צוות בר מוחיסודות הגנטיקה הונחו לפני יותר מ-100 שנים, אך הם בתוקף עוד בימינו ואנו ממשיכים להתנהל על פיהם.
עיקרון בסיסי בגנטיקה הוא שצאצאים של יצור דומים להוריהם- בין אם אלו שפנים, בני אדם או עגבניות.
הגנטיקה היא למעשה מערכת המנגנונים והחוקים שמאפשרים העברה של תכונות מדור לדור, המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם גנים מכתיבים את התכונות או המאפיינים שבאים לידי ביטוי ביצור השלם, והמנגנונים הפיזיים שיוצרים את הקשר בין החומר התורשתי לתכונות של היצור.
מהן למעשה תכונות גנטיות? האם אלו הן תכונות שהוכתבו ע"י הביצית המופרית בלבד, או תכונות שנוצרו על ידי אינטראקציה בין החומר התורשתי והסביבה?
הבנת הגנטיקה התרחשה בשלב מאוחר יחסית בהיסטוריה- עד המאה ה-19 התפיסה הייתה שחיים נוצרים ספונטנית יש מאין, ללא קשר להורים או לתכונות שהם מבטאים. הראשון שהחל לחקור את הגנטיקה עוד לפני שידע לקרוא לה בשם היה הנזיר גרגורי מנדל.
גרגורי מנדל היה נזיר וגנן חובב שחי בין השנים 1822-1884. מנדל חי במנזר וגידל צמחים ותוך כדי עבודתו הגה את התיאוריה ששינתה את פני הגנטיקה ורלוונטית עד ימינו- התורשה המנדלית.
המודל ששימש את מנדל במחקרו הגנטי היה צמח אפונת הגינה ממספר סיבות- זהו חומר גלם זול ונוח לעבודה, משך הדור שלו קצר, הוא מייצר מספר גדול של צאצאים בכל מחזור הורשה והתכונות שלו קלות לזיהוי והגדרה.
מנדל בדק שבע תכונות של אפונת הגינה שניתנות להגדרה בקלות, ביניהן מרקם זרע האפונה (חלק או מקומט), צבע הזרע (ירוק או צהוב) וצבע הפרח (סגול או לבן).
הניסוי הראשון של מנדל עסק בהכלאת צמח אפונה עם פרחים סגולים וצמח אפונה עם פרחים לבנים.
מנדל העלה כמה תיאוריות אפשריות לתוצאות הניסוי- קבלת פרחים בצבע סגול בהיר (על רקע ערבוב של התכונות), קבלת צמח אפונה עם פרחים לבנים ופרחים סגולים אלו לצד אלו, קבלת פרחים סגולים בלבד או קבלת פרחים לבנים בלבד.
מנדל העביר אבקנים מפרח לבן לפרח סגול והפרחים שהתקבלו בצמחים המוכלאים היו סגולים בלבד.
בהמשך, העביר מנדל אבקנים מפרח סגול לפרח לבן ושוב, התקבלו פרחים סגולים בלבד.
בהמשך עשה מנדל הכלאה בין שני צמחים מהדור השני (שנוצרו בהכלאה הראשונה) וראה שבדור השני שבה ומופיעה התכונה של פרחים לבנים, אך אחוז הפרחים הלבנים קטן מאחוז הפרחים הסגולים ומופיע ברבע מהצמחים בלבד.
הניסוי הזה הביא לניסוח החוק הראשון של מנדל- חוק הסגרגציה (הפרדה) הבלתי תלויה.
חוק זה קובע כי ישנם "חלקיקים" מסוימים שנושאים עליהם את המידע הגנטי.
לכל יצור יש שני חלקיקים שנוגעים לכל תכונה- אחד מהאם ואחד מהאב- והשילוב בין שני החלקיקים הללו הוא שקובע את התכונה שתבוא לידי ביטוי בצאצא.
כאשר נוצרים תאי המין בהורים (תאי זרע וביצית), שני החלקיקים הללו נפרדים וכל חלקיק עובר לתא אחד- שני החלקיקים עוברים הפרדה בלתי תלויה ויוצרים מצב שבו חצי מתאי המין נושאים חלקיק מסוג אחד וחצי נושאים חלקיק מסוג שני.
בעת ההפריה שני תאי מין נפגשים ויש יצירה מחודשת של שני חלקיקים בנוגע לאותה תכונה בתא. הסיכוי של תא מין מסוג אחד לפגוש תא מין מסוג זה או אחר הוא זהה, המפגש הוא אקראי. שני העותקים הללו שקובעים את אותה תכונה ומבטאים תכונות שונות נקראים אללים.
על מנת להסביר את יחסי הכוחות בין האללים השונים טבע מנדל את המונחים "גן דומיננטי" ו"גן רצסיבי"- הגן הדומיננטי הוא "גן חזק" יותר ביחס לגן הרצסיבי והוא זה שיכתיב את התוכנה שתבוא לידי ביטוי בצאצא, למעט במצב בו יהיו שני עותקים של הגן הרצסיבי. במקרה של צמחי האפונה של מנדל הגן לפרח סגול הוא דומיננטי והגן לפרח לבן הוא רצסיבי.