เทคนิคช่วยจำวิชาชีววิทยา

ลำดับตอนที่ #39 : การถ่ายทอดยีนและโครโมโซม ตอนที่ 2

ตอนนี้เรามาว่ากันถึงการทดลองของเมนเดลกันต่อนะครับ อย่าลืมนะครับว่าเหตุผลที่ควรกลับไปทวนตรงนี้เพราะเราต้องการทำความเข้าใจให้ถ่องแท้ว่า การค้นพบของซัตตันที่เขาสรุปได้ว่า ยีนอยู่บนโครโมโซมนั้นเขามีวิธีคิดอย่างไร ก่อนอื่นต้องขอโทษก่อนนะครับที่อัพช้า แต่ก็ยังมีเวลาพอที่จะเขียนไปเรื่อยๆ และอยากจะปูพื้นฐานตั้งแต่ต้นๆเผื่อมีน้องคนไหนที่เคยไม่เข้าใจเรื่องใดจะได้เข้าใจกันไปเลย ส่วนใครที่เป็นอัจฉริยะทางนี้แล้วก็ไม่ควรเข้ามาอ่านนะครับ เพราะตั้งใจปูพื้นฐานให้กับคนที่มีปัญหาเกี่ยวกับเรื่องพวกนี้จริงๆ สำหรับผู้ที่เก่งแล้วและอยากรู้อะไรมากกว่านี้ ก็สั่ง text book มานั่งอ่านเองหรือหาเวลาไปประชุมกับทางสมาคมพันธุศาสตร์แห่งประเทศไทย หรืออาจจะขอร่วมประชุมทางพันธุศาสตร์นานาชาติที่มีการจัดขึ้นทุกปีในหลายๆแห่งทั่วโลกนะครับ จะได้รับความรู้ที่อยากได้มากกว่าตรงนี้



             เรามาว่ากันต่อเลยนะครับ ตอนนี้เรามาดูการผสมทีละ 1 ลักษณะกันก่อนนะครับ หรือที่เรียกว่า Monohybrid cross 1 ลักษณะในที่นี้ก็เช่น ความสูงของลำต้น พอพูดถึงเรื่องนี้ปุ๊ปก็ต้องทบทวนศัพท์อีก 2 คำนะครับน้องๆคือคำว่า genotype กับคำว่า phenotype

คำว่า phenotype ก็คือลักษณะที่ปรากฏออกมาให้เห็น ในที่นี้ก็คือความสูงของลำต้น ถ้าใครกลัวสับสนก็ลอง focus ไปที่คำว่า pheno- ใช่แล้วครับมันก็มาจากคำพวก phenomenon หรือ phenomena ที่แปลว่าปรากฏการณ์ หรือสิ่งที่ปรากฏออกมา



             ส่วนอีกคำหนึ่งก็คือ genotype ไม่ต้องบอกก็รู้นะครับว่า มันต้องเกี่ยวกับ gene เพราะมันหมายถึงรูปแบบของยีนที่ควบคุมลักษณะพันธุกรรม ต้องจำด้วยว่าลักษณะแบบนี้มันจะอยู่กันเป็นคู่ๆนะครับ การใช้สัญลักษณ์แทนก็คือ อักษรภาษาอังกฤษ เช่น TT Tt และก็ tt สัญลักษณ์เหล่านี้แสดงให้รู้ว่ายีนนั้นๆอยู่กันเป็นคู่ แต่คู่ของยีนที่น้องๆเห็นมันมี 3 แบบใช่ไหมครับ ถ้าเราว่ากันถึงความสูงของลำต้น ได้แก่ TT Tt และ tt  เราจะมีศัพท์แยกเพื่อทำให้เกิดความเข้าใจมากขึ้นว่า TT กับ tt เป็นคู่ของยีนที่เหมือนกัน เราจะเรียกว่า โฮโมไซกัสยีน (Homozygous gene)



             ทั้ง TTและ tt เป็นโฮโมไซกัสยีนและยังเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า พันธุ์แท้อีกด้วย คำว่าพันธุ์แท้อาจเรียกว่า pure line เพราะ ยีน TT เป็นยีนที่ทำให้ถั่วมีลำต้นสูง ส่วน tt เป็นยีนทีทำให้ถั่วมีลำต้นเตี้ย



            ส่วน Tt นั้นเป็นคู่ของยีนที่แตกต่างกัน เราจึงเรียกว่า Heterozygous gene และคู่ของยีนนี้มีลักษณะเป็นพันธ์ทางหรือ hybrid เพราะมียีน T และ t เป็นคู่อัลลีลกัน แต่ยีนนี้เมื่อแสดงออกในลักษณะของ phenotype จริงๆ มันจะแสดงออกมาให้เห็นว่าต้นถั่วมีลักษณะต้นที่สูงพอๆกับต้นที่ถูกควบคุมด้วยคู่อัลลีล TT ดังนั้นเราจึงสามารถเรียกยีน T ว่าเป็นยีนที่ควบคุมลักษณะเด่นหรือ dominance ส่วนยีน t เป็นยีนที่ควบคุมลักษณะด้อยหรือที่เรียกว่า recessive เพราะฉะนั้นถ้ายีนที่ควบคุมลักษณะเด่นและด้อยมาเป็นคู่อัลลีลชนิดที่เรียกว่า Heterozygous gene กัน ลักษณะที่แสดงออกมาเป็น phenotype ต้องเป็นลักษณะเด่นเสมอ ในที่นี้ก็คือ ลักษณะต้นถั่วที่สูง





            ยีน Tt นั้นเราเรียกว่าเป็นคู่อัลลีลกัน คำว่าคู่อัลลีลหมายถึง ยีนที่เป็น heterozygous gene ที่อยู่บน Homologous chromosome และควบคุมลักษณะเดียวกัน





           ตอนนี้เรามาพูดถึงการผสมโดยพิจารณาทีละลักษณะกันได้แล้วครับ ไอ้ที่เรียกว่า monohybrid cross ไงครับ



เอารุ่นพ่อแม่ที่เราเรียกว่ารุ่น p ที่เป็นพันธุ์แท้มาผสมกันจะได้ว่า



                                                               TT  ผสมกับ tt



            มาถึงตรงนี้ต้องเข้าใจเรื่องการแบ่งเซลล์นิดนึงนะครับ การแบ่งเซลล์มี 2 แบบใช่ไหมครับคือการแบ่งเซลล์ร่างกายกับการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์ ที่มันจำเป็นต้องมี 2 แบบก็เพื่อที่จะดำรงเผ่าพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆไว้ไม่ให้แปลกแยกออกไป และนี่แหละคือความมหัศจรรย์ของธรรมชาติที่หาสิ่งใดเสมอเหมือนมิได้ อืม...ยิ่งพูดรู้สึกจะยิ่งเว่อร์ครับ งั้นกลับมาเข้าเรื่องดีกว่า เดี๋ยวจะยิ่งอินกันไปใหญ่



            การแบ่งเซลล์ร่างกายหรือการแบ่งแบบไมโตซิสเนี่ย พูดย่อๆก็คือ พอแบ่งแล้วจะได้โครโมโซมเท่าเดิมครับ เช่น เซลล์ผิวหนังคนมีโครโมโซม 46 แท่ง พอแบ่งเซลล์สร้างผิวหนังใหม่ เซลล์ลูกที่ได้ก็จะมีโครโมโซม 46 แท่ง เช่นกัน คือได้ผิวหนังคนเหมือนเดิม





           ส่วนการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์หรือไมโอซิสนั้น เซลล์ลูกที่ได้จะมีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่ง เช่นเซลล์สืบพันธุ์ของคนจะมีจำนวนโครโมโซม 23 แท่ง ทั้งนี้ก็เพื่อที่พอปฏิสนธิเรียบร้อยแล้ว มันก็จะรวมกันได้ไซโกตที่มีโครโมโซมเท่ากับ 46 แท่งเท่าเดิม เพื่อทำให้คนก็ยังเป็นคน



เพราะฉะนั้น ตอน TT จะผสมกับ tt เขาก็ต้องมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์หรือ gamete จำนวนโครโมโซมก็จะต้องลดลงครึ่งหนึ่ง



           ในกรณีนี้ gamete ที่ได้คือ T กับ t รุ่นลูกหรือ F1 ที่ได้ก็จะมี genotype เท่ากับ Tt





            ต่อมาขอกล่าวถึงการผสมโดยพิจารณาทีละ 2 ลักษณะ หรือ dihybrid cross เช่น ถั่วเมล็ดเรียบ-เนื้อสีเหลือง ถ้าเป็นพันธุ์ทางสามารถที่จะเขียน genotype ได้ว่า RrYy  และพอมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ยีนที่เป็นคู่อัลลีลกัน ย่อมแยกจากกันไปยังเซลล์สืบพันธุ์ละยีน อันนี้จะตรงกับกฏของ กฎการแยกตัวของยีน หรือ Law of Segregation เช่น RrYy เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ R ย่อมแยกจาก r และ Y ย่อมแยกจาก y   หลังจากนั้น R ก็มีอิสระไปจับกับ Y หรือ y เท่าๆกับ r มีอิสระไปจับกับ Y หรือ y เหตุการณ์ช่วงหลังนี้ตรงกับกฏที่เรียกว่า กฎการเลือกกลุ่มอย่างอิสระ หรือ Law of Independent Assortment จนในท้ายที่สุด gamete จึงได้ genotype 4 แบบคือ RY Ry rY และ ry



หมายเหตุ      ปัจจุบันพบว่าหลักการของเมนเดลมีข้อจำกัดหลายประการ เช่น ลิงค์ยีน หรือยีนที่อยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ไม่สามารถใช้กฎการเลือกกลุ่มอย่างอิสระได้





            ตอนนี้เราก็กลับมาดูสิ่งที่โบเวอรี่กับซัตตันเสนอได้แล้วนะครับ   ซัตตันได้ทำการศึกาทดลองอัณฑะของตั๊กแตน เขาพบว่า เมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะมีการเข้าคู่กันของโครโมโซม แต่ในท้ายที่สุดก็จะมีการแยกโครมาทิดออกจากกันไปอยู่ต่างเซลล์กัน ซึ่งจะเหมือนกับการแยกยีนที่เป็นคู่อัลลีลกัน ตามกฎการแยกตัวของยีน







           นอกจากนี้ยังมีหลักฐานที่บ่งบอกว่ายีนอยู่ในนิวเคลียสและอยู่บนโครโมโซมอีก 4 หลักฐานสำคัญซึ่งต้องอาศัยเทคนิคช่วยจำกันล่ะครับงานเนี้ย



           ศึกผสมแยกเซลล์



ศึก       หมายถึง  หลักฐานจากการศึกษาโครโมโซม เพราะเมื่อโครโมโซมผิดปกติไป จะทำให้เกิดความผิดปกติขึ้น



ผสม     หมายถึง  หลักฐานจากการผสมพันธุ์พืชและสัตว์  เพราะจากข้อเท็จจริงที่เราได้ ถ้าพ่อเป็นหนูสีดำพันธุ์แท้ผสมกับแม่ที่เป็นหนูสีขาวพันธุ์แท้ ลูกที่เกิดมาจะเป็นหนูสีดำ ถ้าสลับกัน เอาพ่อที่เป็นหนูสีขาวพันธุ์แท้ผสมกับแม่ที่เป็นหนูสีดำพันธุ์แท้ ลูกก็จะได้เป็นหนูสีดำเช่นกัน หลักฐานนี้บอกกับเราว่า ยีนต้องอยู่ภายในนิวเคลียส เพราะได้ลูกที่มีลักษระเด่นทั้ง 2 กรณี ถ้ายีนอยู่ในไซโทพลาสซึม ลูกที่เกิดมาน่าจะมีลักษณะเหมือนแม่มากกว่า เพราะเซลล์ไข่จะมีไซโทพลาสซึมมาก ส่วนเซลล์อสุจิจะมีไซโทพลาสซึม น้อยมากๆๆ



แยก     หมายถึง หลักฐานที่ได้จากการแยกคู่ของยีนและโครโมโซม อันนี้ได้พูดไปแล้วตอนต้นนะครับ

เซลล์    หมายถึง หลักฐานจากการศึกษาเซลล์สืบพันธุ์ อันนี้น้องทุกคนทราบกันดีว่าตอนที่ตัวอสุจิจะเข้าผสมกับไข่นั้น ส่วนหัวของอสุจิเท่านั้นที่เข้าผสม ส่วนที่เป็นหางนั้นถูกสลัดออก เพราะมันแค่ช่วยในการเคลื่อนที่เท่านั้น และส่วนหัวของตัวอสุจินี่แหละที่มีแต่นิวเคลียสครับผม





3. ส่วนประกอบของโครโมโซม  น้องๆจำง่ายๆว่า โมเมเซนแซท



โม       หมายถึง   โครโมนีมาตา เป็นหน่วยย่อยของโครมาทิดที่มีลักษณะเป็นเส้นยาวขดไปมา ซึ่งก็คือ ดีเอ็นเอและโปร

เม         หมายถึง   เมทริกซ์ เป็นส่วนที่ล้อมรอบโครโมนีมาตา

เซน      หมายถึง    เซนโทรเมียร์  หรือเรียกอีกชื่อว่า ไคนีโทคอร์ หรือเรียกอีกชื่อได้ว่า primary constriction ถ้านึกว่าเจ้าโครโมโซมเป็นแท่งปาท๋องโก๋ เจ้าเซนโทรเมียร์จะเป็นส่วนที่อยู่กึ่งกลางพอดี และจะมีโปรชนิดพิเศษและดีเอ็นเอ

แซท     หมายถึง   แซทเทลไลต์ คือส่วนสั้นๆที่อยู่บริเวณปลายๆของโครโมโซม