24 Okt 2025

Mirabilis jalapa L.: Die Wunderblume und Gregor Mendel

Johann Vollmann (Gregor Mendel Gesellschaft Wien)

Die Wunderblume, Mirabilis jalapa L. (Four o'clock flower, Belle-de-nuit) ist eine tropische Zierpflanze aus der Fam. Nyctaginaceae (Wunderblumengewächse), die ursprünglich aus Zentralamerika stammt, im 16. Jh. nach Europa gelangte und heute weltweit als Neophyt und Zierpflanze zu finden ist.

Carl CORRENS (1864-1933), einer der Wiederentdecker der Mendelschen Regeln, hatte mit der Wunderblume experimentiert, an der er unvollständige Dominanz (bzw. intermediäre Vererbung) und auch cytoplasmatische Erbgänge beobachtete. Weniger bekannt ist jedoch, dass auch Gregor MENDEL (1822-1884) etwa ab 1868 an Mirabilis jalapa Kreuzungen durchgeführt hatte (Zhang et al 2022).

Botanische Besonderheiten

Mirabilis jalapa blüht erst am frühen Abend auf und ist am nächsten Morgen zumeist wieder verblüht. Dabei scheidet sie Duftstoffe aus, um Nektar sammelnde Nachtfalter zur Bestäubung der trichterförmigen Blüten anzulocken.

Betalaine: Diese Blütenfarbstoffe sind ungiftige Alkaloide, die nur in einigen Familien der Ordnung der Caryophyllales synthetisiert werden, die Farbstoffe in der Roten Rübe (= Rote Beete) sind beispielsweise ebenfalls Betalaine. In der Wunderblume werden Betacyanine (rot-violett) und Betaxanthine (gelb-orange) gebildet, die Blütenfarben können an Einzelblüten auch variieren.

Die weibliche Narbe der Wunderblume ist oberflächlich nicht glatt, sondern wird aus gestielten Papillae gebildet, an deren Oberflächen bei der Bestäubung die Pollenkörner anhaften. Der Fruchtknoten enthält nur eine Eizelle, sodaß auch nur ein Same pro Frucht ausgebildet werden kann.

Die Pollenkörner sind rund und sehr groß mit einem Durchmesser von 140 bis 200 µm. Einzelne Pollenkörner sind dadurch mit freiem Auge oder unter einer Lupe leicht erkennbar. Durch die Größe der Pollenkörner ist deren Lebensdauer v.a. an heissen, sonnigen Tagen begrenzt. Dies ist vermutlich ein Grund dafür, dass Mirabilis jalapa über die Nacht hindurch blüht, da unter kühleren Bedingungen die Viabilität der Pollenkörner länger erhalten bleibt. Die Wunderblume ist größtenteils selbstbestäubend.



Weibliche Narbe mit Papillae

Pollenkörner treten aus Antheren aus

Mendels Beschäftigung mit der Wunderblume

Ab dem Jahr 1868 machte Gregor Mendel Kreuzungsexperimente an der Wunderblume Mirabilis jalapa. Vermutlich hatte er verschiedene Formen der Wunderblume bereits vorher besessen und auf Reinerbigkeit der Merkmale geprüft. In zwei Briefen an den Botaniker Carl NÄGELI (1817-1891) im Jahr 1870 berichtete Mendel von diesen Experimenten (Correns 1905). Mendel hatte zuvor bei Charles DARWIN (1809-1882) in der deutschen Ausgabe von Darwins Werk The variation of animals and plants under domestication (1868) von den Kreuzungsexperimenten des französischen Botanikers Charles NAUDIN (1815-1899) bei Mirabilis erfahren (Darwin 1868; Fairbanks & Abbot 2016; Fairbanks 2022). Dieser hatte behauptet, daß ein einziges Pollenkorn für die Befruchtung einer Eizelle nicht ausreichend sei, sondern mindestens drei Pollenkörner notwendig wären. Bei Bestäubung mit nur einem oder zwei Pollenkörnern waren Naudins Hybridpflanzen merklich schwachwüchsig. Darwin schloß daraus fälschlicherweise, dass Informationen der beiden Eltern unterschiedlich stark an Nachkommen vererbt werden und zumindest drei Pollenkörner für eine Befruchtung erforderlich seien, weil die Menge der in den Pollenkörnern enthaltenen "Bildungssubstanz" wichtig für die Befruchtung und volle Entwicklung des Samens wäre.

Mendel hingegen hatte erkannt, daß die beiden Eltern gleichermassen zu einem Nachkommen beitragen und in jeder einzelnen Pollen- oder Eizelle die gesamte genetische Information (alle Anlagen oder Elemente) vorhanden sein musste, weil nach deren Verschmelzung bei der Befruchtung ein vollwertiger Organismus (Hybrid) entsteht, in dessen Nachkommen später die Eigentümlichkeiten beider Eltern in gleichem Maße wieder hervortreten. Dies wollte er daher an Mirabilis als einem idealen Modellobjekt beweisen, um die Annahme von Naudin und Darwin zu widerlegen.

Einzelnes Pollenkorn auf einer Narbe

Einzelnes Pollenkorn von Mirabilis jalapa keimt auf einer Narbe

Am 3. Juli 1870 schrieb Mendel an Nägeli unter anderem (Correns 1905):

[...] Anderweitige Bastardirungs-Versuche konnte ich im vorigen Jahre wegen meines Augenleidens nicht beginnen. Nur ein Experiment schien mir so wichtig, dass ich mich nicht entschliessen konnte, dasselbe auf eine spätere Zeit zu verschieben. Es betrifft die Ansicht NAUDIN'S und DARWIN'S, dass zur genügenden Befruchtung eines Ovulum, ein einziges Pollenkorn nicht ausreichend sei. Als Versuchspflanze benützte ich, wie es auch NAUDIN that, Mirabilis Jalappa; das Resultat meines Versuches ist jedoch ein völlig anderes. Ich erhielt aus der Befruchtung mit einem einzigen Pollenkorn 18 gut entwickelte Samen und davon ebensoviele Pflanzen, von denen bereits 10 in Blüthe stehen. Die Mehrzahl dieser Pflanzen ist ebenso üppig ausgebildet, als die aus freier Selbstbestäubung stammenden. Einige wenige Exemplare sind bis jetzt allerdings im Wachsthume etwas zurückgeblieben, allein nach dem Erfolge, den die übrigen aufweisen, kann die Ursache davon doch nur darin zu suchen sein, dass nicht alle Pollenkörner eine gleiche Befruchtungstüchtigkeit besitzen, und dass ferner bei dem in Rede stehenden Versuche die Mitbewerbung anderer Pollenkörner ausgeschlossen war. Wo mehrere concurriren, da dürfen wir annehmen, dass es immer nur dem kräftigsten gelingen wird, die Befruchtung zu vollziehen.

Ich will übrigens diese Versuche wiederholen; auch dürfte es sich durch ein Experiment direct nachweisen lassen, ob bei Mirabilis zwei oder mehrere Pollenkörner an der Befruchtung eines Eichens theilnehmen können. Nach NAUDIN sollten wenigstens drei erforderlich sein!

Von den Versuchen aus früheren Jahren wurden jene mit Matthiola annua und glabra, Zea und Mirabilis im vorigen Jahre abgeschlossen. Ihre Bastarde verhalten sich genau so, wie jene von Pisum. Was DARWIN in dem Werk über "Das Variiren der Thiere und Pflanzen im Zustande der Domestication" auf fremde Berichte hin über die Bastarde aus den genannten Gattungen aufgenommen hat, ist in mancher Hinsicht richtig zu stellen. [...]

Und am 27. September 1870 berichtete Gregor Mendel unter anderem folgendes über Mirabilis an Carl Nägeli (Correns 1905):

[...] Der Versuch zur Lösung der Frage, ob ein einziges Pollenkorn zur Befruchtung ausreiche, wurde an Mirabilis Jalappa wiederholt, mit demselben Erfolge, wie im verflossenen Jahre. Die aus vorjähriger Befruchtung mit einem einzelnen Pollenkorne stammenden Pflanzen sind von den aus Selbstbefruchtung herrührenden in keiner Weise zu unterscheiden. Anfänglich schien es, als ob einzelne Pflanzen in der Entwicklung zurückbleiben wollten, sie haben jedoch später das Versäumte vollständig nachgeholt.

Um zu erfahren, ob auch zwei Pollenkörner gemeinschaftlich an der Befruchtung Theil nehmen können, ist ein anderer Versuch an Mirabilis J. im Gange. Wie ich aus Erfahrung weiss, sind die Varietäten mit karmoisinrother, gelber und weisser Blüthenfarbe aus Samen beständig, und die unmittelbar aus der Kreuzung hervorgegangenen Bastarde Karmoisin + Gelb und Karmoisin + Weiss variiren nicht in der ihnen eigenthümlichen Färbung. Beide Befruchtungen gelingen gleich leicht und es scheint ein Unterschied in der sexuellen Verwandtschaft nicht vorhanden zu sein. An der karmoisinrothen Varietät wurde eine grössere Anzahl von Befruchtungen in der Weise vorgenommen, dass die Narben gleichzeitig mit zwei Pollenkörnern belegt wurden, und zwar mit einem von der gelben und einem von der weissen Varietät. Da die Blumenfarben von Karmoisin + Gelb und Karmoisin + Weiss bekannt sind, muss es sich im nächsten Jahre zeigen, ob nebst den beiden Bastardfarben noch eine dritte Färbung erscheint, welche aus dem Zusammenwirken der beiden Pollenkörner erklärbar wäre.

Im letzteren Falle müsste auch die Entwicklung der Nachkommen eine andere sein, als bei den beiden einfachen Farbenbastarden, welche sich wie Pisum verhalten und von denen die erste Generation zur Hälfte wieder die Bastardfarbe bringt, während die andere Hälfte zu gleichen Theilen die beiden Stammfarben erhält und in den nächsten Generationen nicht variirt. Jene Nachkommen des Bastardes Karmoisin + Gelb, welche in der ersten Generation die Stammfarben erhielten, haben sich auch in der zweiten Generation aus Samen als ganz farbenbeständig erwiesen. Beide Farben erscheinen so rein, als ob sie niemals hybrid verbunden gewesen wären. DARWIN und VIRCHOW haben auf den hohen Grad an Selbstständigkeit hingewiesen, welche einzelnen Charakteren und ganzen Charaktergruppen an Thieren und Pflanzen zukommt. Einen wichtigen Beleg für die Richtigkeit dieser Ansicht liefert unstreitig das Verhalten der Pflanzenbastarde. [...]

Generell erklärte Mendel, dass sich Mirabilis in der Aufspaltung wie Pisum verhalte, die Hybriden also spalteten und nicht konstant wären wie bei Hieracium, von dessen Hybriden Mendels Briefwechsel mit Nägeli vor allem handelt. Zum geschilderten Experiment einer Bestäubung mit zwei Pollenkörnern mit verschiedenen dominanten Merkmalen, das ebenfalls die tatsächliche Befruchtung der Eizelle durch nur ein Pollenkorn beweisen kann, gibt Mendel jedoch auch in der späteren Korrespondenz mit Nägeli (im letzten bekannten Brief vom November 1873) keine Ergebnisse bekannt. Wäre es wirklich möglich, dass zwei Pollenkörner eine Eizelle befruchten können, hätte Mendel das auch sicher berichtet, wenn er dies in dem beschriebenen Mirabilis-Experiment beobachtet hätte.

Offene Fragen

In der Wissenschaftsgeschichte der Genetik wurde Gregor Mendel bislang aufgrund seiner Pisum-Arbeit (Mendel 1866) einzig mit der Beschreibung einer monogenen, dominant-rezessiven Vererbung bei sieben Merkmalen assoziiert, während die an der Blütenfarbe der Wunderblume und anderen Fällen beobachteten intermediären (unvollständig dominanten) Erbgänge als erstmals von Carl Correns beschrieben gelten. An den von Mendel beschriebenen sieben Pisum-Merkmalen wurde unlängst gezeigt, dass zumindest ein Merkmal, i.e. die Position der Blüten (axial oder terminal, "fasciation"), nicht monogen vererbt wird, sondern durch einen zusätzlichen Transkriptionsfaktor beeinflußt wird, sodaß es zu der öfter beobachteten Abweichung von der erwarteten 3:1-Aufspaltung in der F2-Generation kommt (Feng et al 2025). Mendels Kenntnis einer 1:2:1-Aufspaltung der Blütenfarbe von Mirabilis in der F2-Generation, die einen intermediären Erbgang anzeigt, geht aus seinem Brief an Carl Nägeli vom 27. September 1870 jedoch klar hervor. Da schreibt er über die F2-Generation ("erste Generation") einer Mirabilis-Kreuzung:

"... von denen die erste Generation zur Hälfte wieder die Bastardfarbe bringt, während die andere Hälfte zu gleichen Theilen die beiden Stammfarben erhält und in den nächsten Generationen nicht variirt. ..."

Ganz offenbar ist die "Bastardfarbe" hier nicht gleich der Farbe eines der beiden Eltern, sondern eine andere (die F1 ist abweichend, keiner der beiden Eltern ist daher dominant). Die Hälfte der F2 entspricht der F1 (der "Bastardfarbe"), die andere Hälfte (jeweils ein Viertel der Gesamtpopulation) den beiden Eltern ("Stammfarben"), womit Mendel letztlich die 1:2:1-Aufspaltung eines intermediären Erbganges beschreibt.

Auch die Motivation für seine Mirabilis-Experimente beschrieb Mendel als von den Kreuzungsversuchen von Charles Naudin und deren Erwähnung durch Charles Darwin herrührend, weil er an einer Pflanze, die pro Blüte nur eine Eizelle bildete, zeigen konnte, dass in jeder Keimzelle alle Anlagen vorhanden sind und eine Eizelle von einem Pollenkorn befruchtet wird, wodurch wieder ein vollwertiger Organismus entsteht. Bereits früher hatte jedoch der deutsche Botaniker Carl Friedrich v. GÄRTNER (1772-1850) von Kreuzungen bei Mirabilis berichtet und indirekt auf eine unvollständige Dominanz hingewiesen (Gärtner 1849, p 89). Gärtner hatte auch die Thematik der erforderlichen Pollenmenge für eine Befruchtung diskutiert und nahm an, dass 6-10 Pollenkörner für eine Befruchtung bei Mirabilis notwendig wären (Gärtner 1849 p 65), und Gärtner zitiert hier auch Joseph Gottlieb KÖLREUTER (1733-1806), der bereits ein einziges Pollenkorn als ausreichend für die Befruchtung erachtete. Mendel hatte das umfangreiche Werk von Gärtner studiert und in seiner Pisum-Arbeit prominent und wiederholt zitiert.

Die Geschichte der Ideen, die zu den Anfängen der Genetik, zu Hypothesen und deren experimenteller Untersuchung und Bestätigung geführt haben, erscheint bei genauer Betrachtung noch keineswegs als zu Ende geschrieben. An Mirabilis konnte Mendel zeigen, dass für die Befruchtung einer einzelnen Eizelle auch nur ein Pollenkorn erforderlich ist, womit er den Beweis erbrachte, dass in jeder Keimzelle alle Anlagen (Gene) vorhanden sind; dadurch entsteht bei der Verschmelzung der Keimzellen der beiden Eltern ein vollwertiger Organismus, der die Information der beiden Eltern zu gleichen Teilen enthält.

Weiterführende Literatur

Correns C (1905), Gregor Mendels Briefe an Carl Nägeli 1866-1873, Ein Nachtrag zu den veröffentlichten Bastardierungsversuchen Mendels. BG Teubner, Leipzig.

Darwin C (1868), Das Variiren der Thiere und Pflanzen im Zustande der Domestication. Deutsche Übersetzung von JV Carus. Zweiter Band. E Schweizerbart'sche Verlagshandlung, Stuttgart.

Fairbanks DJ (2022) Demystifying the mythical Mendel: a biographical review. Heredity 129:4–11. https://doi.org/10.1038/s41437-022-00526-0

Fairbanks DJ, Abbott S (2016) Darwin’s Influence on Mendel: Evidence from a New Translation of Mendel’s Paper. Genetics 204:401–405. https://doi.org/10.1534/genetics.116.194613

Feng C, Chen B, Hofer J, et al (2025) Genomic and genetic insights into Mendel’s pea genes. Nature 642:980–989. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08891-6

Gärtner CFv (1849), Versuche und Beobachtungen über die Bastarderzeugung im Pflanzenreich. Mit Hinweisung auf die ähnlichen Erscheinungen im Thierreiche, ganz umgearbeitete und sehr vermehrte Ausgabe der von der königlich holländischen Akademie der Wissenschaften gekrönten Preisschrift. KF Hering & Comp., Stuttgart.

Mendel G (1866) Versuche über Pflanzen-Hybriden. (pdf-Version) Verhandlungen des naturforschenden Vereines, Brünn, 4:3-47.

Zhang H, Zhao X, Zhao F, et al (2022) Mendel’s controlled pollination experiments in Mirabilis jalapa confirmed his discovery of the gamete theory of inheritance in Pisum. Hereditas 159:19. https://doi.org/10.1186/s41065-022-00232-1

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