قوانین مندل یا قوانین وراثت نظریه‌هایی ژنتیکی هستند که طبق آن‌ها می‌توان نتایج حاصل از آمیزش‌های تجربی جانداران را پیشگویی کرد. این قوانین که پایهٔ علم ژنتیک کلاسیک را تشکیل می‌دهند توسط گرگور مندل کشف شدند.

• قانون اول: قانون تفکیک ژن‌ها

این قانون رفتار کروموزوم‌ها را طی میوز توصیف می‌کند.بر پایهٔ این قانون دو الل مربوط به هر صفت به هنگام تشکیل گامت از یک‌دیگر جدا می‌شوند.

• قانون دوم: قانون جور شدن مستقل ژن‌ها

مطابق این قانون، هنگام تشکیل گامت‌ها، الل‌های مربوط به هر صفت، بدون تأثیر بر صفات دیگر، از هم تفکیک می‌شوند. البته این قانون تنها هنگامی صدق می‌کند که ژن‌های مربوط به الل بر روی کروموزوم‌های مختلفی قرار داشته باشند.

قوانین مندل در تاریخ علوم به اندازهٔ داستان حمام ارشمیدس و سیب نیوتون شهرت دارد. آنچه منجر به کشف این قوانین شد، آزمایش‌هایی بود که مندل بر روی گیاهان نخودفرنگی انجام داد.

تاریخچه

هفت صفتی که مندل در آزمایش‌های خود بر روی گیاه نخودفرنگی آن‌ها را مورد بررسی قرار داد.

مربع پانت که با کمک آن می‌توان نتایج حاصل از آمیزش‌های تجربی جانداران را پیشبینی کرد. در این‌جا رنگ گیاهان نخودفرنگی حاصل از دو نخودفرنگی ناخالص (دارای یک الل مغلوب که با حرف b نشان داده شده است (مربوط به رنگ سفید) و یک الل غالب که با حرف B نشان داده شده است (مربوط به رنگ ارغوانی)) مورد برسی قرار داده شده است. احتمال نتایج حاصل عبارت اند از ۵۰٪ گیاه نخودفرنگی با ژنوتیپ ناخالص و فنوتیپ ارغوانی، ۲۵٪ با ژنوتیپ خالص (دو الل یک صفت همسانند) و فنوتیپ ارغوانی، و ۲۵٪ با ژنوتیپ خالص و فنوتیپ سفید.

قوانین مندل در قرن نوزدهم، طی آزمایش‌هایی که گیاه‌شناس و کشیش اتریشی، گرگور مندل، بر روی گیاه نخودفرنگی انجام داد کشف شد. مندل حدود ۲۸٬۰۰۰ گیاه نخودفرنگی را پرورش و مورد آزمایش قرار داد، و با کمک تجزیه و تحلیل آماری، قواعد و قوانینی برای برای پیشبینی الگو‌های وراثت کشف کرد. مندل نتایج خود را در چهار فرضیه خلاصه کرد:

• هر جاندار برای هر صفت خود، ۲ الل دارد که یکی از آن‌ها را از پدر و دیگری از مادرش دریافت کرده است.
• دو الل مربوط به یک صفت ممکن است مشابه یا متفاوت باشند.
• از دو الل مربوط به یک صفت، ممکن است یکی از آن‌ها خود را به طور کامل ظاهر کند (الل غالب)، و دیگری هیچ اثر قابل مشاهده‌ای از خود بروز ندهد (الل مغلوب).
• دو اللی که مربوط به یک صفت هستند، به هنگام تشکیل گامت از یک‌دیگر جدا می‌شوند و هر گامت فقط یکی از آن‌ها را دریافت می‌کند. به هنگام تشکیل سلول تخم نیز، یک الل از گامت نر و یک الل از گامت ماده به اشتراک گذاشته می‌شوند.

مندل در سال ۱۸۶۶ نظریه‌های خود و حاصل فعالیت‌هایش را منتشر کرد، با این وجود، این نتایج تا سال ۱۹۰۰ مورد توجه دانشمندان عصر قرار نگرفت. کشف دوبارهٔ این قوانین در قرن بیستم، به تعریف برخی کلمات همچون ژن، ژنتیک و الل توسط دانشمند انگلیسی، ویلیام بیتسون انجامید. قوانین مندل ابتدا توسط بسیاری از زیست‌شناسان پس زده شد، ولی تحقیقات و آزمایش‌های دانشمندانی چون رونالد فیشر و توماس هانت مورگان صحت اکثر نظریه‌های مندل را اثبات کرد.

قانون جور شدن مستقل

این قانون از آنجایی ناشی می شود که 2 صفت، به طور مستقل ازیکدیگر رفتار می کنند. هر فرد F1، 4 نوع گامت تولید می کند، ry,rY,Ry,RY. این 4 نوع گامت با فراوانی های یکسان به وجود می آیند. مستقل از اینکه هر گامت چه اللی را برای شکل دانه داشته باشد، آن گامت به احتمال هر کدام از 2 الل رنگ دانه را دارد. این موضوع، فرض اصلی قانون دوم مندل، قانون جور شدن مستقل، است که بیان می کند که الل های هر ژن، مستقل از سایر ژنها به وراثت می رسند. آیا الل های دو صفت رنگ و شکل دانه، کاملاً از اصل اول مندل پیروی می کنند؟

اگر ما فقط به شکل دانه توجه کنیم، می بینیم که هموزیگوت های دارای دانه صاف با هموزیگوت های دارای دانه چروکیده در نسل Pآمیزش کردند و در F1، فقط زاده های هیپرید تولید کردند. وقتی که این زاده ها، خود لقاحی انجام می دادند، نتیجه 108+315 دانه صاف 32+101 دانه چروکیده در نسل F2است.(شکل1)

این نسبت نسبت 423:133 است که برابر با 18:1/3 می باشد که به نسبت 3:1 بسیار نزدیک است. پس ژن مربوط به شکل دانه، به صورت نرمال به وراثت می رسد. با همین روش می بینیم که ژن مربوط به رنگ دانه نیز در F2نسبتی برابر با 416:140 یا 97:1/2 تولید می کند که باز هم به 3:1 بسیار نزدیک است. پس هنگامی که دو ژن، طبق اصل جور شدن مستقل رفتار می کنند. هر کدام از آنها به تنهایی از قانون اول مندل تبعیت می کنند.از مربع پانت در( شکل 2)

می بینید که تمام حالت های فنوتیپی به غیر از هتروزیگوت نهفته، دانه های سبز و چروکیده، از نظر ژنوتیپی، به چند حالت مختلف وجود دارند. برای مثال، دانه های زرد و صاف، از ژنوتیپ های RrYy,RrYY,RRYy,RRYYممکن است ایجاد شود. کنار هم گذاشتن تمام ژنوتیپ های منجر به یک فنوتیپ، نسبت کلاسیک مندلی را به ما می دهد. برای صفات بارز کامل، یک دی هیپرید که خود لقاحی انجام می دهد، نسبت 9:3:3:1 را ایجاد می کند در صورت عدم وجود الل بارز ( الگوی بارز ناقص ) نسبت 1:2:1:2:4:2:1:2:1 ایجاد می شود. ( شکل 3 )

اگر یک صفت الگوی بارز کامل وصفت دوم الگوی بارز ناقص را نشان دهد، از خود لقاحی دی هیپریدها، چه نسبت فنوتیپی ای در F2 خواهیم داشت؟ در شکل زیر یک مثال را می بینید ( شکل 4 )