เพื่อน ๆ เคยเจอคู่รักสาวไทยกับหนุ่มต่างชาติที่ผมสีทอง ตาสีฟ้า ผิวอมชมพูกันบ้างหรือเปล่า ? เพื่อน ๆ เคยสงสัยมั้ยว่าลูกของหนุ่มสาวคู่นี้จะออกมาเป็นยังไง อาจจะผมสีดำตามแม่ แต่ตาสีฟ้าตามพันธุกรรมที่ถ่ายทอดมาจากทางพ่อก็ได้ แต่ก่อนที่จะศึกษาพันธุกรรมของมนุษย์ให้ลึกกว่านี้ StartDee อยากพาเพื่อน ๆ ย้อนกลับไปยังจุดเริ่มต้นกับบทเรียนออนไลน์เรื่อง "การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของเมนเดล" กันก่อน
เมนเดล คือ ใคร ?
เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล เป็นนักบวชในศาสนาคริสต์ เขาสนใจเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จึงได้เริ่มทำการทดลอง เพื่อศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมในต้นถั่วลันเตา โดยสถานที่ที่ใช้ปลูกถั่วลันเตาก็คือสวนหลังโบสถ์นั่นเอง ซึ่งในภายหลังเมนเดลถูกขนานนามว่าเป็น "บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์"
ทำไมเมนเดลจึงเลือกใช้ถั่วลันเตาในการทดลอง ?
เพื่อน ๆ สงสัยกันไหมว่า ทำไมเมนเดลถึงเลือกปลูกถั่วลันเตา เหตุผลก็เพราะว่าถั่วลันเตาเป็นพืชที่ปลูกง่าย อายุสั้น ใช้เวลาไม่นานก็ออกดอกและเกิดผลให้ได้ศึกษาแล้ว นอกจากนี้ ยังเป็นพืชที่ผสมพันธุ์ภายในต้นของตัวเอง (Self-fertilization) ตามธรรมชาติ จะมีโอกาสผสมพันธุ์ข้ามต้นได้ยาก แต่เป็นข้อดีเพราะเหมาะสมต่อการควบคุม เมื่อทำการทดลองผสมพันธุ์โดยมนุษย์ เมื่อต้องการผสม เพียงแค่หยิบดอกจากต้นหนึ่ง แล้วใช้พู่กันช่วยผสมเกสรกับดอกในอีกต้นหนึ่ง ซึ่งเราเรียกว่าการถ่ายละอองเรณูโดยใช้มือช่วย (Hand pollination)
อีกเหตุผลที่เมนเดลเลือกถั่วลันเตา เพราะว่า เป็นพืชที่มีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันชัดเจนหลายลักษณะ สามารถสังเกตผลการทดลองได้ง่ายอีกด้วย
ลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษา
ลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วลันเตาที่เมนเดลเลือกศึกษามี 7 ลักษณะ โดยแต่ละลักษณะ จะเห็นรูปแบบความแตกต่างที่ชัดเจน 2 แบบ ได้แก่
- ความสูงของลำต้น แบ่งออกเป็น ต้นสูง และต้นเตี้ย
- รูปร่างของเมล็ด แบ่งออกเป็น เมล็ดกลม และเมล็ดขรุขระ
- สีของเมล็ด แบ่งออกเป็น สีเหลือง และสีเขียว
- รูปร่างของฝัก แบ่งออกเป็น ฝักอวบ และฝักแฟบ
- สีของฝัก แบ่งออกเป็น สีเหลือง และสีเขียว
- สีของดอก แบ่งออกเป็น สีม่วง และสีขาว
- ตำแหน่งของดอก แบ่งออกเป็น ดอกอยู่ที่กิ่งตลอดลำต้น และดอกกระจุกอยู่ที่ยอด
การทดลองเรื่องการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของเมนเดล
เมนเดลได้คัดเลือกถั่วที่จะใช้เป็นพ่อพันธุ์และแม่พันธุ์ ที่เป็นพันธุ์แท้ของลักษณะที่จะศึกษา โดยผสมระหว่างพันธุ์แท้ของ 2 รูปแบบที่แตกต่างกัน เช่น ถ้าจะศึกษาสีของดอก เมนเดลจะเลือกถั่วต้นหนึ่งที่มีดอกสีม่วง มาผสมกับอีกต้นหนึ่งที่มีดอกสีขาว จากนั้นรอให้ออกฝัก แล้วนำเมล็ดแก่มาปลูกเพื่อรอดูว่าต้นลูกที่เกิดขึ้นจะมีดอกสีอะไร
เพื่อน ๆ สามารถดูผลการทดลองลักษณะของถั่วลันเตา ทั้ง 7 ลักษณะของเมนเดลได้ตามตารางด้านล่างเลยนะ โดยช่องแรกของตารางจะเป็นลักษณะของรุ่นพ่อแม่ เราจะเขียนว่าเป็นรุ่น P (ย่อมาจาก Parental generation ที่ แปลว่ารุ่นพ่อแม่นั่นเอง)
ส่วนในช่องที่แสดงการผสมพันธุ์ของต้นพ่อและต้นแม่ จะมีการเขียนตัว X แทนการนำสองสิ่งมามาผสมพันธุ์กัน โดยมักเรียกสั้น ๆ ว่า การครอส (Cross)
เมื่อนำเมล็ดที่ได้จากต้นแม่ไปปลูก ต้นลูกที่เจริญเติบโตมาเรียกว่า รุ่น F1 จากตารางข้างต้น จะเห็นว่าถั่วทั้ง 7 ลักษณะที่ได้ คือ ถั่วต้นสูง เมล็ดกลม เมล็ดสีเหลือง ฝักอวบ ฝักสีเขียว ดอกสีม่วง และดอกอยู่ที่กิ่งตลอดลำต้น โดยเมนเดลเรียกลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F1 ว่า ลักษณะเด่น (Dominant)
จากนั้นเมนเดลทดลองนำต้นลูกในรุ่น F1 มาผสมพันธุ์กัน ต้นลูกรุ่นต่อมาที่ได้เรียกว่ารุ่น F2 โดยถั่วทั้ง 7 ลักษณะที่ได้นั้นแตกต่างจาก F1 ดังนี้
- ถั่วต้นสูงรุ่น F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถั่วต้นสูง และต้นเตี้ย
- ถั่วเมล็ดกลม F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถั่วเมล็ดกลม และเมล็ดขรุขระ
- ถั่วเมล็ดสีเหลือง F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถั่วเมล็ดสีเหลือง และเมล็ดสีเขียว
- ถั่วฝักอวบ F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถั่วฝักอวบ และฝักแฟบ
- ถั่วฝักสีเขียว F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถัวฝักสีเขียว และฝักสีเหลือง
- ถั่วดอกสีม่วง F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นถั่วดอกสีม่วง และดอกสีขาว
- ถั่วอยู่ที่กิ่งตลอดลำต้น F1 ผสมกัน ได้รุ่น F2 เป็นดอกอยู่ที่กิ่งตลอดลำต้น และดอกกระจุกอยู่ที่ยอด
โดยทุกคู่ มีอัตราการเกิดอยู่ที่ 3:1 และเมนเดลเรียกลักษณะที่หายไปในรุ่น F1 แต่กลับมาปรากฏในรุ่น F2 ในสัดส่วนที่น้อยกว่าว่า ลักษณะด้อย (Recessive) เช่น ผสมต้นถั่วเมล็ดสีเหลืองกับสีเขียวรุ่น F1 ได้เมล็ดสีเหลืองทั้งหมด แสดงว่าเมล็ดสีเหลืองเป็น "ลักษณะเด่น" ส่วนเมล็ดสีเขียวมาปรากฏในรุ่น F2 แสดงว่าเป็น "ลักษณะด้อย"
เมนเดลสรุปผลการทดลองของตนเองไว้ว่า มีหน่วยที่ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงออกของลักษณะต่าง ๆ และหน่วยนี้สามารถถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังรุ่นลูกแต่ละรุ่นได้ โดยในตอนนั้นเมนเดลเรียกหน่วยนี้ว่า Factor ซึ่งต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เรียกแฟคเตอร์ที่เมนเดลค้นพบนี้ว่า ยีน (Gene)
เรื่องการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของเมนเดลจบไปแล้ว แต่เพื่อน ๆ ยังสนุกกับวิทยาศาสตร์ ม.3 ได้อีกเพียบเลยนะ เพียงแค่ดาวน์โหลดแอป StartDee ได้ที่แบนเนอร์ด้านล่างเลย หรือจะอ่านบทความวิชาอื่น ๆ เช่น วิชาภาษาไทย เรื่อง พระอภัยมณีหนีนางผีเสื้อสมุทร หรือ เรื่อง คำไทยแท้ วิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง กระแสไฟฟ้า และ วิชาสังคมศึกษา เรื่อง แผนที่เฉพาะเรื่อง เป็นต้น