Mendel creció cultivando árboles frutales con su padre y estaba familiarizado con la agricultura. En 1840, fue admitido en la universidad, pero la abandonó debido a malas circunstancias familiares. En 1843 ingresó al Palacio Butian y se convirtió en monje. El abad de este monasterio es el presidente de la asociación agrícola de una determinada región de Austria. Abogó por utilizar el espacio abierto del patio para realizar experimentos agrícolas y enviar monjes a enseñar en escuelas cercanas, haciendo del monasterio un centro agrícola y educativo en la región. Mendel había trabajado aquí como asistente de un botánico muy consumado, por lo que se formó en experimentos con plantas. Comenzó a trabajar como pastor en 1847 y fue recomendado para estudiar en la Universidad de Viena en 1851. Estudió matemáticas, física, química, zoología, botánica, entomología y paleontología, y aprendió las ideas y técnicas para realizar experimentos científicos de profesores famosos como el físico Doppler y el biólogo Ongo. En 1853 regresó al monasterio para continuar su labor como sacerdote, impartió cursos de ciencias naturales en una escuela secundaria técnica y se desempeñó como abad en sus últimos años. Aunque Mendel había sido sacerdote toda su vida, fue sin duda un botánico destacado debido a su profundo conocimiento científico, sus magníficas habilidades experimentales y sus excelentes resultados de investigación científica.
Mendel vio en la obra de sus predecesores un fenómeno sorprendentemente regular: cuando se realizaban cruces artificiales entre una misma especie, siempre reaparecía el mismo tipo híbrido. Esto despertó su gran interés. Aunque elogió los resultados de las investigaciones de muchos botánicos, señaló sus deficiencias: en términos de escala y métodos de experimentos, no se ha propuesto de manera efectiva una ley universal que pueda aclarar la relación de restricción entre padres e hijos en la formación de híbridos. Mendel fijó claramente la búsqueda de esta ley universal como objetivo de su investigación. Debido a su gran avance en los métodos experimentales, después de ocho años de arduo trabajo, finalmente logró resultados sobresalientes.
Los avances e innovaciones de Mendel en los métodos de investigación se reflejan principalmente en dos aspectos: primero, se esfuerza por seleccionar materiales experimentales apropiados. Señaló: "El valor y la utilidad de cualquier experimento dependen de si sus materiales son adecuados para los fines de la investigación". En segundo lugar, citó los métodos de análisis factorial en ciencias no biológicas como la física, especialmente los métodos estadísticos matemáticos. Esto fue pionero en la biología de la época, por lo que Mendel es considerado el fundador de la aplicación práctica del pensamiento matemático en biología.
Para evitar resultados dudosos o incluso absurdos en el experimento, creía que las plantas utilizadas en el experimento híbrido deben tener: 1) rasgos estables y distinguibles 2) el híbrido de esta planta puede prevenir la incorporación de polen extraño durante la floración. Impacto 3) No se debe alterar significativamente la fertilidad de los híbridos y su descendencia. Basándose en la experiencia propia y de sus predecesores, se centró primero en las legumbres. A través de experimentos descubrió que los guisantes tienen las condiciones anteriores, y que los guisantes también tienen las ventajas de un período de crecimiento corto, un cultivo fácil, órganos florales grandes y un desespigado y polinización fáciles durante la hibridación artificial.
En 1856, Mendel realizó experimentos de hibridación de guisantes en un terreno del monasterio. Antes de esto, pasó dos años seleccionando y probando semillas, cultivando 22 variedades puras de 34 variedades de guisantes para realizar experimentos y garantizar la certeza de los resultados experimentales.
Al implementar el experimento, Mendel seleccionó 7 pares de guisantes con diferencias evidentes para la investigación experimental: 1) la forma de las semillas, redondas o arrugadas; 2) el color de los cotiledones, amarillos o verdes; ) El color de la testa, gris o blanca; 4) La forma de la vaina, llena o arrugada; 5) El color de la vaina, amarilla o verde; 6) La posición de la flor, la parte superior del tallo principal; o el eje principal del tallo; 7) La longitud del tallo, alto o corto;
Cruzó guisantes de raza pura de cada uno de los siete pares de rasgos, y sus plantas descendientes, es decir, sus descendientes, mostraron todas las características de un padre. Por ejemplo, si cruza un guisante de tallo alto con un guisante de tallo corto (usando el tallo alto como padre masculino y el tallo corto como padre femenino; o usando el tallo corto como padre masculino y el tallo alto como padre), madre), la descendencia no tendrá tallos cortos.
Otro ejemplo es cuando se cruzan guisantes puros con guisantes redondos y arrugados (los guisantes redondos son el progenitor masculino y los guisantes arrugados son el progenitor femenino; o los guisantes arrugados son el progenitor y los guisantes redondos son el progenitor femenino), toda la descendencia será redonda sin arrugas. Mendel denominó rasgos dominantes a los que aparecían en la primera generación, y recesivos a los que no aparecían.
La primera generación de plantas se autofecunda para producir la segunda generación. En la segunda generación de guisantes de tallo alto, aproximadamente 3/4 son tallos altos y 1/4 son tallos cortos. La relación entre la altura de la planta y la altura de la planta es cercana a 3:1. En la segunda generación de guisantes autocruzados, alrededor de 3/4 son granos redondos y 1/4 son granos arrugados, y su proporción también es cercana a 3:1. En varios otros pares de experimentos de hibridación de guisantes, la proporción entre dominante y recesivo en la segunda generación también fue cercana a 3:1. Este rasgo dominante y recesivo aparece por separado en la segunda generación con una proporción y regularidad estables, lo que se denomina ley de segregación de la genética.
Mendel pasó a cruzar dos pares de guisantes. Por ejemplo, si un guisante con semillas redondas y cotiledones amarillos se cruza con un guisante con semillas arrugadas y cotiledones verdes, todos los descendientes mostrarán los dos rasgos dominantes de semillas redondas y cotiledones amarillos; la segunda generación se dividirá en amarillos redondos, verde redondo, amarillo arrugado y arrugado Los cuatro tipos de verde se expresan en cantidad como 9/16: 3/16: 3/16: 1/16, es decir, 9: 3: 3. Cruzar dos pares de guisantes cualesquiera da como resultado la misma proporción estable. Esta ley se llama ley de combinación libre de genética.
Mendel propuso la hipótesis de los factores genéticos para explicar los resultados experimentales. Creía que cada rasgo de una planta proviene de un par de "factores genéticos" en las células germinales, uno del padre masculino y otro del padre femenino. Los factores genéticos dominantes que producen rasgos dominantes están representados por las letras mayúsculas A, B...; los factores genéticos recesivos que producen rasgos recesivos están representados por las letras minúsculas a, b... Si los dos factores son iguales, significa una raza pura con un determinado rasgo. Por ejemplo, el rasgo de tallo alto está representado por A, el rasgo de tallo corto está representado por A, la planta madre pura de tallo alto está representada por AA; la planta enana pura madre es aa. También supuso que cada célula germinal recibía sólo uno de un par de factores genéticos. Por ejemplo, las células germinales de los guisantes altos tienen solo una A, y las células germinales de los guisantes bajos tienen solo una A. Después de la hibridación, los dos elementos genéticos se combinan para formar Aa. A es dominante sobre A, por lo que las generaciones futuras de plantas tendrán tallos altos. A y A se separan cuando la descendencia se autopoliniza para formar células germinales. Dos tipos de espermatozoides y dos tipos de óvulos que contienen A y A respectivamente se combinan para formar la segunda generación, que tiene cuatro factores: AA, Aa y Aa. Los tres primeros son explícitos y el último implícito. La proporción entre dominante y recesivo es de 3:1.
Mendel escribió en el artículo: "Supongamos que n representa el número de caracteres distintivos de las dos especies originales, 3n representa el número de elementos de la serie combinada, 4n representa el número de individuos que pertenecen a esta serie, y 2n representa El número de combinaciones permanece estable." Algunas de estas conclusiones teóricas encajan bien con sus resultados experimentales.
El artículo de Mendel titulado "Experimentos sobre hibridación de plantas" se publicó en el volumen 4 del "Journal of Butian Natural Science Research Society" (1865) y se envió a más de 120 bibliotecas en Europa y Estados Unidos. Espera que alguien haga un experimento replicado o controlado para que sus conclusiones puedan ser probadas. Sin embargo, aparte de ser ignorado, dudado y ridiculizado, nadie haría cosas tan prácticas. Treinta y cinco años después, en 1900, tres botánicos se dieron cuenta del importante valor de este artículo y lo dieron a conocer al mundo. Este hecho histórico muestra que el artículo de Mendel tiene una gran vitalidad, y ocho años de sólido trabajo experimental, una gran cantidad de datos experimentales reales y confiables, métodos de investigación exquisitos y únicos y un análisis teórico profundo y razonable son las razones de su gran vitalidad. .