Die Mendelschen Regeln

Bei den drei von Mendel formulieren »Gesetzen« (heute Regeln) handelt es sich um die Uniformitätsregel, die Spaltungsregel und die Unabhängigkeitsregel. Sie beschreiben die Regeln der Vererbung.

Die Uniformitätsregel (auch Reziprozitätsregel genannt) gilt, wenn zwei Individuen gekreuzt werden, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie beide jeweils reinerbig (homozygot) sind. Die Nachkommen der ersten Generation sind dann uniform, d. h. bezogen auf das untersuchte Merkmal untereinander gleich. Beim dominant-rezessiven Erbbang ist dann bei allen Nachfahren das betreffende Merkmal eines Elternteils ausgeprägt, beim intermediären Erbgang haben alle Nachfahren dieselbe Mischform aus den Merkmalen beider Eltern. Die Spaltungsregel (auch Segregationsregel genannt) gilt, wenn zwei Individuen gekreuzt werden, die beide gleichartig mischerbig (heterozygot) sind, also z. B. zwei Pflanzen, die beide für die Blütenfarbe die Erbanlagen »weiß« und »violett« gleichermaßen aufweisen. Die Nachkommen einer solchen Heterozygoten-Kreuzung sind untereinander nicht mehr uniform, sondern spalten sich bezüglich der Merkmalsausprägung auf. Handelt es sich um eine dominant-rezessive Vererbung, so sind ein Viertel der Nachkommen reinerbig mit zwei rezessiven Erbanlagen und zeigen eine entsprechende Merkmalsausprägung (im Falle der Erbsen weiße Blüten). Die anderen drei Viertel zeigen eine Ausprägung wie reinerbige Individuen mit zwei dominanten Erbanlagen. Bei der Ausprägung des Merkmals besteht somit ein Verhältnis von 3:1. Die drei Viertel der Nachfahren, für die die Ausprägung des dominanten Merkmals gilt (bei den Erbsen sind das dann die violetten Blüten) setzen sich zusammen aus einem Viertel reinerbigen und zwei Viertel mischerbigen Individuen. Beim intermediärer Vererbung weist je ein Viertel der Nachkommen eine der beiden reinerbigen Varianten und die Hälfte der Individuen die Mischform der 1. Generation auf (Verhältnis von 1:2:1). Wenn wir also beispielsweise eine rote und eine weiße Rose kreuzen, und die Vererbung der Farbe dem intermediären Erbgang folgt, ist ein Viertel der Nachkommen rot, ein Viertel weiß und die übrige Hälfte eine Mischform. Sie könnten zum Beispiel rosa sein. Mendel schloss daraus, dass bei der Züchtung von Nachkommen nur ein Gen jedes Vorläufers ausgewählt wird. (Heute wissen wir, dass der Grund darin liegt, dass nur die Hälfte der Eltern-DNA für die Nachfahren verwendet wird). Die dritte Regel, die Unabhängigkeits-regel oder auch Neukombinationsregel, beschreibt das Vererbungsverhalten von zwei Merkmalen (z. B. Samenfarbe und Samenform) bei der Kreuzung reinerbiger Individuen und deren Nachkommen. Beide Merkmale werden unabhängig (daher der Name der Regel) voneinander vererbt, wobei ab der Enkelgeneration neue, reinerbige Kombinationen auftreten.

Mendel vertrat die These, dass jedes Merkmal einer Erbse (wie etwa die Pflanzenfarbe) tatsächlich durch zwei charakteristische Einheiten (die er Faktoren nannte) bestimmt wird. Heute bezeichnen wir diese Faktoren als Gene. Durch Versuche hat Mendel entdeckt, dass einige Gene dominant und andere rezessiv sind. Bei der Erbse ist das Gen die Farbe Violett dominant und das Gen für die weiße Farbe rezessiv.

Bezeichnet man das Violett-Gen als V und das Weiß-Gen als w, dann kann eine Erbsen-Pflanze jede Kombination dieser beiden Gene enthalten (VV, Vw, wV, oder ww), doch wenn eines dieser Gene ein V ist, werden die Pflanzen violett. (Die Kombination der Gene wird als Genotyp, ihr physikalischer Ausdruck als Phänotyp bezeichnet.) Weil das V-Gen dominant ist, haben nur Pflanzen mit dem ww-Gentyp einen weißen Phänotyp.

Bei seinen Versuchen begann Mendel mit zwei Gruppen von Pflanzen, die homogene Nachfahren für ein bestimmtes Merkmal produzierten (z. B. nur weiße, oder nur violette Nachfahren). Damit war sichergestellt, dass beide Gene für dieses Merkmal in den Ausgangspflanzen identisch waren. Die weißen Pflanzen enthielten also den ww-Genotyp und die violetten den VV-Genotyp.

Dann kreuzte er diese beiden Gruppen. Bei der Beobachtung zweier Generationen von Pflanzen (zu sehen in Abbildung 5.1), die von diesen »reinen« Vorfahren abstammten, bemerkte er ein Verhältnis von 1:3 (für einen weißen Nachkommen gab es drei violette), und durch sein Wissen um die Kombinatorik konnte er die Aufteilung in dominant und rezessiv herleiten.

Er mischte auch die Merkmale, um zu sehen, ob diese irgendwie verbunden waren. Er konnte dann das Fehlen dieser Verbindungen erkennen, indem er sich einfach die entsprechenden Mengenverhältnisse ansah. Diese Erkenntnisse basierten allein auf Beobachtungen, ohne dass der zugrundeliegende Mechanismus bekannt gewesen wäre. Dennoch waren alle Vermutungen korrekt (zumindest für die von ihm betrachteten Merkmale).

Die Merkmale, die bei der Vererbung den Mendelschen Regeln folgen, werden als Mendelsche Merkmale bezeichnet. Der oben beschriebene Prozess wird Mendelsche Vererbung genannt. Beim Menschen folgen Merkmale wie die Blutgruppe, der von ihnen produzierte Ohrenschmalz, oder ein gespaltenes Kinn den Mendelschen Regeln.

Einige Merkmale werden nicht durch ein einzelnes Gen bestimmt – die einzelnen Gene folgen zwar Mendels Regeln, ihr physikalischer Ausdruck aber nicht. Beim Menschen wird beispielsweise die Augenfarbe durch mindestens zwei Gene festgelegt (eines legt braun oder blau fest, das andere grün oder nussbraun).