Bedingungen und Funktionsweise der Regel
Damit die erste mendelsche Regel greift, muss eine strenge Bedingung erfüllt sein: An der Kreuzung müssen zwei homozygote Individuen beteiligt sein (die Elterngeneration wird mit dem lateinischen Buchstaben P bezeichnet). Diese Organismen dürfen sich nur in einem einzigen Paar alternativer, d. h. einander ausschließender Merkmale voneinander unterscheiden.
Ein Elternteil hat einen dominanten homozygoten Genotyp ($AA$), während der andere einen rezessiven homozygoten Genotyp ($aa$) aufweist. Bei ihrer Kreuzung entstehen Hybriden der ersten Generation (bezeichnet als $F_1$).
Jedes Nachkommen erhält von jedem Elternteil ein Gen. Infolgedessen bildet sich ein gemischter Genotyp — $Aa$. Solche Organismen werden als heterozygot bezeichnet. Da alle Nachkommen den gleichen Satz von Allelen ($Aa$) erhalten, ist in der ersten Generation eine vollständige genetische und phänotypische Uniformität zu beobachten.
Vollständige Dominanz (am Beispiel der Erbse)
Die klassische Manifestation der ersten mendelschen Regel ist mit dem Phänomen der vollständigen Dominanz verbunden. In dieser Situation unterdrückt das starke (dominante) Gen die Funktion des schwachen (rezessiven) Gens vollständig, ohne diesem eine Chance zu lassen, sich äußerlich zu äußern.
Betrachten wir diesen Prozess am Beispiel der Kreuzung von Erbsenpflanzen:
- Elternformen (P): Eine Pflanze mit gelben Samen (Genotyp $AA$) wird mit einer Pflanze mit grünen Samen (Genotyp $aa$) gekreuzt.
- Nachkommenschaft ($F_1$): Alle entstandenen Hybriden erben den Genotyp $Aa$ (sind heterozygot).
- Phänotyp $F_1$: Da das Gen für die gelbe Farbe über das Gen für die grüne Farbe vollständig dominiert, wachsen absolut alle Samen in der ersten Generation gelb heran.
Somit bleibt das rezessive Merkmal (die grüne Farbe) im Genotyp verborgen, aber äußerlich sind alle Hybriden uniform und gleichen dem dominanten Elternteil.
Unvollständige Dominanz (intermediäre Vererbung)
In der Natur kommt es nicht selten zu Situationen, in denen das dominante Gen die Wirkung des rezessiven Gens nicht vollständig unterdrücken kann. Dieses Phänomen wird als unvollständige Dominanz oder intermediäre Vererbung bezeichnet. Es ist äußerst wichtig zu betonen: Die Uniformitätsregel der Hybriden der ersten Generation ($F_1$) bleibt auch bei unvollständiger Dominanz strikt erhalten.
Lassen Sie uns diesen Mechanismus am Beispiel der Blütenfarbe der Wunderblume analysieren:
- Elternindividuen (P): Pflanzen mit roten Blüten (dominante Homozygote, $AA$) und mit weißen Blüten (rezessive Homozygote, $aa$) werden gekreuzt.
- Nachkommenschaft ($F_1$): Genau wie bei der vollständigen Dominanz erhalten alle Nachkommen den heterozygoten Genotyp ($Aa$).
- Phänotyp $F_1$: Alle erhaltenen Hybriden blühen rosa. Ein intermediäres Merkmal ist zu beobachten.
Worin besteht der Mechanismus? Bei heterozygoten Organismen ($Aa$) wird wesentlich weniger Blütenpigment gebildet als bei dominanten Homozygoten ($AA$). Der Pigmentmangel führt zu einer „Verdünnung“ der Farbe, wodurch die rote und die weiße Färbung ein intermediäres rosa Ergebnis liefern. Dennoch bleibt die gesamte Nachkommenschaft phänotypisch und genotypisch uniform.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Was sind alternative Merkmale in der Genetik?
Alternative Merkmale stellen verschiedene Varianten desselben Merkmals dar, deren Entwicklung durch Allele — alternative Formen eines Gens — kontrolliert wird.
Besonderheiten der Gene, die solche Merkmale bestimmen:
- Allelische Gene — befinden sich an denselben Abschnitten (Locus) homologer Chromosomen.
- Eine diploide (somatische) Zelle enthält zwei Allele, während eine Gamete nur eines enthält.
Die erste mendelsche Regel beschreibt die Kreuzung von homozygoten Individuen, die sich genau in einem Paar alternativer Merkmale unterscheiden (z. B. gelbe und grüne Erbsenfarbe).
Es ist einfach, sich den Kern des Gesetzes zu merken: „Reine Gegensätze bringen gleiche Kinder hervor.“ Wenn man reine Linien (AA und aa) kreuzt, sind alle ihre direkten Nachkommen (F1) in Bezug auf Genotyp (Aa) und Aussehen Klone voneinander.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Bleibt die erste mendelsche Regel bei unvollständiger Dominanz erhalten?
Ja, das Gesetz bleibt vollständig erhalten. Trotz des Auftretens eines neuen intermediären Merkmals bleiben alle Nachkommen der ersten Generation ($F_1$) sowohl hinsichtlich des Genotyps (alle $Aa$) als auch des Phänotyps absolut uniform.
Welche Organismen müssen für die Gültigkeit des Gesetzes gekreuzt werden?
An der Kreuzung müssen streng homozygote Individuen beteiligt sein, die sich in einem Merkmalspaar unterscheiden. Ein Elternteil muss eine dominante Homozygote ($AA$) und der andere eine rezessive ($aa$) sein.
Warum entstehen bei der Kreuzung von roten und weißen Wunderblumen rosa Blüten?
Der Grund liegt in der unvollständigen Dominanz. Heterozygote Hybriden ($Aa$) produzieren weniger Farbpigment als homozygote Elternpflanzen mit roten Blüten ($AA$), was den intermediären Rosaton ergibt.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Zweite mendelsche Regel (Spaltungsregel)
- Rückkreuzung und ihre Anwendung
- Dritte mendelsche Regel (Unabhängigkeitsregel)
- Cytologische Grundlagen der monohybriden Kreuzung
- Multiple Allelie
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