มิวเทชัน (mutation)

มิวเทชัน (Mutation)

แบบฝึกหัดก่อนเรียน : https://docs.google.com/forms/d/1s_rs4uPqRjUa7cm_mbAX14SPxnfuaWzxmGuqn6CHQag/edit?usp=sharing_eip&ts=5d668879


มิวเทชัน เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิต ทำให้มีลักษณะแตกต่างไปจากเดิม บางกรณีมีผลต่อการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ทำให้สิ่งมีชีวิตรุ่นต่อๆ มามีลักษณะเปลี่ยนไป และอาจทำให้เกิดชนิดพันธุ์ใหม่ขึ้นได้

รูปที่ 1.49 การเกิดมิวเทชัน

ที่มา: เครย์บรอน์, แอนนา, 2551: 22

              มิวเทชันเกิดขึ้นได้ 2 แห่งในร่างกาย คือ

              1. มิวเทชันที่เกิดกับเซลล์ร่างกาย ไม่สามารถถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นนี้สู่รุ่นต่อๆ ไปได้ เช่น มะเร็ง เนื้องอก

             2. มิวเทชันที่เกิดกับเซลล์สืบพันธุ์ สามารถถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นนี้สู่รุ่นต่อๆ ไปได้ เช่น ตาบอดสี ทาลัสซีเมีย

 สาเหตุที่ทำให้เกิดมิวเทชัน

              สาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดมิวเทชัน มี 2 ข้อ คือ

                   1.การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม

                   2.การเปลี่ยนแปลงของยีน

              1. การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม

                   การเปลี่ยนแปลงนี้จะทำให้ยีนบนโครโมโซมนั้นเปลี่ยนแปลงไปด้วย เป็นผลให้การสังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีนในร่างกายผิดปกติ แบ่งออกได้เป็น 2 สาเหตุ คือ

                        ก. การเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม เกิดจากการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของจำนวนโครโมโซมจากจำนวนปกติเดิม เป็นผลให้ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้นเปลี่ยนไป แบ่งได้ 2 ลักษณะ ดังนี้

                         แอนยูพลอยดี (Aneuploidy) คือ การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของจำนวนโครโมโซมเป็นบางจำนวน ในรูปของ 2n ± 1 หรือ n ± 2 พบว่า ส่วนมากเกิดขึ้นกับสัตว์และมักจะเป็นลักษณะด้อย ซึ่งเป็นผลเสีย เช่น ทำให้เป็นหมัน หรือเซลล์สืบพันธุ์ทำงานผิดปกติ ทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรม เช่น กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ ที่มีโครโมโซม X  เพิ่มขึ้น 1 แท่ง หรือกลุ่มอาการดาวน์ ที่มีโครโมโซมร่างกายคู่ที่ 21 เพิ่มขึ้น 1 แท่ง เป็นต้น

รูปที่ 1.50 คาริโอไทป์กลุ่มอาการดาวน์

ที่มา: www.tlcthai.com/webboard/

  ยูพลอยดี (Euploidy) คือ การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของจำนวนโครโมโซมเป็นชุด อาจจะเป็น 2n ± n  หรือ 2n ± 2n  ทำให้มีจำนวนโครโมโซมเป็นแบบ

พอลิพลอยดี (Polyploidy) ในธรรมชาติพบว่า มักจะเกิดขึ้นกับพืช ซึ่งการเกิดยูพลอยดีในพืชนี้จะทำให้ส่วนประกอบบางอย่างมีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิม เช่น ดอก ผล หรือเพิ่มปริมาณการสร้างสารบางอย่างมากขึ้น เช่น ข้าวโพดที่มีจำนวนโครโมโซม 4n จะมีปริมาณวิตามินต่างๆ มากขึ้น

                        และพบว่า พืชที่เพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นแบบเลขคู่ เช่น 4n  6n 8n  จะสามารถถ่ายทอดลักษณะเหล่านี้สู่รุ่นต่อๆ ไปได้ด้วย  แต่การเพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นแบบเลขคี่ เช่น 3n  5n 7n จะไม่สามารถถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมสู่รุ่นต่อไปได้ หรือจะเป็นหมัน เราจึงมักจะใช้วิธีเพิ่มจำนวนโครโมโซมแบบเลขคี่เพื่อปรับปรุงพันธุ์ให้ได้พืชที่ไร้เมล็ด เช่น กล้วยหอม เชอรี่ องุ่น แตงโม

รูปที่ 1.51 การเกิดยูพลอยดีในพืช: องุ่นไร้เมล็ด

ที่มา: Hot 5 CD photo & clipart

                        ส่วนการเกิดยูพลอยดีในสัตว์นั้นเกิดขึ้นได้น้อยกว่าพืช และถ้าเกิดขึ้นกับคนมักจะเป็นการเพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นบางแท่ง มิใช่ทั้งชุด และมักจะเป็นผลเสีย เช่น เกิดความพิการทางสมองหรือทางกาย และอายุมักจะสั้น ถ้าเกิดยูพลอยดีที่เป็นการเพิ่มจำนวนโครโมโซมแบบพอลิพลอยดี ขึ้นในสัตว์ จะทำให้ตัวอ่อนพิการและตายตั้งแต่อยู่ในท้องแม่

                        ข. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซม เกิดจากสาเหตุต่างๆ ได้แก่ การเปลี่ยนตำแหน่งของยีนในโครโมโซมแท่งเดียวกัน หรือโครโมโซมคู่ที่ไม่เหมือนกันเกิดการสลับที่กันเป็นบางส่วน หรือส่วนใดส่วนหนึ่งของโครโมโซมเพิ่มขึ้นหรือขาดหายไป เช่น กลุ่มอาการคริดูชาต์ ที่เกิดจากโครโมโซมคู่ที่ 5 แท่งหนึ่งมีบางส่วนขาดหายไป เป็นต้น

รูปที่ 1.52 สาเหตุการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมแบบต่างๆ

ที่มา: www.maceducation.com/e-knowledge/

              2. การเปลี่ยนแปลงของยีน

   การเปลี่ยนแปลงของยีนที่เกิดขึ้นส่วนมากเกิดจากการเปลี่ยนลำดับคู่เบสที่เป็นรหัสยีน หรือเกิดจากการเพิ่มขึ้นหรือการลดลงของนิวคลีโอไทด์ ในสายพอลินิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอ เป็นผลให้การถอดรหัสของอาร์เอ็นเอ เพื่อนำไปสังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีนผิดปกติไป โดยอาจจะได้โปรตีนที่มีสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม หรือไม่สามารถทำงานได้ดังเดิม ทำให้ฟีโนไทป์ที่ปรากฏเปลี่ยนไป

รูปที่ 1.53 มิวเทชันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของยีน

ที่มา: www.il.mahidol.ac.th/e-media/150charles-darwin/

           ปัจจัยที่ทำให้เกิดมิวเทชัน

              อัตราการเกิดมิวเทชันในธรรมชาติค่อนข้างต่ำมาก เมื่อเปรียบเทียบกับการเกิดมิวเทชันจากการชักนำโดยสิ่งต่างๆ ที่ส่วนมากคนเราเป็นผู้ทำขึ้น ปัจจัยต่างๆ ที่ทำให้เกิดมิวเทชันจะเรียกว่า สิ่งก่อการกลาย หรือ มิวทาเจน (Mutagen) ได้แก่

              1. รังสี

              ทำให้เกิดมิวเทชันได้ค่อนข้างเร็ว แต่ต้องมีปริมาณที่ไม่สูงเกินไป เพราะถ้ามีปริมาณสูงเกินจะทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นตายได้ รังสีเหล่านี้แบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ

                  ก. รังสีที่ก่อให้เกิดไอออน เป็นรังสีที่มีอำนาจในการทะลุผ่านสิ่งต่างๆ โดยเฉพาะเนื้อเยื่อได้ค่อนข้างสูง ทำให้โครโมโซมในเซลล์เปลี่ยนแปลงได้ง่าย เช่น รังสีเอกซ์ แกมมา บีตา

                  ข. รังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน รังสีกลุ่มนี้มีอำนาจในการทะลุผ่านเนื้อเยื่อได้น้อย จึงทำให้เกิดมิวเทชันได้ช้ากว่า เช่น อัลตราไวโอเลต

รูปที่ 1.54 มิวเทชันหรือการกลายทำให้เกิดมะเร็ง

ที่มา: เครย์บรอน์, แอนนา, 2551: 23

              2. สารเคมี

              สารเคมีที่เป็นสาเหตุของมิวเทชันส่วนมากจะมีโครงสร้างคล้ายเบสในดีเอ็นเอ หรือมีสมบัติทำให้โครงสร้างของเบสในดีเอ็นเอเปลี่ยนไปได้ หรือทำให้จำนวนนิวคลีโอไทด์ในสายของพอลินิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ ตัวอย่างเช่น ไฮดรอกซีลามิน สารฆ่าศัตรูพืชและสัตว์ สารฆ่าวัชพืช อะฟลาทอกซิน โคลชิซิน (Colchicine) ที่ใช้เพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซมในพืช  สำหรับมิวทาเจนที่ทำให้เกิดมะเร็งจะเรียกว่า สารก่อมะเร็ง (Carcinogen)

              การเกิดมิวเทชันทั้งในระดับยีนและโครโมโซมเป็นสาเหตุสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแตกต่างกันออกไป ถ้าลักษณะที่เปลี่ยนไปนั้นไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ก็จะไม่สามารถมีชีวิตอยู่รอดได้ หรือถ้าอยู่รอดได้แต่ก็จะไม่สามารถสืบพันธุ์ได้ แต่ถ้าลักษณะที่เปลี่ยนไปนั้นเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นมีชีวิตอยู่รอดได้ จะเป็นหนทางที่นำไปสู่การเกิดวิวัฒนาการของ

สิ่งมีชีวิตนั้นๆ และกลายเป็นสปีชีส์ใหม่ในที่สุด

แบบฝึกหัดหลังเรียน : https://docs.google.com/forms/d/1s_rs4uPqRjUa7cm_mbAX14SPxnfuaWzxmGuqn6CHQag/edit?usp=sharing_eip&ts=5d668879

ขอขอบคุณอาจารย์ที่ปรึกษา คุณครูธีระวัฒน์ ปานทอง

และข้อมูลอ้างอิงจากเว็บไซส์ วิทยาศาสตร์โดย T.Rungnapa