กรรมพันธุ์: ความหมาย ปัจจัย ประเภท & ตัวอย่าง

เมื่อพ่อแม่ที่มีตาสีฟ้าและพ่อแม่ที่มีตาสีน้ำตาลถ่ายทอดยีนของพวกเขาสำหรับสีตาไปยังลูกหลานของพวกเขา นี่คือตัวอย่างของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ลูกหลานสืบสานยีนที่ประกอบด้วย กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) จากพ่อแม่และก็อาจจะมีตาสีฟ้าหรือสีน้ำตาลก็ได้ อย่างไรก็ตาม พันธุกรรมมีความซับซ้อน และมียีนมากกว่าหนึ่งตัวที่รับผิดชอบต่อสีตา

ในทำนองเดียวกัน ยีนจำนวนมากกำหนดลักษณะอื่นๆ เช่น สีผมหรือส่วนสูง

กรรมพันธุ์คือการศึกษาวิธีที่พ่อแม่ถ่ายทอดคุณลักษณะของตนไปยังลูกหลานของตนโดยผ่าน พันธุศาสตร์. มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับพันธุกรรม และแนวคิดทั่วไปของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมก็ปรากฏขึ้นก่อนที่ผู้คนจะเข้าใจเซลล์อย่างสมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม กรรมพันธุ์และพันธุศาสตร์สมัยใหม่เป็นสาขาที่ใหม่กว่า

แม้ว่ารากฐานสำหรับการศึกษายีนจะปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1850 และตลอดศตวรรษที่ 19 แต่ก็ถูกละเลยไปมากจนถึงต้นศตวรรษที่ 20

มนุษย์ ลักษณะนิสัย เป็นลักษณะเฉพาะที่ระบุตัวบุคคล พ่อแม่ถ่ายทอดสิ่งเหล่านี้ผ่านยีนของพวกเขา ลักษณะของมนุษย์ที่ง่ายต่อการระบุบางอย่าง ได้แก่ ความสูง สีตา สีผม ลักษณะผม ติ่งหู และลิ้นห้อย เมื่อคุณเปรียบเทียบ

ตัวอย่างเช่น ลักษณะเด่น เช่น ผมสีน้ำตาล มักพบในประชากรมากกว่า ในขณะที่ลักษณะด้อย เช่น ผมสีแดง จะพบได้น้อยกว่า อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ลักษณะเด่นทั้งหมดที่พบได้ทั่วไป

หากคุณกำลังจะเรียนพันธุศาสตร์ คุณต้องเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง DNA และ มรดกลักษณะนิสัย.

เซลล์ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มี DNA ซึ่งเป็นสารที่สร้างยีนของคุณ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์สามารถถ่ายทอดโมเลกุลดีเอ็นเอหรือ ข้อมูลทางพันธุกรรม สู่คนรุ่นหลัง ตัวอย่างเช่น เซลล์ของคุณมีสารพันธุกรรมที่กำหนดว่าคุณมีผมสีบลอนด์หรือผมสีดำ

จีโนไทป์ของคุณคือ ยีน ภายในเซลล์ ในขณะที่ฟีโนไทป์ของคุณเป็นลักษณะทางกายภาพที่มองเห็นได้และได้รับอิทธิพลจากทั้งยีนและสิ่งแวดล้อม

ยีนมีความแตกต่างกัน ดังนั้นลำดับดีเอ็นเอจึงต่างกัน ความแปรปรวนทางพันธุกรรม ทำให้คนมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและเป็นแนวคิดที่สำคัญในการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพราะลักษณะเด่นมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดและส่งต่อ

แม้ว่าฝาแฝดที่เหมือนกันจะมี DNA เหมือนกัน แต่การแสดงออกของยีนอาจแตกต่างกันไป ถ้าฝาแฝดตัวหนึ่งได้รับสารอาหารมากกว่าอีกตัวหนึ่ง เขาหรือเธออาจจะสูงกว่าแม้ว่าจะมียีนเดียวกันก็ตาม

ในขั้นต้น ผู้คนเข้าใจการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากมุมมองของการสืบพันธุ์ พวกเขาค้นพบแนวคิดพื้นฐาน เช่น เกสรดอกไม้และเกสรตัวเมียของพืชที่คล้ายกับไข่และสเปิร์มของมนุษย์

แม้จะมีการผสมพันธุ์ลูกผสมข้ามพันธุ์ในพืชและสายพันธุ์อื่น ๆ พันธุกรรมยังคงเป็นปริศนา เป็นเวลาหลายปีที่พวกเขาเชื่อว่าถ่ายทอดทางพันธุกรรม แม้แต่ชาร์ลส์ ดาร์วินก็คิดว่าเลือดมีส่วนรับผิดชอบต่อการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ในช่วงทศวรรษ 1700 Carolus Linnaeus และ Josef Gottlieb Kölreuter ได้เขียนเกี่ยวกับการข้ามสายพันธุ์พืชต่างๆ และพบว่าลูกผสมมีลักษณะปานกลาง

ผลงานของเกรเกอร์ เมนเดล ในยุค 1860 ช่วยปรับปรุงความเข้าใจของ ลูกผสมข้าม และ มรดก. เขาหักล้างทฤษฎีที่จัดตั้งขึ้น แต่งานของเขาไม่เข้าใจอย่างเต็มที่เมื่อตีพิมพ์

Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries และ Carl Erich Correns ได้ค้นพบงานของ Mendel อีกครั้งในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนศึกษาพืชลูกผสมและได้ข้อสรุปที่คล้ายคลึงกัน

พันธุศาสตร์คือการศึกษามรดกทางชีววิทยาและ Gregor Mendel ถือเป็นพ่อของมัน เขาได้กำหนดแนวคิดหลักของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยการศึกษาต้นถั่ว องค์ประกอบที่สืบทอดได้คือยีน และลักษณะเป็นลักษณะเฉพาะ เช่น สีของดอกไม้

มักเรียกกันว่า มรดก Mendelianการค้นพบของเขาได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างยีนและลักษณะ

Mendel มุ่งเน้นไปที่ลักษณะเจ็ดประการในต้นถั่ว: ความสูง, สีของดอกไม้, สีถั่ว, รูปร่างของถั่ว, รูปร่างฝัก, สีฝัก และตำแหน่งของดอกไม้ ถั่วเป็นวิชาทดลองที่ดีเพราะมีวงจรการสืบพันธุ์ที่รวดเร็วและเติบโตง่าย หลังจากที่เขาสร้างสายพันธุ์ถั่วลันเตาบริสุทธิ์ เขาก็สามารถผสมข้ามสายพันธุ์เพื่อทำลูกผสมได้

เขาสรุปว่าลักษณะเช่นรูปร่างฝักเป็นองค์ประกอบหรือยีนที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

อัลลีลเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันของยีน ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเช่นการกลายพันธุ์มีหน้าที่ในการสร้างอัลลีล ความแตกต่างในคู่เบสของ DNA ยังสามารถเปลี่ยนแปลงการทำงานหรือฟีโนไทป์ได้อีกด้วย ข้อสรุปของ Mendel เกี่ยวกับอัลลีลกลายเป็นพื้นฐานสำหรับกฎการสืบทอดที่สำคัญสองข้อ: กฎแห่งการแบ่งแยก และ กฎหมายการแบ่งประเภทอิสระ.

กฎการแบ่งแยกระบุว่าคู่อัลลีลแยกจากกันเมื่อเกิดเซลล์สืบพันธุ์ กฎการแบ่งประเภทอิสระระบุอัลลีลจากยีนต่างๆ แยกประเภทอย่างอิสระ

อัลลีลมีอยู่ในรูปแบบที่โดดเด่นหรือด้อย อัลลีลที่โดดเด่น แสดงออกหรือมองเห็นได้ ตัวอย่างเช่น ดวงตาสีน้ำตาลมีความโดดเด่น ในทางกลับกัน, อัลลีลถอย ไม่ได้แสดงออกหรือมองเห็นได้เสมอไป ตัวอย่างเช่น ตาสีฟ้าจะด้อยลง เพื่อให้บุคคลมีตาสีฟ้า เขาหรือเธอต้องสืบทอดอัลลีลสองอัลลีลสำหรับดวงตานั้น

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าลักษณะเด่นมักไม่ธรรมดาในประชากร ตัวอย่างของโรคนี้คือโรคทางพันธุกรรมบางอย่าง เช่น โรคฮันติงตัน ซึ่งเกิดจากอัลลีลที่โดดเด่นแต่ไม่พบบ่อยในประชากร

เนื่องจากมีอัลลีลหลายประเภท สิ่งมีชีวิตบางชนิดจึงมีอัลลีลสองอัลลีลสำหรับลักษณะเดียว โฮโมไซกัส หมายความว่ามีอัลลีลที่เหมือนกันสองอัลลีลสำหรับยีนหนึ่งยีนและ heterozygous หมายความว่ามีสองอัลลีลที่แตกต่างกันสำหรับยีน เมื่อ Mendel ศึกษาต้นถั่วของเขา เขาพบว่า F₂ รุ่น (หลาน) มักจะมีอัตราส่วน 3:1 ในฟีโนไทป์ของพวกเขา

ซึ่งหมายความว่าลักษณะเด่นปรากฏขึ้นบ่อยกว่าลักษณะด้อยสามเท่า

สี่เหลี่ยม Punnett สามารถช่วยให้คุณเข้าใจ homozygous กับ heterozygous crosses และ heterozygous กับ heterozygous ข้าม heterozygous อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถคำนวณกากบาททั้งหมดโดยใช้ช่องสี่เหลี่ยม Punnett เนื่องจากความซับซ้อน

ตั้งชื่อตาม Reginald C. Punnett ไดอะแกรมสามารถช่วยให้คุณทำนายฟีโนไทป์และจีโนไทป์สำหรับลูกหลานได้ สี่เหลี่ยมแสดงความน่าจะเป็นของการข้ามบางอย่าง

ผลการวิจัยโดยรวมของ Mendel แสดงให้เห็นว่ายีนถ่ายทอดการถ่ายทอดทางพันธุกรรม พ่อแม่แต่ละคนถ่ายทอดยีนครึ่งหนึ่งของตนไปยังลูกหลาน พ่อแม่ยังสามารถให้ยีนชุดต่างๆ แก่ลูกหลานที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น ฝาแฝดที่เหมือนกันมี DNA เหมือนกัน แต่พี่น้องไม่มี

งานของ Mendel นั้นแม่นยำแต่เรียบง่าย ดังนั้นพันธุศาสตร์สมัยใหม่จึงพบคำตอบเพิ่มเติม ประการแรก ลักษณะเฉพาะไม่ได้มาจากยีนเดียวเสมอไป การควบคุมยีนหลายตัว ลักษณะทางพันธุกรรมเช่น สีผม สีตา และสีผิว ซึ่งหมายความว่ายีนมากกว่าหนึ่งตัวมีส่วนทำให้คุณมีผมสีน้ำตาลหรือสีดำ

ยีนหนึ่งยีนสามารถส่งผลต่อลักษณะเด่นหลายประการได้เช่นกัน นี่คือ pleiotropyและยีนอาจควบคุมลักษณะที่ไม่เกี่ยวข้อง ในบางกรณี pleiotropy เชื่อมโยงกับโรคทางพันธุกรรมและความผิดปกติ ตัวอย่างเช่น โรคโลหิตจางชนิดเคียวเป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมที่สืบทอดมาซึ่งส่งผลต่อเซลล์เม็ดเลือดแดงโดยการทำให้มีลักษณะเป็นรูปพระจันทร์เสี้ยว

นอกจากจะส่งผลต่อเซลล์เม็ดเลือดแดงแล้ว ความผิดปกติยังส่งผลต่อการไหลเวียนของเลือดและอวัยวะอื่นๆ ซึ่งหมายความว่ามันมีผลกระทบต่อลักษณะหลายอย่าง

Mendel คิดว่าแต่ละยีนมีเพียงสองอัลลีลเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยีนสามารถมีอัลลีลที่แตกต่างกันได้มากมาย อัลลีลหลายตัวสามารถควบคุมยีนเดียวได้ ตัวอย่างนี้คือสีขนของกระต่าย อีกตัวอย่างหนึ่งคือระบบกรุ๊ปเลือด ABO ในมนุษย์ ผู้คนมีอัลลีลในเลือดสามอัลลีล: A, B และ O A และ B อยู่เหนือ O ดังนั้นพวกมันจึงเป็น codominant.

การครอบงำอย่างสมบูรณ์เป็นรูปแบบที่ Mendel อธิบายไว้ เขาเห็นว่าอัลลีลหนึ่งเด่นในขณะที่อีกอัลลีลหนึ่งด้อยกว่า อัลลีลที่โดดเด่นมองเห็นได้เพราะมันแสดงออกมา รูปร่างเมล็ดในต้นถั่วเป็นตัวอย่างของการครอบงำที่สมบูรณ์ อัลลีลของเมล็ดกลมมีความโดดเด่นเหนือเมล็ดที่มีรอยย่น

อย่างไรก็ตาม พันธุศาสตร์นั้นซับซ้อนกว่า และการครอบงำโดยสมบูรณ์ไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป

ใน การปกครองที่ไม่สมบูรณ์อัลลีลหนึ่งไม่ได้โดดเด่นอย่างสมบูรณ์ Snapdragons เป็นตัวอย่างคลาสสิกของการครอบงำที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าฟีโนไทป์ของลูกหลานดูเหมือนจะอยู่ระหว่างฟีโนไทป์ของพ่อแม่สองคน เมื่อ snapdragon สีขาวและ snapdragon สีแดงสามารถมี snapdragons สีชมพูได้ เมื่อคุณข้าม snapdragons สีชมพูเหล่านี้ ผลลัพธ์จะเป็นสีแดง สีขาว และสีชมพู

ใน codominanceอัลลีลทั้งสองจะแสดงอย่างเท่าเทียมกัน ตัวอย่างเช่น ดอกไม้บางชนิดสามารถคละสีได้ ดอกไม้สีแดงและดอกไม้สีขาวอาจให้กำเนิดลูกด้วยกลีบสีแดงและสีขาว ทั้งสองมีการแสดงฟีโนไทป์ของพ่อแม่ดังนั้นลูกหลานจึงมีฟีโนไทป์ที่สามที่รวมเข้าด้วยกัน

ไม้กางเขนบางชนิดอาจถึงตายได้ อา อัลลีลร้ายแรง สามารถฆ่าสิ่งมีชีวิตได้ ในปี 1900 Lucien Cuenót ค้นพบว่าเมื่อเขาข้ามหนูสีเหลืองกับหนูสีน้ำตาล ลูกหลานจะมีสีน้ำตาลและสีเหลือง

อย่างไรก็ตาม เมื่อเขาข้ามหนูสีเหลืองสองตัว ลูกหลานมีอัตราส่วน 2:1 แทนที่จะเป็นอัตราส่วน 3:1 ที่เมนเดลพบ มีหนูสีเหลืองสองตัวสำหรับหนูสีน้ำตาลหนึ่งตัว

Cuenótพบว่าสีเหลืองเป็นสีหลัก ดังนั้นหนูเหล่านี้จึงเป็นเฮเทอโรไซโกต อย่างไรก็ตามประมาณหนึ่งในสี่ของหนูที่ผสมพันธุ์จากการข้ามเฮเทอโรไซโกตตายระหว่างระยะตัวอ่อน นี่คือเหตุผลที่อัตราส่วนเป็น 2:1 แทนที่จะเป็น 3:1

การกลายพันธุ์สามารถทำให้เกิดยีนที่ทำให้ตายได้ แม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจตายในระยะตัวอ่อน แต่สิ่งมีชีวิตอื่นๆ อาจสามารถมีชีวิตอยู่กับยีนเหล่านี้ได้นานหลายปี มนุษย์สามารถมีอัลลีลที่ทำให้ถึงตายได้ และความผิดปกติทางพันธุกรรมหลายอย่างเชื่อมโยงกับพวกมัน

ว่าสิ่งมีชีวิตจะเป็นอย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับทั้งพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม. ตัวอย่างเช่น phenylketonuria (PKU) เป็นหนึ่งในความผิดปกติทางพันธุกรรมที่ผู้คนสามารถสืบทอดได้ PKU อาจทำให้เกิดความบกพร่องทางสติปัญญาและปัญหาอื่น ๆ เนื่องจากร่างกายไม่สามารถประมวลผลกรดอะมิโนฟีนิลอะลานีนได้

ถ้าคุณดูแต่พันธุกรรม คุณคาดหวังว่าคนที่มี PKU จะมีความบกพร่องทางสติปัญญาอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม ด้วยการตรวจพบแต่เนิ่นๆ ในทารกแรกเกิด จึงเป็นไปได้ที่ผู้คนจะอยู่กับ PKU ด้วยอาหารที่มีโปรตีนต่ำและไม่เคยมีปัญหาสุขภาพร้ายแรง

เมื่อคุณดูทั้งปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและพันธุกรรม เป็นไปได้ที่จะเห็นว่าชีวิตของคนเราส่งผลต่อการแสดงออกของยีนอย่างไร

ไฮเดรนเยียเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกี่ยวกับยีน ต้นไฮเดรนเยียสองต้นที่มียีนเดียวกันอาจมีสีต่างกันเนื่องจาก pH ของดิน ดินที่เป็นกรดจะสร้างไฮเดรนเยียสีฟ้า ในขณะที่ดินที่เป็นด่างจะสร้างสีชมพู ธาตุอาหารและแร่ธาตุในดินก็มีอิทธิพลต่อสีของพืชเหล่านี้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ไฮเดรนเยียสีน้ำเงินต้องมีอะลูมิเนียมในดินจึงจะได้สีนี้

แม้ว่าการศึกษาของ Gregor Mendel จะสร้างรากฐานสำหรับการวิจัยมากขึ้น แต่พันธุศาสตร์สมัยใหม่ก็มี ขยายการค้นพบของเขาและค้นพบรูปแบบการสืบทอดใหม่เช่นการครอบงำที่ไม่สมบูรณ์และ ความสมบรูณ์แบบ

การทำความเข้าใจว่ายีนมีหน้าที่รับผิดชอบต่อลักษณะทางกายภาพที่คุณเห็นได้อย่างไรนั้นเป็นสิ่งสำคัญยิ่งทางชีววิทยา ตั้งแต่ความผิดปกติทางพันธุกรรมไปจนถึงการขยายพันธุ์พืช การถ่ายทอดทางพันธุกรรมสามารถอธิบายคำถามมากมายที่ผู้คนถามถึงโลกรอบตัวพวกเขา