จากการทดลองของเมนเดล ในรุ่น f2 มีลักษณะที่แสดงออกได้กี่ลักษณะ

ประวัติของเมนเดล (Biography of Gregor Mendel)

เกรเกอร์ เมนเดล (พ.ศ. 2365-พ.ศ. 2427) บิดาทางพันธุศาสตร์ เกิดที่เมืองไฮน์เซนดรอฟ ประเทศออสเตรีย เป็นบุตรชายคนเดียวในจำนวนพี่น้อง 3 คน ของครอบครัวชาวนาที่ยากจน โดยต่อมา เมนเดลได้ไปบวชแล้วได้รับตำแหน่งรับผิดชอบดูแลสวน ในปี พ.ศ. 2390

ผลงานทางพันธุศาสตร์

เกรเกอร์ เมนเดล เผชิญความผิดหวังนับ 20 ปี ที่เขายังคงสอนหนังสือเพื่อชดเชยความผิดหวัง เขาทำงานในสวนของวัดทุกเวลาที่ว่าง ที่นั่นมีพันธุ์พืชมากมาย แต่ละชนิดแตกต่างหลากหลายอย่าง ความแตกต่างนี้ ทำให้เกรเกอร์นึกสงสัย เขาได้ผสมพันธุ์ถั่วเดียว กันและต่างพันธุ์ เป็นจำนวนแตกต่างถึง 22 ชนิดของต้นถั่ว เพื่อศึกษาลักษณะทั้งหมด เป็นเวลารวม 8 ปีเต็มในการทดลองร่วมพันครั้ง พบได้ 3 สิ่ง ดังนี้

• สิ่งแรก เมื่อผสมพันธุ์ถั่วชนิดต่างกันสองชนิดผลผลิตต่อมาที่ได้เป็นพันธุ์ชนิดเดียว ยกตัวอย่าง ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วเมล็ดสีเหลืองกับชนิดเมล็ดสีแดง มันจะผลิตพันธุ์เมล็ดสีเหลืองออกมา
• ต่อไป เมื่อผสมพันธุ์ต่างชนิดกันของผลผลิตรุ่นแรก รุ่นต่อไปจะมีเมล็ดทั้งสองชนิด ในทุกๆสี่ต้นจะมีสามต้นที่มีเมล็ดสีเหลือง และ 1 ต้น ที่มีเมล็ดสีเขียว นี่เป็นเพราะว่าหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเหลืองเป็นหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ เด่น คือ โดมิแนนท์ยีน หน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเขียวเรียกว่า รีเซสซีพยีน หรือหน่วยถ่ายพันธุ์ด้อย
• สิ่งที่สาม ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วต่างชนิดกันด้วยถั่วสองชนิด หรือมากกว่านั้นที่มีลักษณะแตกต่างกัน เขาจะค้นพบกฎข้อที่สาม สมมติว่าเขาผสมพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ดเรียบสีเหลืองกับพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ด หยาบสีเขียว รุ่นแรกเมล็ดเรียบสีเหลืองจะเป็นตัวเด่น ในรุ่นต่อไปจะมีอัตราส่วนเมล็ดเรียบสีเหลือง 9 ส่วน ต่อเมล็ดเรียบสีเขียว 3ส่วน เมล็ดหยาบสีเหลือง 3 ส่วน ต่อเมล็ดหยาบสีเขียว 1 ส่วน

การทดลองของเมนเดล

เกรเกอร์ เมนเดล เผชิญความผิดหวังนับ 20 ปี ที่เขายังคงสอนหนังสือเพื่อชดเชยความผิดหวัง เขาทำงานในสวนของวัดทุกเวลาที่ว่าง ที่นั่นมีพันธุ์พืชมากมาย แต่ละชนิดแตกต่างหลากหลายอย่าง ความแตกต่างนี้ ทำให้เกรเกอร์นึกสงสัย เขาได้ผสมพันธุ์ถั่วเดียว กันและต่างพันธุ์ เป็นจำนวนแตกต่างถึง 22 ชนิดของต้นถั่ว เพื่อศึกษาลักษณะทั้งหมด เป็นเวลารวม 8 ปีเต็มในการทดลองร่วมพันครั้ง พบได้ 3 สิ่ง ดังนี้

• สิ่งแรก เมื่อผสมพันธุ์ถั่วชนิดต่างกันสองชนิดผลผลิตต่อมาที่ได้เป็นพันธุ์ชนิดเดียว ยกตัวอย่าง ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วเมล็ดสีเหลืองกับชนิดเมล็ดสีแดง มันจะผลิตพันธุ์เมล็ดสีเหลืองออกมา
• ต่อไป เมื่อผสมพันธุ์ต่างชนิดกันของผลผลิตรุ่นแรก รุ่นต่อไปจะมีเมล็ดทั้งสองชนิด ในทุกๆสี่ต้นจะมีสามต้นที่มีเมล็ดสีเหลือง และ 1 ต้น ที่มีเมล็ดสีเขียว นี่เป็นเพราะว่าหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเหลืองเป็นหน่วยถ่ายพันธุ์ที่ เด่น คือ โดมิแนนท์ยีน หน่วยถ่ายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดสีเขียวเรียกว่า รีเซสซีพยีน หรือหน่วยถ่ายพันธุ์ด้อย
• สิ่งที่สาม ถ้าหากเขาผสมพันธุ์ถั่วต่างชนิดกันด้วยถั่วสองชนิด หรือมากกว่านั้นที่มีลักษณะแตกต่างกัน เขาจะค้นพบกฎข้อที่สาม สมมติว่าเขาผสมพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ดเรียบสีเหลืองกับพันธุ์ถั่วที่มีเมล็ด หยาบสีเขียว รุ่นแรกเมล็ดเรียบสีเหลืองจะเป็นตัวเด่น ในรุ่นต่อไปจะมีอัตราส่วนเมล็ดเรียบสีเหลือง 9 ส่วน ต่อเมล็ดเรียบสีเขียว 3ส่วน เมล็ดหยาบสีเหลือง 3 ส่วน ต่อเมล็ดหยาบสีเขียว 1 ส่วน

ลักษณะต่าง ๆ ของถั่วลันเตาที่เมนเดล ใช้ในการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม

1. ลักษณะของเมล็ด – เมล็ดกลม และ เมล็ดย่น (round & wrinkled)
2. สีของเปลือกหุ้มเมล็ด – สีเหลือง และ สีเขียว (yellow & green)
3. สีของดอก – สีม่วงและ สีขาว (purple & white)
4. ลักษณะของฝัก – ฝักอวบ และ ฝักแฟบ (full & constricted)
5. ลักษณะสีของฝัก – สีเขียว และ สีเหลือง (green & yellow )
6. ลักษณะตำแหน่งของดอก-ดอกติดอยู่ที่กิ่ง และเป็นกระจุกที่ปลายยอด (axial & terminal)
7. ลักษณะความสูงของต้น – ต้นสูง และ ต้นเตี้ย (long & short)

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

การคำนวณหาอัตราส่วนทางพันธุศาสตร์

1. การหาชนิดและอัตราส่วนของเซลล์สืบพันธุ์

      จำนวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ = 2n

      n คือ จำนวนคู่ของยีนในสภาพ heterozygous

1. การคำนวณหาชนิดและอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์

– การสร้างเป็นตาราง (punnet square)

– การใช้สูตร

    ชนิดของจีโนไทป์ = 3n

    ชนิดของฟีโนไทป์ = 2n

    n คือ จำนวนคู่ของยีนที่อยู่ในสภาพ heterozygous

ตัวอย่าง 

ถ้าผสมถั่วเมล็ดเรียลสีเหลืองที่เป็น homozygous dominance กับถั่วเม็ดขรุขระสีเขียวที่เป็น

1.       ตารางพันเนต ( Punnet Square ) ของ F2

สูตร หาชนิดจีโนไทป์ = 3n  ( n = จำนวนคู่ของ heterozygous gene ) เช่น จากกรณีตัวอย่างผสม YySs เข้าด้วยกัน จะเห็นว่า n = 2 คือจำนวนคู่ของ heterozygous gene  มี 2 คู่ ดังนั้นชนิดจีโนไทป์จึงมี 9 ชนิด (32 = 9 )

จากตางรางพันเนตมีฟีโนไทป์ 4 ชนิด คือ

สูตร หาชนิดของฟีโนไทป์ คือ 2n ( n = จำนวนคู่ของ heterozygous gene )

จากกรณีตัวอย่างมี heterozygous gene  2 คู่ คือ  Ss และ Yy ดังนั้นจำนวนชนิดฟีโนไทป์เท่ากัน 22 = 4 ชนิด

1.  สร้างแบบแตกแขนง ( Branching หรือ Fork-line method )

2.1 หาชนิดจีโนไทป์ : ให้แยกคู่ยีนแล้วผสมทีละลักษณะเป็น monohybrid พร้อมกับนำความน่าจะเป็นของแต่ละลักษณะมาคูณกัน ดังนี้

2.2 หาชนิดและสัดส่วนฟีโนไทป์  : ให้รวมจีโนไทป์ ที่มีฟีโนไทป์เป็นแบบเดียวกัน แล้วนำไปผสมกันแต่ละลักษณะ โดยนำค่าความน่าจะเป็นมาคูณกัน ดังนี้

1. ใช้หลักความน่าจะเป็น (Probability )

ให้ผสมทีละลักษณะ (Monohybrid cross ) และนำค่าความน่าจะเป็นของแต่ละลักษณะมาคูณเช่นกัน

กฎของเมนเดล

กฎข้อที่ 1 กฎแห่งการแยก ( Law of Segregation )

สาระสำคัญของกฎ          ยีนที่อยู่คู่กัน จะแยกตัวออกจากกันไปอยู่ในแต่ละเซลล์สืบพันธุ์ ดังนั้นภายในเซลล์สืบพันธุ์จะไม่มียีนที่เป็นคู่กันเลย

กฎข้อนี้ เมลเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะโดยพิจารณายีนคู่เดียว ( Monohybrid cross )

ตัวอย่าง ถ้านำถั่วลันเตารุ่นพ่อแม่ ( P ) ลักษณะเมล็ดกลมกับเมล็ดขรุขระที่ต่างเป็นพันธุ์แท้มาผสมกันจะได้รุ่นลูก ( F1 ) มีจีโนไทป์และฟีโนไทป์ชนิดเดียวกันทั้งหมด และปล่อยให้รุ่นF1 ผสมกันเองได้รุ่นหลาน ( F2 )จะได้จีโนไทป์แตกต่างกันเป็น 3 ชนิด ในสัดส่วน 1 : 2 : 1 และได้ฟีโนไทป์แตกต่างกันเป็น 2 ชนิด ในสัดส่วน 3 : 1 ซึ่งพิจารณาได้ดังนี้

สัดส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์จากการผสมโดยพิจารณายีนคู่เดียว ( Monohybrid cross )

กฎข้อที่ 2 กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ ( Law of independent assortment )

สาระสำคัญของกฎ             ยีนที่อยู่เป็นคู่กันเมื่อแยกออกจากกันแล้ว แต่ละยีนจะไปกับยีนอื่นใดก็ได้อย่างอิสระ นั่นคือ เซลล์สืบพันธุ์จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยพันธุกรรมของลักษณะต่างๆ โดยการรวมกลุ่มที่เป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้สามารถทำนายผลที่เกิดขึ้นในรุ่นลูกรุ่นหลานได้ กฎข้อนี้ เมนเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะโดยพิจารณาจากยีน 2 คู่ ( Dihybrid cross )

ตัวอย่าง สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมีจีโนไทป์ AaBbCc จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่มียีนต่างกันได้กี่แบบ

วิธีที่ 1 ใช้สูตร ชนิดเซลล์สืบพันธุ์  = 2n

=    = 8 ชนิด

วิธีที่ 2 ใช้กฎแห่งการรวมกลุ่มโดยอิสระ

ข้อควรทราบ 1. ยีนที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน จะต้องไม่มียีนที่เป็นคู่อัลลีลกัน

2.โครโมโซมที่อยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เดียวกัน จะต้องไม่มีโครโมโซมที่เป็นคู่กัน หรือเป็นโฮโมโลกัส เนื่องจาก

เซลล์สืบพันธุ์มักเกิดการจากแบ่งเซลล์ที่มีการแบ่งนิวเคลียสแบบไมโอซิส

ที่มา https://sites.google.com/site/celldisvisionandgenetics/kd-khxng