การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล
พันธุศาสตร์ (Genetics) คือ วิชาที่ศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมโดยยีน และสามารถถ่ายทอดจากรุ่นไปสู่รุ่น โดยสามารถศึกษาได้ในระดับชีวโมเลกุล เช่น
- การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมในระดับ DNA RNA และโปรตีน
- การศึกษาพันธุศาสตร์ในระดับสิ่งมีชีวิตโดยศึกษาเกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมและการถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น
- การศึกษาความถี่ของลักษณะทางพันธุกรรมในระดับประชากรของสิ่งมีชีวิต และผลกระทบต่อพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมโดยกฎของเมนเดล
Gregor Mendel เป็นบาทหลวงชาวออสเตรีย
ผู้ได้ทำการทดลองทางพันธุศาสตร์โดยการปลูกถั่วลันเตา และเขียนกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรม เรียกว่า กฎของเมนเดล อธิบายถึงการถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นของลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วได้แก่ ความสูงของต้น ตำแหน่งของการเกิดดอก สีของดอก สีของเมล็ด สีของฝัก ผิวของฝัก และผิวของเมล็ด ซึ่ง ณ ขณะนั้น
เมนเดล เรียกลักษณะต่าง ๆ ของถั่วลันเตาเหล่านี้ ว่า factor และต่อมาถูกเรียกว่า gene
ปัจจัยที่ทำให้การทดลองทางพันธุศาสตร์โดยการปลูกถั่วลันเตาประสบความสำเร็จ คือ
- Mendel เลือกลักษณะทางพันธุกรรมที่ศึกษาแตกต่างกันอย่างชัดเจน เช่น สีของเมล็ด
- ถั่วลันเตา เป็นพืชดอกที่มีการสืบพันธุ์แบบสมบูรณ์เพศ หมายความว่าสามารถสืบพันธุ์ภายในดอกเดียวกัน ทำให้สามารถควบคุมการทดลองได้ง่าย ไม่ถูกปนเปื้อนโดยละอองเรณูจากถั่วของต้นลันเตาต้นอื่น
- ถั่วลันเตาเป็นพืชปลูกง่าย อายุสั้น เจริญเติบโตเร็ว ขยายพันธุ์ได้จำนวนมาก
วิธีการทดลอง
- เมนเดลทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตา โดยเก็บข้อมูลของลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วรุ่นลูก (F1) และรุ่นหลาน (F2)
- เมนเดลทำการทดลองโดยตัดเกสรตัวผู้ของต้นถั่วลันเตาที่ศึกษา เพื่อป้องกันการปฏิสนธิภายในดอกเดียวกัน แล้วนำพู่กันไปเเตะละอองเกสรของต้นถั่วลันเตาที่ต้องการศึกษาเพื่อวางบนเกสรตัวเมียของดอกที่ถูกตัดเกสรตัวผู้ออก
- นำเมล็ดที่เกิดจากการผสมเกสรไปเพาะ และเก็บสถิติเพื่อวิเคราะห์ผลการทดลอง
- Mendel ติดตามและบันทึกลักษณะของดอกถั่วลันเตา ดังต่อไปนี้
- ความสูงของลำต้น: tall vs dwarf
- สีของฝัก: green vs yellow
- รูปร่างของฝัก: inflated vs non-inflated
- สีของเมล็ด: green seeds vs yellow seeds
- รูปร่างของเมล็ด: smooth seeds vs rough seeds
- สีของดอกถั่วลันเตา: purple vs white
- ตำแหน่งของดอก: axial vs terminal
- เมนเดลคัดเลือกลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนเช่น Green Seed และ Yellow Seed มาผสมกัน ในรุ่นพ่อแม่ Gen P (parents)
- เมนเดลพบว่าลูกที่เกิดในรุ่นถัดมา (F1) มีการแสดงออกเป็นลักษณะเด่นทั้งหมด กล่าวคือในรุ่น F1 สีของเมล็ดเป็นสีเขียวทั้งหมด
- เมนเดลนำถั่วรุ่น F1 มาผสมพันธุ์กันเอง
- เมนเดลพบว่าถั่วรุ่นถัดมา (F2) จะมีจำนวนการแสดงออกของลักษณะเด่น ต่อลักษณะด้อยเป็นอัตราส่วน 3:1 เสมอ
- การทดลองของเมนเดลได้ผลสม่ำเสมอ ทั้ง 7 ลักษณะทางพันธุกรรมที่ตรวจนับทางสถิติ ผลการทดลองของ
เมนเดล จึงเรียกว่ามี reproducibility