Der österreichische Mönch Gregor Mendel führte Anfang des 19. Jahrhunderts revolutionäre Experimente mit Erbsenpflanzen durch, in denen er die Existenz von Merkmalen (er nannte sie „Faktoren“) nachwies, die die Nachkommen von ihren Eltern erben. Seine Arbeit gipfelt in den drei Prinzipien der Mendelschen Vererbung: dem Gesetz der Segregation, dem Gesetz der unabhängigen Auswahl und dem Gesetz der Dominanz.
Das Gesetz der Dominanz besagt, dass dominante Allele (eine Variation eines Gens) im Phänotyp (Erscheinungsbild) eines Organismus immer zum Ausdruck kommen, weil sie die Auswirkungen rezessiver Allele überdecken. Rezessive Merkmale treten nur auf, wenn die Nachkommen das rezessive Allel für das Merkmal von beiden Elternteilen erben. Die beiden anderen Gesetze der Mendelschen Vererbung betreffen die Bildung von Gameten und die unabhängige Natur ihrer Vererbung.
Gesetz der Segregation
Die Meiose ist der Prozess der Bildung von Samen- und Eizellen-Gameten. Jede Keimzelle enthält die Hälfte (haploid) der Chromosomenzahl, die ein Individuum braucht, so dass der Nachkomme nach der Befruchtung von jedem Elternteil ein Allel für ein Merkmal erhält. Das Segregationsgesetz besagt, dass sich die elterlichen Gene während der Meiose zufällig und gleichmäßig auf die Gameten aufteilen müssen, damit die Nachkommen die gleiche Chance haben, beide Allele zu erben. Kein Allel wird bevorzugt oder hat einen Vorteil gegenüber einem anderen.
Mendel beobachtete die Segregation in seinen Experimenten, als elterliche Erbsenpflanzen mit zwei Merkmalen Nachkommen produzierten, die alle das dominante Merkmal ausprägten, deren Nachkommen jedoch dominante und rezessive Merkmale in einem Verhältnis von 3:1 ausprägten. Im Rahmen dieser Arbeit entdeckte Mendel, dass er die Farbe und Größe der Nachkommen vorhersagen konnte.
Gesetz des unabhängigen Sortiments
Dieses Gesetz besagt, dass die Vererbung eines Allels nichts mit der Vererbung eines Allels für ein anderes Merkmal zu tun hat. Die Allele der Eltern werden unabhängig voneinander an die Nachkommen weitergegeben. Nach der Befruchtung kann die entstehende Zygote jede beliebige Chromosomenkombination der Eltern aufweisen, und alle möglichen Kombinationen treten mit gleicher Häufigkeit auf.
Wie die Segregation findet auch die unabhängige Selektion während der Meiose statt, insbesondere in der Prophase I, wenn sich die Chromosomen in zufälliger Ausrichtung entlang der Metaphasenplatte anordnen. Crossing Over, der Austausch und die Rekombination genetischer Informationen zwischen Chromosomen, findet ebenfalls in der Prophase I statt und trägt zur genetischen Vielfalt der Nachkommen bei.
Die obige Abbildung veranschaulicht die Gesetze der Mendelschen Vererbung. Die Segregation der Keimzellen und die unabhängige Sortierung der Merkmale erfolgt in der Meiose. Infolgedessen hat jeder Nachkomme am Ende die volle Anzahl von Chromosomen, die zufällig sortierte Allele von jedem Elternteil enthalten.