6.3. Mendeļa atklātie iedzimtības likumi

Gregors Mendelis Brno pilsētas klosterī veica eksperimentus ar sējas zirņiem (Pisum sativum). Vispirms viņš izvēlējās zirņus, kas atšķīrās ar vienu konkrētu pazīmi, piemēram, ar sēklu krāsu. Zirņi ir pašapputes augi, tāpēc pirms to ziedu izplaukšanas viņš zirņiem ar dzeltenām sēklām izplūca putekšņlapas un apputeksnēja tos ar putekšņiem no zirņiem ar zaļām sēklām.
Izaudzētajiem augiem bija tikai dzeltenas sēklas.

Mendelis secināja, ka vecākiem visiem organismiem ir iedzimtības faktori, kas nosaka to pazīmes. Vecākiem visi iedzimtības faktori ir pa pāriem. Katrs vecāks ar dzimumšūnām nodod pēcnācējiem vienu no šiem iedzimtības faktoriem. To faktoru, kurš spēj nomākt otru neļaujot tam izpaust savu pazīmi, Mendelis nosauca par dominanto, bet nomākto – par recesīvo faktoru. Mūsdienās ir zināms, ka šie faktori ir gēni, kas atrodas vienā hromosomu pārī. Gēna alternatīvos variantus, kas nosaka vienu pazīmi, piemēram, zirņu krāsu, sauc par gēna alēlēm. Vienas pazīmes gēna alēles ģenētikas uzdevumos apzīmē ar vienu alfabēta burtu (dominato alēli – ar lielo burtu, recesīvo – ar mazo burtu). Organisma gēnu kopumu sauc par genotipu. Mendeļa veiktajā eksperimentā vecāku augos abās hromosomās atrodas vienādas gēna alēles – mātesaugā AA, tēvaaugā – aa. Šādus organismus sauc par homozigotiem. Visiem iegūtajiem hibrīdiem genotips ir Aa, jo dominantā alēle A ir mantota no mātesauga, bet recesīvā – a ir no tēva auga. Šādus indivīdus sauc par heterozigotiem. Ja vienā no pāra hromosomām ir dominantais gēns, bet otrā – recesīvais, organisma pazīmi (zirņu krāsu) nosaka tikai dominantā gēna alēle (dzeltenā, A).
Krustojot dominantus homozigotus organismus ar recesīviem homozigotiem, visiem hibrīdiem izpaužas dominantā pazīme.
Mendelis to nosauca par pirmās hibrīdu paaudzes vienveidības likumu.
Pēc tam Mendelis eksperimentu turpināja un sakrustoja savā starpā izaudzētos hibrīdus.

Katrs hibrīds veido divejādas gametas jeb dzimumšūnas. Puse dzimumšūnu satur dominanto alēli A, bet puse – recesīvo alēli a. Apaugļošanās laikā pēc varbūtību teorijas visām gametām pastāv vienādas iespējas sastapties, tāpēc attēlā gametas izrakstītas atsevišķi un aplūkotas visas iespējamās gametu kombinācijas, norādot tās ar bultiņām.
Hibrīdu otrajā hibrīdu paaudzē pēcnācējiem dominantās un recesīvās pazīmes attiecība ir 3:1.
Šo sakarību Mendelis nosauca par otrās hibrīdu paaudzes skaldīšanās likumu.
Pazīmes, kuras var novērot, aplūkojot indivīdu, sauc par fenotipiskām pazīmēm, bet indivīda ārējo pazīmju kopumu – par fenotipu.
Lai noskaidrotu, vai pētāmais indivīds ir homozigots vai heterozigots, jāveic analizējošā krustošana jeb krustošana ar recesīvo formu. Piemēram, lai noskaidrotu, kuri Mendeļa eksperimenta F2 paaudzes dzeltenie zirņi ir homozigoti, tie ir jākrusto ar zaļajiem zirņiem (aa). Ja šādā krustojumā visi pēcnācēji būs ar dzeltenām sēklām, krustošanai izvēlētais zirnis būs bijis dominants homozigots (AA), bet, ja parādīsies arī zirņi ar zaļām sēklām – tad heterozigots (Aa). Analizējošo krustošanu vēlams veikt, piemēram, lai pārbaudītu kādas suņu šķirnes „tīrību”, vai, lai savairotu kādus vērtīgus dzīvniekus ar noteiktu pazīmi.
Mendelis veica pētījumus arī ar augiem, kuri atšķīrās pēc divām pazīmēm, piemēram, pēc zirņu krāsas un zirņu formas. Pazīmes nosaka divi gēnu pāri un šādu krustošanu sauc par dihibrīdisku krustošanu.

Arī dihibrīdiskajā krustošanā spēkā ir hibrīdu pirmās paaudzes vienveidības likums. Visi iegūtie zirņi bija ar dzeltenām un gludām sēklām. Šajā piemērā krustošanai izvēlētie dzeltenie gludie zirņi veidoja gametas AB (katrā gametā – viena hromosoma no katra gēnu pāra, tāpēc arī viena gēna alēle no katra pāra), bet zaļie zirņi – ab.
Pēc tam Mendelis sakrustoja iegūtos hibrīdus savā starpā.

Šajā gadījumā krustošanai izvēlētie F1 zirņi veidoja četru tipu gametas: AB, Ab, aB un ab. Šīs krustošanai izvēlētā mātesauga un tēvauga gametas ieraksta tabulā – Penneta režģī. Pēc tam atbilstošajās tabulas rūtiņās ieraksta jauno F2 augu genotipus, kas veidojas, gametām saplūstot. Penneta režģa izmantošana ir veids, kā ērti var uzzināt visas iespējamās gametu kombinācijas. Mendelis novēroja, ka dihibrīdiskās krustošanas gadījumā otrajā hibrīdu paaudzē notiek pazīmju kombinēšanās attiecībā 9 : 3 : 3 : 1 (no visiem pēcnācējiem 9 daļas ir dzelteni, gludi, 3 – dzelteni, grumbuļaini, 3 – zaļi, gludi un 1 – zaļi, grumbuļaini zirņi). No tā viņš secināja, ka pazīmes iedzimst neatkatrīgi cita no citas.
Dažādu pazīmju pāri, kuru gēni atrodas dažādos hromosomu pāros, iedzimst neatkarīgi cits no cita. Tas ir pazīmju neatkarīgās kombinēšanās likums (animācija).
Gēni, kuri atrodas vienā hromosomā jeb vienā saistības grupā, bieži iedzimst kopā. Tomēr Tomasam Morganam izdevās pierādīt, ka bieži starp homologajām hromosomām mejozes krustmijas jeb krosingovera laikā var notikt apmaiņa ar gēniem, tāpēc saistības grupas tiek izjauktas.
Mendeļa likumi ne vienmēr ir spēkā arī tādēļ, ka starp gēniem pastāv dažāda veida mijiedarbība. Gēnus, kas atrodas vienā hromosomu pārī vienādos lokusos, sauc par alēliskiem gēniem, bet citus – par nealēliskiem gēniem.