ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไบยังการนำทาง ไปยังการค้นหา

การเปลี่ยนแปรทางพันธุกรรม[1] หรือ ความผันแปรทางพันธุกรรม[2] หรือ ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม (อังกฤษ: Genetic variability, จากคำว่า vary + liable - เปลี่ยนได้) เป็นสมรรถภาพของระบบชีวภาพไม่ว่าจะที่ระดับสิ่งมีชีวิตหรือที่กลุ่มประชากร ในการเปลี่ยนไปตามกาลเวลา มูลฐานของความผันแปรได้ทางพันธุกรรมก็คือความแตกต่างทางพันธุกรรมของระบบชีวภาพในระดับต่าง ๆ[3][4][5]

ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมอาจนิยามได้ด้วยว่า เป็นค่าความโน้มเอียงที่จีโนไทป์แต่ละชนิด ๆ ในกลุ่มประชากรจะแตกต่างกัน โดยต่างจากความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ซึ่งเป็นจำนวนความแตกต่างที่พบในกลุ่มประชากร[6] ความผันแปรได้ของลักษณะสืบสายพันธุ์ (trait) จึงหมายถึงค่าความโน้มเอียงที่ลักษณะจะต่าง ๆ กันเป็นการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมและต่อปัจจัยทางพันธุกรรมอื่น ๆ[6] ความผันแปรได้ของยีนในกลุ่มประชากรสำคัญต่อความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity)[7] เพราะถ้าไม่สามารถผันแปรได้ กลุ่มสิ่งมีชีวิตก็จะมีปัญหาปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม และดังนั้น จะเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์

ความผันแปรได้เป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการวิวัฒนาการ เพราะมีผลต่อการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อความกดดันทางสิ่งแวดล้อม และดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงสามารถรอดชีวิตได้ต่าง ๆ กันในกลุ่มประชากรหนึ่ง ๆ เนื่องจากธรรมชาติจะคัดเลือกความต่างซึ่งเหมาะสมที่สุด ความผันแปรได้ยังเป็นมูลฐานของความเสี่ยงต่อโรคและความไวพิษ/ยาที่ต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต ซึ่งเพิ่มความสนใจในเรื่องการแพทย์แบบปรับเฉพาะบุคคล (personalized medicine) โดยเนื่องกับโครงการจีโนมมนุษย์ และความพยายามเพื่อสร้างแผนที่กำหนดขอบเขตความแตกต่างทางพันธุกรรมของมนุษย์ เช่น ในโครงการ International Hapmap

homologous recombination เป็นเหตุเกิดความผันแปรได้ทางพันธุกรรมที่สำคัญ
polyploidy จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรม
การกลายพันธุ์เปลี่ยนแพรเซี่ยงไฮ้ให้มีดอกสีต่างกัน

เหตุ[แก้]

มีเหตุหลายอย่างให้มีความผันแปรได้ทางพันธุกรรมในกลุ่มประชากร รวมทั้ง

  • Homologous recombination (การรวมยีนใหม่ในโครโมโซมคู่เหมือน) เป็นแหล่งสำคัญอย่างหนึ่ง คือ ในระยะไมโอซิสของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธ์โดยอาศัยเพศ โครโมโซมคู่เหมือนจะสับฝ่าย (cross over) แลกเปลี่ยนยีน แล้วก็จะแยกออกจากกันพร้อมช่วยสร้างลูกหลานของสิ่งมีชีวิต การรวมยีนใหม่จะเกิดโดยสุ่ม[ต้องการอ้างอิง] โดยมียีนเฉพาะ ๆ เป็นตัวควบคุม ซึ่งก็หมายความว่าความถี่การเกิดการรวมยีนใหม่จะต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต
  • การอพยพเข้า การอพยพออก และการเคลื่อนย้ายสปีชีส์ แต่ละอย่างเหล่านี้เป็นการเคลื่อนย้ายสิ่งมีชีวิตหน่วยหนึ่ง ๆ เข้าไปหรืออกจากกลุ่มประชากร ถ้าหน่วยนั้นมาจากกลุ่มประชากรที่เคยแยกอยู่ต่างหาก มันก็จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไปถ้าสืบพันธุ์ได้[8]
  • การมีโครโมโซมหลายชุด (Polyploidy) คือ การมีโครโมโซมเหมือนมากกว่าคู่ จะทำให้มีการสับรวมยีนใหม่มากขึ้นในระยะไมโอซิส แล้วทำให้ลูกหลานสิ่งมีชีวิตผันแปรได้ทางพันธุกรรมสูงขึ้น
  • การกลายพันธุ์จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมภายในกลุ่มประชากร และอาจมีผลบวก ผลลบ หรือผลเป็นกลาง ๆ ต่อความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต[9] การกลายพันธุ์สามารถกระจายไปทั่วกลุ่มประชากรโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติได้ ถ้ามันเพิ่มความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต หรือถ้าผลที่เป็นอันตรายของมันมีน้อยหรือมองไม่เห็น แต่กลุ่มประชากรและความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของกลุ่มประชากรยิ่งเล็กเท่าไร การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายและเป็นยีนด้อย/ซ่อนอยู่ ก็อาจปรากฏมากขึ้นเท่านั้น[9]
ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเกิดบ่อยมาก โดยเฉลี่ย 60,000 ครั้งต่อวันต่อเซลล์ในมนุษย์ เนื่องจากกระบวนการเมแทบอลิซึม หรือกระบวนการแยกสลายด้วยน้ำปกติตามธรรมชาติ แต่ความเสียหายโดยมากจะซ่อมได้อย่างถูกต้องแม่นยำด้วยกลไกการซ่อมดีเอ็นเอต่าง ๆ แต่ก็ยังมีความเสียหายที่เป็นการกลายพันธุ์อย่างถาวร
ดูเหมือนว่า การกลายพันธุ์ที่เกิดบ่อยครั้งที่สุดมาจากการถ่ายแบบดีเอ็นเอที่มักผิดพลาด คือ translesion synthesis ซึ่งจะใช้หลังจากสายดีเอ็นเอที่เป็นแบบเกิดเสียหาย ยกตัวอย่างเช่น ในยีสต์ การแทนที่หรือการลบเบสเดียวที่เกิดเองกว่า 60% น่าจะมีเหตุจากกระบวนการ translesion synthesis[10] แหล่งกำเนิดการกลายพันธุ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือกระบวนการซ่อมดีเอ็นเอที่ไม่แม่นยำ คือ non-homologous end joining ซึ่งบ่อยครั้งใช้ซ่อมดีเอ็นเอที่หักทั้งสองเส้น[11]
ดังนั้น จึงดูเหมือนว่า ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเป็นเหตุให้เกิดการกลายพันธุ์โดยมาก ไม่ว่าจะเป็นเพราะการถ่ายแบบที่มักผิดพลาด ความเสียหายในอดีต หรือการซ่อมความเสียหายแบบที่มักผิดพลาด

ปัจจัยที่ลดความผันแปรได้ทางพันธุกรรม[แก้]

มีเหตุหลายอย่างที่ลดความผันแปรได้ของยีนในกลุ่มประชากรหนึ่ง

เชิงอรรถและอ้างอิง[แก้]

  1. "variability", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, "(ประชาศาสตร์) การเปลี่ยนแปร" 
  2. "variability", Lexitron พจนานุกรมไทย<=>อังกฤษ รุ่น 2.6 (หน่วยปฏิบัติการวิจัยวิทยาการมนุษยภาษา, ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ, กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี), 2546, "ความผันแปร" 
  3. Rieger, R; Michaelis, A; Green, NM (1976). Glossary of genetics and cytogenetics: Classical and molecular. Verlag, New York: Springer, Heidelberg. ISBN 3-540-07668-9, 0-387-07668-9 Check |isbn= value (help). 
  4. Nayr, E (1970). Populations, species, and evolution - An abridgment of Animal species and evolution. Cambridge, Massachusetts and London, England: The Belknap Press of Harvard University Press. ISBN 0-674-69013-3. 
  5. Dobzhansky, T (1970). Genetics of It the evolutionary process. Columbia, New York. ISBN 0-231-02837-7. 
  6. 6.0 6.1 Variation and Variability. Yale University. 1995. สืบค้นเมื่อ 2007-05-24. 
  7. Sousa, P; Froufe, E; Harris, DJ; Alves, PC; van der Neijden, A (2011). "Genetic diversity of Maghrebian Hottentotta (Scorpiones: Buthidae) scorpions based on 001: new insights on the genus phylogeny and distribution". African Invertebrates 52 (1). Archived from the original on 2012-03-12. 
  8. Ehrich, Dorothy; Per Erik Jorde (2005). "High Genetic Variability Despite High-Amplitude Population Cycles in Lemmings". Journal of Mammalogy 86 (86.2): 380–385. doi:10.1644/BER-126.1. 
  9. 9.0 9.1 Wills, Christopher (1980). Genetic Variability. NewYork: Oxford University Press. 
  10. Kunz, BA; Ramachandran, K; Vonarx, EJ (1998-04). "DNA sequence analysis of spontaneous mutagenesis in Saccharomyces cerevisiae". Genetics 148 (4): 1491–505. PMC 1460101. PMID 9560369. 
  11. Huertas, P (2010-01). "DNA resection in eukaryotes: deciding how to fix the break". Nat. Struct. Mol. Biol. 17 (1): 11–6. PMC 2850169. PMID 20051983. doi:10.1038/nsmb.1710.