Voor het eerst in het midden van de 19e eeuw begonnen wetenschappers de mechanismen te ontrafelen die erfelijkheid en evolutie beheersen. Het werk van Charles Darwin op het gebied van natuurlijke selectie legde de basis voor de moderne biologie, maar het waren de erwtenplantexperimenten van Gregor Mendel die de principes van erfelijkheid formeel definieerden.

Mendel en de grondslagen van de genetica

Mendel introduceerde de concepten van genen – specifieke DNA-sequenties die eigenschappen bepalen – en allelen, de alternatieve versies van een gen. Zijn observaties leidden tot de wetten van segregatie en onafhankelijk assortiment, en legden uit hoe dominante en recessieve allelen gecombineerd worden om waarneembare fenotypes te produceren.

Hoe erfelijke eigenschappen worden doorgegeven

Bij prokaryoten zorgt ongeslachtelijke voortplanting door binaire splitsing voor genetisch identieke nakomelingen. Eukaryoten planten zich daarentegen seksueel voort via mitose en meiose, waarbij elke gameet de helft van het genetische materiaal draagt. Menselijke gameten (sperma en eicel) dragen één allel van elk gen bij, waardoor verschillende genotypen ontstaan.

Mendeliaanse overerving:dominant versus recessief

Meestal domineert het ene allel en maskeert het andere in het fenotype. Het rondzaadallel (R) domineert bijvoorbeeld het gerimpelde allel (r) in erwten. Een plant met genotype Rr zal ronde zaden vertonen, maar kan het r-allel doorgeven aan zijn nakomelingen.

Wanneer een homozygote Rr-plant zichzelf bestuift, zijn de genotypen van de nakomelingen RR, Rr, rR en rr. Alleen de rr-individuen vertonen gerimpelde zaden, wat de noodzaak illustreert van twee kopieën van een recessief allel om zijn eigenschap tot uitdrukking te brengen.

Genotypes die twee identieke allelen (RR of rr) bevatten, zijn homozygoot , terwijl degenen met één van elk (Rr) heterozygoot zijn .

Voorbij Mendel:onvolledige dominantie en codominantie

Niet alle genen volgen het eenvoudige dominant-recessieve model. Twee belangrijke alternatieven zijn:

• Onvolledige dominantie :Heterozygoten vertonen een tussenliggend fenotype (bijvoorbeeld rode en witte bloemen die roze produceren).
• Codominantie :Beide allelen komen volledig tot expressie, vaak in verschillende delen van het organisme (bijvoorbeeld bloedgroep AB).

Codominantie in de natuur

Dieren met opvallende patronen, zoals zebra's en luipaarden, vertonen vaak codominantie. Bij erwten zou een codominant Rr-genotype een mengsel van gladde en gerimpelde erwten opleveren in plaats van een gemengde vorm.

Menselijke bloedgroepen:een klassiek voorbeeld

Bloedgroepen worden bepaald door de allelen A, B en O. A en B zijn codominant en produceren AB-bloed wanneer beide aanwezig zijn. O vertegenwoordigt de afwezigheid van A- of B-antigenen. Mogelijke genotypen zijn AA, AO, BB, BO, AB (of BA) en OO.

Een persoon met type O moet bijvoorbeeld van elke ouder een O-allel erven, hoewel de ouders AO-, BO- of OO-genotypes kunnen dragen. Bijgevolg kan geen van beide ouders bloedgroep AB hebben.

Vergelijking van onvolledige dominantie en codominantie

Hoewel bij beide heterozygote fenotypen betrokken zijn die verschillen van beide homozygote toestanden, combineert onvolledige dominantie eigenschappen tot een tussenvorm, terwijl codominantie beide eigenschappen tegelijkertijd vertoont.

Bij polygene eigenschappen, zoals lengte of huidskleur, zijn veel genen betrokken en vormen ze een continu spectrum, anders dan codominante overerving.