พันธุศาสตร์ คือ? ลักษณะทางพันธุกรรม ความแปรผันทางพันธุกรรม

พันธุศาสตร์ คืออะไร

พันธุศาสตร์ คือ สาขาหนึ่งของชีววิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับยีน การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม และความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต

คำศัพท์ที่ควรรู้

• ยีน (gene) คือ สิ่งที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม โดยยีน คือส่วนหนึ่ง DNA
• DNA คือ สารพันธุ์กรรม
• ยีนเด่น (dominant gene) คือ ยีนที่แสดงอาการข่ม ต่อ ยีนด้อย (recessive gene)
• จีโนไทป์ (genotype) คือ แบบของยีน เช่น TT Tt tt
• ฟีโนไทป์ (phenotype) คือ ลักษณะที่แสดงออกมาของยีน เช่น สูง เตี้ย
• ฮอมอไซกัส (homozygous) คือ การที่สิ่งมีชีวิตมียีน 2 ยีนเหมือนกัน เช่น TT tt
• เฮเทอโรไซกัส (heterozygous) คือ การที่สิ่งมีชีวิตมียีน 2 ยีนต่างกัน เช่น Tt
• ยีนที่เป็นอัลลีลกัน (alletic gene) คือ ยีนที่ควบคุมลักษณะเดียวกัน และเข้าคู่กันได้ เช่น T กับ t เป็นยีนควบคุมเกี่ยวกับความสูง
• เทสต์ครอส (test cross) คือ การทดสอบว่าสิ่งมีชีวิตเป็นลักษณะเด่นพันธุ์แท้หรือพันทาง โดยนำไปผสมกับลักษณะด้อยถ้าลูกผสมเป็นลักษณะเด่นทั้งหมดแสดงว่าเป็นพันธ์แท้ ถ้าลูกผสมมีลักษณะทั้งเด่นและด้อยแสดงว่าเป็นพันธุ์ทาง
• แบคครอส (back cross) คือ นำลูกที่สงสัยว่าเป็นลักษณะเด่นพันธุ์แท้หรือพันทาง ไปผสมกับพ่อพันธุ์หรือแม่พันธุ์ที่มีลักษณะด้อย

ลักษณะทางพันธุกรรม

คือ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถูกควบคุมโดยกรดนิวคลีอิกชนิด DNA หรือ RNA ที่สามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อ ๆ ไป โดยอาศัยเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์ชนิดอื่น ๆ เป็นสื่อกลางในการถ่ายทอด ทำให้สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะมีลักษณะคล้ายกัน รุ่นลูกหลานจะมีลักษณะคล้ายพ่อแม่ ปู่ย่า หรือตายาย ซึ่งแสดงว่าลักษณะเหล่านั้นมีการถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปได้ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปได้เป็นลักษณะทางพันธุกรรม โดย

• พันธุกรรม (Gene) หมายถึง หน่วยที่มีคุณสมบัติควบคุมลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต
• พันธุศาสตร์ (Genetic) หมายถึง วิชาวิทยาศาสตร์สาขาหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นหนึ่ง

ความแปรผันของลักษณะทางพันธุกรรม

• แปรผันแบบต่อเนื่อง (continuous variation) เป็นลักษณะที่ไม่สามารถแยกเป็นกลุ่มได้ชัดเจน ถูกควบคุมโดยยีนหลายคู่ และมักเกี่ยวข้องกับทางด้านปริมาณ เช่น ความสูง สีผิวของคน น้ำหนักของคน ฯลฯ
• แปรผันแบบไม่ต่อเนื่อง (discontinuous variation) เป็นลักษณะที่สามรถแยกเป็นกลุ่มได้ชัดเจน มักถูกควบคุมโดยยีนหลายคู่ และมักเกี่ยวข้องกับด้านคุณภาพ เช่น มีติ่งหู/ไม่มีติ่งหู หนังตาชั้นเดียว/หนังตาสองชั้น หมู่เลือดของคน ห่อลิ้นได้/ห่อลิ้นไม่ได้ ฯลฯ

การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

เกรกอร์ เมนเดล (Gregor Mendel) บิดาแห่งพันธุศาสตร์ ผู้ค้นพบหลักการพื้นฐานของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งเขาได้ศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมของต้นถั่วลันเตาถึง 7 ลักษณะ ได้แก่ สีดอก สีเมล็ด รูปร่างของฝักถั่ว รูปร่างเมล็ด สีของฝักถั่ว ความสูง และตำแหน่งการออกดอก ซึ่งจากการทดลองสรุปได้ว่าลั กษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตจะถูกควบคุมด้วยยีนและจะถูกถ่ายทอดไปยังรุ่นถัดไปผ่านกระบวนการสืบพันธุ์ ซึ่งถ่ายทอดเป็นกฎ 3 ข้อดังนี้

• กฎข้อที่ 1 กฎการแยก (Law of Segregation) กล่าวไว้ว่า สิ่งที่ควบคุมพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธ์แบบอาศัยเพศมีอยู่เป็นคู่ ๆ แต่ละคู่จะแยกจากกันระหว่างสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ทำให้เซลล์สืบพันธุ์มีหน่วยควบคุมลักษณะนี้เพียง 1 หน่วย และจะกลับมาเข้าคู่อีกครั้งเมื่อเซลล์สืบพันธุ์ผสมกัน
• กฎข้อที่ 2 กฎการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of Independent Assortment) แอลลีลของยีนหนึ่งที่แยกกันจะรวมกลุ่มกับแอลลีลของยีนอื่นได้อย่างอิสระระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ หรือกล่าวได้ว่า ในเซลล์สืบพันธุ์จะมีการรวมกลุ่มกันของหน่วยพันธุ์กรรมของลักษณะต่าง ๆ การรวมกลุ่มเหล่านี้เป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้สามารถทำนายผลในรุ่นลูกและรุ่นหลานได้
• กฎของลักษณะเด่น (Law of dominance) เมื่อยีนลักษณะเด่นจับคู่กับยีนลักษณะด้อยลักษณะที่ปรากฏจะเป็นลักษณะเด่น (พันทาง) ส่วนลักษณะด้อยจะถูกข่มการแสดงออกเอาไว้ แต่ยีนลักษณะด้อยนั้นไม่ได้หายไปไหน เมื่อใดที่ยีนลักษณะด้อยจับคู่กับยีนลักษณะด้อยด้วยกันเอง ก็จะปรากฏลักษณะด้อย (พันธุ์แท้) นั้นออกมา

ตัวอย่างข้อสอบเรื่องพันธุศาสตร์

1. สัตว์ที่มีจีโนไทป์ AaBbCcDd แต่ละยีนอยู่คนละโครโมโซม จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์กี่ชนิด

ก. 4
ข. 8
ค. 12
ง. 16

2. ถั่วลันเตาลักษณะเมล็ดสีเหลืองเป็นลักษณะเด่นต่อลักษณะเมล็ดสีเขียว ในการผสมพันธุ์ภายในดอกเดียวกันของต้นที่มีลักษณะเมล็ดสีเหลืองที่เป็นเฮเทอโรไซกัส รุ่น F1 ที่มีลักษณะเมล็ดสีเขียวเป็นร้อยละเท่าใด

ก. 25%
ข. 50%
ค. 75%
ง. 100%

3. ในการผสมวัวตัวผู้สีแดงกับวัวตัวเมียสีขาวในรุ่นลูกจะได้วัวทั้งตัวผู้ ตัวเมีย มีสีน้ำตาลเหมือนกันหมด เมื่อนำวัวรุ่นลูกนี้ไปผสมกันเองจะได้วัวรุ่นหลานในอัตราส่วนของขนสีแดง : ขนสีน้ำตาล : ขนสีขาว = 1 : 2 : 1 แสดงว่า

ก. ขนสีแดงเป็นลักษณะเด่น
ข. ขนสีขาวเป็นลักษณะเด่น
ค. ขนสีน้ำตาลเป็นลักษณะเด่น
ง. ลักษณะสีขนข่มไม่ลงระหว่างขนสีขาวกับขนสีแดง

4. ในกรณีใดที่จะมีลูกหญิงตาบอดสี

ก. พ่อตาบอดสี แม่ตาปกติ
ข. พ่อตาปกติ แม่ตาปกติ
ค. พ่อตาปกติ แม่เป็นพาหะ
ง. พ่อตาบอดสี แม่เป็นพาหะ

5. กำหนดให้ยีนทุกคู่เป็นยีนที่อยู่บนคนละโครโมโซมกัน หากสิ่งมีชีวิตนี้มีจีโนไทป์เป็น AaBBCcddEeFf จะสามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ทั้งหมดกี่แบบ

ก. 64 แบบ
ข. 16 แบบ
ค. 8 แบบ
ง. 4 แบบ