การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโตพลาสซึมคืออะไร? - ชีววิทยา - 2026

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโทพลาสซึมคือการถ่ายทอดยีนในเซลล์ไซโทพลาสซึมที่ไม่เชื่อมโยงกับโครโมโซมของแกนกลาง การถ่ายทอดทางพันธุกรรมประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าการสืบทอดจากต่างประเทศและเป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบการสืบทอดที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่าไม่ใช่เมนเดเลียน

ค้นพบโดยนักพฤกษศาสตร์และนักพันธุศาสตร์ชาวเยอรมัน Carl Erich Correns เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 (พ.ศ. 2451) ในขณะที่ Correns กำลังทำงานกับพืชที่รู้จักกันในชื่อ Maravilla del Perúหรือ Clavellina (Mirabilis jalapa) เขาสังเกตว่าการถ่ายทอดทางสีของใบของพืชนี้ดูเหมือนจะไม่ขึ้นอยู่กับฟีโนไทป์ของบิดา

รูปแบบการสืบทอด Mendelian และ non-Mendelian ถ่ายและเรียบเรียงจาก: Ghadisu.

การถ่ายทอดลักษณะนี้ซึ่งไม่เป็นไปตามกฎหมายของพันธุศาสตร์ Mendelian ดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับยีนของแม่เท่านั้น ด้วยเหตุนี้เขาจึงเสนอสมมติฐานว่าลักษณะเหล่านี้มาจากออร์แกเนลล์หรือตัวแทนที่มีอยู่ในไซโทพลาสซึมของรังไข่

หลังจากกว่า 100 ปีของการค้นพบนี้และแม้จะมีการพัฒนาอณูพันธุศาสตร์ความรู้เกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุของกลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนอกเซลล์ยังไม่แน่นอนบางส่วนและการศึกษาเพื่อชี้แจงพวกเขาค่อนข้างหายาก

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ Mendelian

มรดก Mendelian

นี่เป็นรูปแบบที่รู้จักกันดีที่สุดในกระบวนการทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน เสนอโดยเกรเกอร์เมนเดลพระและนักวิทยาศาสตร์ที่เกิดในไฮนเซนดอร์ฟอดีตอาณาจักรออสเตรียปัจจุบันรู้จักกันในชื่อHynčice (สาธารณรัฐเช็ก) ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 (พ.ศ. 2408-2409) และค้นพบในต้นศตวรรษที่ 20

สมมติฐานของเขาเกี่ยวกับกรรมพันธุ์และทฤษฎีของเขาได้รับการทดสอบและใช้เป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีอื่น ๆ อีกมากมาย การค้นพบของเขาเป็นพื้นฐานของสิ่งที่เรียกว่าพันธุศาสตร์คลาสสิกในปัจจุบัน

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนเดเลียนบ่งชี้ว่าผู้ปกครองแต่ละคนมีอัลลีลที่เป็นไปได้หนึ่งในสองอัลลีลที่เป็นไปได้สำหรับลักษณะที่จะแสดงออก อัลลีลเหล่านี้พบในนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์ (สารพันธุกรรม) ซึ่งบ่งชี้ว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ Mendelian เป็นแบบสองฝ่าย

เมื่อทราบลักษณะทางพันธุกรรมของทั้งพ่อและแม่ (จีโนไทป์) กฎของเมนเดเลียนถูกนำมาใช้เพื่อทำนาย (ไม่ใช้เสมอไป) สัดส่วนและการกระจายของลักษณะที่สังเกตได้ (ฟีโนไทป์) การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ Mendelian ใช้กับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

Cytoplasmic หรือการถ่ายทอดทางพันธุกรรมภายนอกเซลล์

มรดกประเภทนี้ถูกค้นพบในปี 1906 โดยนักพฤกษศาสตร์ Carl Correns ถือว่าไม่ใช่เมนเดเลียนเนื่องจากการถ่ายทอดยีนไม่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่พิจารณาในพันธุศาสตร์คลาสสิกเพื่อรับผิดชอบในการบรรจุสารพันธุกรรมทางพันธุกรรมทั้งหมด

ในกรณีนี้การถ่ายทอดทางพันธุกรรมเกิดขึ้นเนื่องจากออร์แกเนลล์บางชนิดเช่นไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ซึ่งมีสารพันธุกรรมของตัวเองและสามารถแพร่พันธุ์ภายในเซลล์ได้

ในกรณีของไมโทคอนเดรียซึ่งมีจำนวนใกล้เคียงกับ 10,000 ต่อเซลล์หรือไข่ของเพศหญิง (มีหลายสำเนาของจีโนม) พวกมันสามารถทำซ้ำได้โดยไม่ขึ้นกับการแบ่งเซลล์

การจำลองแบบนี้ช่วยให้ไมโทคอนเดรียมีอัตราการกลายพันธุ์สูงกว่า DNA นิวเคลียร์ซึ่งพัฒนาได้เร็วกว่า DNA นิวเคลียร์

ในระหว่างกระบวนการสืบพันธุ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการปฏิสนธิไมโทคอนเดรียที่มีอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้จะถูกแยกออกจากไซโกต (พวกมันมีเพียงไม่กี่ร้อยชนิดเท่านั้น) ในขณะที่ไข่จะยังคงอยู่

ด้วยวิธีนี้สารพันธุกรรมไมโทคอนเดรียจะได้รับการถ่ายทอดผ่านแม่เท่านั้น (การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโตพลาสซึม) ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่เข้าใจกันว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนอกเซลล์หรือไซโทพลาสซึมนั้นเป็นสิ่งที่ไม่มีผู้ปกครอง

ด้วยเหตุนี้จึงได้รับการแสดงออกทางฟีโนไทป์ที่ยากที่จะอธิบายจากมุมมองของเมนเดเลียนการกลายพันธุ์ที่ไม่มีการแสดงออกทางฟีโนไทป์รวมถึงพยาธิสภาพที่แตกต่างกัน

organelles

mitochondria

ไมโตคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ที่ชัดเจนและโดดเด่นที่สุดในไซโทพลาซึมของเซลล์ยูคาริโอต พวกมันมีหน้าที่ผลิตพลังงานให้กับเซลล์ ลักษณะที่น่าสนใจของออร์แกเนลล์เหล่านี้คือสิ่งที่กล่าวถึงต้นกำเนิดของมารดาแล้ว ในขณะที่ลักษณะที่แปลกประหลาดอีกประการหนึ่งคือมีดีเอ็นเอของตัวเอง

ส่วนของไมโทคอนดรีออน ถ่ายและตัดต่อจาก Kelvinsong; แก้ไขโดย Sowlos

คลอโรพลา

คลอโร โดย Gmsotavio จาก Wikimedia Commons

คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ลักษณะเฉพาะของเซลล์ยูคาริโอตและสิ่งมีชีวิตที่มีคลอโรฟิลล์ หน้าที่หลักคือการสังเคราะห์แสงเพื่อผลิตน้ำตาล

เช่นเดียวกับไมโทคอนเดรียพวกมันมีดีเอ็นเอของตัวเองและสามารถเพิ่มจำนวนภายในเซลล์ได้โดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากการแบ่งเซลล์ ในทำนองเดียวกันการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้นมาจากแม่นั่นคือในระหว่างการสืบพันธุ์มีเพียงเซลล์ต้นกำเนิดเท่านั้นที่ให้คลอโรพลาสต์

วิวัฒนาการ

ทฤษฎีที่เสนอในปี 1967 โดยนักชีววิทยาชาวอเมริกัน Lynn Margulis เกี่ยวกับเอนโดซิมไบโอซิสชี้ให้เห็นถึงที่มาและวิวัฒนาการของเซลล์ยูคาริโอตโดยอาศัยความสัมพันธ์ของเอนโดซิมไบโอติกในระยะยาวระหว่างสิ่งมีชีวิตที่เป็นโปรคาริโอตและยูคาริโอตจากบรรพบุรุษ

ตาม Margulis ออร์แกเนลล์เช่นคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียมีแหล่งกำเนิดโปรคาริโอต (ไซยาโนแบคทีเรียและโปรตีโอแบคทีเรียตามลำดับ) สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในคลอโรพลาสต์หรือไมโตคอนเดรียที่ถูกกลืนกิน

หลังจากรวมเข้าด้วยกันสารตั้งต้นของยูคาริโอตจะไม่ย่อยหรือประมวลผลโปรคาริโอตเหล่านี้ (คลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรีย) ซึ่งยังคงอยู่ในเซลล์เจ้าบ้านและหลังจากวิวัฒนาการหลายล้านปีพวกมันก็กลายเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ยูคาริโอต

ในบรรดาข้อเท็จจริงที่ให้น้ำหนักกับทฤษฎีนี้คือลักษณะเฉพาะดังกล่าวข้างต้นที่ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีดีเอ็นเอของตัวเองและสามารถทำซ้ำได้อย่างอิสระภายในเซลล์โดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือ

เป็นที่น่าสังเกตว่านักวิจัยยังคงรักษา endosymbiosis การปรากฏตัวของ DNA ในอวัยวะเหล่านี้อัตราการจำลองแบบและการกลายพันธุ์ของคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียที่สูงตลอดจนการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโตพลาสซึมเป็นสารตั้งต้นและรับผิดชอบต่อการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในความซับซ้อน และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

รูปแบบอื่น ๆ ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ไม่ใช่ Mendelian

การแปลงยีน

เป็นเรื่องปกติที่จะสังเกตได้ในระหว่างการผสมข้ามระหว่างเห็ด เกิดขึ้นเมื่อลำดับยีนแทนที่ลำดับที่คล้ายคลึงกันอื่น ในระหว่างการแบ่งตัวแบบไมโอติกเมื่อมีการรวมตัวกันของไซต์ที่แตกต่างกันที่คล้ายคลึงกันจะเกิดความไม่ตรงกันระหว่างฐาน

ในการพยายามแก้ไขความไม่ตรงกันนี้เซลล์จะทำให้อัลลีลหนึ่งแทนที่อีกเซลล์หนึ่งที่ทำให้เกิดการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ไม่ใช่เมนเดเลียนเรียกว่าการแปลงยีน

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ติดเชื้อ

ไวรัสมีส่วนร่วมในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมประเภทนี้ เชื้อเหล่านี้ติดเชื้อในเซลล์โฮสต์และยังคงอยู่ในไซโทพลาสซึมโดยใส่จีโนมของมันเข้าไปในจีโนมของโฮสต์

การประทับจีโนม

การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ไม่ใช่เมนเดเลียนประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อสารประกอบอัลคีนที่ได้จากมีเธนและฮิสโตนมีส่วนเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของดีเอ็นเอโดยเมธิเลชันทั้งหมดนี้ไม่มีการดัดแปลงใด ๆ ในลำดับพันธุกรรม

การรวมตัวนี้จะยังคงอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมียของพ่อแม่พันธุ์และจะได้รับการบำรุงรักษาโดยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตที่สืบเชื้อสายมา

กระบวนการอื่น ๆ ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ไม่ใช่ Mendelian คือโมเสกและความผิดปกติของการทำซ้ำของ trinucleotide

อ้างอิง

1. การถ่ายทอดทางพันธุกรรมนอกระบบ - การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของอวัยวะออร์แกเนลล์แบบไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม กู้คืนจาก medicine.jrank.org.
2. มรดกที่ไม่ใช่เมนเดเลียน วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
3. มรดกไมโตคอนเดรีย. Encyclopedia.com สืบค้นจาก encyclopedia.com.
4. GH Beale (2509). บทบาทของไซโทพลาซึมในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การดำเนินการของ Royal Society B.
5. การถ่ายทอดทางพันธุกรรมนอกนิวเคลียร์ วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
6. การแปลงยีน สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
7. การประทับจีโนม สืบค้นจาก en.wikipedia.org.