Vererbungsregeln – 2. und 3. Mendelsche Regel

Weißt du noch, was damals im Garten von Mendels Kloster abging? Hat was mit Erbsen zu tun, neee keine Suppenparty! Mendel hat doch bahnbrechende Erkenntnisse der Genetik mithilfe von Experimenten an Erbsenpflanzen gesammelt. Falls du alles vergessen hast, schau dir noch einmal das Video zur ersten Mendel'schen Regel an, ansonsten machen wir weiter mit der „zweiten und dritten Mendel'schen Regel“. Zur Wiederholung: Die Uniformitätsregel besagt, dass alle Nachkommen der Filialgeneration eins im betrachteten Merkmal gleich – also Uniform sind, wenn man zuvor zwei Individuen einer Art gekreuzt hat, die sich reinerbig in einem Merkmal voneinander unterscheiden. In diesem Beispiel tragen also alle Nachkommen im Phänotyp uniform runde Samen und besitzen den heterozygoten Genotyp groß A klein b. Die Individuen der P-Generation sind reinerbig, tragen also den homozygoten Genotyp groß AA oder klein bb und unterscheiden sich demnach in der Merkmalsausprägung runde oder runzelige Erbsenform. Dass alle Erbsen der F-eins-Generation rund sind, liegt daran, dass das Allel für die runde Form dominant, also merkmalsausprägend ist. Das haben wir ebenfalls bereits gelernt. Soweit alles klar? Ok, aber wie sieht es aus, wenn man die Individuen der F-eins-Generation untereinander kreuzt? Das hat sich Mendel, der Fuchs, natürlich auch gefragt und weiterhin fleißig experimentiert. Siehe da, die Merkmalsausprägung „runzelig“ trat auf einmal wieder auf, obwohl sie in der F-eins-Generation nicht zum Vorschein kam. Auch bei der Untersuchung anderer Merkmalsausprägungen, wie verschiedener Erbsenfarben, war dies der Fall. Entscheidend war dabei, dass das Zahlenverhältnis der beiden Merkmalsausprägungen in der F-zwei-Generation immer gleich blieb – drei zu eins im Phänotyp. Mendel formulierte dazu die Spaltungsregeln. Diese besagt Folgendes: kreuzt man die Individuen der F-eins-Generation untereinander, so spalten sich die Individuen der F-zwei-Generation bezüglich der betrachteten Merkmalsausprägung in einem bestimmten Zahlenverhältnis – etwa drei zu eins – auf. Auch diese Regel kann man anhand der Genotypen und mithilfe eines sogenannten Kombinationsquadrats nachvollziehen. Setzen wir die Genotypen der zu kreuzenden Individuen in die erste Zeile und Spalte ein – in diesem Fall jeweils groß G klein g, so können wir die möglichen Genotypen der nächsten Generation kombinieren. Es ergeben sich: Groß G groß G, groß G klein g, groß G klein g und klein g klein g. Im Genotyp spalten sich die Individuen also in einem Zahlenverhältnis von eins zu zwei zu eins. Da die gelbe Farbe, hier mit groß G gekennzeichnet, die dominante Merkmalsvariante darstellt, tragen drei von vier Nachkommen, auch die mit heterozygotem Genotyp „Groß G klein g“, im Phänotyp gelbe Samen. Meine Güte, Erbsen über Erbsen. Ne mal im Ernst, voraussagen zu können, wie häufig eine Merkmalsausprägung in der nächsten Generation wahrscheinlich auftreten wird, ist ziemlich abgefahren oder? Denk mal drüber nach, wozu das gut sein könnte! Weiter geht's – eine Regel hat der gute alte Gregor ja noch aufgestellt. In weiteren Vererbungsexperimenten hat Gregor Mendel Erbsenpflanzen untersucht, die sich in ZWEI Merkmalen jeweils reinerbig unterschieden. Er hat folgendes beobachten können und fixiert: Die Erbsen der F-eins-Generation waren alle Uniform gelb und rund, die der F-zwei-Generation spalteten sich außerdem unabhängig voneinander wieder in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Sehen wir uns erneut die Genotypen an und versuchen dieses Phänomen mithilfe eines Kombinationsquadrats zu verstehen. Kommend aus der P-Generation treten ausschließlich die gelbe Farbe und runde Form in der F-eins-Generation auf – wir schreiben groß G für das Allel der dominanten gelben Merkmalsausprägung und klein g für das der grünen. Groß A steht dann für die runde Erbsenform – ebenfalls dominant und somit merkmalsausprägend, klein b steht für die runzelige Form. Die Uniformitätsregel gilt auch hier. Sehen wir uns nun die möglichen Kombinationen an, die durch die Geschlechtszellen der F-eins-Generation weitergegeben werden können. Wenn wir diese nun in das Kombinationsquadrat überführen, können wir ablesen, welche Geno- und Phänotypen voraussichtlich in der F-zwei-Generation auftreten. Drücke gern kurz auf Pause und überlege erst einmal selbst, wie das Quadrat ausgefüllt werden könnte. Es ergibt sich Folgendes. Bist du auf dieselben Kombinationen und Merkmalsausprägungen gekommen? Entscheidend ist hierbei, dass sich die Merkmale erneut in einem bestimmten Zahlenverhältnis aufspalten und das unabhängig voneinander. Mendel formulierte dazu die Unabhängigkeitsregeln. Kreuzt man Individuen gleicher Art, die sich in zwei oder mehreren Merkmalen jeweils reinerbig voneinander unterscheiden, so gelten für jedes der betrachteten Merkmale die Uniformitäts- und Spaltungsregel. Es können in der F-zwei-Generation neue Kombinationen auftreten, die Merkmalsausprägungen werden unabhängig voneinander vererbt. Fassen wir den ganzen Kram zur Verebsung – äh, Vererbung, nochmal zusammen. Mendel hat drei schlaue Regeln aufgestellt, nach denen einfache Merkmale vererbt werden. Die Uniformitätsregel kennst du ja schon längst, heute hast du unter anderem etwas über die Spaltungsregel erfahren, nach der sich die Ausprägung eines Merkmals im Phänotyp bei einem dominant-rezessiven Erbgang in einem Zahlenverhältnis von drei zu eins aufspaltet. Darüber hinaus besagt die Unabhängigkeitsregel, dass zwei betrachtete Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden. Die Verteilung der Merkmale in der Tochtergeneration ist also nicht wechselseitig beeinflusst. Jetzt ist's aber doch höchste Zeit für ne Suppenparty, oder? Weg vom Schreibtisch, ab in den Garten!