Mendelsche Gesetze von Gregor Johann Mendel

Johann Gregor Mendel stellte die so genannten Mendelschen Gesetze der Genetik auf und erforschte damit erstmals, wie sich Eigenschaften von Eltern auf Kinder vererben. Wir erklären euch in diesem Artikel, was hinter diesem Bereich der Biologie steckt.

Jeder kennt das: Zwillinge sehen sich oftmals zum Verwechseln ähnlich. Und viele Kinder scheinen optisch eine "junge Version" ihrer Eltern darzustellen oder haben zumindest einige optische Ähnlichkeiten aufzuweisen. Woran liegt das?
Die Antwort auf diese Frage findet sich in einem großen biologischen Thema, der Genetik. Aber womit genau beschäftigt sich die Genetik? Nun, die menschlichen Erbanlagen, auch DNA genannt, oder andere wichtige Erbträger in pflanzlichen und menschlichen Zellen und Körpern werden im Teilbereich Genetik behandelt.

Bevor wir uns jedoch ausführlicher mit DNS und Chromosomen beschäftigen, erklären wir euch hier erst einmal die Grundlagen der Genetik. Dabei ist es besonders wichtig, die folgenden Versuche genau zu betrachten.  Ein Mann spielt bei der prägenden Erkenntnis der Erbschaftsregeln eine ganz besondere Rolle: Johann Gregor Mendel. Der Klosterpate, der 1865 die genetischen Entdeckungen der Übertragung von Erbgut machte, spielt im folgenden Artikel eine wichtige Rolle.

1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel

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.

Mit dieser Erbsenpflanze führte er Experimente durch. Er kreuzte Erbsenpflanzen mit weißen Blüten mit Erbsenpflanzen, welche rote Blüten aufwiesen. Die dabei herauskommenden Blüten ( F₁-Generation oder auch Tochter-Generation genannt ) wiesen dabei rote Blüten auf. Schaut man sich das Ganze aus Sicht der Vererbung an, so hat die weiße Erbsenpflanze die Information für weiße Blüten vererbt und die rote die Information für rote. Normalerweise müsste man jetzt sagen: Rot und weiß gemischt müsste rosa ergeben. Aber warum ist das hier nicht so? Der Grund liegt darin, dass die rote Farbe sich durchsetzt, sie ist dominant gegenüber der weißen Farbe. Die Erbinformation weiß hat sich nicht durchgesetzt und wird als rezessiv bezeichnet. Aus diesem Grund spricht man hier von einem dominant-rezessiven Erbgang.

Heißt: Wenn reinerbige rotblühende und reinerbige weißblühende Individuen gekreuzt werden, haben alle Mitglieder der F1-Generation eine Erbanlage (ein Gen) für weiß (von einem Elternteil ) und eine Erbanlage für rot (vom anderen Elternteil) vererbt bekommen, sie sind heterozygot. Trotzdem sind sie alle rotblühend, eben weil rot gegenüber weiß dominant ist. Die verschiedenen Formen einer Erbanlage (im Beispiel die Genformen für rot und weiß ) werden auch als Allele bezeichnet. Die folgende Grafik zeigt dies. Dabei werden dominante Eigenschaften in großen Buchstaben geschrieben, rezessive Eigenschaften in kleinen Buchstaben.

Dominant-Rezessive Vererbung:

Nun kann man aber auch Pflanzen mit roten und weißen Blüten kreuzen und lila Blüten erhalten. Was soll denn das jetzt? Nun, beim dominant-rezessiven Erbgang hat sich ein Merkmal durchgesetzt. Das war bei der oben genannten Blütenpflanze der Fall. Bei anderen Pflanzen, z.B. der Mirabilis jalapa ( Wunderblume ) liegt kein dominant-rezessiver Erbgang vor, sondern ein intermediärer Erbgang. Hier setzt sich also keine Blütenfarbe durch, sondern es entsteht eine Mischform. Aus roten und weißen Blüten der Eltern werden rosafarbene Blüten der Nachkommen. Die folgende Grafik zeigt wie dies aussieht. Man beachte, dass alle Buchstaben für die Erbinformationen klein geschrieben sind, da kein dominanter Anteil vorliegt.

Intermediärer Erbgang:

Aus beiden Versuchen zeigt sich, dass die 1. Tochtergeneration - auch F₁-Generation optisch immer gleich aussieht. In unserem Fall weißt die Tochtergeneration sowohl beim dominant-rezessivem Erbgang, als auch beim intermediären Erbgang immer die gleiche Farbe auf. Der Phänotyp ist somit gleich.

Mendel 1: Uniformitätsregel

Kreuzt man zwei reine Rassen einer Art miteinander, so zeigen die direkten Nachkommen das gleiche Aussehen.

2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel

Zur Erinnerung: Bei einem dominant-rezessivem Erbgang setzt sich ein Merkmal durch. Beispiel: Rote und weiße Blüten bei den Eltern und rote Blüten bei den Nachkommen. Beim intermediären Erbgang setzt sich kein Merkmal durch. Beispiel: Rote und weiße Blüten bei der Elterngeneration und rosa Farben bei den Nachkommen. Umgangssprachlich ausgedrückt haben wir nun Eltern und Kinder gehabt. Und jetzt sehen wir uns die Enkel an. Wir kreuzen nun die F1-Generation ( Kinder ) untereinander und erhalten die F₂-Generation ( Enkel ).

Beim dominant-rezessivem Erbgang passiert folgendes: Die F₁-Generation ( Kinder ) weisen Erbinformationen für weiß und rot auf. Nun kann rot-rot vererbt werden, daraus entsteht rot. Es kann rot-weiß vererbt werden, dabei entsteht auch rot, denn rot ist dominant. Wird hingegen weiß-weiß vererbt, entsteht weiß.  Also: Handelt es sich um eine dominant-rezessive Vererbung, so sind ein Viertel der F₂-Individuen reinerbig mit zwei rezessiven Erbanlagen und zeigen eine entsprechende Merkmalsausprägung. Die anderen drei Viertel zeigen eine Ausprägung wie reinerbige Individuen mit zwei dominanten Erbanlagen. Diese drei Viertel setzen sich zusammen aus reinerbigen (ein Viertel) und mischerbigen (zwei Viertel) Individuen. Auch hier eine Grafik zum besseren Verständnis:

Dominant-Rezessive Vererbung:

Bei der intermediären Vererbung sieht das Bild ein bisschen anders aus: Die F₁-Generation ( Kinder ) weißen Erbinformationen für weiß und rot auf. Die F₂-Generation ( Enkel ) kann dann weiß, rot oder auch lila aussehen. Was passiert hier nun? Also 1. Möglichkeit: Die F₂-Generation bekommt von beiden Eltern die Erbinformation "rot", dann ist auch der Nachkomme rot. Möglichkeit Nr.2: Es wird rot und weiß vererbt. Beim intermediären Erbgang entsteht dann eine Mischung die lila ist. Und letzte Möglichkeit: Es wird zweimal weiß vererbt, dann entsteht auch ein weißer Nachkomme. Die folgende Grafik zeigt auch dies:

Aus diesem Wissen lässt sich das zweite Mendelsche Gesetz ableiten: Die Spaltungsregel.

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.

3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel

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.

Und damit wären wir auch schon beim 3. Mendelschen Gesetz, welches auch unter der Unabhängigkeitsregel bekannt ist.

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 "Grundbegriffe der Genetik Zusammenfassung".

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