ข้อใดคือลักษณะเด่นของถั่วลันเตาที่เมนเดลนำมาศึกษา

เกรกอร์ เมนเดล (Gregor Mendel) บิดาแห่งพันธุศาสตร์ ผู้ค้นพบหลักการพื้นฐานของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม เขาเป็นทั้งนักบวช ครู และนักวิทยาศาสตร์ผู้หลงไหลในธรรมชาติ ด้วยความอยากรู้และอยากทำความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมมชาติว่า “สิ่งมีชีวิตสามารถถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่นได้อย่างไร”

 เมนเดลจึงสร้างแปลงทดลองทางพฤกษศาสตร์ขึ้นภายในลานวัดที่เขาบวชอยู่นั่นเอง ความพยายามกว่า 8 ปี จากการทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาหลายพันครั้ง ทำให้เมนเดลเกิดความเข้าใจและเสนอหลักการพื้นฐานทางพันธุศาสตร์ 2 ข้อ ได้แก่ 

• กฎข้อที่ 1 กฎการแยก (Law of Segregation)
• กฎข้อที่ 2 กฎการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of Independent Assortment)

หลักการนี้ทำให้อธิบายได้ว่า ลักษณะต่างๆ จะถูกถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่งได้อย่างไร แล้วทำไมบางลักษณะจึงสามารถหายไปในบางรุ่นและกลับมาปรากฏได้อีกในรุ่นถัดไป

การค้นพบของเมนเดลในครั้งนี้ ส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าด้านพันธุศาสตร์ตามมาอีกมากมาย เช่น การสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม GMOs (genetically modified organisms) เทคโนโลยีการวิเคราะห์ลำดับเบสของยีน (gene sequencing) การเพิ่มปริมาณยีน (gene cloning) การสร้าง DNA ติดตาม (DNA probe) การสร้างยีนกลายพันธุ์ (in vitro mutagenesis) การบ่งชี้ตำแหน่งกลายพันธุ์บนยีน (point mutations and deletions) และอีกมากมาย การปฏิวัติทางพันธุกรรม (genetic revolution) เหล่านี้ เปรียบเสมือนคลื่นยักษ์ที่ส่งผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของทุกสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างไม่อาจหลีกเลี่ยงได้

สาระสำคัญ/ความคิดรวมยอด

            เกรเกอร์ เมนเดล บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์ได้ทำการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วลันเตา 7 ลักษณะ ได้แก่ ลักษณะของเมล็ด, สีของเมล็ด, ลักษณะของฝัก, สีของฝัก, บริเวณที่เกิดดอก, สีของดอก และลักษณะความสูง ผลจากการศึกษาดังกล่าว พบว่า มีหน่วยพันธุกรรมที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เรียกว่า ยีน

พันธุกรรมเป็นส่วนหนึ่งของกลไกการดำรงเผ่าพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต และได้รับการศึกษามาอย่างยาวนาน โดยนักวิทยาศาสตร์ยุคหลังได้ยกย่องให้ เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล เป็นบิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์ โดย ทฤษฎีของเมนเดล เป็นทฤษฎีเบื้องต้นที่เป็นรากฐานของการประยุกต์ใช้หลักการพันธุศาสตร์ที่แพร่หลายในปัจจุบัน

เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล (Gregor Johann Mendel) คือ นักบวชชาวออสเตรียที่มีชีวิตอยู่ในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1800 เมนเดลเป็นทั้งนักวิทยาศาสตร์ นักพฤกษศาสตร์ และอาจารย์ที่มีชื่อเสียง จากการสร้างรากฐานสำคัญในวงการวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ โดยเฉพาะในสาขาวิชาพันธุศาสตร์

เมนเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของพืชผ่านการทดลองเพาะปลูกและผสมพันธุ์ถั่วลันเตาหลากหลายสายพันธุ์ด้วยตนเองนานถึง 8 ปีเต็ม จนสามารถตั้งกฎทางพันธุกรรมมากมายที่ในภายหลังรู้จักกันในชื่อ “พันธุศาสตร์ของเมนเดล” (Mendelism) หรือ ทฤษฎีของเมนเดล

การทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาของเมนเดล

เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล เลือกศึกษาถั่วลันเตา (Pisum sativum L.) โดยมีสาเหตุสำคัญ 3 ประการ คือ

ถั่วลันเตาเป็นพืชที่มีการผสมหรือปฏิสนธิในตนเอง (Self-Fertilization) ซึ่งทำให้ถั่วลันเตาสามารถเพาะพันธุ์ได้ง่าย หรือแม้แต่การทำการผสมข้ามสายพันธุ์ (Cross-Fertilization) เพื่อสร้างลูกผสมด้วยการถ่ายละอองเรณูโดยใช้มือช่วย (Hand pollination) ล้วนเป็นกรรมวิธีที่ไม่ยุ่งยาก

ถั่วลันเตาเป็นพืชที่เพาะปลูกง่ายและไม่ต้องการการทำนุบำรุงรักษามาก อีกทั้ง ใช้เวลาเพาะปลูกน้อย

ถั่วลันเตาแต่ละชนิดมีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันชัดเจน เช่น ความสูงของลำต้น รูปร่างของเมล็ด และสีของดอก เป็นต้น

ในการศึกษาขั้นต้น เมนเดลทำการเลือกศึกษาลักษณะของถั่วลันเตาโดยตั้งต้นพิจารณาลักษณะเพียงลักษณะเดียว (Monohybrid Cross) ผ่านการผสมพันธุ์โดยใช้พ่อพันธุ์และแม่พันธุ์ที่เป็นพันธุ์แท้ (Pure Line – Parental Generation: P) ที่มีลักษณะแตกต่างกันอย่างชัดเจน เพื่อสร้างลูกผสมที่ถูกเรียกว่า “ลูกผสมช่วงที่ 1” (First Filial Generation: F1) ซึ่งเมนเดลนำไปปลูกลงดิน เพื่อรอดูผลและลักษณะที่เกิดขึ้น

จากการผสมพันธุ์ถั่วลันเตารุ่นแรก ลักษณะทั้ง 7 ที่ปรากฏในลูกผสมประกอบด้วยถั่วลันเตาที่มีลำต้นสูง มีเมล็ดกลมสีเหลือง มีฝักอวบสีเขียว และมีดอกสีม่วงอยู่ตรงกิ่งตลอดลำต้น เมนเดลเรียกลักษณะที่ปรากฏในถั่วลันเตารุ่น F1 ว่า “ลักษณะเด่น” (Dominant Trait)

หลังจากนั้น เมนเดลได้ปล่อยให้ลูกผสมรุ่นที่ 1 ผสมพันธุ์กันเอง โดยมีผลผลิตที่ได้หลังจากนั้นที่เรียกว่า “ลูกผสมช่วงที่ 2” (Second Filial Generation: F2) ซึ่งเมนเดลนำมาปลูกลงดิน เพื่อรอดูลักษณะและการเติบโตเช่นเดียวกัน และผลของการทดลองปลูกในรุ่นที่ 2 นี้เองที่ทำให้เมนเดลค้นพบ “ลักษณะด้อย” (Recessive Trait) ในถั่วลันเตาที่จะปรากฏขึ้นในอัตรา 1 ต่อ 3 เป็นลักษณะที่หายไปในรุ่น F1 แต่กลับมาปรากฏในรุ่น F2 ในสัดส่วนที่น้อยกว่า เช่น เมื่อผสมพันธุ์ถั่วลันเตา 2 ชนิดที่มีดอกสีม่วงและสีขาวเข้าด้วยกัน ลูกผสมในรุ่นที่ 1 มีดอกสีม่วงทั้งหมด แต่หลังการผสมกันเองในรุ่นถัดมา ถั่วลันเตาในรุ่นที่ 2 มีต้นที่ออกดอกเป็นสีขาวอยู่ 1 ต้นจากทั้งหมด 4 ต้น

จากการทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาหลากหลายสายพันธุ์เป็นเวลานานกว่า 8 ปีเต็ม ทำให้เมนเดลค้นพบว่าสิ่งมีชีวิตนั้น มีหน่วยที่ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงออกของลักษณะต่าง ๆ และหน่วยนี้สามารถถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังรุ่นลูกในลำดับถัดไป ในขณะนั้นเมนเดลเรียกหน่วยนี้ว่า “แฟกเตอร์” (Factor) ซึ่งต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เรียกแฟกเตอร์ที่เมนเดลค้นพบนี้ว่า “ยีน” (Gene)

กฎการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม หรือที่เรียกว่า “กฎของเมนเดล” ประกอบด้วย

กฎข้อที่ 1 “กฎแห่งการแยกตัว” (Law of Segregation) อธิบายถึงลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่จะถูกควบคุมโดย “ยีน” (Gene) ที่ปรากฏเป็นคู่เสมอในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ก่อนจะแยกคู่ออกจากกัน เมื่อเข้าสู่เซลล์สืบพันธุ์ เพื่อก่อให้เกิดการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (Meiosis) ที่ทำให้จำนวนโครโมโซม (Chromosome) ลดลงครึ่งหนึ่งระหว่างเซลล์ เช่น การผสมของไข่และอสุจิ

กฎข้อที่ 2 “กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ” (Law of Independent Assortment) อธิบายถึงการรวมกลุ่มของหน่วยพันธุกรรมของลักษณะต่าง ๆ ในเซลล์สืบพันธุ์ หรือการที่ยีนที่แยกออกจากคู่ของตนสามารถจัดกลุ่มอย่างอิสระกับยีนควบคุมลักษณะอื่น ๆ  ซึ่งส่งผลให้ผลผลิตในรุ่นต่อ ๆ ไปมีความหลากหลายทางพันธุกรรม และยังทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำนายอัตราส่วนหรือผลลัพธ์ที่จะเกิดขึ้นในรุ่นต่อไปได้อีก

ข้อใดเป็นลักษณะของถั่วลันเตาที่ Mendel ศึกษา

ลักษณะของถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษามีกี่ลักษณะ

เมนเดลได้ทำการทดลองศึกษาถั่วลันเตาที่มีลักษณะแตกต่างกันกี่ลักษณะ

ลักษณะเด่นทางพันธุกรรม มีอะไรบ้าง