele eines Gens besitzt. In diesem Beispiel hat die grüne Erbse für das Gen “Farbe” zweimal das Allel “a” welches für eine grüne Farbe verantwortlich ist.

Warum nun keine grünen Erbsen nach der Kreuzung gebildet wurden wird in der nächsten Kreuzung deutlich.

Die zweite Regel – Spaltungsregel
”Die Nachkommen einer Kreuzung mischerbiger Individuen sind nicht mehr gleichförmig, sondern spalten ihr äußeres Erscheinungsbild in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf.”

A/a x A/a

	A	a
A	A/A	A/a
a	A/a	a/a

Anders ausgedrückt, Kreuzt man zwei heterozygote Organismen kann man anhand der Verteilung des Phänotyps Rückschlüsse auf den Erbgang machen.

Mendel hat hier die nachkommen der ersten Kreuzung wiederum mit sich selbst gekreuzt und fand heraus, dass obwohl die “Elternpflanzen” nicht den Phänotyp der grünen Erbse ausbildeten, sie durchaus in der Lage waren, eine total intakte und grüne Erbse hervorzubringen. Dies ließ folgende Schlussfolgerungen zu:

1. Irgendwo in der benutzten Gelben Erbse muss die Information für die intakte Ausprägung eines grünen Phänotypen vorhanden sein.

2. Wenn in einer gelben Erbse, die Informationen zur Ausprägung beider Phänotypen vorhanden sind, wird vll. nur eine der beiden Informationen verwendet. Oder es ist nur die Information zu Ausprägung eines Phänotypen “ausreichend” vorhanden

Mendel nannten dies die “Dominaz” und “Rezzessivität” von Ausprägungen, diese Begriffe werden noch Heute verwendet

Anhand des Punnet-Quadrat wird deutlich, was dominant, bzw. rezessiv heißt. Ein großer Buchstabe signalisiert ein dominantes, haplosuffizientes Allel. Ein kleiner Buchstabe repräsentiert ein rezessives, haploinsuffizientes Allel. Das Wort haplosuffizient bedeutet soviel wie “allein ausreichend” und so wie ihr seht reicht ein “A” aus zu “verhindern” das Merkmal welches mit “a” in Verbindung steht ausgeprägt zu werden. Anders ausgedrückt, ein “a” reicht alleine nicht aus (es ist haploinsuffizient) um den Phänotypen “grüne Erbse” auszubilden.

Ein Phänotyp beschreibt die äußere Erscheinung eines Organismus, im Gegensatz dazu beschreibt der Genotyp die Allelkombination eines Organismus.

Die dritte Regel – Neukombination
”Kreuzt man Individuen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so gelten für jedes Merkmal Uniformitäts- und Spaltungsgesetz. Neben den Merkmalskombinationen der Parental-Generation treten in der F2-Generation neue Merkmalskombinationen auf. ”

Anders ausgedrückt, Merkmale sind durch Kreuzungen völlig frei untereinander Austauschbar. Bei freier Rekombinationsfähigkeit treten die Phänotypen im Verhältnis 9:3:3:1 auf.

[2]Aus “INTRODUCTION to GENETIC ANALYSIS” von F. Griffiths

Das Bild sollte euch jetzt nicht abschrecken, ihr seht hier nichts anderes als eine reihe von Kreuzungen die sich mit mehr als einem Merkmal beschäftigt. Die Merkmale sind neben der Farbe, auch die Oberfläche der Erbsen, es gibt glatte und schrumpelige (wrinkled).
P steht für Parental, die Parental Generation (Eltern-Generation) ist für all ihre Merkmale homozygot. Mendels erste Regel sagt uns das die Nachkommen dieser Generation (die sogenannte F1-Generation) gleich sein werden. Deswegen ist nur eine Erbse Angegeben. Wir wissen auch das große Buchstaben für dominante kleine Buchstaben für rezessive Allele stehen. Die F2 Generation entsteht aus der Kreuzung von der F1 Generation untereinander. Die F2 Generation weist nun alle denkbaren Kombinationen der Merkmale auf, die nicht in einer der Parentalgenerationen auftraten. Das Verhältnis 9:3:3:1 bezieht sich auf den Phänotyp.

Was hat das jetzt mit Züchtung zu tun ?
Genau diese Experimente bilden die faktische Grundlage für heutige Kreuzungen. Mendel hat mehr als 20.000 Kreuzungen durchgeführt. Was im Bezug auf Vererbung, für Farben von Erbsen gilt, ist z.B. auch für den Erwerb von Resistenzen,die Belastbarkeit oder die Wachstumsgeschwindigkeit relevant.
Ich möchte hier noch einmal betonen das Mendel zur Zeit seiner Experimente an Erbsen, keinerlei Informationen über die tatsächlichen Vorgänge bei der Vererbung von Eigenschaften hatte. Außerdem hat Mendel in seinem Werk “Versuche über Pflanzenhybride”[3] die Regeln nicht klar definiert. Das was wir jetzt Mendel’s Regeln nennen, ist die Mischung (ein Hybrid)aus seinen Beobachtungen und den mikroskopischen Erkenntnissen des 20.Jahrhunderts

Quellenangaben:
[1]Aus “INTRODUCTION to GENETIC ANALYSIS” von F. Griffiths
[2] www.mendelweb.org 
[3]http://www.mendelweb.org/MWGerText.html