- ฐานทางพันธุกรรมสำหรับการศึกษาความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
- ศึกษาวิธีการ
- สถิติ H2
- เทคนิคสมัยใหม่
- ตัวอย่าง
- - การถ่ายทอดทางพันธุกรรมในพืช
- - การถ่ายทอดทางพันธุกรรมในมนุษย์
- อ้างอิง
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมคือคุณสมบัติที่มีลักษณะฟีโนไทป์ที่วัดได้ของประชากรที่จะแบ่งปันหรือสืบทอดผ่านจีโนไทป์ โดยทั่วไปลักษณะหรือลักษณะนี้จะถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน
การแสดงออกทางฟีโนไทป์ (ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะที่มองเห็นได้ของแต่ละบุคคล) ของลักษณะที่สืบทอดได้นั้นอ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อมที่ลูกหลานพัฒนาขึ้นดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องแสดงออกในลักษณะเดียวกับพ่อแม่
รูปแบบการสืบทอดของกรุ๊ปเลือดระหว่างพ่อแม่ AB & O (ที่มา: AB & O_RegularInheritance.PNG: ผู้ใช้: Dr.saptarshiderivative work: Ksd5 ผ่าน Wikimedia Commons)
ในประชากรของสิ่งมีชีวิตทดลองนั้นค่อนข้างง่ายที่จะระบุว่าลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมคืออะไรเนื่องจากสามารถสังเกตการแสดงออกของลักษณะของพ่อแม่ในลูกหลานได้โดยการเลี้ยงดูลูกในสภาพแวดล้อมเดียวกับที่พ่อแม่พัฒนา
ในประชากรป่าในทางกลับกันเป็นการยากที่จะแยกแยะว่าตัวใดเป็นฟีโนไทป์ที่ถ่ายทอดโดยกรรมพันธุ์และสิ่งใดเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงนั่นคือการเปลี่ยนแปลงของ epigenetic
นี่เป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะแยกแยะลักษณะทางฟีโนไทป์ส่วนใหญ่ในประชากรมนุษย์ซึ่งมีการแนะนำว่าแบบจำลองที่ดีที่สุดสำหรับการศึกษาคือคู่แฝดที่เหมือนกันซึ่งแยกจากกันตั้งแต่แรกเกิดและเติบโตในสภาพแวดล้อมเดียวกัน
นักวิทยาศาสตร์คนแรก ๆ ที่ศึกษาความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคือ Gregor Mendel ในการทดลองของเขา Mendel ได้รับสายพันธุ์ถั่วที่มีตัวละครที่สืบทอดและแสดงออกเกือบทั้งหมดระหว่างพ่อแม่และลูกหลาน
ฐานทางพันธุกรรมสำหรับการศึกษาความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
ความสามารถในการถ่ายทอดพันธุกรรมเป็นผลมาจากการถ่ายทอดยีนผ่าน gametes (จากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน) ผ่านการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ อย่างไรก็ตามในระหว่างการสังเคราะห์ gamete และฟิวชันจะมีการรวมตัวกันอีกสองครั้งที่สามารถเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงและลำดับของยีนเหล่านี้ได้
นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองระบุลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้นทำงานร่วมกับสายพันธุ์แท้ซึ่งเป็นไอโซจีนิกสำหรับพื้นที่ส่วนใหญ่ (เหมือนกันทางพันธุกรรม) เนื่องจากบุคคลจากสายพันธุ์แท้มีลักษณะทางพันธุกรรมที่เหมือนกันในลักษณะที่เป็นเนื้อเดียวกัน
เส้นไอโซเจนิกรับประกันว่าสถาปัตยกรรมของยีนในนิวเคลียสไม่มีผลต่อฟีโนไทป์ที่สังเกตได้เนื่องจากแม้ว่าบุคคลจะมีจีโนไทป์เดียวกัน แต่การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของยีนในนิวเคลียสการเปลี่ยนแปลงใน ฟีโนไทป์
สำหรับนักวิจัยการได้รับสายพันธุ์ที่บริสุทธิ์และไอโซนิกเป็นการ "รับประกัน" ว่าลักษณะทางฟีโนไทป์ที่พ่อแม่และลูกหลานใช้ร่วมกันเป็นผลมาจากจีโนไทป์ดังนั้นจึงสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้อย่างสมบูรณ์
Mendelian การถ่ายทอดลักษณะสีขนในวัว (ที่มา: Sciencia58 ผ่าน Wikimedia Commons)
แม้ว่าฟีโนไทป์จะเป็นผลมาจากจีโนไทป์เสมอ แต่สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าแม้ว่าบุคคลจะมีจีโนไทป์เหมือนกัน แต่ก็อาจเกิดขึ้นได้ว่าไม่ใช่ยีนทั้งหมดที่แสดงในฟีโนไทป์ดังกล่าว
การรับประกันการแสดงออกของยีนเป็นการศึกษาที่ซับซ้อนมากเนื่องจากการแสดงออกของยีนอาจแตกต่างกันไปในแต่ละจีโนไทป์และในบางครั้งยีนเหล่านี้ถูกควบคุมโดยปัจจัยอื่น ๆ เช่นปัจจัย epigenetic สภาพแวดล้อมหรือยีนอื่น ๆ
ศึกษาวิธีการ
สาขาพันธุศาสตร์ที่เรียกว่า "คลาสสิกพันธุศาสตร์" มุ่งเน้นไปที่การศึกษาความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ในพันธุศาสตร์คลาสสิกผู้ปกครองจะถูกผสมข้ามกับลูกหลานของประชากรทั้งหมดเป็นเวลาหลายชั่วอายุคนจนกว่าจะได้สายพันธุ์ที่บริสุทธิ์และเป็นไอโซเจนิก
สถิติ H2
เมื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมแล้วระดับความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสามารถหาปริมาณได้โดยดัชนีทางสถิติที่ระบุว่าเป็น H2
ความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม (H2) คำนวณโดยใช้อัตราส่วนระหว่างความแปรปรวนของวิธีทางพันธุกรรม (S2g) และความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ทั้งหมดของประชากร (S2p) ความแปรปรวนทางฟีโนไทป์ของประชากรสามารถย่อยสลายได้เป็นความแปรปรวนของวิธีจีโนไทป์ (S2g) และความแปรปรวนที่เหลือ (S2e)
สถิติความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม (H2) บอกให้เราทราบว่าสัดส่วนของการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ในประชากรเป็นอย่างไรเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ดัชนีนี้ไม่ได้ระบุสัดส่วนของฟีโนไทป์แต่ละตัวที่สามารถกำหนดให้กับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและสภาพแวดล้อมของมันได้
ต้องพิจารณาว่าฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคลเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนของมันกับสภาพแวดล้อมที่มันพัฒนาขึ้น
เทคนิคสมัยใหม่
ปัจจุบันมีเครื่องมือเช่น Next Generation Sequencing (SNG) ซึ่งสามารถจัดลำดับจีโนมทั้งหมดของแต่ละบุคคลเพื่อให้สามารถติดตามลักษณะที่สืบทอดได้ในร่างกายใน จีโนมของสิ่งมีชีวิต
นอกจากนี้เครื่องมือชีวสารสนเทศศาสตร์ที่ทันสมัยยังช่วยให้สถาปัตยกรรมนิวเคลียร์สามารถสร้างแบบจำลองได้อย่างแม่นยำเพื่อค้นหายีนภายในนิวเคลียสอย่างคร่าวๆ
ตัวอย่าง
- การถ่ายทอดทางพันธุกรรมในพืช
มีการเสนอวิธีการทางสถิติเพื่อวัดระดับความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของตัวละครสำหรับพันธุ์พืชที่มีผลประโยชน์ทางการค้า ดังนั้นตัวอย่างส่วนใหญ่ในวรรณคดีจึงเกี่ยวข้องกับพันธุ์พืชที่มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมอาหาร
ในพืชทุกชนิดจะมีการศึกษาความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพืชไร่เช่นความต้านทานต่อเชื้อโรคผลผลิตของผลไม้ความต้านทานต่ออุณหภูมิที่ร้อนหรือเย็นขนาดใบ ฯลฯ
การปรับปรุงพันธุกรรมแบบคลาสสิกของพืชผักเช่นมะเขือเทศพยายามคัดเลือกพืชที่มีจีโนไทป์ที่มีลักษณะถ่ายทอดทางพันธุกรรมเพื่อให้ได้มะเขือเทศที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมีสีแดงและทนต่อสภาพแวดล้อมที่ชื้น
ในสายพันธุ์หญ้าเช่นข้าวสาลีจุดมุ่งหมายคือการเลือกตัวอักษรที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมสำหรับขนาดปริมาณแป้งและความแข็งของเมล็ดพืชเป็นต้น ด้วยวัตถุประสงค์นี้จึงนำพันธุ์จากที่ต่างๆมาผสมกันจนได้เส้นที่บริสุทธิ์ของแต่ละพันธุ์
ด้วยการได้รับสายพันธุ์แท้สิ่งเหล่านี้สามารถรวมกันเป็นพันธุ์ลูกผสมผ่านพันธุวิศวกรรมเพื่อให้ได้พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่รวมตัวละครที่ดีที่สุดไว้ในพันธุ์เดียว
- การถ่ายทอดทางพันธุกรรมในมนุษย์
ในทางการแพทย์มีการศึกษาว่าความผิดปกติทางบุคลิกภาพบางอย่างถ่ายทอดระหว่างพ่อแม่และลูกหลานได้อย่างไร
ตัวอย่างเช่นภาวะซึมเศร้าเรื้อรังเป็นลักษณะทางฟีโนไทป์ที่เป็นผลมาจากจีโนไทป์ แต่ถ้าคนที่มีจีโนไทป์นั้นอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่คุ้นเคยมีความสุขมีเสถียรภาพและสามารถคาดเดาได้จีโนไทป์อาจไม่ปรากฏในฟีโนไทป์
พันธุศาสตร์พฤติกรรมมีความสนใจเป็นพิเศษในการพิจารณาความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเชาวน์ปัญญา (IQ) จนถึงปัจจุบันพบว่า IQ ในระดับสูงมีลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้เหมือนกับ IQ ทั่วไป
อย่างไรก็ตามไอคิวสูงหรือภาวะซึมเศร้าเรื้อรังจะแสดงออกโดยขึ้นอยู่กับการกระตุ้นของสิ่งแวดล้อม
ตัวอย่างทั่วไปของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคือลักษณะของความสูง ถ้าพ่อแม่ตัวสูงลูกมักจะสูง อย่างไรก็ตามมันเป็นเรื่องผิดอย่างชัดเจนที่จะเชื่อว่าในความสูงของแต่ละบุคคล 1.80 ม. เกิดจากยีนและอีก 0.3 ม. เกิดจากสภาพแวดล้อม
ในหลาย ๆ กรณีการมีอายุยืนยาวได้รับการศึกษาว่าเป็นลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ สำหรับการศึกษาการมีอายุยืนยาวในมนุษย์ลำดับวงศ์ตระกูลจะดำเนินการโดยพยายามรวมข้อมูลของสภาพแวดล้อมที่แต่ละบุคคลของต้นไม้ลำดับวงศ์ตระกูลอาศัยอยู่
การศึกษาอายุยืนส่วนใหญ่พบว่าลักษณะนี้มีพฤติกรรมที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมในกรณีส่วนใหญ่และยังเพิ่มขึ้นในแต่ละรุ่นหากได้รับการเลี้ยงดูในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม
อ้างอิง
- Bratko, D. , Butković, A. , & VukasovićHlupić, T. (2017). ความสามารถในการถ่ายทอดบุคลิกภาพ Psihologijske fears, 26 (1), 1-24.
- de los Campos, G. , Sorensen, D. , & Gianola, D. (2015). พันธุกรรมพันธุกรรม: มันคืออะไร PLoS Genetics, 11 (5), e1005048
- Devlin, B. , Daniels, M. , & Roeder, K. (1997). การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ IQ ธรรมชาติ, 388 (6641), 468.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม Macmillan
- Mousseau, TA, & Roff, DA (1987) การคัดเลือกโดยธรรมชาติและความสามารถในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของส่วนประกอบฟิตเนส พันธุกรรม, 59 (2), 181.
- Vukasović, T. , & Bratko, D. (2015). ความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม: การวิเคราะห์อภิมานของการศึกษาพันธุกรรมพฤติกรรม แถลงการณ์ทางจิตวิทยา, 141 (4), 769.
- Wray, N. , และ Visscher, P. (2008). การประมาณลักษณะการถ่ายทอดลักษณะ ธรรมชาติศึกษา, 1 (1), 29.