Leben und Wirken von Johann Gregor Mendel Zeitgeschehen Viele

Leben und Wirken von Johann Gregor Mendel
Zeitgeschehen
Viele Wissenschaftler versuchten im 19. Jahrhundert das Rätsel der Vererbung zu lösen. Noch
1859 schrieb DARWIN in seinem Werk „Über die Entstehung der Arten durch natürliche
Zuchtwahl“, „… daß die Gesetze der Vererbung vollkommen unbekannt sind“. In seinem 1895
erschienenen Buch „Die Vererbung und die Grundprobleme der Biologie“ schrieb YVES DELAGE
(1854-1920) gleichsam als Resümee: „Es gibt keine Gesetze für die Ähnlichkeit zwischen dem
Kind und seinen Eltern. Hier ist nichts richtig und alles möglich, angefangen damit, dass zwischen
Kind und Eltern überhaupt nichts Gemeinsames besteht, über alle Zwischenstufen der
Vermischung von Merkmalen und der Kombination von Ähnlichkeiten bis zu fast völliger
Übereinstimmung zwischen dem Kind und einem Elternteil …“
Doch die Suche nach den Gesetzen der Vererbung wurde in vielen Ländern intensiv
weitergeführt. In der Landwirtschaft bestand ein riesiger Bedarf an neuen und ertragreichen
Pflanzensorten und Tierrassen. Er ergab sich aus der mit der industriellen Revolution
einhergehenden Bevölkerungsentwicklung und Urbanisation.
Zur Jahrhundertwende schrieb CARL ERICH CORRENS (1864-1933): „Heute kennen wir solche
Gesetze, und diese Gesetze bieten uns in vielen Fällen die Möglichkeit vorauszusagen, was bei
einer Befruchtung herauskommt.“ Die Vererbungsgesetze wurden im Jahre 1865 vom
Augustinerpater JOHANN GREGOR MENDEL erkannt, gerieten in Vergessenheit und wurden
erst im Jahre 1900 von CORRENS, HUGO DE VRIES (1848-1935) und ERICH VON
TSCHERMAK (1871-1962) unabhängig voneinander wiederentdeckt.
Kindheit, Schule und Ausbildung
JOHANN GREGOR MENDEL wurde am 22.07.1822 als Sohn eines fronpflichtigen Bauern
geboren. Dieser hielt im Garten seines Hauses Bienen und züchtete edle Obstsorten. Durch ihn
und auch durch den Pfarrer und den Lehrer seines Heimatortes wurde MENDEL in seiner Liebe
zur Natur bestärkt. Frühzeitig lernte er einige biologische Veredlungsmethoden kennen, z.B. das
Pfropfen der Obstbäume.
Trotz großer finanzieller Schwierigkeiten studierte er am Philosophischen Institut Olomouc
(Olmütz), um Geistlicher zu werden. 1843 trat er als Novize in das Augustinerkloster von Brno ein
und erhielt den Klosternamen GREGOR. Sein Theologiestudium an der Universität Brno begann
er 1844 und wurde 1847 zum Priester geweiht. Während des Studiums besuchte er auch
Vorlesungen über Landwirtschaft, Obst- und Weinanbau. Diese Vorlesungen wurden von DIEBL
gehalten, der zusammen mit dem Abt des Brünner Klosters NAPP im Klostergarten Versuche mit
Pflanzen durchführte. Diesen Versuchsgarten übernahm MENDEL 1848.
Da MENDEL die Lehramtsprüfung für Griechisch, Deutsch und Mathematik nicht bestanden
hatte, er sollte diese Fächer an einem Gymnasium unterrichten, ging er nach Wien und studierte
Naturwissenschaft. 1854 übernahm er in Brünn die Lehrstelle für Naturwissenschaft an der
Deutschen Staatsoberrealschule. Im Kloster beschäftigte er sich mit Fragen der Meteorologie und
widmete sich der Pflanzen- und Bienenzucht.
Wissenschaftliche Arbeit
1855 begann MENDEL mit den Kreuzungsexperimenten an Erbsen. Dabei erwies MENDEL sich
als sehr guter Experimentator und auch als ein talentierter Theoretiker, der die Mängel und
Grenzen in den Arbeiten seiner Vorgänger erfasste.
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MENDEL wählte ein günstiges Forschungsobjekt und eine geeignete
Versuchsdurchführung. Das Objekt fand er in der Saaterbse (Pisum sativum). Die
Saaterbse ist ein Selbstbestäuber und Selbstbefruchter. Wenn er z.B. gelbe mit grünen
Erbsen kreuzte, ging er wie folgt vor. Er entnahm der geöffneten Blüte einer Pflanze, die
aus gelbem Samen hervorgegangen war, mit einem Tuschepinsel Pollen und übertrug
diese auf die Narbe einer noch ungeöffneten Blüte einer Pflanze, die aus einem grünen
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Samen gezüchtet war, und entfernte anschließend deren Staubblätter. So konnte sich
diese Pflanze nicht mehr selbst bestäuben.
MENDEL arbeitete mit reinerbigem Saatgut. Über zwei Jahre prüfte er, ob die äußeren
Merkmale der Nachkommen noch denen der Eltern entsprachen. Nur dann wurden sie für
weitere Kreuzungen ausgesucht.
MENDEL verglich nicht die Nachkommen als Ganzes mit den Eltern, sondern er griff
jeweils nur ein Merkmal, z.B. die Samenfarbe, heraus. Dadurch wurde das
Vererbungsgeschehen überschaubarer.
MENDEL führte seine Kreuzungsexperimente mit einer Vielzahl von Individuen durch und
wertete die Ergebnisse mit statistischen Methoden aus.
MENDEL führte seine Kreuzungsexperimente sehr gewissenhaft aus. Er kreuzte reinerbige
Erbsenpflanzen, deren Samen eine grüne und eine gelbe Farbe hatten. Aus dieser
Elterngeneration gingen in der 1. Tochtergeneration ausschließlich Nachkommen mit gelber
Samenfarbe hervor (MENDELs Kreuzungsergebnisse).
In einem weiteren Experiment kreuzte MENDEL die gelbsamigen Erbsenpflanzen der 1.
Tochtergeneration miteinander. Überraschend traten in der 2. Tochtergeneration gelbe und grüne
Samen auf.
Von den 8023 Samen der 2. Tochtergeneration waren 6022 gelb und 2001 grün. Das entspricht
einem Zahlenverhältnis von 3,009 : 1. Die Kreuzung mit vertauschter Elternrolle (reziproke
Kreuzung) ergab dieselben Farben mit ähnlichen Häufigkeiten.
Leistungen Mendels
Wenn man MENDELs Kreuzungsergebnisse deutet, so besteht seine besondere Leistung darin,
die Entstehung der Zahlenverhältnisse erkannt und interpretiert zu haben. Er geht damit als
Begründer der modernen Genetik in die Geschichte ein. MENDELs Leistungen bestehen u.a. in
Folgendem:
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MENDEL kommt zur Erkenntnis, dass nicht Merkmale, sondern Anlagen zur Ausbildung
von Merkmalen vererbt werden. Ansonsten wäre es nicht möglich, dass aus der
Kreuzung von Erbsenpflanzen, deren Samen eine gelbe und grüne Schale haben, nur
Erbsen mit gelben Samen hervorgehen. Diese Anlagen nennen wir heute Erbanlagen
(Gene).
MENDEL war überzeugt, dass die Anlagen zur Ausbildung der Merkmale in den
Geschlechtszellen lokalisiert sind. Da sich bei der Befruchtung zwei Geschlechtszellen
zur befruchteten Eizelle (Zygote) vereinen, müssten je zwei Erbanlagen für die
Ausbildung eines Merkmals verantwortlich sein. Dies erklärt auch die
Kreuzungsergebnisse in der 2. Tochtergeneration.
Die beiden Erbanlagen, durch die ein Gen gekennzeichnet ist, werden heute als Allele
bezeichnet. Allele bewirken die Ausbildung desselben Merkmals (z.B. Farbe der
Erbsensamen). Dieses Merkmal kann aber in verschiedenen Versionen auftreten, z.B.
gelb oder grün. Allele kennzeichnen also die verschiedenen Zustandsformen eines Gens.
Die Einheitlichkeit der Nachkommen in der 1. Tochtergeneration ( -Generation)
begründet MENDEL damit, dass es merkmalsbestimmende (dominante, lat. dominare =
herrschen) und zurücktretende oder merkmalsunterlegene (rezessive, lat. recedere =
zurücktreten) Anlagen gibt.
MENDEL führte eine Buchstabensymbolik ein, um den Erbgang eines Merkmals genauer
verfolgen zu können. Dabei unterschied er zwischen dem Erbbild (Genotyp) und dem
äußeren Erscheinungsbild (Phänotyp) eines Organismus.
Das Erbbild ist die Gesamtheit der in den Genen verschlüsselten genetischen Information eines
Organismus. Merkmalsbestimmende Allele werden mit großen Buchstaben und
merkmalsunterlegene Allele mit kleinen Buchstaben gekennzeichnet. Jedem Gen werden somit
zwei Buchstaben zugeordnet.
Sind die Allele eines Chromosomenpaares für die Ausbildung eines Merkmals gleich (z.B. Farbe
der Blüte rot), ist der Organismus in Bezug auf diese Erbanlage reinerbig (homozygot). Sind die
Allele eines Chromosomenpaares für die Ausbildung eines Merkmals verschieden (z.B. Farbe der
Blüte rot und Farbe der Blüte weiß), ist der Organismus in Bezug auf diese Erbanlage mischerbig
(heterozygot). Die Körperzellen können folgende Allele enthalten:
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AA : reinerbig mit zwei merkmalsbestimmenden Allelen,
aa : reinerbig mit zwei merkmalsunterlegenen Allelen,
Aa : mischerbig mit einem merkmalsbestimmenden und einem merkmalsunterlegenen
Allel.
Durch die Allele der homologen Chromosomen der Körperzellen erfolgt die Merkmalsausbildung.
Mendelsche Regeln
MENDEL untersuchte nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen, sondern auch die
Samenform (rund bzw. runzlig), die Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie Form und
Farbe der Früchte (Hülsen).
MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsversuche werden in den
mendelschen Regeln (mendelsche Gesetze) zusammengefasst.
1. mendelsche Regel: Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die in einem Merkmal
unterschiedlich, aber jeweils reinerbig sind, so sind die Nachkommen in der 1. Tochtergeneration
in diesem Merkmal alle gleich (Uniformitätsgesetz).
2. mendelsche Regel: Kreuzt man die Individuen der 1. Tochtergeneration miteinander, so
spalten sich die Nachkommen in der 2. Tochtergeneration in Bezug auf die Merkmale der Eltern
nach festen Zahlenverhältnissen auf (Spaltungsgesetz).
3. mendelsche Regel: Werden zwei reinerbige Eltern gekreuzt, die sich in mehreren Merkmalen
unterscheiden, so werden die Erbanlagen (Gene) frei kombiniert und unabhängig voneinander
vererbt. In der - Generation treten sämtliche Merkmalskombinationen der Elterngeneration auf.
Es können reinerbige Individuen mit neu kombinierten Erbanlagen entstehen.