1 Und 2 Mendelsche Regel

Die Mendelschen Regeln sind grundlegende Prinzipien der Genetik, die beschreiben, wie Merkmale von Eltern an ihre Nachkommen vererbt werden. Sie wurden im 19. Jahrhundert von Gregor Mendel durch seine Experimente mit Erbsenpflanzen formuliert und bilden bis heute die Basis für unser Verständnis von Vererbung. Diese Regeln sind besonders wichtig, um zu verstehen, wie bestimmte genetische Eigenschaften weitergegeben werden und wie Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten bestimmter Merkmale in nachfolgenden Generationen berechnet werden können.

1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel (auch: Reziprozitätsregel)

Die Uniformitätsregel, auch Reziprozitätsregel genannt, besagt, dass die Nachkommen der ersten Filialgeneration (F1-Generation) untereinander gleich sind, wenn zwei reinerbige (homozygote) Eltern gekreuzt werden, die sich in einem Merkmal unterscheiden. Reinerbigkeit bedeutet, dass beide Allele (Varianten eines Gens) für das betrachtete Merkmal gleich sind.

Erläuterung

Stellen wir uns vor, wir kreuzen eine Erbsenpflanze mit reinen gelben Samen (Genotyp GG) mit einer Erbsenpflanze mit reinen grünen Samen (Genotyp gg). Gelb (G) ist dominant gegenüber Grün (g). Das bedeutet, dass wenn ein Allel für Gelb und ein Allel für Grün vorhanden sind (Genotyp Gg), die Samen gelb sein werden.

Die reinerbige gelbe Pflanze (GG) kann nur G-Allele weitergeben, und die reinerbige grüne Pflanze (gg) kann nur g-Allele weitergeben. In der F1-Generation erhalten alle Nachkommen also den Genotyp Gg. Da Gelb dominant ist, sind alle Pflanzen der F1-Generation gelbsamig. Die F1-Generation ist also uniform – alle Pflanzen sehen gleich aus (gelbe Samen) und haben den gleichen Genotyp (Gg).

Wichtiger Hinweis: Die Uniformitätsregel gilt nur, wenn die Eltern reinerbig sind und nur für die erste Filialgeneration (F1).

Beispiel

Nehmen wir ein weiteres Beispiel: Die Vererbung der Blütenfarbe bei einer bestimmten Pflanzenart. Wir kreuzen eine reinerbige Pflanze mit roten Blüten (RR) mit einer reinerbigen Pflanze mit weißen Blüten (rr). Rot (R) ist dominant über Weiß (r). Die F1-Generation wird dann den Genotyp Rr haben. Da Rot dominant ist, werden alle Pflanzen der F1-Generation rote Blüten haben. Sie sind uniform bezüglich ihrer Blütenfarbe.

2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel (auch: Segregationsregel)

Die Spaltungsregel besagt, dass sich bei der Kreuzung der Individuen der F1-Generation die Merkmale der Eltern in der F2-Generation (zweite Filialgeneration) in einem bestimmten Zahlenverhältnis aufspalten. Das bedeutet, dass die Allele für ein Merkmal sich während der Bildung von Keimzellen (Gameten: Eizellen und Spermien) trennen und zufällig wieder vereinigen.

Erläuterung

Wenn wir die Pflanzen der F1-Generation (Gg) aus unserem ersten Beispiel (gelbe und grüne Erbsensamen) untereinander kreuzen, erhalten wir die F2-Generation. Jede Pflanze der F1-Generation (Gg) kann entweder ein G-Allel oder ein g-Allel an ihre Nachkommen weitergeben.

Die möglichen Genotypen in der F2-Generation sind:

• GG: Reinerbig gelb
• Gg: Mischerbig gelb
• gG: Mischerbig gelb (wird oft auch als Gg geschrieben)
• gg: Reinerbig grün

Da die Allele sich zufällig trennen und wieder vereinigen, ergibt sich ein typisches Aufspaltungsverhältnis. Dieses Verhältnis kann mithilfe eines Punnett-Quadrats visualisiert werden:

In einem Punnett-Quadrat werden die möglichen Allele der Eltern (in diesem Fall G und g für beide Eltern) an den Seiten des Quadrats angeordnet. Die Felder des Quadrats repräsentieren dann die möglichen Genotypen der Nachkommen:

      |   G   |   g   |
    -------+-------+-------
    G |  GG   |  Gg   |
    -------+-------+-------
    g |  gG   |  gg   |
    -------+-------+-------
  

Aus dem Punnett-Quadrat ergibt sich folgendes Genotyp-Verhältnis: 1 GG : 2 Gg : 1 gg.

Da Gelb (G) dominant über Grün (g) ist, werden die Pflanzen mit den Genotypen GG und Gg gelbe Samen haben. Nur die Pflanzen mit dem Genotyp gg werden grüne Samen haben. Das resultierende Phänotyp-Verhältnis (Verhältnis der sichtbaren Merkmale) ist daher 3:1. Das bedeutet, dass in der F2-Generation etwa 3/4 der Pflanzen gelbe Samen und 1/4 grüne Samen haben werden.

Beispiel

Betrachten wir nochmals die Blütenfarbe. Wir kreuzen die Pflanzen der F1-Generation (Rr) untereinander. Das Punnett-Quadrat sieht dann wie folgt aus:

      |   R   |   r   |
    -------+-------+-------
    R |  RR   |  Rr   |
    -------+-------+-------
    r |  rR   |  rr   |
    -------+-------+-------
  

Das Genotyp-Verhältnis ist 1 RR : 2 Rr : 1 rr.

Da Rot (R) dominant über Weiß (r) ist, werden die Pflanzen mit den Genotypen RR und Rr rote Blüten haben. Nur die Pflanzen mit dem Genotyp rr werden weiße Blüten haben. Das resultierende Phänotyp-Verhältnis ist 3:1. Das bedeutet, dass in der F2-Generation etwa 3/4 der Pflanzen rote Blüten und 1/4 weiße Blüten haben werden.

Zusammenfassung der Spaltungsregel

• Die Allele für ein Merkmal trennen sich während der Gametenbildung.
• Jeder Gamet erhält nur ein Allel für jedes Merkmal.
• Bei der Befruchtung vereinigen sich die Allele zufällig wieder.
• Dies führt zu einer Aufspaltung der Merkmale in der F2-Generation in einem bestimmten Verhältnis (typischerweise 3:1 bei Dominanz).

Bedeutung der Mendelschen Regeln

Die Mendelschen Regeln sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Vererbung. Sie ermöglichen es uns, die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten bestimmter Merkmale in nachfolgenden Generationen vorherzusagen. Diese Regeln haben grundlegende Bedeutung für die Züchtung von Pflanzen und Tieren sowie für die Humangenetik und die Vorhersage des Risikos für genetisch bedingte Krankheiten.

Achtung: Die Mendelschen Regeln gelten hauptsächlich für Merkmale, die durch einzelne Gene mit zwei Allelen bestimmt werden und bei denen ein Allel dominant über das andere ist. In der Realität ist die Vererbung oft komplexer und wird von mehreren Genen beeinflusst (polygenische Vererbung) oder durch Umwelteinflüsse verändert.

Trotz dieser Einschränkungen bilden die Mendelschen Regeln das Fundament der modernen Genetik und sind unerlässlich, um die grundlegenden Prinzipien der Vererbung zu verstehen.