Gregor Mendel

Person und Bedeutung

Gregor Johann Mendel OESA, geboren als Johann Mendel am 20. Juli 1822 in Heinzendorf bei Odrau und gestorben am 6. Januar 1884 in Brünn, war ein mährisch-österreichischer Augustinerpriester, Naturforscher und ab 1868 Abt der Abtei St. Thomas in Brünn.

Er gilt als Begründer der Vererbungslehre. Bei systematischen Kreuzungsversuchen untersuchte er einzelne, klar unterscheidbare Merkmale von Pflanzen und wertete die Ergebnisse zahlenmäßig aus. Damit unterschied sich sein Ansatz von früheren Forschungen, bei denen meist die gesamte Gestalt der Pflanzen verglichen wurde. Mendel betrachtete einen Organismus als eine Kombination einzelner Merkmale, die regelhaft vererbt und neu kombiniert werden können.

Seine 1866 veröffentlichten Ergebnisse wurden zunächst kaum verstanden. Erst 1900 bestätigten Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak-Seysenegg durch ähnliche Versuche die grundlegenden Resultate. Mendels Erkenntnisse widerlegten die Vorstellung einer durchgehend „mischenden Vererbung“, bei der Unterschiede zwischen den Eltern über Generationen verschwinden müssten. Sie wurden damit auch für die Evolutionstheorie wichtig: Erbliche Merkmale können verborgen bleiben und in späteren Generationen erneut auftreten.

Ausbildung und wissenschaftlicher Weg

Mendel stammte aus einer Kleinbauernfamilie und lernte bereits als Kind die Veredlung von Obstbäumen kennen. Ab 1834 besuchte er das Gymnasium in Troppau und studierte von 1840 bis 1843 am Philosophischen Institut der Universität Olmütz. Wegen finanzieller Schwierigkeiten brach er das Studium ab und trat 1843 als Postulant in die Augustinerabtei St. Thomas ein. Dort erhielt er den Ordensnamen Gregorius. Am 26. Dezember 1846 legte er die Profess ab, am 6. August 1847 wurde er zum Priester geweiht.

Neben Theologie studierte er Ökonomie, Obstbaumzucht und Weinbau. Dabei lernte er Kreuzungstechnik, Auslese und Samenvermehrung. Ab 1849 unterrichtete er Mathematik und Griechisch in Znaim. Eine Lehramtsprüfung in Naturgeschichte und Physik bestand er 1850 nicht. Von 1851 bis 1853 studierte er daraufhin in Wien unter anderem Pflanzenmorphologie und -systematik, Experimentalphysik sowie Anatomie und Physiologie der Pflanzen. Zu seinen Lehrern gehörten Eduard Fenzl, Christian Doppler und Franz Unger. Ab 1854 unterrichtete Mendel 14 Jahre lang Physik und Naturgeschichte an der Oberrealschule in Brünn.

Auch sein zweiter Versuch einer Lehramtsprüfung scheiterte 1856. Die Ursachen sind nicht abschließend geklärt; diskutiert werden gesundheitliche Probleme sowie ein fachlicher Konflikt über den Befruchtungsvorgang. Im selben Jahr begann Mendel seine systematischen Erbsenversuche.

1868 wurde er mit 11 von 12 Stimmen zum Abt von St. Thomas gewählt. Neben seinen geistlichen und wirtschaftlichen Aufgaben engagierte er sich in naturwissenschaftlichen Vereinigungen und öffentlichen Ämtern. In seinen letzten Jahren war er in einen Steuerstreit mit dem Staat verwickelt. Er starb infolge eines Nierenleidens, das zu allgemeiner Wassersucht führte.

Erbsenversuche und Mendelsche Regeln

Mendel begann 1856 im Klostergarten mit systematischen Kreuzungsexperimenten an Erbsen. Zunächst prüfte er 34 Sorten zwei Jahre lang auf ihre Eignung und wählte 22 erbkonstante Sorten aus. „Erbkonstant“ oder reinerbig bedeutet, dass bei Selbstbefruchtung über Generationen dasselbe Merkmal erscheint.

Er untersuchte sieben deutlich unterscheidbare Merkmale, etwa violette oder weiße Blüten sowie gelbe oder grüne Samen. Zur Kreuzung übertrug er Pollen einer Sorte auf die Narbe einer anderen. Durch das Entfernen der Staubblätter und das Verhüllen der Blüten verhinderte er unerwünschte Selbst- und Fremdbestäubung. Aus 355 künstlichen Befruchtungen gewann er 12.980 Hybriden, also Nachkommen genetisch unterschiedlicher Eltern. Zwischen 1856 und 1863 kultivierte er schätzungsweise 28.000 Erbsenpflanzen.

Aus den Ergebnissen wurden drei Mendelsche Regeln abgeleitet:

• Uniformitätsregel: Kreuzt man zwei reinerbige Eltern der Parentalgeneration P, die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen der ersten Tochtergeneration F1 in diesem Merkmal gleich. Mendel bezeichnete sie als Hybriden oder Bastarde. Ist die F1 nicht einheitlich, war mindestens ein Elternteil nicht reinerbig.

• Spaltungsregel: Kreuzt man die F1-Individuen untereinander, treten in der zweiten Tochtergeneration F2 verschiedene Merkmalsformen wieder auf. Bei dominant-rezessiver Vererbung beträgt das Verhältnis der sichtbaren Merkmale 3:1. „Dominant“ heißt, dass sich eine Merkmalsform in der F1 sichtbar durchsetzt; „rezessiv“ bezeichnet die dort verdeckte Form. Bei einem intermediären Erbgang, bei dem die F1 eine Zwischenform zeigt, beträgt das Verhältnis in der F2 1:2:1.

• Unabhängigkeitsregel: Zwei Merkmale der P-Generation werden unabhängig voneinander an die F1 weitergegeben und können dadurch neu kombiniert werden. Diese Regel gilt jedoch nicht uneingeschränkt, etwa wenn Gene gekoppelt vererbt werden.

Mendel stellte seine Ergebnisse am 8. Februar und 8. März 1865 im Naturforschenden Verein Brünn vor. 1866 veröffentlichte er sie unter dem Titel „Versuche über Pflanzen-Hybriden“.

Weitere Forschungen

Mendel erforschte nicht nur die Vererbung, sondern auch die Entstehung beständiger neuer Pflanzenformen. Durch wiederholte Kreuzung einer Art A mit einer Art B und anschließende Auswahl der B ähnlichsten Nachkommen wollte er eine Form erzeugen, die B glich und ihre Eigenschaften konstant weitergab. Solche konstanten Hybriden könnten nach seiner Auffassung die Bedeutung neuer Arten erlangen.

Nach den Erbsen untersuchte er unter anderem Habichtskräuter der Gattung Hieracium. Ihre Ergebnisse widersprachen scheinbar den Erbsenregeln: Die F1 war häufig nicht einheitlich, während die F2 einheitlich erschien. Mendel unterschied deshalb einen Hieracium-Typ und einen Pisum-Typ der Vererbung. Später wurde die Ursache geklärt: Die betreffenden Habichtskräuter bilden Nachkommen durch Parthenogenese, also ohne Befruchtung. Briefe an Carl Wilhelm von Nägeli zeigen, dass Mendel außerdem mit zahlreichen weiteren Pflanzengattungen experimentierte.

Mendel kannte und studierte Charles Darwins Werke. Er akzeptierte die Veränderbarkeit und Evolution der Arten, widersprach aber Darwins Annahme einer „Blending inheritance“, also einer Vermischung elterlicher Anlagen. Seine Experimente zeigten, dass ein in der ersten Generation nicht sichtbares Merkmal erhalten bleibt und später wieder auftreten kann. Mendel und Darwin korrespondierten nicht und begegneten einander nie; Darwin kannte Mendels Arbeit wahrscheinlich nicht.

Daneben betrieb Mendel Wetterkunde. Er sammelte und veröffentlichte Daten zu Temperatur, Luftdruck, Niederschlägen, Wind und Gewittern und gehörte 1865 zu den 121 Gründungsmitgliedern der Österreichischen Gesellschaft für Meteorologie. Um 1870 begann er außerdem mit wissenschaftlicher Bienenzucht. Bei etwa 50 Bienenstöcken kreuzte er verschiedene Rassen durch gelenkte Begattung junger Königinnen. Wegen seiner Erkrankung wurden diese Forschungen nicht abgeschlossen; die Aufzeichnungen gingen verloren.

Anerkennung und wissenschaftliche Kritik

Mendels Veröffentlichung von 1866 erschien in geringer Auflage. Obwohl sie bis 1899 in mehr als einem Dutzend Fachpublikationen zitiert wurde, erkannten nur wenige ihren Inhalt und ihre Bedeutung. Als Gründe gelten der auf Pflanzenhybriden gerichtete Titel, die damals ungewöhnliche quantitativ-statistische Methode und Mendels abstrakte Schreibweise mit Kombinationen wie AA, Aa, aA und aa.

1900 berichteten de Vries, Correns und Tschermak-Seysenegg über entsprechende Ergebnisse. Ob alle drei Mendels Regeln unabhängig wiederentdeckten und schon damals vollständig verstanden, ist umstritten. Besonders Correns wies ausdrücklich auf Mendels frühere Arbeit hin und führte die Bezeichnung „mendelsche Regeln“ ein. William Bateson machte sie im englischen Sprachraum bekannt und bestätigte ihre Gültigkeit auch bei Tieren. Bald wurde außerdem ihre Bedeutung für menschliche Erbkrankheiten erkannt.

Später entstand die „Mendel-Fisher-Kontroverse“ über Mendels veröffentlichte Zahlen. Walter Frank Raphael Weldon stellte 1902 fest, dass die Wahrscheinlichkeit, Mendels Daten zu reproduzieren, nur 1:16 betrage. Ronald Aylmer Fisher bestätigte 1936, dass die Ergebnisse ungewöhnlich gut zu den theoretischen Erwartungen passten, bezweifelte aber Mendels persönliche Integrität ausdrücklich nicht. Er hielt unter anderem eine unbewusste oder durch einen Assistenten verursachte Anpassung von Daten für möglich.

Auch die Auswahl der sieben Merkmale wurde diskutiert. Obwohl Erbsen sieben Chromosomenpaare besitzen, beobachtete Mendel keine Genkopplung, also die gemeinsame Vererbung nahe beieinanderliegender Gene. Die ausgewählten Gene liegen tatsächlich nur auf vier Chromosomen, dort aber so weit auseinander, dass sie durch Crossing-over – den Austausch von Chromosomenabschnitten – praktisch ungekoppelt vererbt werden. Chromosomen und ihre Rolle bei der Vererbung waren 1866 noch unbekannt.

Ein großer Teil von Mendels Nachlass, besonders seine Laboraufzeichnungen, wurde nach seinem Tod verbrannt. Erhalten blieben unter anderem Briefe an Nägeli aus den Jahren 1867 bis 1873, eine kurze Autobiografie und das 2010 wieder aufgetauchte handschriftliche Manuskript seines Vortrags und Aufsatzes über Pflanzenhybriden.