Mendels Erbsenversuche: Merkmale, Methode, Ergebnisse

Vertiefung zum ThemaGregor Mendel

Acht Jahre, Tausende Pflanzen, fast 20.000 gezählte Samen und Pflanzen allein in der zweiten Generation: Mendels Erbsenversuche gehören zu den sorgfältigsten Experimenten des 19. Jahrhunderts. Hier siehst du, welche sieben Merkmale Mendel untersuchte, wie seine Versuche Jahr für Jahr abliefen und was seine Zahlen bis heute verraten.

Die sieben Merkmale in Mendels Erbsenversuchen

Bevor Gregor Mendel mit dem Kreuzen begann, besorgte er sich 34 Erbsensorten und prüfte sie zwei Jahre lang. 22 Sorten wählte er aus, weil sie ihre Merkmale zuverlässig unverändert weitergaben. Aus den vielen Unterschieden zwischen den Sorten suchte er sieben Merkmalspaare heraus, die sich eindeutig in zwei Formen einteilen ließen. In seiner Arbeit nannte er die Form, die sich bei den Mischlingen durchsetzt, „dominirend“, die verdeckte „recessiv“. Von ihm stammen also die Begriffe dominant und rezessiv.

Die Zahlen stammen aus Mendels Originalarbeit „Versuche über Pflanzen-Hybriden“. Achte auf die Größenordnungen: Bei den ersten beiden Merkmalen zählte Mendel Tausende, bei den übrigen nur einige Hundert. Der Grund liegt im Ablauf der Versuche.

Mendels Erbsenversuche Schritt für Schritt

Ein einzelner Versuch zog sich über mehrere Jahre, denn eine Erbsengeneration braucht eine Vegetationsperiode. So lief ein typischer Versuch ab:

1. Jahr 1: KreuzenMendel öffnete die noch nicht voll entwickelte Knospe der einen Sorte, entfernte das Schiffchen und nahm jedes Staubblatt mit einer Pinzette heraus. Dann bestäubte er die Narbe mit Pollen der anderen Sorte. Die so entstandenen Samen gehören bereits zur ersten Tochtergeneration. Bei Samenmerkmalen sah er deshalb schon im ersten Herbst, dass alle Nachkommen gleich aussahen.
2. Jahr 2: Mischlinge wachsenAus den Samen wuchsen die Mischlinge, die Mendel „Hybriden“ nannte. Er ließ sie sich selbst bestäuben. An ihren Pflanzen sah er die Pflanzenmerkmale der ersten Tochtergeneration; in ihren Hülsen reiften bereits die Samen der zweiten Tochtergeneration. Für Form und Farbe der Samen konnte er also schon jetzt Tausende Samen auszählen, etwa 7324 Samen von 253 Mischlingspflanzen im ersten Versuch.
3. Jahr 3: Pflanzenmerkmale zählenFür Merkmale wie die Länge der Sprossachse musste Mendel die Samen erst aussäen und die Pflanzen heranwachsen lassen. Deshalb sind diese Zahlen kleiner: Jede Pflanze zählt einmal, nicht jeder Samen.
4. Ab Jahr 3: Nachkommen testenMendel ließ Pflanzen mit dominantem Merkmal sich selbst bestäuben und prüfte ihre Nachkommen. So unterschied er reinerbige von mischerbigen Pflanzen. Die Versuche 1 und 2 führte er über sechs Generationen fort, die Versuche 3 und 7 über fünf, die übrigen über vier.
5. Zwei und drei Merkmale gleichzeitigSchließlich kreuzte er Sorten, die sich in zwei oder drei Merkmalen unterschieden. Im Versuch mit Samenform und Samenfarbe erhielt er von 15 Pflanzen 556 Samen: 315 rund-gelb, 101 kantig-gelb, 108 rund-grün und 32 kantig-grün. Wie man diese Zahlen deutet, zeigt die Seite dihybrider Erbgang.

Was Mendels Methode so verlässlich machte

Gute Ergebnisse entstehen nicht nur durch eine gute Idee, sondern durch saubere Kontrolle. Mendel dachte an mögliche Störungen und baute Gegenproben ein:

• Fremdbestäubung ausschließen: Erbsen bestäuben sich meist schon in der geschlossenen Blüte selbst. Mendel wusste aber, dass Insekten wie der Erbsenkäfer (Bruchus pisi) Pollen verschleppen können. Er stellte deshalb Topfpflanzen während der Blüte zur Kontrolle ins Gewächshaus. Unter mehr als 10.000 genauer untersuchten Pflanzen fand er nur wenige sichere Fälle von Fremdbestäubung.
• Rollen tauschen: In allen Versuchen kreuzte er auch wechselseitig, lieferte also einmal die eine, einmal die andere Sorte den Pollen. Für das Ergebnis spielte das keine Rolle.
• Abweichungen nachprüfen: Beim Test der Nachkommen im fünften Versuch fand er zunächst ein Verhältnis von 60 : 40 statt der erwarteten 2 : 1. Er wiederholte den Versuch und erhielt 65 : 35.
• Vorhersagen treffen: Aus seinen Zahlen leitete Mendel eine Erklärung ab und sagte das Ergebnis neuer Kreuzungen voraus. Ein Werkzeug dafür ist die Rückkreuzung.

Für seine Erklärung erfand Mendel eine eigene Schreibweise: A für das dominante, a für das rezessive Merkmal, Aa für den Mischling. Die zweite Tochtergeneration beschrieb er als Reihe A + 2Aa + a, das entspricht dem heutigen Genotyp-Verhältnis 1 : 2 : 1. Warum diese Arbeit trotzdem jahrzehntelang kaum beachtet wurde und erst 1900 Anerkennung fand, erzählt die Seite 1900: die Wiederentdeckung der Mendelschen Regeln.

Fachbegriffe

reine Linie

Sorte, die ein Merkmal bei Selbstbestäubung unverändert an alle Nachkommen weitergibt.

Kastration

Entfernen der Staubblätter aus der Knospe, damit keine Selbstbestäubung stattfindet.

künstliche Bestäubung

Gezieltes Übertragen von Pollen einer bestimmten Pflanze auf die Narbe einer anderen.

Hybride

Bei Mendel: Mischling aus der Kreuzung zweier Sorten, heute F1 genannt.

Merkmalspaar

Zwei Ausprägungen eines Merkmals, z. B. gelbe und grüne Keimblätter.

dominant / rezessiv

Ausprägung, die sich beim Mischling durchsetzt bzw. verdeckt bleibt; Begriffe von Mendel.

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