1. Mendel đã phát hiện bí mật di truyền trong đậu Hà Lan như thế nào? Di truyền và biến dị sinh học là một hiện tượng phổ biến, giữa con cái và bố mẹ, giữa anh chị em, đều có những đặc điểm giống và khác nhau. Đặc điểm được biểu hiện ra của sinh vật, được gọi là tính trạng, giống như nhóm máu, chiều cao, khuân mặt.. đều là tính trạng. Tính trạng giống nhau gọi là di truyền, tính trạng khác nhau gọi là biến dị, di truyền và biến dị cùng tồn tại. Sinh vật vì sao lại có di truyền và biến dị? Nguyên nhân gây ra di truyền và biến dị là gì? Có quy luật không? Thật ra, từ lâu mọi mọi người đã quan tâm tới vấn đề này, nhưng đến nay vẫn chưa có kết luận chính xác. Từ năm 1856 -1863, ở một tu viện thành phố Heilbrom tại Áo (nay là Cộng hòa Czech), linh nục trẻ Gregor Meldel đã dùng 8 năm làm thí nghiệm lai tạo giống với các loại đậu Hà Lan trong khoẳng 220m2 đất vườn, và cuối cùng đã khám phá ra bí ẩn của di truyền. Bước đầu thí nghiệm là dựa vào màu sắc và hình dạng khác nhau của hạt đậu, lựa chọn từng cặp có tính trạng dối lập. Ví dụ, loại hạt đậu nở hoa trắng với loại hạt đậu nở hoa đỏ là một cặp; loại hạt đậu vỏ nhẵn với loại hạt đậu vỏ nhăn là một cặp; hạt đậu màu xanh và hạt đậu màu vàng là một cặp. Đầu tiên Mendel quan sát cặp hạt đậu có tính trạng hoa trắng và hoa đỏ, phát hiện một hiện tượng kỳ diệu: Sau khi lai hạt đậu hoa đỏ và hạt đậu hoa trắng, kết quả thế hệ F1 (thế hệ đầu tiên) khác hoàn toàn so với suy nghĩ của ông là hạt đậu không ra hoa màu hồng phấn, cũng không ra hoa màu trắng, toàn bộ thế hệ F1 đều ra hoa màu đỏ. Thật kỳ lạ! Sao không thấy hạt đậu hoa trắng ở thế hệ lai đầu tiên giữa hạt đậu hoa đỏ và hạt đậu hoa trắng? Mendel đã đặt tên cho tính trạng thể hiện ra ở thế hệ đầu là tính trội; tính trạng không dược thể hiện ra gọi là tính lặn. Mendel đã rất tò mò và quyết định tiếp tục thí nghiệm. Lần này ông cho cây lai của thế hệ F1 tự thụ phấn. Kết quả là, ở thế hệ con của cây lai (thế hệ F2) xuất hiện trở lại tính trạng của một trong hai cha mẹ đã biến mất ở thế hệ F1, theo tỷ lệ 3: 1. Hiện tượng này nói lên điều gì? Vì sao ở thế hệ F2, tỉ lệ của tính trạng trội và tính trạng lặn lại là 3: 1? Vì sao ở thế hệ F2, tình trạng lặn lại xuất hiện? Mendel khổ tâm suy nghĩ, cuối cùng đã tìm được một câu trả lời hợp lý. Ông cho rằng đó, tính trạng nở hoa trắng hay hoa đỏ, mà quyết định tính trạng là gen. Năm 1909, nhà di truyền học người Đan Mạch Wilhelm Johannsen lần đầu tiên đưa ra khái niệm "gen". Johannsen còn sử dụng khái niệm "kiểu gen" là tập hợp các gen nằm trong tế bào của cơ thể sinh vật, "kiều hình" là tập hợp toàn bộ các tính trạng của cơ thể sinh vật. Mendel suy đoán rằng, gen trong cơ thể sinh vật tồn tại ở dạng cặp. Khi giao tử được thành lập, các cặp gen bị phân ly đi về hai giao tử riêng biệt. Nếu dùng ký hiệu gen để biểu thị các kiểu gen, trong thí nghiệm lai đậu Hà Lan, kiểu gen của CC biểu thị cho cây bố mẹ ra hoa đỏ, giao tử chứa gen C, quyết định tính trạng trội (hoa đỏ), gọi là gen trội; kiểu gen của cc biểu thị cho cây bố mẹ ra hoa trắng, giao tử chứa gen c, quyết định tính trạng lặn (hoa trắng), gọi là gen lặn. Hợp tử sau khi thụ tinh và phát triển thành thế hệ F1 mang kiểu gen Cc. Bởi vì gen C thể hiện tính trội, nên cây lai có kiểu gen Cc đều ra hoa đỏ. Khi lai các cây thế hệ F1 nở hoa đỏ, gen C và gen c phân ly, hình thành số lượng tương đương hai loại giao tử, một loại chứa gen C, loại kia chứa gen c. Tỷ lệ giữa hai loại giao tử này là 1: 1. Trong hợp tử được tạo ra từ giao tử đực và giao tử cái, ¼ kiểu gen là CC, cho kiểu hình hoa đỏ, 2/4 là kiểu gen Cc, cũng cho kiểu hình hoa đỏ, ¼ kiểu gen cc, cho kiểu hình hoa trắng. Vì thế, cả tỷ kiểu gen của thế hệ lai F2 (CC: Cc: Cc) là 1: 2: 1, cho ra hoa (đỏ: Trắng) theo đúng tỉ lệ 3: 1 như những gì Mendel quan sát được.
