พันธุศาสตร์ (GENETICS)

1. พันธุศาสตร์ (GENETICS) • พันธุศาสตร์ (GENETICS) เป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยา ศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมของยีน ซึ่งเป็นหน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมและแบบแผนการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม ลักษณะทางพันธุกรรม หมายถึงลักษณะที่ถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังลูกหลานหรือถ่ายทอดไปตามสายพันธุ์ลักษณะที่เหมือนกันเป็นลักษณะเฉพาะในแต่ละสายพันธุ์เท่านั้นเช่นการห่อลิ้นตาชั้นเดียวหรือ2ชั้น การลักยิ้ม เป็นต้น

2. ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1.1    ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันต่อเนื่อง (CONTINUOUS VARIATION) เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความลดหลั่นกันทีละน้อย สามารถนำมาเรียงลำดับ วัดขนาดและปริมาณกันได้ เช่น ความสูง น้ำหนัก สีผิว เป็นต้น 1.2    ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันไม่ต่อเนื่อง (DISCONTINUOUS VARIATION) เป็นลักษณะที่แบ่งเป็นกลุ่ม ได้อย่างชัดเจน เช่น หมู่เลือดของคน ลักษณะผิวเผือก ลักยิ้ม ติ่งหู การห่อลิ้น เป็นต้น

3. MENDEL AND THE GENE IDEA เมนเดลได้ศึกษาการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของสิ่งมีชีวิตโดยวิธีวิทยาศาสตร์ทุกขั้นตอน ทำให้เกิดสาขาวิชาชีววิทยาแขนงใหม่ เรียกว่า วิชาพันธุศาสตร์ Genetics)

4. A genetic cross แผนภาพแสดงการทดลองการผสมข้ามระหว่างละอองเรณูจากพันธุ์ดอกสีขาว กับเกสรตัวเมียจากพันธุ์ดอกสีม่วง เมื่อได้เมล็ดและนำไปปลูก ได้ลูกผสม F1 ซึ่งให้ดอกสีม่วงทั้งหมด หรือถ้าผสมในทางกลับกัน คือผสมละอองเรณูจากพันธุ์ดอกสีม่วงกับเกสรตัวเมียจากพันธุ์ดอกสีขาว จะได้ผลการทดลองเหมือนกัน

5. เมนเดลทำการศึกษาลักษณะทางกรรมพันธุ์ของต้นถั่ว 3 รุ่น คือรุ่นพ่อแม่ ดอกสีม่วง และดอกสีขาว รุ่นลูกผสม F1 ดอกม่วงทั้งหมด และเมื่อ F1 ผสมกันเอง จะได้รุ่น F2 ซึ่งอัตราส่วนของดอกสีม่วง : สีขาว = 3:1

6. เมนเดลได้อธิบายผลการทดลองของเขา เป็น 4 ข้อ ดังนี้ (ในการอธิบายต่อไปนี้จะใช้คำว่า ยีน แทนคำที่เมนเดลใช้คือ heritable factor) 1. สิ่งที่ควบคุมลักษณะกรรมพันธุ์ เช่น ลักษณะสีดอก คือ ยีน ซึ่งต่างกัน 2 รูปแบบ (อัลลีล) อัลลีลหนึ่งควบคุมดอกสีม่วง อีกอัลลีลหนึ่งควบคุมดอกสีขาว 2. สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยยีน 2 อัลลีล อัลลีลหนึ่งมาจากพ่อ และอีกอัลลีลหนึ่งมาจากแม่ จากความรู้ในปัจจุบัน ทำให้อธิบายความคิดของเมนเดลได้ว่า ในสิ่งมีชีวิตที่เป็น diploid ซึ่งมีโครโมโซมคู่เหมือนกัน โครโมโซมแท่งหนึ่งมาจากพ่อ และอีกแท่งหนึ่งมาจากแม่ โครโมโซมคู่เหมือนนี้อาจมีอัลลีลเหมือนกัน เรียกว่าพันธุ์แท้ เช่นเดียวกับพันธุ์ในรุ่นพ่อแม่ของการทอดลองของเมนเดล หรืออาจจะมีอัลลีลต่างกัน เช่นในลูกผสม F1 3. ถ้าอัลลีลต่างกัน อัลลีลหนึ่งจะเป็นอัลลีลเด่นซึ่งจะแสดงสมบัติของลักษณะให้เห็น อีกอัลลีลหนึ่งเป็นอัลลีลด้อยซึ่งจะถูกข่มไม่แสดงลักษณะ 4. อัลลีลทั้ง 2 จะถูกแยกไปในเซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์

7. เรียกหลักการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ข้อนี้ว่า Law of segregation (กฏการแยกยีน)

8. Alleles, contrasting versions of a gene

9. Mendel’s law of segregation

10. Mendel’s law of segregation ในการศึกษานี้เมนเดลศึกษาลักษณะสีของดอกเพียงลักษณะเดียว (monohybrid cross)ซึ่งดอกสีม่วงควบคุมโดยยีนเด่น (P)และดอกสีขาวโดยยีนด้อย (p)ในพืชประกอบด้วย 2 อัลลีลที่ควบคุมลักษณะสีดอกซึ่งได้รับถ่ายทอดมาจากพ่อและแม่ ในรุ่นพ่อแม่เป็นพันธุ์แท้ของดอกสีม่วง (PP) และดอกสีขาว (pp) ซึ่งสร้างเซลล์สืบพันธุ์ประกอบด้วยอัลลีลเดียว การผสมของรุ่นพ่อแม่ จะได้ลูกผสม F1ซึ่งประกอบด้วย Ppแสดงดอกสีม่วงตามลักษณะยีนเด่น เมื่อ F1 สร้างเซลล์สืบพันธุ์อัลลีลทั้ง 2 จะถูกแยกออกไป เซลล์สืบพันธุ์ครึ่งหนึ่งจะมีอัลลีล P และอีกครึ่งหนึ่งเป็นอัลลีล p และจากการผสมพันธุ์กันเองในรุ่น F1 ได้รุ่น F2 ดังแสดงในตาราง ได้อัตราส่วนดอกสีม่วง: ดอกสีขาว = 3:1

11. Flower color เมนเดลเลือกลักษณะกรรมพันธุ์ทั้งหมด 7 คู่ลักษณะ ซึ่งในปัจจุบันทราบว่าเป็นลักษณะที่ควบคุมโดยยีนที่อยู่บนโครโมโซมต่างคู่กัน Flower position Seed color Seed shape Pod shape Pod color Stem length

13. Some useful genetic vocabolary ในสิ่งมีชีวิตที่เป็น diploid ลักษณะกรรมพันธุ์ควบคุมโดยยีน 2 รูปแบบ(allele=อัลลีล) หรือมากกว่า 2 รูปแบบ เช่น ลักษณะสีดอกถั่วลันเตามียีนรูปแบบหนึ่งควบคุมดอกสีม่วงเข้ม (P) และยีนอีกรูปแบบหนึ่งควบคุมลักษณะดอกสีขาว (p) อัลลีล : ยีนคู่ที่มีรูปแบบต่างกันและที่ตำแหน่งโลกัส (locus) เดียวกัน homozygous : พวกพันธุ์แท้ที่มีคู่อัลลีลเหมือนกัน heterozygous : ลูกผสมที่มีอัลลีลต่างกัน phenotype : ลักษณะกรรมพันธุ์ที่แสดงออกมาให้เห็น genotype : องค์ประกอบคู่ยีนหรือคู่อัลลีลที่อยู่ภายในเซลล์

14. A testcross ในการทดสอบว่า ดอกสีม่วงที่เห็นมี genotype เป็น PP หรือ Ppโดยการนำพืชที่สงสัยนี้ไปผสมกับพันธุ์ที่ทราบ genotype โดยเฉพาะ pp สังเกต F1 ว่ามีลักษณะอย่างไร ถ้า F1 มีสีม่วงทั้งหมดแสดงว่าพันธุ์ทดลองเป็น PP ถ้า F1 มีสีม่วงครึ่งหนึ่งและสีขาวครึ่งหนึ่งแสดงว่าพันธุ์ทดลองเป็น Pp

15. Law of independent assortment (กฏการแยกยีนเพื่อการเรียงตัวกันใหม่อย่างอิสระ) เมนเดลทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาขั้นต่อไปโดยพิจารณาลักษณะที่แตกต่างกัน 2 คู่ พร้อมกัน เรียกว่า (dihybrid cross)ตัวอย่างเช่น ลักษณะเมล็ดเรียบ สีเหลือง กับ เมล็ดขรุขระ สีเขียว

16. HYPOTHESIS: DEPENDENT ASSORTMENT parent ถ้าเป็นไปตามสมมุติฐาน dependent assortmentคือเป็นการแยกยีนเพื่อการรวมตัวกันใหม่ไม่เป็นอย่างอิสระ ลูกผสม F1 จะสามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้เพียง 2 แบบ คือ YR และ yr ที่เหมือนกับรุ่นพ่อแม่เท่านั้น และรุ่น F2 จะแสดงลักษณะเมล็ดเรียบ สีเหลือง : เมล็ดขรุขระ สีเขียว ในอัตราส่วน 3:1 F1 F2

17. HYPOTHESIS: INDEPENDENT ASSORTMENT parent ถ้าเป็นไปตามสมมุติฐาน independent assortment คือ ยีนแต่ละคู่จะแยกจากกัน และกลับเข้ามารวมกันได้อย่างอิสระ ลูกผสม F1 จะสามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 4 แบบ และมีอัตราส่วนของ Phenotype = 9:3:3:1 ซึ่งการทดลองของเมนเดลได้ผลสอดคล้องตามสมมุติฐานข้อนี้ F1 F2

18. สรุป • หลักการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ 2 ข้อ ได้แก่ • Law of segregation • Law of independent assortment

19. หลักการถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์ตามกฏของเมนเดล เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง ในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 มีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านได้นำเอาหลักการของเมนเดลมาเป็นพื้นฐานศึกษาวิจัยเพิ่มเติมมากขึ้น และพบปรากฏการณ์ใหม่ๆหลายอย่าง ซึ่งล้วนแต่เป็นข้อมูลสนับสนุนข้อเสนอของเมนเดลทั้งสิ้น ได้แก่

20. Incomplete dominance พืชลิ้นมังกร เมื่อเอาพันธุ์ดอกสีแดงผสมกับพันธุ์ดอกสีขาว จะได้ลูกผสมรุ่นF1 มีดอกสีชมพู และเมื่อ F1 ผสมกันเอง จะได้ลูกผสม F2 มีดอกทั้ง 3 ลักษณะ คือ ดอกสีแดง ชมพู และขาว ในอัตราส่วน 1:2:1 ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนของ phenotype ตรงกับอัตราส่วน genotype ในกรณีนี้ยีนที่ควบคุมลักษณะดอกสีแดงไม่แสดงสมบัติเด่นอย่างแท้จริง

21. Multiple alleles for the ABO blood groups

22. Multiple allele กับระบบหมู่เลือดระบบ ABO ในคน หมู่เลือดระบบ ABO เป็นลักษณะที่ถ่ายทอดทางกรรมพันธุ์ ยีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการสังเคราะห์แอนติเจนบนผิวเม็ดเลือดแดง ประกอบด้วย 3 อัลลีล ในแต่ละคนมี 2 อัลลีล ดังนั้น genotype ที่เป็นไปได้มี 6 แบบIAและ IBมีสมบัติเด่นด้วยกันทั้งคู่ (codiminance) ดั้งนั้นคนที่มี genotype IAIB (หมู่เลือดAB) จะมีทั้งแอนติเจน A และ B ส่วน i มีสมบัติด้อยกว่า IAและ IBคนที่มี genotype ii (หมู่เลือด O) จึงไม่มีแอนติเจน แต่สร้างแอนติบอดี้ทั้ง A และ B เมื่อผสมเมล็ดเลือดของคนหมู่เลือดอื่นๆกับเซรุ่มของหมู่เลือด O จะทำให้เกิดการตกตะกอน

23. A simplified model for polygenic inheritance of skin color ลักษณะกรรมพันธุ์ที่ควบคุมโดยยีนหลายยีน หรือ polygeneซึ่งอาจมีตั้งแต่ 3 ยีน ถึง 40 ยีน เรียก กรรมพันธุ์แบบโพลียีน (polygenic inheritance) รูปที่แสดงเป็นรูปแบบง่ายๆในเรื่องสีผิว สีผิวควบคุมโดยยีน 3 ยีน ในแต่ละยีนมีสมบัติการแสดงออกไม่เต็มที่ (imcomplete dominance)การถ่ายทอดลักษณะสีผิวนี้จะเห็นได้ชัดเจนจากผลการผสมพันธุ์ระหว่างลักษณะต่ำสุดกับลักษณะสูงสุด โดยสังเกตได้จากลูกผสม F1 มี genotype แบบ AaBbCc ซึ่งมีหน่วยสีดำอยู่ 3 หน่วย และเมื่อ F1 ผสมกันเองได้ F2 พบว่ามีความแตกต่างแปรผันของสีผิวต่อเนื่องในลักษณะคล้ายเส้นโค้งปกติ

24. Pedigree analysis reveals Mendelian patterns in human inheritance • นักวิจัยได้พัฒนากรรมวิธีการศึกษาพันธุศาสตร์ของมนุษย์ เพื่อทราบว่าลักษณะกรรมพันธุ์นั้นมีการถ่ายทอดแบบใด และสามารถคาดคะเนได้ว่าลักษณะกรรมพันธุ์นั้นมีโอกาสเกิดขึ้นได้มากน้อยเพียงใดในคู่แต่งงานแต่ละคู่ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการวางแผนสำหรับครอบครัวที่มียีนที่ผิดปกติอยู่ เทคนิคที่นิยมใช้กันอยู่คือ การวิเคราะห์สายสัมพันธ์ของกลุ่มเครือญาติ (pedigree analysis)

25. Pedigree analysis Pedigree เขียนขึ้นมาจากประวัติการถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์ที่แสดงออกทาง phenotype อย่างใดอย่างหนึ่งโดยใช้สัญลักษณ์ต่างๆแทนลักษณะ phenotype ของแต่ละคนในวงศ์ตระกูลนั้น ตามหลักมาตรฐานสากลดังนี้ สี่เหลี่ยม หมายถึง ผู้ชาย วงกลม หมายถึง ผู้หญิง แต่ละคู่แต่งงานเชื่อมด้วยเส้นเดี่ยวจากผู้ชายไปผู้หญิง ลำดับของลูกแต่ละคนเรียงจากซ้ายไปขวา ผู้ที่แสดงลักษณะกรรมพันธุ์แสดงด้วยสีเข้ม (a) pedigree tracing a dominant trait (widow’s peak) (b) Pedigree tracing a recessive trait (attached earlobes)

26. Many human disorders follow Mendelian patterns of inheritance • Recessive inherited disorders • ลักษณะทางกรรมพันธุ์ที่เกิดจากยีนด้อยทาง autosome • Cystic fibrosisเป็นโรคพันธุกรรมชนิดหนึ่ง ก่อให้เกิดโรคที่ปอดและระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งตับอ่อนพบมากในคนผิวขาว อัตรา 1 คนใน 2,500 คน คนผิวขาวเป็นพาหะของโรคนี้ถึง 4% สาเหตุเกิดจากความผิดปกติของยีนที่ควบคุมการสังเคราะห์ membrane protein ทำหน้าที่เกี่ยวกับ chloride ion transport ระหว่างภายในเซลล์กับของเหลวภายนอกเซลล์ ผลคือทำให้ภายนอกเซลล์มีปริมาณ chloride สูง มีผลทำให้เมือกที่คลุมเซลล์เหนียวข้นกว่าปกติ สะสมอยู่ในตับอ่อน ปอด ทางเดินอาหาร และอวัยวะต่างๆ ทำให้เกิดการติดเชื้อจากแบคทีเรียได้ง่าย เด็กที่เป็นโรคนี้มักจะตายก่อนอายุ 5 ขวบ การที่ทราบว่าเป็นโรคนี้และให้การดูแล รักษา ป้องกันการติดเชื้อเป็นอย่างดี ทำให้สามารถมีอายุยืนยาวขึ้นได้

27. Tay-Sachs diseaseสาเหตุของโรคเกิดจากความผิดปกติของเอนไซม์ที่ไม่สามารถสลายไขมันบางชนิดในสมองได้ ทำให้เกิดความเสื่อมของระบบประสาท อาจทำให้ตาบอด สติปัญญาเสื่อม กล้ามเนื้อหมดแรงจนเป็นง่อยได้ ซึ่งจะแสดงอาการในเด็กเล็กประมาณ 2-3 เดือนหลังคลอด และมีอาการรุนแรงจนทำให้เด็กเสียชีวิตได้ภายในอายุ 2-3 ขวบ โรคนี้พบมากในกลุ่มชาวยิว ประมาณ 1 คนใน 3,600 คนของเด็กเกิดใหม่ ซึ่งสูงกว่าเด็กกลุ่มอื่นๆ 100 เท่า Sickle cell diseaseเป็นโรคที่พบบ่อยในอัฟริกา เกิดจากกรดอะมิโน val ไปแทนที่ glu ที่ตำแหน่งที่ 6 ในสายบีตาของฮีโมโกลบิน เป็นผลทำให้เม็ดเลือดแดงบิดเบี้ยวเป็นรูปเคียว ทำให้มีผลกระทบต่อการนำออกซิเจน คนที่เป็น heterozygous มีความต้านทานสูงต่อการติดเชื้อไข้มาลาเรีย และสามารถถ่ายทอดยีนต่อไปได้

28. Dominants inherited disease ลักษณะผิดปกติทางกรรมพันธุ์ที่เกิดจากยีนเด่นของ autosome Huntington’s diseaseโรคนี้พบในอัตรา 1 คนใน 10,000 คน อาการของโรคจะแสดงออกในช่วงอายุ 35-45 ปี โดยแสดงอาการผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง และเป็นโรคติดเชื้อได้ง่าย การแสดงอาการออกล่าช้าของยีนนี้มีผลกระทบต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากร เพราะกว่ายีนนี้จะแสดงออกก็ผ่านระยะสืบพันธุ์และถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์นั้นไปสู่รุ่นลูกแล้ว

29. Multifactorial disorders บางคนอาจเป็นโรคบางโรค ได้แก่ โรคหัวใจ เบาหวาน มะเร็ง alcoholism ฯลฯ ได้ง่ายกว่าคนอื่น โรคเหล่านี้เป็นโรคที่เกิดจากหลายสาเหตุ คือ เกิดจากกรรมพันธุ์ร่วมกับสิ่งแวดล้อมเป็นสาเหตุสำคัญของโรค Multifactorial disorders ควบคุมโดยยีนหลายตัว เช่นในปัจจุบันพบแล้วว่ายีนที่ควบคุมการทำงานของหัวใจมีหลายยีน ดังนั้นการดำรงชีวิตแบบต่างๆในแต่ละคนทำให้มีโอกาสเสี่ยงต่อการเกิดโรคได้ไม่เหมือนกัน พบว่าการออกกำลังกาย การควบคุมชนิดของอาหาร การไม่สูบบุหรี่ หรือหลีกเลี่ยงอาการเครียดต่างๆ ทำให้ลดความเสี่ยงของการเกิดโรคหัวใจและมะเร็งบางชนิดได้ ในปัจจุบันยังมีความรู้ไม่มากนักเกี่ยวกับโรคที่เกิดจากหลายสาเหตุร่วมกันเหล่านี้ แต่สิ่งที่ดีที่สุดคือการให้ความรู้แก่ประชาชนในการควบคุมสิ่งแวดล้อมและมีพฤติกรรมการดำเนินชีวิตที่ดีจะทำให้ไม่เป็นโรคต่างๆได้

30. Technology is providing new tools for genetic testing and counseling ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเอื้อประโยชน์ในการตรวจหาความผิดปกติทางพันธุกรรมและ การให้คำปรึกษา

31. Fetal diagnosis เทคนิคการนำเอาตัวอย่างเซลล์ของทารก มาหาความผิดปกติทางกรรมพันธุ์กระทำได้โดยวิธี aminocentesis ทำได้โดยใช้เข็มดูดเอาน้ำคร่ำที่มีเซลล์ที่หลุดออกมาจากผิวหนังของทารก นำมาเพาะเลี้ยงให้แบ่งเซลล์เพิ่มจำนวนมากขึ้น เพียงพอสำหรับนำไปวิเคราะห์ตรวจหาความผิดปกติของโครโมโซมและทางชีวเคมี วิธีนี้กระทำในช่วง 14-16 สัปดาห์ของการตั้งครรภ์และต้องใช้เวลา 2-3 สัปดาห์กว่าจะรู้ผล อีกเทคนิคหนึ่งคือ การเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อโคเรียน (chorionic villi sampling, CVS)กระทำโดยใช้ท่อขนาดเล็กสอดเข้าไปทางปากมดลูกแล้วดูดเอาตัวอย่างเนื้อเยื่อของเยื่อหุ้ม chorion ที่หุ้มถุงน้ำคร่ำออกมา เนื้อเยื่อนี้สามารถนำไปวิเคราะห์และตรวจสอบได้ทันที วิธีนี้สามารถใช้ตรวจสอบทารกที่มีอายุเพียง 8-10 สัปดาห์ และรู้ผลการตรวจสอบได้ภายใน 1-2 วันเท่านั้น

32. Fetal diagnosis เปรียบเทียบระหว่างวิธี aminocentesis กับวิธี chorionic villi sampling

33. The chromosomal basis of inheritance

34. The chromosomal basis of Mendel’s law

35. โครโมโซมเป็นตัวกลางสำคัญสำหรับการถ่ายทอดกรรมพันธุ์โครโมโซมเป็นตัวกลางสำคัญสำหรับการถ่ายทอดกรรมพันธุ์ ภาพแสดงความสัมพันธ์ระหว่างการทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตา โดยพิจารณาลักษณะที่ต่างกัน 2 ลักษณะพร้อมกัน (dihybrid cross) ของเมนเดล กับพฤติกรรมของโครโมโซม โดย 2 ลักษณะนี้ควบคุมโดยยีนที่อยู่บนโครโมโซมต่างแท่งกัน (จริงๆแล้วถั่วลันเตามีโครโมโซม 7 แท่ง แต่ในรูปแสดงเพียง 4 แท่ง)ในรูปแสดง metaphase I (ช่องสีเหลือง)และการแยกออกจากกันของโครโมโซมคู่เหมือน(homologous chromosome)ในระยะ anaphase I ซึ่งเป็นแบบ segregation และ independent assortment ผลสุดท้าย F1 สร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 8 แบบ และแต่ละแบบมีจำนวนเท่าๆกัน ถ้าศึกษาต่อจนถึงรุ่น F2 จะได้อัตราส่วน phenotype = 9:3:3:1

36. หลักความน่าจะเป็นไปได้หลักความน่าจะเป็นไปได้ • สิ่งมีชีวิตพวก diploid ถ่ายทอดสารพันธุกรรมหรือยีนไปตามโครโมโซมโดยผ่านเซลล์สืบพันธุ์ การแยกโครโมโซมคู่เหมือนในกระบวนการไมโอซิส เป็นแบบสุ่มนั้น การคาดคะเน genotype หรือ phenotype ในรุ่นลูกอาจคำนวณได้ตามหลักความน่าจะเป็นไปได้ (probability) ซึ่งมีหลักสำคัญ 2 ประการ คือ • 1. กฏการคูณ • 2. กฏการบวก

37. Morgan traced a gene to a specific chromosome Thomas Hunt Morgan เป็นนัก embryologist ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ค้นพบยีนที่อยู่ในโครโมโซม X (sex linkage)ของแมลงหวี่ (Drosophila melanogaster) โดยขณะศึกษาพันธุกรรมของแมลงหวี่ เขาพบแมลงหวี่ตัวผู้ตัวหนึ่งมีตาสีขาว (mutant phenotype) ซึ่งแตกต่างไปจากแมลงหวี่ตาสีแดงปกติทั่วไป (wild type)

38. Morgan’s first mutant แมลงหวี่ตาสีแดงเป็นลักษณะปกติ เรียกว่า wild typeและลักษณะตาสีขาวเป็น mutant phenotypeจากลักษณะนี้ที่ทำให้เขาค้นพบยีนที่อยู่ในโครโมโซม X

39. Sex-linked inheritance Morgan ทำการทดลองผสมพันธุ์แมลงหวี่ตัวผู้ตาสีขาวกับตัวเมียตาสีแดงปกติ ได้ลูกผสมรุ่น F1 ทุกตัวมีตาสีแดง และรุ่น F2 มีตาสีแดงและตาสีขาว ในอัตราส่วนประมาณ 3:1 แต่ที่น่าสนใจมากคือ ตัวเมียทุกตัวมีตาสีแดง ส่วนตัวผู้มีทั้งตาสีแดงและตาสีขาวอย่างละเท่าๆกัน Morgan ตั้งสมมุติฐานว่า ยีนที่ควบคุมสีตานี้อยู่ในโครโมโซม X(ในรูป w+ = dominant allele (ตาสีแดง), w = recessive allele (ตาสีขาว))

40. Morgan เลือกศึกษาแมลงหวี่เพราะแมลงหวี่มีคุณสมบัติที่เป็นข้อดีหลายประการ ดังนี้ • แมลงหวี่พบได้ทั่วไปและกินราที่ขึ้นบนผลไม้เป็นอาหาร • ช่วงชีวิตสั้น และให้ลูกหลานจำนวนมาก แมลงหวี่คู่หนึ่งสามารถให้ลูกได้เป็นร้อยตัว และรุ่นใหม่สามารถผสมพันธุ์ได้อีกภายใน 2 สัปดาห์ • แมลงหวี่มีโครโมโซมเพียง 4 คู่ ซึ่งศึกษาได้ง่ายจาก กล้องจุลทรรศน์ 3คู่เป็น autosome และ 1 คู่เป็น sex chormosome ตัวเมียเป็น XX และตัวผู้เป็น XY

41. ต่อมาได้มีการศึกษาทดลองในสัตว์อื่นๆอีก และเป็นที่ยอมรับว่า ยีนที่อยู่ในโครโมโซม X มีแบบแผนการถ่ายทอดจากพ่อและแม่ไปสู่ลูกรุ่นถัดไปต่างจากยีนที่อยู่ใน autosome

42. Sex chromosomes • The chromosomal basis of sex varies with organism • Some chromosomal systems of sex determination • ระบบการกำหนดเพศแบบต่างๆในสัตว์ต่างชนิดกัน • การกำหนดเพศ (sex determination) ในสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับชนิดของโครโมโซมเพศ

43. (a) ระบบ x-yในคนและสัตว์เลี้ยงลูกลูกด้วยน้ำนมชนิดอื่นๆรวมทั้งพวกแมลงบางชนิด เพศของลูกขึ้นอยู่กับว่าสเปิร์มของพ่อมีโครโมโซม X หรือ Y

44. (b) ระบบ X-Oในพวกตั๊กแตน จิ้งหรีด แมลงสาป และแมลงอื่นๆบางชนิด มีโครโมโซมเพศแบบเดียว ตัวเมียเป็น XX ตัวผู้เป็น XO (O= ศูนย์ ตัวผู้มีโครโมโซม X เพียงอย่างเดียว) เพศของลูกกำหนดโดยสเปิร์มมีหรือไม่มีโครโมโซม X

45. (c) ระบบ Z-Wในพวกนก ปลาบางชนิด และแมลงบางชนิดรวมถึงพวกผีเสื้อ ในสัตว์เหล่านี้เพศถูกกำหนดโดยโครโมโซมเพศที่มีอยู่ในเซลล์ไข่ เพื่อให้เห็นความแตกต่างของระบบการกำหนดเพศจึงนิยมใช้อักษร Z และ W แทน X และ Y ตัวผู้เป็น ZZ และตัวเมียเป็น ZW

46. (d) ระบบ haploid – diploidในพวกผึ้งและมดไม่มีโครโมโซมเพศ ตัวเมียเกิดมาจากไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิ ดังนั้นจึงเป็น diploid ส่วนตัวผู้เกิดมาจากไข่ที่ไม่ได้รับการปฏิสนธิจึงเป็น haploid

47. Sex linked genes have unique patterns of inheritance ยีนที่อยู่ในโครโมโซมเพศมีแบบแผนการถ่ายทอดกรรมพันธุ์แตกต่างไปจากยีนที่อยู่ใน autosome

48. The transmission of sex linked recessive traits การถ่ายทอดลักษณะทางกรรมพันธุ์โดยยีนด้อยที่เกี่ยวเนื่องกับเพศ อธิบายเครื่องหมายต่างๆที่ใช้ X และ Y = โครโมโซมเพศ, A = ยีนเด่น, a =ยีนด้อย กรอบสีขาว = ลักษณะปกติ, กรอบสีอ่อน = เป็นพาหะ, กรอบสีเข้ม = เป็นโรค (a)แม่ที่มีลักษณะปกติและเป็น dominant homozygote แต่งงานกับพ่อที่เป็นโรค จะถ่ายทอดยีนด้อยให้ลูกสาวทุกคน แต่ไม่ถ่ายทอดไปยังลูกชาย ลูกสาวทุกคนจะมีลักษณะปกติแต่เป็นพาหะ

49. (b)แม่ที่เป็นพาหะแต่งงานกับพ่อที่เป็นปกติ ในจำนวนลูกชายและลูกสาวทั้งหมดครึ่งหนึ่งจะมียีนด้อย อีกครึ่งหนึ่งเป็นปกติ ลูกชายทุกคนที่มียีนด้อยจะเป็นโรค ส่วนลูกสาวมียีนด้อยตัวเดียวมีลักษณะปกติแต่เป็นพาหะเหมือนแม่

50. (c)แม่ที่เป็นพาหะแต่งงานกับพ่อที่เป็นโรค ครึ่งหนึ่งของลูกจะเป็นโรค ลูกสาวที่ไม่เป็นโรคจะเป็นพาหะ ส่วนลูกชายที่ไม่เป็นโรคจะเป็นปกติโดยไม่มียีนด้อยของโรคนี้เลย