So ermitteln Sie einen unbekannten Genotyp mit einem Testkreuz

Gregor Mendels Experimente mit Erbsen zeigten, wie Eigenschaften wie runde Samen vererbt werden.

Lange vor der Entdeckung, dass Desoxyribonukleinsäure für die Weitergabe von Merkmalen von den Eltern an ihre Nachkommen verantwortlich ist, führte der mitteleuropäische Mönch Gregor Mendel Experimente in Erbsenpflanzen durch, um die Funktionsweise des Vererbungsprozesses herauszufinden. Indem er die Prinzipien der genetischen Dominanz und der Rezessivität festlegte, bestimmte Mendel, wie er den Genotyp eines Individuums finden konnte, indem er seine Nachkommen an einem Testkreuz beobachtete.

Gene tragen

In der Mendelschen Genetik wird jedes messbare Merkmal, der Phänotyp eines Individuums, wie seine Blütenfarbe, Stammlänge oder Samenform, durch ein Paar Gene kontrolliert. Unterschiede in diesen Merkmalen werden durch verschiedene Individuen verursacht, die alternative Formen der gleichen Gene besitzen, die als Allele bekannt sind. Zum Beispiel besaßen die Erbsenpflanzen, die Mendel studierte, entweder gerundete Samen oder faltige Samen. Viele dieser Pflanzen waren, wenn sie zur Selbstbestäubung überlassen wurden, echt brütend und lieferten Nachkommen desselben Phänotyps: runde Sameneltern produzierten rundum Samen-Nachkommen und umgekehrt.

Die Rezessive maskieren

Mendel bemerkte jedoch, dass einige der runden Samenpflanzen, wenn sie selbstbefruchtet waren, eine Mischung aus runden und zerknitterten Nachkommen hervorbrachten. Darüber hinaus produzierten die selbstbefruchtenden faltigen Samenpflanzen niemals runde Samennachkommen. Mendel schloss daraus, dass die Round-Seed-Eltern in diesem Fall ein faltiges Allel besitzen mussten, dass aber die Expression dieses Gens durch das Vorhandensein eines runden Allels maskiert wurde. Ebenso müssen die echt brüchigen Pflanzen zwei Kopien des faltigen Allels besitzen. Aufgrund dieses Verhaltens bezeichnete er runde Samen als "dominant" und faltige Samen als "rezessiv", und er fand, dass viele andere Merkmale ähnlichen Mustern folgten.

Ein Kreuz machen

Diese Entdeckung bedeutete, dass eine unbekannte Round-Seed-Pflanze entweder homozygot, zwei dominante Allele oder heterozygot sein konnte und ein dominantes und ein rezessives Allel trug. Um zwischen diesen möglichen Genotypen zu unterscheiden, entwickelte Mendel das als Testkreuz bezeichnete Verfahren. Er nahm eine faltige Samenpflanze, von der er wusste, dass sie für das rezessive Allel homozygot ist, und befruchtete sie mit der mysteriösen Pflanze. Dann betrachtete er die Phänotypen der Nachkommen vom Kreuz.

Verhältnisse und Ergebnisse

Mendel wusste, dass jede Nachkommenschaft von jedem Elternteil eine Kopie des Gens für die Samenform erhielt. Daher hatten alle garantiert ein rezessives Allel von dem faltigen Elternteil. Wenn der runde Samenelternteil homozygot wäre, würden alle Nachkommen ebenfalls ein dominantes Allel erhalten, was zu einer gleichförmigen Heterozygotie und runden Samen führt. Umgekehrt würde, wenn dieser Elternteil heterozygot wäre, die Hälfte der Nachkommen ein rezessives Allel erhalten, was zu einer Eins-zu-Eins-Mischung von runden und faltigen Samen-Nachkommen führen würde. Für Mendel enthüllten diese sichtbaren Ergebnisse die damals unsichtbaren Vererbungsprozesse.

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