1
การสืบทอดชีวิตและการแปรผัน: ความสำคัญในภาพรวมของไมโอซิส
BIOL1002C-PEP-CNLesson 2
00:00

การสืบทอดชีวิตจากรุ่นสู่รุ่นมิใช่การคัดลอกอย่างง่ายดาย หากแต่เป็นการเต้นรำที่แม่นยำในโลกจุลภาคไมโอซิส (meiosis) ไม่เพียงเป็นกระบวนการลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง แต่ยังเป็นโครงสร้างพื้นฐานของความต่อเนื่อง (เสถียรภาพ) และความหลากหลาย (การแปรผัน) ของชีวิต ในอวัยวะเฉพาะเช่นอัณฑะ(ซึ่งภายในมีท่อสร้างอสุจิ (seminiferous tubules)) หรือรังไข่สิ่งมีชีวิตได้ดำเนินการเปลี่ยนแปลงอันศักดิ์สิทธิ์นี้

ไมโอซิส (ลดจำนวนโครโมโซม)ไมโอซิส (ลดจำนวนโครโมโซม)การปฏิสนธิการปฏิสนธิพ่อ (2n)แม่ (2n)อสุจิ (n)ไข่ (n)ไซโกต (2n)

1. ความจำเป็นในภาพรวม: คำทำนายของไวส์มันน์

ดังที่ไวส์มันน์ทำนายไว้: ในกระบวนการเจริญเติบโตของอสุจิและเซลล์ไข่ จะต้องมีกระบวนการพิเศษที่ทำให้จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง มิฉะนั้นจำนวนโครโมโซมจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณจนเกิดหายนะในรุ่นต่อ ๆ ไป โดยเนื้อแท้แล้วไมโอซิสคือการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสชนิดพิเศษซึ่งผ่านกลไกที่โครโมโซมจำลองหนึ่งครั้งและเซลล์แบ่งสองครั้งติดต่อกัน เพื่อรับประกันความเสถียรทางพันธุกรรม

2. การเกี่ยวพันของยีน โครโมโซม และสิ่งแวดล้อม

ได้รับการยืนยันโดยมอร์แกนจากการทดลองผสมพันธุ์แมลงหวี่:ยีนอยู่บนโครโมโซมและเป็นตัวกำหนดฟีโนไทป์อย่างไรก็ตาม กระบวนการทางพันธุกรรมในระดับจุลภาคนั้นอ่อนไหวต่ออิทธิพลของสภาพแวดล้อมในระดับมหภาค ตัวอย่างเช่นควันบุหรี่มีสารเคมีหลายพันชนิด ซึ่งหลายชนิดส่งผลกระทบต่อกระบวนการไมโอซิส และมีผลต่อการสร้างอสุจิและเซลล์ไข่จึงก่อให้เกิดโรคต่าง ๆ เช่น หลอดลมอักเสบ ความดันโลหิตสูง หรือแม้แต่มะเร็งปอด

3. แหล่งที่มาของความหลากหลายทางพันธุกรรม

ในไมโอซิส การแลกเปลี่ยน (crossing over)ของโครโมโซมคู่เหมือนและการจัดเรียงตัวอย่างอิสระของโครโมโซมที่ไม่ใช่คู่เหมือน ทำให้รุ่นลูกมีจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น นักปรับปรุงพันธุ์พืชคัดเลือกข้าวสาลีที่ต้านทานโรคสนิมเหลืองในแปลงทดลอง (รูป 1-10) โดยเนื้อแท้แล้วกำลังใช้ประโยชน์จากผลของการ重组ทางพันธุกรรมที่ไมโอซิสสร้างขึ้นเพื่อคัดเลือกฟีโนไทป์ที่พึงประสงค์

กรณีศึกษา: พันธุกรรมของแพนด้ายักษ์
เซลล์ร่างกายของแพนด้ายักษ์มีโครโมโซม 42 แท่ง ผ่านไมโอซิส อสุจิหรือเซลล์ไข่ของมันจะมีเพียง 21 แท่ง กลไกการลดลงครึ่งหนึ่งอย่างแม่นยำนี้ทำให้แพนด้าทุกในรุ่นมีโครโมโซม 42 แท่ง ส่วนการ重组ทางยีนทำให้แพนด้าแต่ละตัวมี "บุคลิก" และ "รูปลักษณ์" ที่เป็นเอกลักษณ์