Punnett-Quadrate erklärt: Mendels Regeln der Vererbung

Gene, Allele und Merkmale

Ein Merkmal ist etwas, das du beobachten kannst, zum Beispiel die Blütenfarbe bei einer Erbsenpflanze. Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der ein Merkmal beeinflusst. Die meisten Gene gibt es in verschiedenen Versionen, die Allele genannt werden. Ein Organismus, der sich geschlechtlich fortpflanzt, erbt von jedem Gen zwei Kopien: eine von jedem Elternteil.

Mit Buchstaben lässt sich das leicht aufschreiben. Wenn ein Gen für die Fellfarbe ein dunkles Allel und ein helles Allel hat, können wir sie als C und c schreiben. Ein Individuum kann dann CC, Cc oder cc tragen.

Dominante und rezessive Allele

Wenn sich die beiden Allele unterscheiden, verbirgt eines oft das andere. Das verborgene Allel ist dominant (Großbuchstabe), das verborgene ist rezessiv (Kleinbuchstabe). Ein Individuum mit Cc sieht genauso aus wie eines mit CC. Das rezessive Merkmal tritt nur auf, wenn beide Kopien rezessiv sind: cc.

Dominant bedeutet nicht besser oder häufiger. Es beschreibt nur, welches Allel sichtbar wird, wenn beide vorhanden sind. Viele harmlose Merkmale sind rezessiv, und manche dominanten Merkmale sind selten.

Dies ist das einfachste Muster und wird vollständige Dominanz genannt. Echte Gene können sich komplizierter verhalten. Deshalb wird das folgende Raster als Modell für jeweils ein Gen beschrieben.

Genotyp im Vergleich zum Phänotyp

Zwei Begriffe helfen dabei, diese Ideen auseinanderzuhalten:

• Genotyp ist das Allelpaar, das ein Individuum trägt: CC, Cc oder cc.
• Phänotyp ist das Merkmal, das du tatsächlich sehen kannst.

Verschiedene Genotypen können denselben Phänotyp hervorbringen. CC und Cc zeigen beide das dominante Erscheinungsbild. Ein Individuum mit Cc ist ein Träger: Es zeigt das dominante Merkmal, kann das verborgene Allel aber weitergeben. Begriffe wie homozygot (zwei gleiche Allele) und heterozygot (zwei unterschiedliche Allele) beschreiben den Genotyp.

Mendels Segregationsgesetz

Hier ist die wichtigste Erkenntnis. Die beiden Allele eines Individuums trennen sich, wenn sich Geschlechtszellen (Gameten) bilden, sodass jede Geschlechtszelle nur ein Allel trägt. Welches Allel in einer bestimmten Geschlechtszelle landet, hängt vom Zufall ab. Bei der Befruchtung verbindet sich eine Geschlechtszelle von jedem Elternteil mit der anderen, und das Paar wird wiederhergestellt.

Ein Elternteil mit Cc bildet also zwei Arten von Geschlechtszellen: C und c, und zwar in gleicher Anzahl. Das ist alles, was du brauchst, um eine Kreuzung vorherzusagen.

So füllt man ein Punnett-Diagramm aus.

Ein Punnett-Quadrat ist ein kleines Raster, das jede mögliche Kombination auflistet. Um zwei Träger zu kreuzen, Cc × Cc:

1. Schreibe die Geschlechtszellen eines Elternteils (C, c) oben hin.
2. Schreibe die Geschlechtszellen des anderen Elternteils an die linke Seite.
3. Fülle jede Zelle mit dem Paar aus, das von der jeweiligen Zeile und Spalte gebildet wird.

Du erhältst vier gleich wahrscheinliche Zellen: CC, Cc, Cc, cc. Lies daraus zwei Verhältnisse ab:

• Genotypverhältnis: 1 CC : 2 Cc : 1 cc.
• Phänotypverhältnis: 3 dominant : 1 rezessiv.

Jeder Nachkomme hat also eine Chance von eins zu vier, das rezessive Merkmal zu zeigen. Die Kreuzung zweier reinerbiger Linien funktioniert anders: CC × cc ergibt nur Cc. Daher ist jeder Nachkomme gleich (die F₁-Generation) und zeigt das dominante Merkmal.

Wahrscheinlichkeiten sind keine Versprechen.

Ein Verhältnis von 3 : 1 ist ein erwarteter Durchschnitt, keine Garantie. Jedes Nachkommen ist ein unabhängiges Ereignis, wie ein Münzwurf. In einer kleinen Familie können leicht 2 : 2 oder sogar 4 : 0 auftreten, und das ist völlig normal. Mendel sah deutliche Verhältnisse, weil er Hunderte von Pflanzen zählte.

Fehler, die du vermeiden solltest

• Anzunehmen, dass eine Familie mit vier Kindern genau ein rezessives Kind haben muss.
• Zu denken, dass ein vorheriges Ergebnis die Wahrscheinlichkeit für das nächste Nachkommen verändert. Das tut es nicht.
• „Dominant“ so zu verstehen, dass es „in der Bevölkerung am häufigsten“ bedeutet.

So können Sie dies im Labor untersuchen.

Das Labor verwendet erfundene Kreaturen, damit du die Zucht ohne echte Lebewesen üben kannst. Es ist ein vereinfachtes Lernmodell, das immer nur ein Gen betrachtet. Eine gute Reihenfolge:

1. Was ist ein Merkmal?, um die Kreaturen und die Fachbegriffe kennenzulernen.
2. Dominant und rezessiv, um zu sehen, welches Allel sichtbar wird.
3. Genotyp und Phänotyp, um den genetischen Code vom Aussehen zu unterscheiden.
4. Der monohybride Kreuzungsschema, um ein Merkmal zu züchten.
5. Das Punnett-Quadrat, um die Ergebnisse vor der Zucht vorherzusagen.
6. Homozygote Kreuzungen, um zu sehen, wie reinerbige Linien sich verhalten.

Stelle zuerst mit dem Raster eine Vorhersage auf, züchte mehrere Würfe und vergleiche sie. Der Unterschied zwischen Vorhersage und Ergebnis führt zum echten Verständnis.