За добросовестное исполнение своих обязанностей М. повышали по службе, и, наконец, он стал главой монастыря — его настоятелем. Кроме того, он преподавал физику, биологию, а главное, каждую свободную минуту отдавал науке. Он постоянно проводил опыты, которые привели к открытию одного из основных законов генетики — закона передачи наследственных свойств. Опыты он проводил в небольшом палисаднике под окнами монастырской трапезной. Длина палисадника была 35 м, ширина всего 7 м. И вот на таком крохотном клочке были заложены основы современной генетики.
Тогда все считали, что, если за растением или животным как-то ухаживать, у него изменятся свойства, это передастся по наследству, и появится новый вид. Иными словами, думали, что внешние условия могут изменить наследственность. Такое мнение совсем недавно господствовало и среди наших ученых. Еще недавно многие верили, что благоприобретенное передается по наследству. Скажем, если отец с матерью стали спортсменами и натренировали огромные мышцы, то и их дети сразу родятся сверхсильными. Верил в это и Ч. Дарвин.
М. и решил выяснить: а как же в природе? Он был одним из наиболее активных сотрудников Брюннского общества естествоиспытателей. Секретарь Брюннского общества естествоиспытателей рассказывал о М.: «Он доставлял из дальних и ближних окрестностей Брюнна растения, которые особенно интересовали его из-за атипичности, и приносил домой, чтобы культивировать в специально для него отведенной части монастырского сада при различных внешних условиях. Обычно он охотно водил друзей в сад, и там обсуждались результаты работ и изменения, связанные с различными условиями выращивания... Случайно это было или не случайно, но, как правило, в итоге приходилось констатировать, что бросающихся в глаза изменений не было... Полушутя он замечал по этому поводу: „Мне уже ясно, что этим путем природа не будет способствовать дальнейшему видообразованию. Для этого нужно нечто большее“.»
Что именно — он и хотел выяснить своими опытами. М. выяснил, что благоприобретенные признаки не передаются по наследству. Законы наследования совсем другие. Когда появилась работа Дарвина «О происхождении видов», М. внимательно прочитал ее и сказал: «Это еще не все, еще чего-то не хватает!»
Дарвин тоже знал, что в его теории «чего-то» не хватает. По Дарвину, вид изменится тогда, когда накопится много случайных изменений, передаваемых по наследству. В жизни изменения появляются не у всех растений или животных, а у некоторых. И они не накапливаются, а разбавляются. Ибо каждое скрещивание ведет к тому, что новый признак разделяется между потомками.
М. стал высаживать горох на своем участке и опылял каждый цветочек руками (10 растений!). Он брал растение с различным цветом зерен, различные по форме горошин, цвету, длине стебля, окраске бутонов и смешивал их, наблюдал, как, в каком поколении и в какой пропорции проявляются эти свойства. Для наблюдения М. взял у гороха 7 признаков. Скрещивая растения между собой, он все время подсчитывал, с какой частотой передаются те или иные признаки по наследству. М. аккуратно обрывал пылинки с каждого растения и маленьким пинцетом наносил на каждый цветочек пыльцу с другого отобранного им растения. Каждое растение у него имело свой паспорт, все опыления тщательно записывались, от какого цветка на какое растение перенесена пыльца и когда и что из этого вышло у потомков в 1, 2, 3-м поколении и так вплоть до 8-го. Он увидел, что одни выделенные признаки преобладают у потомков, а другие проявляются реже. Первые он назвал доминантными, т.е. господствующими, и обозначил их заглавными буквами латинского алфавита A, B, C, D. Другие назвал рецессивными (скрытыми) и обозначил их строчными буквами — a, b, c, d. Так делают генетики и сегодня. Наблюдения эти привели к открытию М. закона передачи наследственности, который он записал так: «В этом поколении наряду с доминирующими признаками вновь появляются также рецессивные со всеми их особенностями и притом в ясно выраженном среднем отношении 3:1. По этому закону, наследственные признаки родителей передаются потомкам в соотношении 3:1 вне зависимости от внешних условий». Причем он сделал правильный вывод о том, что этот закон действителен для всего живого. «Единство плана развития органической жизни стоит вне сомнения», — писал он. Наука подтвердила вывод М., конечно, не сразу. Много лет шла драматическая борьба за генетику. Но она победила. Правда, победа пришла только в 50-е г. нашего века. Расчеты М. проверяли на ЭВМ, и они оказались точными. Еще в 1865 г. М. доложил результаты своих опытов на заседании Брюннского общества естествоиспытателей. И его доклад был опубликован. Работа М. была разослана в 120 библиотек университетов крупнейших городов мира. Но прочитана она была только в трех местах, в том числе в Петербурге — рус. ученым И. Ф. Шмальгаузеном. Большинство ученых мира не заметили ее. Не обратил внимания на нее и Дарвин, хотя ему ее особенно недоставало.