วิทยาศาสตร์

                    การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

                            

เมนเดล

บิดาทางพันธุศาสตร์

เกรเกอร์ โยฮันน์ เมนเดล เกิดวันที่ 20 กรกฎาคม ค.ศ.1822 เป็นบาทหลวงชาวออสเตรีย และในขณะเดียวกันเขาก็เป็นอาจารย์สอนหนังสือให้แก่นักเรียน สอนนักเรียน ถึงเรื่องพันธุ์กรรมด้วย เมนเดลมีความสนใจศึกษาด้านวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ ด้านพันธุศาสตร์ เขาได้ใช้สถานที่ภายในบริเวณวัดเพื่อทำการทดลองสิ่งต่างๆ ที่เขาสนใจ เมนเดลเริ่มต้นทดลองเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ.1856 เรื่องที่เขาทำการทดลองคือ การรวบรวมต้นถั่วหลายๆพันธุ์นำมาผสมกันหลายๆวิธีเขาใช้เวลาทดลองต่อเนื่อง ถึง 7 ปี จนได้ข้อมูลมากเพียงพอ ในปี ค.ศ.1865 เมนเดล จึงได้ รายงานผลการทดลอง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ ต้นถั่ว ให้แก่ที่ประชุม Natural History Society ในกรุงบรุนน์ ( Brunn ) ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ออกไปทั่วทวีปยุโรปและ อเมริกาในปีต่อมาคือปี ค.ศ.1866 ผลงานของเขาถูกปล่อยไว้นานถึง 34 ปี จนกระทั่งปี ค.ศ.1900 ได้มีนัก ชีววิทยา 3 ท่าน คือ ฮูโก เดอฟรีส์ ชาวฮอลันดา คาร์ล คอร์เรนส์ ชาวเยอรมันและ เอริช ฟอน แชร์มาค ชาวออสเตรเลีย ได้ทดลองผสมพันธุ์พืชชนิดอื่นๆ และได้ผลการทดลองตรงกับที่เมนเดลเคยรายงานไว้ ทำให้เมนเดลเป็นที่รู้จัก ในวงการพันธุศาสตร์นับแต่นั้นเป็นต้นมา

เขา ได้รับการ สถาปนาสมณศักดิ์เป็นเจ้าอาวาสประจำโบสถ์ที่ Alt Brünn ภาระงานบริหารได้ทำให้เขาไม่มีเวลาทำการทดลองเรื่องการ ผสมพันธุ์พืชอีกเลย จนกระทั่งเขาเสียชีวิตลงในวันที่ 6 มกราคม ค.ศ.1884 ขณะมีอายุได้ 61 ปี ด้วยโรคหัวใจวาย ศพของเขาได้ถูกนำ ไปฝังที่สุสานใกล้โบสถ์ ในพิธีศพมีสานุศิษย์และชาวบ้านที่ได้เดินทางมาไว้อาลัยนักบวชคนหนึ่ง ซึ่งได้อุทิศชีวิตให้ทานแก่ผู้ยากไร้ แต่ไม่มีใครเลยจะรู้สักนิดว่า พวกเขากำลังร่ำลาอาลัยนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่งของโลก

                จาก ข้อมูลดิบที่เมนเดลได้ตีพิมพ์นั้น ก่อนจะมาสรุปเป็นกฎได้นั้น ปัจจุบันมีผู้ตั้งข้อโตแย้งว่าตัวเลขที่ได้จากการทดลองของเมนเดลใกล้เคียง กับค่าทางทฤษฎีเกินไปจนเป็นที่น่าสงสัย ทั้งนี้อาจเกิดจากความบังเอิญหรือเป็นความจงใจของเมนเดลเองก็ได้
อย่าง ไรก็ตามการค้นพบของเมนเดลถือว่าเป็นการค้นพบยิ่งใหญ่ครั้งหนึ่งในวงการพันธุ ศาสตร์ เนื่องจากเมนเดลสามารถไขความลับการสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ จากบรรพบุรุษไปสู่ลูกหลานโดยที่ในสมัยนั้นยังไม่มีการค้นพบสารพันธุกรรม ดีเอ็นเอ ยีน หรือ โครโมโซมแต่อย่างใด

การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

มนุษย์เริ่มรู้จักการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มีความสงสัยในเรื่องบางสิ่งบางอย่างเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ และการ ถ่ายทอดกรรมพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งสรุปได้ดังนี้
ปัญหาการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตพวกดิพลอยด์ต้องมีพ่อและแม่เป็นผู้ให้กำเนิดลูกโดยการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ นักชีววิทยาให้ความสนใจในปัญหาการสืบพันธุ์และการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มาก ในช่วงเวลา 300 ปีที่ผ่านมาในคริสต์ศตวรรษที่ 19 นักชีววิทยาได้ทราบความจริงว่ามีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อได้ ไซโกตจึงจะเจริญเป็นตัวใหม่ต่อไป
จากปัญหาแรกสังเกตได้ว่า ลักษณะต่างๆ ที่แสดงออกในรุ่นลูกจะคล้ายกับลักษณะหลักที่ปรากฎในรุ่นพ่อ – แม่ (Similarity) เช่น แมวก็มีลูกเป็นแมว เสือก็มีลูกเป็นเสือ แต่สิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันเฉพาะอย่าง คือ แมวยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของแมวเสือยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของเสือ การถ่ายทอดลักษณะหลังต่างๆจากพ่อ – แม่ ไปสู่รุ่นลูกเกิดขึ้นได้อย่างไร อะไรเป็นตัวกลางสำคัญในการถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์
พ่อและแม่ต่างถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์ของแต่ละฝ่ายไปสู่ลูกจึงพบว่าลูกมีลักษณะหลักต่างๆ เหมือนพ่อบ้างและเหมือนแม่บ้างแต่ถ้าได้ศึกษาให้ละเอียดจะพบว่าลูกไม่ได้ เหมือนกับพ่อและแม่ทุกอย่าง จะมีข้อแตกต่างเล็กน้อย มีความแตกต่างแปรผัน (Variation) ของลักษณะปลีกย่อยในหมู่ลูกที่เกิดจากพ่อแม่เดียวกัน ยกเว้นลูกฝาแฝดเหมือนความแตกต่างแปรผันลักษณะกรรมพันธุ์จะยิ่งมีมากขึ้นในหมู่ประชากรต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน
เมื่อมีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อจะได้ไซโกต (Zogote) เจริญเป็นตัวใหม่ ปัญหาทั้ง 3 ประการ เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษาหาหลักเกณฑ์การถ่ายทอดกรรมพันธุ์ นอกจากนี้ยังมีปัญหาคือ เมื่อไซโกตเจริญต่อไปจนได้เซลล์จำนวนมาก ล้วนแต่เป็นองค์ประกอบทางกรรมพันธุ์เหมือนกับเซลล์ไซโกตทุกประการ แต่กลุ่มเซลล์แต่ละกลุ่มจะเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ เช่น ตา หู จมูก หัวใจ ปอด แขน ขา

การศึกษาลักษณะพันธุกรรมของเมนเดล

การทดลองของเมนเดล

เมน เดลประสบผลสำเร็จในการทดลอง จนตั้งเป็นกฎเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่มายังลูกหลานใน ช่วงต่อๆมาได้เนื่องจากสาเหตุสำคัญสองประการ คือ

1. เมนเดลรู้จักเลือกชนิดของพืชมาทำการทดลอง พืชที่เมนเดลใช้ในการทดลองคือถั่วลันเตา (Pisum sativum) ซึ่งมีข้อดีในการศึกษาด้านพันธุศาสตร์หลายประการ เช่น
   1.1 เป็นพืชที่ผสมตัวเอง (self- fertilized) ซึ่งสามารถสร้างพันธุ์แท้ได้ง่าย หรือจะทำการผสมข้ามพันธุ์ (cross-fertilized) เพื่อสร้างลูกผสมก็ทำได้ง่ายโดยวิธีผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination)
   1.2 เป็นพืชที่ปลูกง่าย ไม่ต้องทำนุบำรุงรักษามากนัก ใช้เวลาปลูกตั้งแต่ปลูก จนถึงเก็บเกี่ยวภายในหนึ่งฤดูปลูก (growing season) หรือประมาณ 3 เดือน เท่านั้น และยังให้เมล็ดในปริมาณที่มากด้วย
   1.3 เป็นพืชที่ มีลักษณะทางพันธุกรรม ที่แตกต่างกันชัดเจนหลายลักษณะ ซึ่งในการทดลองดังกล่าว เมนเดลได้นำมาใช้ 7 ลักษณะด้วยกัน
2. เมนเดลรู้จักวางแผนการทดลอง
   2.1 เลือกศึกษาการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตาแต่ละลักษณะก่อน เมื่อเข้าใจหลักการถ่ายทอดลักษณะนั้น ๆ แล้ว เขาจึงได้ศึกษาการถ่ายทอดสองลักษณะไปพร้อม ๆ กัน
   2.2 ในการผสมพันธุ์จะใช้พ่อแม่ พันธุ์แท้ (pure line) ในลักษณะที่ตรงกันข้ามกัน มาทำการผสมข้ามพันธุ์เพื่อสร้างลูกผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination )
   2.3 ลูกผสมจากข้อ 2.2 เรียกว่าลูกผสมช่วงที่ 1 หรือ F1( first filial generation) นำลูกผสมที่ได้มาปลูกดูลักษณะที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบ2.4 ปล่อยให้ลูกผสมช่วงที่ 1 ผสมกันเอง ลูกที่ได้เรียกว่า ลูกผสมช่วงที่ 2 หรือ F2( second filial generation) นำลูกช่วงที่ 2 มาปลูกดูลักษณะต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบ
   ลักษณะต่าง ๆ ของถั่วลันเตาที่เมนเดล ใช้ในการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
3. ลักษณะของเมล็ด – เมล็ดกลม และ เมล็ดย่น (round & wrinkled)
4. สีของเปลือกหุ้มเมล็ด – สีเหลือง และ สีเขียว (yellow & green)
5. สีของดอก – สีม่วงและ สีขาว (purple & white)
6. ลักษณะของฝัก – ฝักอวบ และ ฝักแฟบ (full & constricted)
7. ลักษณะสีของฝัก – สีเขียว และ สีเหลือง (green & yellow )
8. ลักษณะตำแหน่งของดอก-ดอกติดอยู่ที่กิ่ง และเป็นกระจุกที่ปลายยอด (axial & terminal)
9. ลักษณะความสูงของต้น – ต้นสูง และ ต้นเตี้ย (long & short)

ลักษณะที่แตกต่างกันอย่าง เห็นได้ชัด 7 ลักษณะ

ข้อสรุปจากการวิเคราะห์ของเมนเดล

1. การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (fector) เป็นคู่ๆ ต่อมาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene)
2. ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆจะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้
3. ลักษณะแต่ละลักษณะจะมียีนควบคุม 1 คู่ โดยมียีนหนึ่งมาจากพ่อและอีกยีนมาจากแม่
4. เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์(gamete) ยีนที่อยู่เป็นคู่ๆจะแยกออกจากกันไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์ของแต่ละเซลล์และ ยีนเหล่านั้นจะเข้าคู่กันได้ใหม่อีกในไซโกต
5. ลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1  ไม่ได้สูญหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถแสดงออกมาได้
6. ลักษณะที่ปรากฏออกมาในรุ่น F1   มีเพียงลักษณะเดียวเรียกว่า ลักษณะเด่น ( dominant) ส่วนลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2  และมีโอกาสปรากฏในรุ่นต่อไปได้น้อยกว่า เรียกว่า ลักษณะด้อย (recessive)
7. ในรุ่น F2 จะได้ลักษณะเด่นและลักษณะด้อยปรากฏออกมาเป็นอัตราส่วน เด่น : ด้อย = 3 : 1

อ้างอิง https://bhongsadhorn.wordpress.com