ลักษณะทางพันธุกรรม มีชีวิตทุกชนิดมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ทำให้สิ่งมีชีวิตต่างๆ เช่น สีผิว ลักษณะ ผม สีตา สี และกลิ่นของดอกไม้ รสชาติของผลไม้ เสียงนก ลักษณะเหล่านี้สามารถถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูกหรือจากรุ่นสู่รุ่น ลักษณะที่สืบทอดมานี้เรียกว่าลักษณะทางพันธุกรรม ในการพิจารณาว่าลักษณะนั้นเป็นลักษณะทางพันธุกรรมหรือไม่ ต้องพิจารณาหลายชั่วอายุคนเพราะลักษณะบางอย่างไม่ปรากฏในลูกหลานแต่ปรากฏในลูกหลาน
ลักษณะต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นกรรมพันธุ์ สามารถถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นผ่านเซลล์สืบพันธุ์ได้ เป็นหน่วยกลางของการส่งผ่านเมื่อมีการปฏิสนธิเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ไข่ของแม่กับเซลล์อสุจิของพ่อ สัตว์ร้าย มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากลักษณะของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ดังนั้นเราจึงอาศัยลักษณะเฉพาะเพื่อระบุสายพันธุ์
แม้ว่าสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ผู้คนมีรูปร่าง ใบหน้า ท่าทาง เสียง และคำพูดที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราสามารถบอกได้ว่าพวกเขาเป็นใคร แม้ว่าพวกเขาจะเป็นฝาแฝดเหมือนกัน แต่ก็มีความคล้ายคลึงกันมาก ในความเป็นจริงพวกเขาไม่เหมือนกัน ลักษณะของสิ่งมีชีวิต เช่น รูปร่าง สีผิว สี และกลิ่นของดอกไม้ รสผลไม้ ลักษณะเหล่านี้มองเห็นได้ง่ายและสังเกตได้ง่าย แต่ลักษณะบางอย่างของสิ่งมีชีวิตนั้นสังเกตได้ยาก ต้องใช้วิธีการสังเกตที่ซับซ้อน เช่น กรุ๊ปเลือด ความฉลาด ฯลฯ
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีลักษณะที่แตกต่างกัน อันเป็นผลมาจากการถ่ายทอดทางพันธุกรรม แต่ในบางกรณีพบว่าบุคคลบางคนมีความผิดปกติบางอย่างเนื่องจากความผิดปกติของโครโมโซมและยีน ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นในระดับโครโมโซม เช่น ผู้ป่วยดาวน์ซินโดรม มีโครโมโซมเพิ่มขึ้นอีก 21 คู่ คือ 3 แท่ง ส่งผลให้ร่างกายผิดปกติ เช่น ตาชี้ขึ้น ปากยื่นลิ้น สันจมูกแบน นิ้วสั้น และพัฒนาการทางสมองช้า ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นในระดับยีน เช่น ธาลัสซีเมียที่เกิดจากความผิดปกติในยีนที่ควบคุมการผลิตฮีโมโกลบิน ผู้ป่วยจะมีสีซีด ตาเหลือง ผิวสีแดงเข้ม ร่างกายโตช้าติดเชื้อง่าย
ความแปรผันของ ลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะทางพันธุกรรม ความแปรปรวนทางพันธุกรรมหมายถึงลักษณะที่แตกต่างกัน เนื่องจากพันธุกรรมที่แตกต่างกันและสามารถส่งต่อไปยังรุ่นต่อไปได้ โดยลูกหลานจะสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อครึ่งหนึ่งและอีกครึ่งหนึ่งมาจากมารดา เช่น ผม สีตา กรุ๊ปเลือด ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท :
- ลักษณะที่มีการแปรผันต่อเนื่อง (continuous variety) เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่
ไม่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ลักษณะทางพันธุกรรมเช่นนี้มักจะสัมพันธ์กันในเชิงปริมาณ เช่น ส่วนสูง น้ำหนัก รูปร่างโครงร่าง และสีผิว และสิ่งแวดล้อมไปด้วยกัน - ลักษณะที่มีการเปลี่ยนแปลงไม่ต่อเนื่อง การแปรผันที่ไม่ต่อเนื่องเป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ไม่แปรผันตามอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ลักษณะทางพันธุกรรมนี้เรียกว่าลักษณะคุณภาพ ซึ่งเกิดจากอิทธิพลทางพันธุกรรมเท่านั้น เช่น ลักษณะกรุ๊ปเลือด ลักษณะขน ความสามารถของมือ จำนวนชั้นตา เป็นต้น
Gregor Mendel (Gregor Mendel) เป็นบาทหลวงชาวออสเตรีย กับคนรักธรรมชาติรู้วิธีเพาะพันธุ์พืชและสนใจในพันธุศาสตร์ Mendel มีถั่วผสม ในการศึกษาการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ได้สังเกตลักษณะหลายประการในการศึกษาถั่วเขียวของ Mendel แต่เมนเดลเลือกคุณลักษณะเพียง 7 ประการ ซึ่งแต่ละลักษณะมีความแตกต่างกัน เช่น ความสูงและขนาดสั้น ลักษณะเฉพาะของเมล็ดกลมและเมล็ดหยาบ ถั่วที่เมนเดลใช้เป็นผู้เพาะพันธุ์และแม่พันธุ์เป็นทั้งพันธุ์แท้ โดยนำต้นถั่วแต่ละสายพันธุ์มาปลูกและผสมในดอกเดียวกัน เมื่อถั่วลันเตาแตกเมล็ดแก่ไปปลูก แล้วรอจนต้นถั่วงอก ดังนั้นจึงเลือกต้นไม้ที่มีลักษณะคล้ายพ่อแม่ ให้เติบโตมากขึ้น วิธีการเดียวกับวิธีแรกทำต่อเนื่องมาหลายชั่วอายุคนจนกระทั่งต้นถั่วพันธุ์แท้เหมือนกันทุกประการกับพ่อแม่ของมัน
โครโมโซมของสิ่งมีชีวิต
หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตคือ เซลล์มีองค์ประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ นิวเคลียส ไซโตพลาสซึม และเยื่อหุ้มเซลล์ ภายในนิวเคลียสมีโครงสร้างที่สามารถระบายสีได้เรียกว่าโครโมโซมและพบว่าโครโมโซมมีส่วนเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะ โดยทั่วไป สิ่งมีชีวิตหรือสปีชีส์แต่ละชนิดมีจำนวนโครโมโซมตายตัวตามที่แสดงในตารางลักษณะทางพันธุกรรม
โครโมโซมของมนุษย์มี 46 โครโมโซมที่สามารถจัดเรียงเป็น 23 คู่ แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ
- ออโตโซมคือโครโมโซม 22 คู่ (คู่ที่ 1 – 22) ซึ่งเหมือนกันทั้งหญิงและชาย
- โครโมโซมเพศ (Sex Chromosomes) เป็นโครโมโซมอีกคู่หนึ่ง (23 คู่) ในผู้หญิงและผู้ชายต่างกัน ผู้หญิงมีโครโมโซมเพศ XX และผู้ชายมีโครโมโซมเพศ XY โครโมโซม Y มีขนาดเล็กกว่าโครโมโซม X
ยีนและดีเอ็นเอ
ยีนเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม โครโมโซมประกอบด้วยยีนหลายพันชนิดที่ควบคุมลักษณะเฉพาะ ยีนคือยีนที่ควบคุมลักษณะเฉพาะจากพ่อแม่ผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์ไปยังลูกหลาน ยีนอยู่คู่กันบนโครโมโซม ยีนแต่ละคู่ควบคุมลักษณะที่สืบทอดได้เพียงลักษณะเดียว เช่น ยีนที่ควบคุมสีผิว ยีนควบคุมลักยิ้ม ยีนที่ควบคุมจำนวนชั้นตา ฯลฯ
ภายในยีน พบสารเคมีที่สำคัญที่สุดตัวหนึ่งคือ DNA ซึ่งย่อมาจากกรด Deoxyribonucleic ซึ่งเป็นสารพันธุกรรม พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือแบคทีเรีย ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว เป็นต้น DNA ถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมต่อโมเลกุลที่ก่อตัวเป็นเกลียวเหมือนบันไดเวียน มักจะเป็นเกลียวคู่ ทุกสิ่งมีชีวิตมี DNA จำนวนเท่ากัน แต่ในสิ่งมีชีวิตเดียวกัน ทุกเซลล์มี DNA เท่ากัน ไม่ว่าจะเป็นเซลล์กล้ามเนื้อ หัวใจ ตับ ฯลฯ
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะทางพันธุกรรม ลองมองดูผู้คนรอบตัวเราสิ แล้วคุณจะพบว่าผู้คนมีความคล้ายคลึงและแตกต่างออกไป ดังนั้นแต่ละคนจึงมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ดังนั้นลักษณะที่แตกต่างกันของแต่ละคนจะเป็นลักษณะที่เราสืบทอดมาจากพ่อแม่และพ่อแม่ที่สืบทอดมาจากปู่ย่าตายาย ทวด ทวด ซึ่งเราเรียกว่า “ลักษณะทางพันธุกรรม” เช่น สีตา สีผม , ส่วนสูง , สีผิว , ลิ้นสามารถพันได้ , ห่อลิ้นไม่ได้ , ผมหยิก , ผมยืด , ติ่งหู , ไม่มีติ่งหู เป็นต้น และลักษณะบางอย่างของเด็กอาจดูคล้ายหรือแตกต่างจากพ่อแม่ปู่ย่าตายาย ทวด ทวด ซึ่งเรียกว่า “การแปรผันทางพันธุกรรม”
ลักษณะทางพันธุกรรมและการแปรผันสามารถจำแนกได้เป็นสองประเภทดังนี้:
- ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีการแปรผันอย่างต่อเนื่อง (รูปแบบต่อเนื่อง) เป็นลักษณะทางพันธุกรรม ที่ไม่สามารถแยกแยะได้ชัดเจน เช่น สีผิว ส่วนสูง น้ำหนัก และไอคิว ลักษณะเหล่านี้ถูกควบคุมโดยยีนหลายตัว ดังนั้นยีนจึงมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อการควบคุมลักษณะดังกล่าว แต่สิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลอย่างมาก
- ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีการแปรผันไม่ต่อเนื่อง การแปรผันที่ไม่ต่อเนื่องเป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน เช่น ความสามารถในการหมุนลิ้น จำนวนชั้นของตาขวาหรือซ้าย
กรรมพันธุ์ไม่ได้มีไว้สำหรับมนุษย์เท่านั้น สัตว์และพืชยังได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ซึ่งพบยีนอยู่ภายในยีน (ยีน) ดังจะกล่าวต่อไป
นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะนิสัยคือ Gregor Mendel นักบวชชาวออสเตรีย ได้ทำการศึกษาจากการทดลองการเจริญเติบโตของถั่วลันเตา จนได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์ สรุปได้เป็นกฎของเมนเดลดังนี้
กฎของเมนเดล
- ลักษณะของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยยีนในเซลล์สืบพันธุ์ และจะส่งต่อให้คนรุ่นต่อไป
- การส่งคุณลักษณะแต่ละอย่างเป็นอิสระจากกัน
คุณลักษณะที่ปรากฏมักจะเรียกว่า “คุณลักษณะเด่น” และลักษณะที่ปรากฏน้อยกว่าจะเรียกว่า “คุณลักษณะที่ด้อยกว่า” - อัตราส่วนของคุณสมบัติเด่นต่อคุณสมบัติที่ด้อยกว่าเสมอ 3:1 ตามที่แสดงในภาพ