ประวัติเมนเดล

โยฮันน์ เกรกอร์ เมนเดล (Gregor Mendel)

บทนำ

         ต้องยอมรับว่านี่คือ ยุคแห่งพันธุศาสตร์ เพราะในช่วง 50 ปีที่ผ่านมานี้ การค้นคว้าและความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพได้เติบโตอย่างก้าวกระโดด นั่นก็เพราะความต้องการแก้ปัญหาด้านสุขภาพ และต้องการไขปริศนาธรรมชาติในกระบวนการสร้างสิ่งมีชีวิตต่างๆ ทำให้มวลมนุษย์เดินหน้าหาวิธีการต่างๆ เพื่อให้ร่างกายสามารถพิชิตโรคภัย และดำรงตนอยู่ในโลกยุคใหม่อย่างสบายใจไร้ทุกข์ ด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นมาถึงระดับเทคโนโลยี

ประวัติ
       โยฮันน์ เกรกอร์ เมนเดล เกิดในปี ค.ศ.1822 เป็นบาทหลวงชาวออสเตรีย และในขณะเดียวกันเขาก็เป็นอาจารย์สอนหนังสือให้แก่นักเรียน สอนนักเรียน ถึงเรื่องพันธุ์กรรมด้วย เมนเดลมีความสนใจศึกษาด้านวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ ด้านพันธุศาสตร์ เขาได้ใช้สถานที่ภายในบริเวณวัดเพื่อทำการทดลองสิ่งต่างๆ ที่เขาสนใจ เมนเดลเริ่มต้นทดลองเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ.1856 เรื่องที่เขาทำการทดลองคือ การรวบรวมต้นถั่วหลายๆพันธุ์นำมาผสมกันหลายๆวิธีเขาใช้เวลาทดลองต่อเนื่องถึง 7 ปี จนได้ข้อมูลมากเพียงพอ ในปี ค.ศ.1865 เมนเดล จึงได้ รายงานผลการทดลอง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ ต้นถั่ว ให้แก่ที่ประชุม Natural History Society ในกรุงบรุนน์ ( Brunn ) ผลงานของเขาได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ออกไปทั่วทวีปยุโรปและ อเมริกาในปีต่อมาคือปี ค.ศ.1866 ผลงานของเขาถูกปล่อยไว้นานถึง 34 ปี จนกระทั่งปี ค.ศ.1900 ได้มีนัก ชีววิทยา 3 ท่าน คือ ฮูโก เดฟรีส์ ชาวฮอลันดา คาร์ล คอเรนส์ ชาวเยอรมันและ เอริช ฟอน แชร์มาค ชาวออสเตรเลีย ได้ทดลองผสมพันธุ์พืชชนิดอื่นๆ และได้ผลการทดลองตรงกับที่เมนเดลเคยรายงานไว้ ทำให้เมนเดลเป็นที่รู้จัก ในวงการพันธุศาสตร์นับแต่นั้นเป็นต้นมา และ เมนเดลยังได้รับการยกย่องว่า เป็นบิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์อีกด้วย เมนเดลเสียชีวิตลงในปี ค.ศ.1884 ถึงแม้เป็นความจริง เขาจะไม่ได้รับการ ยอมรับนับถือในฐานะนักวิทยาศาสตร์มากนัก แต่ประชาชนทั่วไปก็นับถือเขาและมีความศรัทธาในฐานะนักบวชเป็นอย่างมาก
ต้องยอมรับว่านี่คือ “ยุคแห่งพันธุศาสตร์” เพราะในช่วง 50 ปีที่ผ่านมานี้ การค้นคว้าและความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพได้เติบโตอย่างก้าวกระโดด นั่นก็เพราะความต้องการแก้ปัญหาด้านสุขภาพ และต้องการไขปริศนาธรรมชาติในกระบวนการสร้างสิ่งมีชีวิตต่างๆ ทำให้มวลมนุษย์เดินหน้าหาวิธีการต่างๆ เพื่อให้ร่างกายสามารถพิชิตโรคภัย และดำรงตนอยู่ในโลกยุคใหม่อย่างสบายใจไร้ทุกข์ ด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นมาถึงระดับเทคโนโลยี
สัปดาห์นี้ผู้จัดการวิทยาศาสตร์จึงนำสุดยอดการค้บพบทางวิทยาศาสตร์ที่นำเสนอโดยรายการ"ไซน์แชนแนล" (Science Channel) ทางช่อง "ดิสคัฟเวอร์รี" (Discovery Channel) ในประเด็น การค้นพบทางพันธุกรรม โดยสรุป 13 ข้อค้นพบเด่นที่ขับเคลื่อนให้วงการเทคโนโลยีชีวภาพก้าวไกลมาได้ถึงขนาดนี้
1. กฎของเมนเดล (Rules of Heredity หรือกฎของการสืบสายเลือด) ในช่วงปี 1850
           แน่นอนว่า...ประวัติศาสตร์แห่งวงการพันธุศาสตร์ต้องเริ่มต้นจาก บาทหลวงชาวออสเตรียที่เป็นนักพฤกษศาสตร์นามว่า “เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล” (Gregor Mendel) ที่ได้ค้นพบข้อมูลการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น โดยเมนเดลได้ทดลองกับพืชตระกูลถั่ว เขาสังเกตว่าลักษณะบางอย่างของต้นถั่วรุ่นลูก อย่างเช่นความสูง การแสดงถึงลักษณะเด่นเหล่านี้จะแตกต่างกันไป
โดยกฎแห่งการสืบสายเลือด หรือกฎของเมนเดลนั้นจะมีลักษณะเด่น (Dominant) และลักษณะด้อย (Recessive) เมื่อพ่อกับแม่ที่มีลักษณะเด่นมาผสมกัน ก็จะได้ลูกเด่นทั้งหมด แต่ถ้านำด้อยมาผสมกันก็จะได้ลูกลักษณะด้อยทั้งหมดเช่นกัน แต่ถ้านำเด่นกับด้อยมาผสมกันผลที่ได้ในรุ่นลูกคือ “เด่น” ทั้งหมด แต่ถ้านำไปผสมกันในรุ่นหลานก็จะได้ เด่นแท้-ด้อยแท้-เด่นไม่แท้ ในลักษณะ 1-1-2 ส่วน ลองดูตามตัวอย่าง ให้ถั่วต้นสูง (T) เป็นลักษณะเด่น และต้นเตี้ย (t) เป็นลักษณะด้อย
1) ถั่วต้นสูง (T) + ถั่วต้นสูง (T) = ลูกสูงทั้งหมด (TT)
2) ถั่วต้นเตี้ย (t) + ถั่วต้นเตี้ย (t) = ลูกเตี้ยทั้งหมด (tt)
3) ถั่วต้นสูง (T) + ถั่วต้นเตี้ย (t) = ลูกสูงทั้งหมด (Tt)
4) เอาลูกที่ได้จากข้อ 3
ลูกสูงทั้งหมด (Tt) + ลูกสูงทั้งหมด (Tt) = ลูกสูงแท้ (TT) 25% , ลูกเตี้ยแท้ (tt) 25% ,ลูกสูงไม่แท้ (Tt) 50%
5) เมื่อเอาเมล็ดถั่วสูงแท้ (TT) จากข้อ 4 ไปปลูกจะได้ลูกสูงหมด (TT) และเอาเมล็ดถั่วต้นเตี้ย (tt) ไปปลูก จะได้ลูกเตี้ยหมด (tt) เอาเมล็ดถั่วต้นสูงไม่แท้ (Tt) จะได้ถั่วชั้นลูกเหมือนกับข้อ 4
เมนเดลได้ใช้เวลาทั้งชีวิตค้นคว้าในเรื่องนี้จนกระทั่งสิ้นใจ โดยหารู้ไม่ว่าสิ่งที่เขาค้นพบทำให้เขากลายเป็น “บิดาแห่งพันธุกรรม” ในเวลาต่อมา

ผลงาน
เมนเดลได้ใช้เวลาทั้งชีวิตค้นคว้าในเรื่องนี้จนกระทั่งสิ้นใจ โดยหารู้ไม่ว่าสิ่งที่เขาค้นพบทำให้เขากลายเป็น “บิดาแห่งพันธุกรรม” ในเวลาต่อมา

เมนเดลได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาแห่งพันธุศาสตร์ ด้วยผลงานการค้นพบความลับทางธรรมชาติ ที่ว่าด้วยการถ่ายทอดลักษณะต่าง ๆ ของพ่อแม่ไปยังลูกหลาน หรือที่เรียกว่า กรรมพันธุ์ (Heredity)

การทดลองของเมนเดล

เกรเกอร์ โจธัน เมนเดล เกิดในปี ค.ศ.1822 เมนเดลเคยศึกษาวิชาฟิสิกส์ คณิตศาสตร์และธรรมชาติวิทยา เขาบวชเป็นพระที่เมืองบรูนน์ ประเทศออสเตรีย ในสมัยของเมนเดลมีความเชื่อเกี่ยวกับเรื่องพันธุศาสตร์ที่ผิด ๆ อยู่เช่น เผ่าพันธุ์ของพืช สัตว์ จะดำรงอยู่ได้โดยไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะและจะเปลี่ยนแปลงลักษณะต่อเมื่อธรรมชาติเปลี่ยนแปลงไป เป็นต้นแต่เมนเดลเป็นผู้ค้นพบคำตอบที่ถูกต้องโดยทดลองกับต้นถั่วลันเตา ถั่วลันเตาเป็นพืชที่ไม่มีความสลับซับซ้อนเพราะเมื่อสังเกตลักษณะภายนอกจะพบความแตกต่างง่าย ๆ เช่น ความสูงของลำต้นมี 2 ขนาด มีลักษณะเมล็ด 2 แบบ ถั่วลันเตาเป็นพืชที่เหมาะสมที่ใช้ในการทดลอง

การทดลองของเมนเดล

1. เมนเดล ผสมต้นถั่วลันเตาจนได้พันธุ์บริสุทธิ์ทั้ง พ่อพันธุ์ แม่พันธุ์

2. เมนเดล นำต้นถั่วพันธุ์สูงเป็นพ่อพันธุ์ หรือแม่พันธุ์ มาผสมกับต้นถั่วพันธุ์เตี้ยซึ่งเป็นแม่พันธุ์หรือพ่อพันธุ์ เป็นการผสมข้ามต้นต่างลักษณะ

3. เมนเดล นำต้นถั่วรุ่นที่สอง (F2) มาผสมพันธุ์กันเอง

สรุปผลการทดลองของเมนเดล

1. ลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมความสูงของต้นถั่วมีลักษณะเด่น คือ ลักษณะลำต้นสูงกับลักษณะด้อย คือ ลักษณะลำต้นเตี้ย ลักษณะทางพันธุกรรมของพ่อจะอยู่ในละอองเกสรตัวผู้ ของแม่จะอยู่ในรังไข่ ลักษณะพันธุกรรมจึงถ่ายทอดถึงลูกหลานได้

2. ลักษณะเด่นจะข่มลักษณะด้อยในรุ่นลูก (F1) จึงพบรุ่นลูกมีลักษณะเด่นหมด ทั้งนี้ภายในข้อจำกัดพ่อและแม่ ต้องเป็นพันธุ์เด่นแท้และด้อยแท้

3. ในชั่วรุ่นหลาน (F2) โดยปล่อยให้รุ่นลูก (F1) ผสมพันธุ์กันเองจะได้ลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อยในอัตราส่วน 3 : 1

ทฤษฎีความน่าจะเป็น

ทฤษฎีความน่าจะเป็น (Probability Theory) เป็นทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ ที่ใช้อธิบายโอกาสที่จะเป็นไปได้อย่างสุ่มซึ่งไม่สามารถบังคับได้ เช่น การโยนเหรียญ เราไม่ทราบว่าเหรียญจะออกหัวหรือก้อย หรืออาจกล่าวได้ว่าเหรียญอาจออกหัวหรือก้อยด้วยโอกาสเท่า ๆ กัน

ทฤษฎีความน่าจะเป็นนี้นำมาประยุกต์ได้กับกฎเกณฑ์ต่าง ๆ ในทางพันธุศาสตร์ได้คือ ในการผสมพันธุ์โดยปกติ ไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์หรือคน ลูกจะเหมือนพ่อแม่ ปู่ ย่า ตา ยายแต่ลูกคนใดจะนำลักษณะใดมาบ้างนั้นเป็นสิ่งที่ไม่สามารถบังคับได้

กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของเมนเดล
กฎข้อที่ 1 กฎแห่งการแยกตัว ( law of segregation) กล่าวว่า สิ่งที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีอยู่เป็นคู่ ๆ แต่ละคู่แยกจากกันในระหว่าง การสร้างเซลล์พืชสืบพันธุ์ ทำให้เซลล์สืบพันธ์แต่ละเซลล์มีหน่วยควบคุมลักษณะนี้เพียงหนึ่งหน่วยและจะกลับเข้าคู่อีกเมื่อเซลล์สืบพันธ์ผสมกัน

สิ่งที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมซึ่งเป็นหน่วยที่คงตัวนั้น เมนเดล เรียกว่าแฟกเตอร์ (factor) ในปัจจุบันเรียกกันว่า ยีน (gene)
กฎข้อที่ 2 กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ กล่าวว่า ในเซลล์สืบพันธุ์จะมีการรวมกลุ่มของหน่วยพันธุกรรมของลักษณะต่าง ๆ การรวมกลุ่มเหล่านี้เป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้เราสามารถทำนายผลที่เกิดขึ้นในรุ่นลูก และรุ่นหลานได้
ตัวอย่าง ถั่วเมล็ดกลม สีเหลือง จีโนไทป็เป็น R/r Y/y

ที่มา
http://www.thiswomen.com/Variety/id4120.aspx
http://dna202.exteen.com/20060813/entry-6