ลักษณะที่ปรากฏในรุ่น f1 แตกต่างจากรุ่น f2 อย่างไร

              นักวิทยาศาสตร์ผู้ให้แนวคิดเกี่ยวกับหน่วยที่ทําหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ได้แก่ เกรเกอร์ โยฮันน์ เมนเดล (Gregor Johann Mendel) บาทหลวงชาวออสเตรียซึ่งเป็น นักคณิตศาสตร์ เมื่อประมาณปี ค.ศ.1866 เมนเดลได้ชี้ให้เห็นว่า ลักษณะที่ปรากฏในรุ่นลูกเป็นผลมาจากการถ่ายทอดหน่วยที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ซึ่งได้จากพ่อและแม่ โดยผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์ในการทดลองเพื่อศึกษาแบบแผนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต เมนเดลได้เลือกใช้ถั่วลันเตา (Pisum sativum) ซึ่งเป็นพืชหาง่าย ปลูกง่าย ขึ้นได้ทั่วไปอายุสั้น มีหลายพันธุ์ และมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดเจนหลายลักษณะ เช่น ลักษณะสีดอก จะมีดอกสีม่วงและสีขาว เป็นต้น เมนเดลได้นําถั่วพันธุ์แท้ต้นสูงและพันธุ์แท้ต้นเตี้ยมาผสมกัน พ่อแม่ที่นํามาผสมกันนี้เรียกว่า รุ่น P (Parent Generation) แล้วศึกษาลักษณะความสูง ความเตี้ยของลูกรุ่นที่ 1 หรือเรียกย่อ ๆ ว่า  F1 (The first filial generation) ต่อจากนั้นนําต้นถั่วรุ่น F1 มาผสมกันเอง แล้วศึกษาลักษณะความสูง ความเตี้ยของลูกรุ่นที่ 2 หรือเรียกย่อ ๆ ว่า F2 (The second filial generation) ผลปรากฏดังนิ้

ภาพที่ 2 ต้นถั่วรันต่าง ๆ ที่ได้จากการผสมพันธุ์

              ผลการทดลองของเมนเดล พบวา ลูกรุ่น F1 แสดงลักษณะเป็นต้นถัวสูงทั้งหมด ไม่ว่าจะใช้ต้นถั่วพันธุ์แท้ ต้นสูงเป็นพ่อพันธุ์หรือแม่พันธุ์ก็ตาม แสดงว่าลักษ ณะสูงเป็นลักษณะที่แสดงออกในลูกรุ่น F1 ทั้งหมด ส่วนลูกรุ่น F2 จะมีทั้งต้นสูงต้นเตี้ย แสดงว่าลักษณะ ต้นเตี้ยสามารถแสดงออกได้ในลูกรุ่น F2 นอกจากนี้ เมนเดลยังได้ศึกษาลักษณะอื่น ๆ ของต้นถั่วอีก 7 ลักษณะและได้ผลการทดลองดังนี้

ภาพที่  3  ลักษณะต้นถั่วลันเตา  7  ลักษณะที่เมนเดลเลือกนํามาใช้ศึกษา ตารางที่  1  แสดงข้อมูลส่วนหนึ่งที่ได้จากผลการทดลองของเมนเดล

            จากข้อมูลในตาราง พบว่า ในลูกรุ่น F1 ลักษณะที่ปรากฏมีเพียงแบบเดียว ส่วนในลูกรุ่น F2   ลักษณะที่แสดงออกมามี 2 แบบ จากตารางผลการผสมพันธุ์ในรุ่นพ่อแม่ระหว่างถั่วพันธุ์แท้เมล็ดกลมกับถั่วพันธุ์แท้ เมล็ดขรุขระ ได้ลูกรุ่น F1 ที่มีลักษณะเดียวเท่านั้น คือเมล็ดกลม ไม่มีลักษณะเมล็ดขรุขระ ปรากฏร่วมอยู่เลย  แต่ลักษณะทั้งสองจะปรากฏให้เห็นในลูกรุ่น F2 ในอัตราส่วนของเมล็ดกลม ต่อเมล็ดขรุขระเป็น 3 : 1 เพราะเหตุใดลักษณะเมล็ดขรุขระ จึงไม่ปรากฏในลูกรุ่น F1 แต่กลับไปปรากฏในลูกรุ่น F2 ทั้ง ๆ ที่รุ่นพ่อแม่  ( P) มีทั้งลักษณะเมล็ดกลม และเมล็ดขรุขระ

ภาพที่  4  ต้นถัวลันเตา

             เมนเดลได้อธิบายว่า ลักษณะต่าง ๆ ของถั่วลันเตาจะต้องมีหน่วยคุมลักษณะซึ่งนักวิทยาศาสตร์ในยุคต่อมาเรียกว่า “ยีน” (Gene) ดังนั้นจะต้องมียีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดกลมและมียีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระ และลักษณะเมล็ดกลมที่ปรากฏในลูกรุ่น F1 จัดเป็นลักษณะเด่น (Dominant ) และลักษณะเมล็ดขรุขระ ที่ไม่ปรากฏในลูกรุ่น F1 จัดเป็นลักษณะด้อย (Recessive ) ดังนั้นยีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดกลมจัดเป็นยีนเด่น(Dominant Gene) ยีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระ จัดเป็ นยีนด้อย (Recessive Gene) ในทางพันธุศาสตร์จะใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่เขียนแทนยีนเด่นและตัวพิมพ์เล็กเขียนแทนยีนด้อย เช่น ยีน T เขียนแทนยีนที่ควบคุมลักษณะต้นสูงและยีน t เขียนแทนยีนที่ควบคุมลักษณะต้นเตี้ยซึ่งยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆเหล่านี้จะอยู่ในสภาพที่เป็นคู่ เรียกว่า อัลลีล (Allele)โดยในลูกรุ่น F1 อัลลีล ที่แสดงออกมาเป็น อัลลีลลักษณะเด่น (Dominant allele) ส่วนอัลลีลที่แสดงออกมาไม่ได้เป็นอัลลีลลักษณะด้อย (Recessive allele)  ในการผสมพันธุ์ถั่วลันเตาโดยพิจารณาลักษณะสีของฝัก ถ้าให้ G เป็นสัญลักษณ์แทนลักษณะฝักสีเขียวที่เป็นอัลลีลลักษณะเด่น g แทนลักษณะฝักสีเหลืองที่เป็นอัลลีลลักษณะด้อย อัลลีลที่อยูเป็นคู่กันจะเป็นไปได้ 3 แบบ คือ GG  Gg และ gg เรียกอัลลีลที่เป็นคู่นี้ว่า จีโนไทป์ (Genotype) และลักษณะที่แสดงออกมา เรียกว่า ฟีโนไทป์ (Phenotype) ส่วนต้นถั่วที่มีจีโนไทป์ gg จะมีฟีโนไทป์เป็นถั่วฝักสีเหลือง นั่นคือลักษณะด้อย ซึ่งจะแสดงออกมาได้ต้องมีอัลลีลลักษณะด้อย 2 อัลลีล การที่สิ่งมีชีวิตมีอัลลีล 2 อัลลีลเหมือนกัน เช่น GG หรือ gg เรียกว่า มีสภาพเป็นโฮโมไซกสัจีโนไทป์ (Homozygous Genotype) หรือพันธุ์แท้ (Pure line) ส่วนการที่มีอัลลีล 2  อัลลีลต่างกัน เช่น Gg มาคู่กัน สภาพเช่นนี้เรียกว่า เฮเทโรไซกัสจีโนไทป์ (Heterozygous genotype) หรือพันธุ์ทางหรือลูกผสม (Hybrid)ซึ่งจากผลการทดลองศึกษาของเมนเดล ทําให้เขาสรุปออกมาเป็นกฎการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมหรือเรียกว่า กฎของเมนเดลข้อที่ 1 กฎแห่งการแยกตัว (Law of segregation) กล่าวว่าลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้นควบคุมโดยยีน (gene) และยีนจะอยูในสภาพที่เป็นคู่เมื่อถึงระยะที่มีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (gamete) ยีนที่อยูในสภาพคู่นี้จะอยูในสภาพเดี่ยวในเซลล์สืบพันธุ์ เมื่อมีการผสมระหว่างเซลล์สืบพันธุ์ ของพ่อและแม่ เช่น อสุจิกับไข่ ลูกที่เกิดขึ้นจะมียีนกลับมาเป็นสภาพคู่อีกเช่นเดิม

ภาพที่  5  แสดงการผสมพันธุ์ทดสอบต้นสูง – ต้นเตี้ย

               ต่อมาเมนเดลได้ทดลองศึกษาลักษณะที่แตกต่างกันของถั่วลันเตา 2 ลักษณะพร้อม  ๆ กัน โดยเป็นการผสมระหว่างพ่อแม่ที่มีลักษณะแตกต่างกัน 2 ลักษณะ (Dihybrid cross) คือ พันธุ์แท้เมล็ดกลมสีเหลืองกับพันธุ์แท้เมล็ดขรุขระสีเขียว จะได้ลูกรุ่น F1 และลูกรุ่น F2 ซึ่งมีลักษณะต่าง ๆ  ดังนี้

การผสมพิจารณาสองลักษณะ

ภาพที่  6  การผสมพิจารณาสองลักษณะ

            ผลจากการทดลองพบวาลูกผสมรุ่น F1  ทุกต้นจะให้เมล็ดกลม และมีสีเหลือง ลูกผสมรุ่น F2 จะมีลักษณะต่าง ๆ  4 พวกด้วยกันคือ  
                         1. เมล็ดกลม สีเหลือง จํานวน 315 เมล็ด 
                        2. เมล็ดกลม สีเขียว จํานวน 108 เมล็ด
                        3. เมล็ดขรุขระ สีเหลือง จํานวน 101 เมล็ด
                        4. เมล็ดขรุขระ สีเขียว จํานวน 32 เมล็ด 

            จะเห็นว่าจํานวนลูก  รุ่น F2 ที่พบในแต่ละพวกคื อ 315 : 108 : 101 : 32  จะใกล้เคียงกับอัตราส่วนอย่างตํ่า  9 : 3 : 3 : 1  ซึ่งเป็นอัตราส่วนของการผสมพันธุ์โดยพิจารณาเพียงลักษณะเดียว (Monohybrid cross) หรือ  3 : 1 สองชุด คูณกันนั้นเองและเมื่อทําการแยกศึกษาทีละลักษณะจะได้ดังนี้

  ที่มา http://www.rvc.ac.th/knowledge/supawadee/science.pdf