มิวเทชัน

มิวเทชัน

 เมื่อสังเกตสิ่ งมีชีวติ ชนิดหนึ่ง ๆ นักเรี ยนจะพบว่าลูกหลานมีลกั ษณะที่ไม่เหมือนกันที

เดียว มีบางลักษณะที่แตกต่างกันไปบ้าง และสามารถถ่ายทอดลักษณะนั้น ๆ ไปยังลูก หลานรุ่ นต่อ ๆ ไปได้ จึงอาจเป็ นไปได้วา่ ยีนหรื อ DNA มีการเปลี่ยนแปลง นักพันธุศาสตร์ เรี ยกการเปลี่ยนแปลงลำาดับและจำานวนของเบสใน DNA และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับ โครโมโซม ซึ่งมีผลทำาให้ลกั ษณะหรื อฟี โนไทป์ ของสิ่ งมีชีวติ เปลี่ยนไป และสามารถ ถ่ายทอดลักษณะไปยังรุ่ นต่อ ๆ ไปได้น้ ี วา่ การกลาย หรื อมิวเทชัน ( mutation )

 โรคโลหิ ตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ เป็ นตัวอย่างของโรคพันธุกรรมที่เป็ นผลมาจากการเกิด มิว

เทชัน โดยปกติ DNA มีการจำาลองตัวเองได้ DNA โมเลกุลใหม่ที่มีลาำ ดับการเรี ยงตัวของ เบสและจำานวนของเบส เหมือน DNA โมเลกุลเดิมทุกประการ แต่ในบางครั้งการจำาลอง ตัวเองของ DNA อาจมีความผิดพลาดทำาให้เกิดผลต่อสิ่ งมีชีวติ จากการศึกษาพบว่า DNA จะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมได้หลายลักษณะ เช่น เบสเปลี่ยนจากชนิดเดิมเป็ นเบสชนิดอื่น นิวคลีโอไทด์ขาดหายไป นิวคลีโอไทด์มีจาำ นวนเพิ่มขึ้น หรื อลำาดับของนิวคลีโอไทด์ เปลี่ยนไป เป็ นต้น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็ นมิวเทชันเฉพาะที ่ ( point mutation ) ดัง ภาพที่ 17.23 มีผลทำาให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไปจากเดิม ลำาดับและชนิดของกรดอะมิโน หลังจากตำาแหน่งนี้ไปจะเปลี่ยนไปด้วย สมบัติของโปรตีน หรื อ พอลิเพปไทด์ที่สงั เคราะห์ ขึ้นจึงแตกต่างไปจากเดิม

 การเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ในบริเวณ DNA ที่เป็ นตำาแหน่ งของยีน สามารถจัดได้ เป็ น 2 ประเภท คือ 

1. การแทนที่คู่เบส ( base – pair substitution ) การเกิดมิวเทชันในลักษณะเช่นนี้ อาจมีผลต่อการแสดง ของลักษณะทางพันธุกรรมหรื อไม่กไ็ ด้ เนื่องจากโคดอนหลายชนิดเป็ นรหัสของกรดอะมิโนชนิดเดียวกันได้ เช่น CUU CUC CUA และ CUG หากมีการเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ที่มีการเปลี่ยนรหัส CUCซึ่งเป็ นรหัสของลิวซีนให้ กลายเป็ น CUG การเกิดมิวเทชันดังกล่าวย่อมไม่มีผลต่อลักษณะของสิ่ งมีชีวิตนั้น เพราะยังมีการสร้างสายพอลิเพป ไทด์ที่มีลาำ ดับกรดอะมิโนเช่นเดิม การเกิดมิวเทชันเฉพาะที่แบบการแทนที่คู่เบส เมื่อเกิดการแทนที่ของคู่เบสแล้ว มีผลทำาให้รหัสพันธุกรรม เปลี่ยนไปเป็ นรหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโนต่างชนิดกัน ก็จะทำาให้ได้สายพอลิเพปไทด์ที่มีลาำ ดับของกรดอะมิโน ต่าง ๆ ไป การเปลี่ยนแปลงของลำาดับกรดอะมิโนที่เกิดขึ้ นนี้ หากบริ เวณดังกล่าวมีความสำาคัญต่อการเกิดรู ปร่ างของ โปรตีน หรื อมีความจำาเพาะต่อการทำางานของโปรตีนชนิดนั้น ย่อมมีผลมากต่อฟี โนไทป์ ของสิ่ งมีชีวติ นั้น ตัวอย่าง เช่น สาเหตุหนึ่งของการเกิดโรคโลหิ ตจางแบบซิกเคิลเซลล์ที่กล่าวถึงข้างต้น มีการเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ที่โคดอนที่ เป็ นรหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโน ตำาแหน่งที่ 6 ของสายบีตาสายหนึ่งของฮีโมโกลบิน

 2. การเพิม่ ขึน้ ของนิวคลีโอไทด์ ( insertion) หรือ การขาดหายไปของนิวคลีโอไทด์

( deletion) การเกิดมิวเทชันนี้เป็ นการที่มีการเพิ่มขึ้นของคู่นิวคลีโอไทด์ หรื อการขาดหาย ไปของคู่ นิวคลีโอไทด์ในบางตำาแหน่งของยีน การเกิดมิวเทชันในลักษณะนี้ 1-2 นิวคลีโอ ไทด์มกั มีการเปลี่ยนแปลงในการทำางานพอลิเพปไทด์อย่างชัดเจน เนื่องจากการเพิ่มขึ้น หรื อลดลงของนิวคลีโอไทด์ในบริ เวณที่เป็ นโคดอน1-2 นิวคลีโอไทด์จะมีผลทำาให้ลาำ ดับ กรดอะมิโนตั้งแต่ตาำ แหน่งที่มีการเพิ่มขึ้นหรื อลดลงของโคดอนเปลี่ยนไปทั้งหมด เรี ยก การเกิดมิวเทชันเช่นนี้วา่ เฟรมชิฟท์ มิวเทชัน (frameshift mutation )

 ปั ญหาที่น่าสนใจต่อไปก็คือมิวเทชันที่ทาำ ให้เกิดลักษณะนี้ สามารถถ่ายทอดต่อไปได้หรื อ

ไม่ และอะไรเป็ นสาเหตุที่ทาำ ให้เกิดมิวเทชัน จากการศึกษาพบว่ามิวเทชันเกิดขึ้นได้ท้ งั ใน เซลล์ร่างกาย และเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งจะถ่ายทอดลักษณะต่อไปหรื อไม่กไ็ ด้ ถ้ามิวเทชันเกิด ขึ้นที่เซลล์สืบพันธุ์ ยีนที่เกิดมิวเทชันจะสามารถส่ งต่อไปยังลูกหลานได้โดยตรง แต่หาก เกิดกับเซลล์ร่างกายก็ข้ ึนอยูก่ บั ว่าเซลล์ร่างกายนั้นจะมีการพัฒนาให้เกิดการสื บพันธุ์ได้ หรื อไม่ เช่น ในกรณี ของพืชหากเกิดมิวเทชันที่เซลล์เนื้ อเยือ่ บริ เวณตาข้าง ซึ่งเป็ นเซลล์ ร่ างกายก็จะทำาให้กิ่งที่เจริ ญขึ้นมาใหม่มีลกั ษณะต่างไปจากเดิม ถ้านำากิ่งนั้นไปปั กชำาหรื อ ขยายพันธุ์ ก็จะได้พืชที่มีลกั ษณะพันธุกรรมต่างไปจากเดิม และหากมีการสร้างดอกและ ติดผลได้ ลักษณะดังกล่าวก็จะสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่ นลูกหลานได้ แต่หากเกิดกับเซลล์ รากโอกาสที่จะถ่ายทอดไปยังรุ่ นต่อไปจะลดลง

ำ แต่มิวเทชันสามารถเกิดจากการ  มิวเทชันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเกิดขึ้นในอัตราต่ามาก

ชักนำาโดยมนุษย์ซ่ ึงทำาให้เกิดมิวเทชันในอัตราสูง สิ่ งที่สามารถกระตุน้ หรื อชักนำาให้เกิดมิว เทชัน เรี ยกว่า สิ่ งก่อกลายพันธุ์ หรื อ มิวทาเจน ( mutagen) เช่น รังสี เอกซ์ รังสี แกมมา รังสี อัตราไวโอเลต และสารเคมี เช่น ควันบุหรี่ สารที่สร้างจากเราที่ปนเปื้ อนในอาหาร อะฟลา ทอกซิน ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าเป็ นสิ่ งก่อกลายพันธุ์ก่อให้เกิดมะเร็งได้ เนื่องจากมิวเทชันที่ เกิดกับเซลล์ร่างกาย แล้วทำาให้เกิดการแบ่งเซลล์ผดิ ปกติ จะเป็ นจุดเริ่ มต้นของการเกิด มะเร็ ง ดังนั้น มิวทาเจนหลายชนิดจึงเป็ นสารก่อมะเร็ง (carcinogen )

 ปั จจุบนั การชักนำาให้เกิดมิวเทชันเฉพาะที่ ถูกนำามาใช้ประโยชน์ในการศึกษาการพัฒนา

ของสิ่ งมีชีวติ หลายชนิด เช่น ยีสต์ แมลงหวี่ หนอนตัวกลม และอะราบิดอพซิส ( Arabidopsis sp.) ซึ่งเป็ นพืชชนิดหนึ่งในวงศ์ผกั กาด เพราะการทำาให้เกิดมิวเทชัน เฉพาะ ที่เป็ นการยับยั้งการทำางานของโปรตีนบางชนิด การสังเกตผลของการขาดการทำางานของ โปรตีนชนิดนั้น ๆ จะทำาให้สามารถวิเคราะห์ถึงบทบาทหน้าที่ของโปรตีนชนิดนั้น ๆ ได้  หากการเกิดมิวเทชันเป็ นแบบการเกิดเฉพาะที่ ย่อมจะเป็ นการยากที่จะ สังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงของยีน โดยใช้กล้องจุลทรรศน์และสี ยอ้ มโครโมโซม แต่หากมิว เทชันที่เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลงที่ชดั เจนในระดับโคโมโซมก็จะสังเกตได้ง่ายขึ้น

 การเปลี่ยนแปลงจำานวนโครโมโซมมักจะเกิดขึ้นเมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสผิด

ปกติ โดยฮอมอโลกัสโครโมโซมจะไม่แยกออกจากกันในระยะแอนาเฟสของไมโอ ซิส I หรื อ ไมโอซิส II โครโมโซมจึงเคลื่อนย้ายไปยังขั้วเดียวกันของเซลล์ เรี ยกระบวน การนี้วา่ นอนดิสจังชัน (non-disjunction) เซลล์สืบพันธุ์จึงมีจาำ นวนโครโมโซมขาดหรื อ เกิดมาจากจำานวนปกติ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ที่ผดิ ปกติน้ี ปฏิสนธิกบั เซลล์สืบพันธุ์ที่ปกติจาก พ่อหรื อแม่ ก็จะได้ไซโกตที่มีจาำ นวนโครโมโซมผิดปกติ ซึ่งจะมีผลกระทบต่อการเจริ ญ เติบโตของเอ็มบริ โอในลักษณะต่าง ๆ กัน

 การเปลี่ยนแปลงจำานวนโครโมโซมเป็ นชุดจากจำานวนดิพลอยด์ สิ ่ งมีชีวติ ที่มีจาำ นวน

โครโมโซมมากกว่า 2 ชุด เรี ยกว่า พอลิพลอยด์ (polyploidy) ส่ วนใหญ่เกิดจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสผิดปกติจากปรากฏการณ์นอนดิสจังชัน ทำาให้เซลล์สืบพันธุ์มีโครโมโซม 2 ชุด หรื อดิพลอยด์ พอลิพลอยด์พบได้ท้ งั ในพืชและ สัตว์ ส่ วนใหญ่พบในพืช ทำาให้พืชมีขนาดใหญ่กว่าพวกดิพลอยด์ เช่น ขนาดของดอกหรื อ ผล นอกจากนี้ ยงั มีผลผลิตหรื อมีการสร้างสารบางอย่างเพิม่ ขึ้น เช่น ข้าวโพดพันธุ์ 4n มี วิตามินสูงกว่าพันธุ์ 2n ยาสูบพันธุ์ 4n มีสารนิโคติน สูงกว่าพันธุ์ 2n เป็ นต้น พืชที่เป็ นพอลิ พลอยด์เลขคู่ ได้แก่ 4n 6n 8n สามารถสื บพันธุ์และถ่ายทอดพันธุกรรมต่อไปได้ แต่พืชที่ เป็ นพอลิพลอยด์เลขคี่ ได้แก่ 3n 5n 7n มักเป็ นหมัน จึงนำามาใช้ประโยชน์ในการผสมสาย พันธุ์เพื่อให้ได้พืชที่ไม่มีเมล็ด เช่น แตงโม องุ่น เป็ นต้น

 พอลิพลอยด์ในสัตว์พบน้อยกว่าในพืช สำาหรับการเปลี่ยนแปลงจำานวนโครโมโซมในคน ส่ วน

ใหญ่เป็ นการเพิ่มขึ้นหรื อลดลงเป็ นจำานวนแท่ง ทำาให้อายุส้ ัน พิการทางร่ างกายและสมอง ส่ วนพอ ลิพลอยด์จะพบได้นอ้ ย เพราะมีผลกระทบที่รุนแรงทำาให้เอ็มบริ โอเสี ยชีวติ ตั้งแต่อยูใ่ นครรภ์ มารดา  อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและจำานวนของโครโมโซมจำาเป็ นต้องอยูใ่ นขอบเขตที่ จำากัด จึงจะทำาให้สิ่งมีชีวิตนั้นอยูร่ อดได้ ถ้าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นมากเกินไปก็จะทำาให้สิ่งมีชีวติ ถึงตายได้ บางครั้งการเรี ยงตัวของยีนแบบใหม่ อาจทำาให้การดำารงชีวิตดีกว่าการเรี ยงตัวของยีน แบบเดิม และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่ นต่อ ๆ ไปได้ มีผลทำาให้เกิดวิวฒั นาการของสิ่ งมีชีวติ ชนิด นั้น ๆ ความผิดปกติของโครโมโซมบางครั้งเมื่อเกิดขึ้นแล้วจะเกิดผลเสี ยแต่กไ็ ม่ทาำ ให้ถึงตาย ดัง นั้น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับโครโมโซมและ DNA จึงมีผลทำาให้ลกั ษณะของสิ่ งมีชีวิตแตก ต่างกันไป แต่หากเกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุ์กรรมและให้เป็ นผลลบ เช่น การเกิดโรคทาง พันธุกรรมกับมนุษย์จะสร้างปัญหาทางด้านจิตใจ เศรษฐกิจ และสังคมเป็ นอย่างมาก

THE END