Mendel nació el mismo año que Pasteur y no fue un científico profesional sino un monje, no enseñó ciencia en la universidad sino en un colegio secundario y no hizo sus experimentos en un laboratorio sino en una huerta. Esos experimentos con plantas de arvejas, realizados en un monasterio de Brno, en Moravia, en el que permaneció toda su vida, pasaron inadvertidos por la comunidad científica y el público durante más de 30 años. Sin embargo, fueron el paso fundacional de la genética, con lo que abrieron uno de los apartados más importantes de la biología moderna. Constituyeron, también, un ejemplo paradigmático de inteligente diseño experimental, empezando por la elección de la planta con la que trabajó: la arveja común, cuyo nombre científico es Pisum sativum. Esta especie se caracteriza porque tiene rasgos bien marcados y es fácil de cultivar.

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Gregor Johann Mendel

Para estudiar la herencia, Mendel aisló siete pares de caracteres con variantes claramente diferenciables: altura de la planta (alta o baja), textura de la semilla (lisa o rugosa), color de la semilla (verde o amarilla), color de la flor (violeta o blanca), posición de la flor (axial o terminal), forma de la vaina (inflada o contraída) y color de la vaina (verde o amarilla). Estudió la herencia relacionada con un solo carácter (monohíbridación) y con dos caracteres (dihibridación).

Mendel fue el primero que estudió las características de sucesivas generaciones de seres vivos. Se estima que, para hacerlo, fecundó unas 30.000 plantas y registró con minuciosa precisión los resultados. Para analizar los datos obtenidos, utilizó la matemática, lo cual constituyó una novedad en esa época.

Mendel nombró y numeró a las sucesivas generaciones de la siguiente manera:

En uno de los cruzamientos monohíbridos, Mendel cruzó plantas de semillas lisas con plantas de semillas rugosas y notó que todas las semillas de la generación F1 eran lisas. Al año siguiente, plantó esas mismas semillas y permitió se autofecundaran; esta vez obtuvo semillas lisas y rugosas, en una proporción de 3:1. Es decir, en la generación F2, obtuvo 75 % de las semillas lisas y 25 % de semillas rugosas. El carácter "semillas lisas" desaparecía en F1, pero reaparecía en F2 en aproximadamente un 25% de los descendientes. Al experimentar con otro carácter (el color de las semillas), obtuvo los mismos resultados, lo que lo llevó a conluir que el carácter estudiado estaba gobernado por factores discretos, que no se mezclaban sino que se comportaban como unidades separadas. Esta conclusión la sistematizó en el principio de segregación (o primera ley de Mendel), que establece que los organismos que se reproducen sexualmente tienen dos factores para cada carácter (que hoy conocemos como alelos), que se separan o segregan durante la formación de gametas. Al rasgo que aparece en F1 llamó dominante y aquel que "salta" una generación recesivo.

Para los cruzamientos dihíbridos, estudió la herencia con respecto a la forma y color de las semillas. De sus experimentos previos, Mendel sabía que las semillas lisas son dominantes respecto a la semillas rugosos y que el color amarillo es dominante sobre el verde. Mendel partió de plantas de semillas lisas y amarillas, y las cruzó con plantas de semillas verdes y arrugadas. Todas las semillas de la generación F1 eran lisas y amarillas. En la generación F2, obtuvo cuatro fenotipos: lisas amarillas, rugosas amarillas, lisas verdes y rugosas verdes. Como en los experimentos anteriores, notó que había una mayor cantidad de semillas amarillas que verdes y una mayor cantidad de semillas lisas, en una proporción de 3:1 para cada carácter. Es decir, cada carácter era heredado de manera independiente (el hecho de que una semilla fuera lisa o rugosa no influía en el color). Los resultados de estos cruzamientos lo llevaron a establecer los factores (o alelos) para cada carácter se separan independientemente durante la formación de las gametas. A este principio se lo conoce como principio de segregación independiente (o segunda ley de Mendel).