หมวดหมู่: ไม่มีหมวดหมู่

เทคโนโลยีชีวภาพ คือ อะไร (What is biotechnology ?)

เทคโนโลยีชีวภาพ

ความหมายของเทคโนโลยีชีวภาพ
หลายคนคงคุ้นเคยกับคำว่า “เทคโนโลยี” และอีกหลายคนคงรู้จักคำว่า “ชีวภาพ” แล้ว หากแม้ไม่คุ้นเคยนักก็อาจนึกไปถึงชีววิทยา หรือความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต  แต่เทคโนโลยีชีวภาพหมายความว่าอย่างไรนั้น  ลองสังเกตสิ่งรอบตัวดังต่อไปนี้
เวลาที่เราผ่านบริเวณโรงงานผลิตแป้ง เช่นแป้งมันสำปะหลัง   บางทีเราต้องกลั้นหายใจเนื่องจากกลิ่นรุนแรงมาก กลิ่นนั้นไม่ใช่กลิ่นแป้งแต่เป็นกลิ่นจากเชื้อจุลินทรีย์นานาชนิดที่มาอาศัยน้ำทิ้งจากโรงงานเป็นอาหาร น้ำทิ้งก็เสียไปโดยไร้ประโยชน์  และยังก่อปัญหา  คือ สภาพแวดล้อมของโรงงานเสื่อมโทรมลงจากภาวะเน่าเหม็นดังกล่าว ที่จริงแล้วโรงงานอาจแก้ปัญหาน้ำเสีย  และนำเอาน้ำทิ้งไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น นำไปหมักทำก๊าซชีวภาพ นั่นก็คือ นำไปเป็นอาหารของจุลินทรีย์บางชนิดที่เลี้ยงไว้ในถังเพื่อนำเอาก๊าซที่ผลิตขึ้นมาไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ นี่คือ การใช้เทคโนโลยีชีวภาพอย่างหนึ่ง
ปุ๋ยหมักเป็นปุ๋ยที่มาจากเศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร  มีความสำคัญมากสำหรับเกษตรกรโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกษตรกรที่ยากจน ไม่มีเงินซื้อปุ๋ยเคมี ในการทำปุ๋ยหมักให้ได้รวดเร็วและมีคุณภาพดี เราต้องใส่ตัวเร่งปุ๋ยหมักเข้าไปเพื่อให้เกิดการหมักเป็นปุ๋ยได้ดีขึ้นและรวดเร็วขึ้น  ตัวเร่งปุ๋ยหมักก็คือ จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเศษวัสดุเกษตรทำให้ได้ปุ๋ยที่พืชสามารถดูดซึมไปใช้เป็นอาหารได้ดียิ่งขึ้น การทำปุ๋ยหมักก็คือการใช้เทคโนโลยีชีวภาพอีกอย่างหนึ่ง แม่บ้านสมัยนี้เวลาซักผ้าเหนื่อยน้อยกว่าแม่บ้านสมัยก่อน  เนื่องจากสมัยนี้มีผงซักฟอกไม่ต้องใช้สบู่ถูเหมือนเดิม ผงซักฟอกสมัยใหม่มีส่วนประกอบที่เรียกว่า เอนไซม์ เป็นตัวย่อยสิ่งสกปรกที่ติดอยู่กับเสื้อผ้า  ทำให้ผ้าสะอาดได้เร็วการใช้เอ็นไซม์ก็คือ การใช้ผลิตผลของเทคโนโลยีชีวภาพ
ในปัจจุบันนี้  แพทย์สามารถนำน้ำเชื้อกับไข่มาผสมกันในหลอดทดลองและใส่ตัวอ่อนกลับเข้าไปให้แม่ตั้งท้องได้สำเร็จ เทคโนโลยีตัวอ่อนเช่นนี้ไม่ใช่แต่จะใช้ได้กับคนเท่านั้น   แต่สามารถใช้กับสัตว์เศรษฐกิจได้ด้วย  นักวิทยาศาสตร์สามารถนำเอาตัวอ่อนของวัวพันธุ์ดีจากต่างประเทศมาถ่ายฝากเข้าไปในวัวพันธุ์พื้นเมือง ทำให้ตั้งท้องตกลูกออกมาเป็นลูกวัวพันธุ์ดีได้ การฝากท้องเกิดนี้ไม่ใช่มีแต่ในเรื่องรามเกียรติ์เท่านั้น  แต่เกิดขึ้นได้จริงๆและนำมาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ การปศุสัตว์เป็นต้น นี่ก็คือการใช้เทคโนโลยีชีวภาพเช่นเดียวกัน
เราจะเห็นได้ว่า เทคโนโลยีชีวภาพก็คือการใช้ความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตและผลิตผลของมันให้เป็นประโยชน์กับมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นการผลิตสินค้า เช่น ผงซักฟอกชนิดใหม่ที่มีเอนไซม์ การทำปุ๋ยไว้ใช้เองจากวัสดุเกษตรเหลือทิ้ง เช่นฟางข้าว และมูลสัตว์ การขจัดปัญหาสิ่งแวดล้อมเสื่อมโทรม เช่น ปัญหาน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม โดยการนำน้ำเสียไปใช้ประโยชน์แทนที่จะปล่อยทิ้งให้เน่าเหม็น และการถ่ายฝากตัวอ่อนสัตว์เพื่อให้ได้สัตว์พันธุ์ดีมาไว้ใช้ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าเดิม เป็นต้น
ขอบเขตและรากฐานของเทคโนโลยีชีวภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพมีขอบเขตที่กว้างมากครอบคลุมตั้งแต่เทคโนโลยีที่ใช้ในเกษตรกรรมจนถึงอุตสาหกรรม การแพทย์ การผลิตพลังงานและการรักษาสภาวะแวดล้อมของเรา เทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ รวมทั้งผลิตผลจากไขมัน เช่น นม น้ำมัน และยารักษาโรค ล้วนจัดเป็นเทคโนโลยีชีวภาพ  เทคโนโลยีที่ใช้ในการแปรรูป และเพิ่มคุณค่าของสินค้าต่างๆ ที่มาจากสิ่งมีชีวิต หรือ ที่ใช้หลักการของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตล้วนจัดเป็นเทค-โนโลยีชีวภาพเช่นเดียวกัน
วิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตหรือวิทยาศาสตร์ชีวภาพ จัดเป็นรากฐานของเทคโนโลยีชีวภาพในปัจจุบัน วิทยาศาสตร์นี้ประกอบด้วยความรู้หลายแขนง  ที่สำคัญคือ เคมีของสิ่งมีชีวิต หรือที่เรียกว่า ชีวเคมี อันว่าด้วยส่วนประกอบต่างๆ  และการหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงของมันความรู้ที่สำคัญอีกแขนงหนึ่ง ซึ่งเป็นรากฐานของเทคโนโลยีชีวภาพ  คือ จุลชีวศึกษา อันเป็นความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมากหรือที่เรียกว่าจุลินทรีย์ ซึ่งมีหลายชนิด ที่รู้จักกันดีได้แก่ บัคเตรี รา และไวรัส เป็นต้น
นอกจากจะอาศัยความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพแล้ว เทคโนโลยีชีวภาพยังอาศัยความรู้ด้านวิศวกรรมอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิศวกรรมกระบวนการ อันหมายถึง การผลิตสินค้าในระดับอุตสาหกรรม รวมทั้งการออกแบบ การสร้างโรงงาน และอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตสินค้าเหล่านี้
เรารู้จักใช้เทคโนโลยีชีวภาพมานานแล้วการปลูกพืชและการเลี้ยงปศุสัตว์ รวมทั้งการผสมและการคัดพันธุ์ อาจจัดเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่เรารู้จักมาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์  การหมักดองสุราก็ถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ได้มาจากการที่เรารู้จักส่าหมักสุรา  ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ชนิดหนึ่งที่นำมาใช้ประโยชน์ตั้งแต่โบราณกาลในปัจจุบัน อุตสาหกรรมหรือกิจการหลายๆอย่าง  ล้วนใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่เรารู้จักมานานแล้ว เช่น การฟอกหนังสัตว์ การทำขนมจีน การทำน้ำปลาและซีอิ๊ว เป็นต้น สิ่งเหล่านี้ล้วนจัดเป็นกรรมวิธีที่ผลิตสินค้า อันมีวัตถุดิบที่มาจากสิ่งมีชีวิต  นอกจากนี้กรรมวิธีอื่นๆ เช่น  กรรมวิธีที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียก็เป็นการนำเทคโนโลยีชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์มาใช้ให้เป็นประโยชน์
การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในกิจการต่างๆ
เนื่องจากเทคโนโลยีชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่ใช้หลักการและประสบการณ์เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตเพื่อประโยชน์การดำรงชีพของเรา จึงมีส่วนอยู่ในกิจการหลายประเภทและหลายระดับ
เทคโนโลยีด้านการเกษตร ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงพันธุ์และผลิตผล  เป็นเทคโนโลยีชีวภาพ  ซึ่งได้มาจากความรู้เรื่องพันธุกรรมรวมทั้งการผสม การกลายพันธุ์ และการคัดเลือกพันธุ์ เทคโนโลยีเหล่านี้แต่เดิมได้มาจากประสบการณ์ที่สั่งสมกันมาหลายยุคหลายสมัย และเมื่อได้มาใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์ในสมัยปัจจุบันก็ทำให้เกิดเกษตรกรรมแผนใหม่  ซึ่งก่อให้เกิดผลิตผลข้าว ถั่ว ผลไม้ และพืชผลอื่นๆ ที่ดีขึ้นกว่าเดิม
ตัวอย่างผลของการใช้เทคโนโลยีชีวภาพด้านการเกษตรที่สำคัญ คือ “การปฏิวัติเขียว” ซึ่งเป็นการเพิ่มผลิตผลทางการเกษตร โดยเฉพาะข้าวเจ้าและข้าวสาลีในประเทศที่กำลังพัฒนาหลายประเทศตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. ๒๕๑๐ เป็นต้นมา ข้าวพันธุ์ใหม่ๆ เหล่านี้มีผลิตผลสูงและใช้เวลาในการปลูกน้อยกว่าปกติ อย่างไรก็ตาม ข้าวเหล่านี้ต้องการ การดูแลเพิ่มขึ้นมากกว่าธรรมดา ต้องใช้ปุ๋ย ยาฆ่าศัตรูพืช  และต้องมีระบบชลประทานที่มีประสิทธิภาพ  ดังนั้นจึงต้องลงทุนสูงกว่าเดิมและทำให้เกษตรกรรายใหญ่ซึ่งสามารถลงทุนได้ได้ผลประโยชน์มากกว่าเกษตรกรรายย่อย  แต่ถึงแม้การปฏิวัติเขียวจะมีข้อเสียเช่นนี้อยู่ ก็มีส่วนดีอยู่มาก โดยเฉพาะได้ทำให้หลายประเทศ  ซึ่งเดิมผลิตข้าวไม่พอสำหรับประชาชนของตน  เช่น อินเดียและอินโดนีเซีย  สามารถผลิตข้าวจนพอเลี้ยงตัวเองได้
เราใช้เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรมหลายประเภท ตั้งแต่อุตสาหกรรมผลิตอาหารจนถึงอุตสาหกรรมผลิตยารักษาโรคหลายชนิดโดยเฉพาะการผลิตยาปฏิชีวนะ  เช่น เพนิซิลลิน เริ่มมาจากการค้นพบฤทธิ์ของเชื้อราบางชนิดที่สามารถฆ่าบัคเตรีได้ ต่อมาได้สกัดสารที่เป็นตัวยานั้นแล้วศึกษาคุณสมบัติต่างๆ ของมัน จนสามารถผลิตยานั้นออกมาเป็นปริมาณมากในระดับอุตสาหกรรม ในปัจจุบันนอกจากยาปฏิชีวนะแล้ว การผลิตวัคซีน น้ำยาวินิจฉัยโรค และเคมีภัณฑ์หลายชนิด  ต้องใช้เทคโนโลยีชีวภาพเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตและการทดสอบ
การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและเซลล์
การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและเซลล์เป็นการเพาะเลี้ยงสิ่งมีชีวิตเฉพาะส่วนเท่านั้น  ไม่ใช่พืชทั้งต้นหรือสัตว์ทั้งตัว  การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชทำได้โดยนำเอาเนื้อเยื่อของพืชส่วนที่กำลังเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว   เช่น  ที่ปลายยอดอ่อน มาใส่ในจานเลี้ยงที่มีวุ้นและน้ำเลี้ยง  ซึ่งมีอาหารที่เนื้อเยื่อนั้นต้องการ  พร้อมทั้งสารซึ่งกระตุ้นการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อนั้นๆ และทำให้อยู่ในสภาพซึ่งไม่มีเชื้อจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ มาปนเปื้อน เราอาจบังคับให้เนื้อเยื่อนี้เจริญเติบโตขึ้นเป็นต้นอ่อนได้ เมื่อมีสภาวะที่พอเหมาะ ดังนั้นอาจใช้วิธีเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชในการแพร่กระจายพันธุ์พืช กล่าวคือ ทำให้เกิดต้นอ่อนเป็นจำนวนมาก    ซึ่งนำไปปลูกต่อไปได้    วิธีนี้ใช้กันมากในการกระจายพันธุ์พืชบางชนิดที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ เช่นกล้วยไม้ เป็นต้น
เราอาจใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเป็น วิธีพัฒนาพันธุ์พืชให้มีคุณสมบัติใหม่ๆ  ที่ต้องการได้ เช่น ต้องการพืชที่มีคุณสมบัติต้านทานความเค็มของดินหรือพืชที่สามารถต้านทานโรคก็นำเอาเนื้อเยื่อพืชจำนวนมากมาเพาะเลี้ยงในสภาวะที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง หรือมีสารที่ก่อให้เกิดโรคอยู่  เนื้อเยื่อส่วนมากจะตายไปแต่จะมีจำนวนหนึ่งซึ่งมีความเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม  ทำให้สามารถเจริญเติบโตต่อไปได้  เราคัดเอาเนื้อเยื่อที่รอดอยู่นี้มาชักนำให้เกิดเป็นต้นอ่อน เพื่อนำไปผสมต่อให้ได้พันธุ์ซึ่งมีลักษณะพิเศษนี้อยู่ตัวต่อไป
ในปัจจุบัน  มีความก้าวหน้าทางพันธุวิศวกรรม  ทำให้สามารถใส่ยีนที่มีคุณสมบัติพิเศษ  เช่น ทำให้เกิดความต้านทานโรคไวรัส  ต้านทานแมลงเข้าในเนื้อเยื่อพืชที่เพาะเลี้ยงได้  เมื่อนำเนื้อเยื่อที่ใส่ยีนใหม่นี้เข้าไป  แล้วชักนำให้เกิดเป็นต้นอ่อน  ก็จะได้พืชซึ่งมีลักษณะพิเศษที่เกิดจากยีนใหม่นี้
นอกจากเนื้อเยื่อและเซลล์ของพืชแล้ว เรายังสามารถเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและเซลล์ของสัตว์ต่างๆ  ได้อีกด้วย เทคนิคนี้มีประโยชน์หลายประการ เช่น  เราสามารถเพาะเลี้ยงเซลล์มะเร็งบางชนิดในจานทดลอง เพื่อนำมาใช้ศึกษาผลของยาที่พัฒนาขึ้นใหม่ๆ  สามารถเพาะเลี้ยงเซลล์ของไข่และตัวอสุจิของคนและสัตว์  เพื่อนำมาผสมกันในจานทดลอง  เกิดเป็นตัวอ่อนซึ่งสามารถใส่กลับเข้าไปในมดลูกของคนหรือสัตว์ เพื่อให้ตั้งท้องและคลอดลูกอ่อนนั้นออกมาในที่สุด  อีกตัวอย่างหนึ่งคือ  การเพาะเลี้ยงเซลล์ที่สามารถผลิตแอนติบอดี หรือสารสร้างภูมิคุ้มกัน   ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นสารวินิจฉัยโรคต่างๆ  ได้ แอนติบอดี ดังกล่าว เรียกว่า โมโนโคลนัล แอนติบอดี (monoclonal antibody)
สาเหตุสำคัญที่ทำให้เทคโนโลยีชีวภาพรุ่งเรืองขึ้นมากในระยะไม่นานมานี้คือ  ความสามารถในการปรับปรุงพันธุ์ของจุลินทรีย์  จุลินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีความสามารถพิเศษต่างๆ นอกจากความสามารถที่ใช้ในการผลิตปุ๋ย  หรือการกำจัดของเสียตามที่ได้ยกตัวอย่างมาแล้วข้างต้น  จุลินทรีย์แต่ละตัวเปรียบเสมือนโรงงานอุตสาหกรรมเล็กๆ ที่สามารถผลิตยา อาหารเชื้อเพลิง  และสารต่างๆ ความสามารถเหล่านี้มีอยู่แล้วตามธรรมชาติในจุลินทรีย์พันธุ์ต่างๆ  หลายแสนหลายล้านพันธุ์  มนุษย์ได้คัดเลือกเอาพันธุ์ที่มีคุณสมบัติดีจากธรรมชาติมาใช้ประโยชน์มานานแล้ว แต่ในระยะหลังๆ นี้เราสามารถปรับปรุงพันธุ์ได้รวดเร็ว    และดียิ่งขึ้นกว่าเดิมมาก   โดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม

 

กฎของความน่าจะเป็นและกฎแห่งการแยกและการรวมกลุ่มอย่างอิสระ

กฎของความน่าจะเป็นและกฎแห่งการแยกและกฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ

1 (9)(1)

จากตารางจะเห็นได้ว่าอัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นกับลักษณะด้อยของรุ่น F2 โดยประมาณจะเท่ากับ 3:1 เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น อัตราส่วนดังกล่าวเมนเดลคงจะไม่ใช่คนแรกที่พบ แต่คนที่พบอัตราส่วนนี้ไม่สามารถอธิบายได้
เมนเดลเป็นนักคณิตศาสตร์และนักสถิติ จึงนำกฎความน่าจะเป็น (Probability) มาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลอง เพื่ออธิบายอัตราส่วนของลักษณะเด่นและลักษณะด้อยในรุ่น F2 ที่เกิดขึ้นดังนี้

การโยนเหรียญบาทขึ้นไปแล้วปล่อยให้ตกลงสู่พื้นอย่างอิสระ โอกาสที่เหรียญจะตกลงมาแล้วออกหัวและก้อยได้เท่ากัน

ถ้าโยน 2 เหรียญพร้อม ๆ กัน โอกาสที่จะเป็นไปได้ 3 แบบ คือ

  • แบบที่ 1 ออกหัวทั้ง 2 เหรียญ
  • แบบที่ 2 ออกหัว 1 เหรียญออกก้อย 1 เหรียญ
  • แบบที่ 3 ออกก้อยทั้ง 2 เหรียญ

โดยมีอัตราส่วน แบที่ 1 : แบบที่ 2 : แบบที่ 3 เท่ากับ 1:2:1

จากความรู้ความน่าจะเป็น จะได้นำไปอธิบายเกี่ยวกับอัตราส่วนของรุ่น F2 ของการผสมพันธุ์ถั่วลันเตาดังนี้

ในกรณีของการผสมพันธุ์ถั่วลันเตารุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็น Gg อาจเปรียบได้กับการโยนเหรียญที่หน้าหนึ่งเป็น G อีกหน้าหนึ่งเป็น g

ภาพแสดงถั่วลันเตารุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็น Gg

ภาพเปรียบได้กับการโยนเหรียญที่หน้าหนึ่งเป็น G อีกหน้าหนึ่งเป็น g จะได้ 1/2G กับ 1/2g

การผสมระหว่างรุ่น F1 กันรุ่น F1 จึงเท่ากับเป็นการโยนเหรียญขึ้นไปในอากาศพร้อม ๆ กัน 2 เหรียญ โอกาสที่ยีนในรุ่น F2 จะเข้าคู่กันได้ 3 แบบ คือ GG Gg และ gg โดยมีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2:1 คือฝักสีเขียวกับฝักสีเหลือง ในอัตราส่วน 3:1

ภาพแสดงการผสมระหว่างรุ่น F1 กันรุ่น F1 ซึ่งมีฟีโนไทป์เป็นฝักสีเขียว และจีโนไทป์เป็น Gg

ภาพแสดงการโยนเหรียญขึ้นไปในอากาศพร้อม ๆ กัน 2 เหรียญ โอกาสที่ยีนในรุ่น F2 จะเข้าคู่กันได้ 3 แบบ คือ GG Gg และ gg โดยมีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2:1

ได้ถั่วลันเตาฝักสีเขียวกับฝักสีเหลือง ในอัตราส่วน 3:1 ดังภาพ

ดังนั้นปัญหาที่สงสัยว่าอัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อยในรุ่น F2 เหตุใดจึงเท่ากับ 3:1 สามารถอธิบายได้กฎของความน่าจะเป็น ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลให้เมนเดลประสบความสำเร็จในการทดลอง

ปัญหาต่อไปคือยีน G และ g ถูกนำไปยังรุ่น F2 ได้อย่างไร จึงทำให้ GG:Gg:gg มีอัตราส่วนเท่ากับ 1:2:1 อัตราส่วนดังกล่าวนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อยีน G กับ g ต้องแยกจากกันไปสู่เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์ จึงเกิดเป็นกฎแห่งการแยก
(Law of segregation) ซึ่งเป็นกฎข้อที่ 1 มีใจความว่า ยีนที่อยู่เป็นคู่จะแยกออกจากกันในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์จะได้รับเพียงแอลลีลใดแอลลีลหนึ่ง จากกฎข้อที่ 1สามารถทำนายลักษณะในรุ่น F1
ได้เมื่อรู้จีโนไทป์ในรุ่นพ่อแม่ ดังนั้นเพื่อให้นักเรียนเข้าใจกฎข้อนี้ ให้นักเรียนศึกษาแผนภาพต่อไปนี้

กฎแห่งการรวมกลุ่มอย่างอิสระ

การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของถั่วลันเตาตามที่กล่าวมาแล้ว เป็นการพิจารณาลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ลักษณะของถั่วลันเตามีหลายลักษณะ และมียีนควบคุมเป็นจำนวนมาก แต่เมนเดลได้เลือกทดลองเพียง 7 ลักษณะ ซึ่งการผสมพันธุ์แต่ละครั้งจะมีการถ่ายทอดลักษณะอื่น ๆ ไปพร้อม ๆ กัน แต่เมนเดลพิจารณาเฉพาะลักษณะใดลักษณะหนึ่งเท่านั้น การผสมพันธุ์โดยพิจารณาลักษณะเพียงลักษณะเดียวนี้ เรียกว่า การพิจารณาลักษณะเดียว (Monohybrid Cross) เช่น การผสมพันธุ์ระหว่างถั่วฝักเขียวกับฝักเหลือง เป็นการผสมที่พิจารณาแต่ลักษณะสีของฝัก ต่อมาเมนเดล ได้ศึกษาการผสมพันธุ์สองลักษณะพร้อม ๆ กัน เช่น ลักษณะรูปร่างของเมล็ดและลักษณะสีของเมล็ด เรียกว่า การพิจารณาสองลักษณะ (Dihybrid Cross)

นักเรียนได้ทราบมาแล้วจากผลการทดลองของเมนเดล ว่าถั่วลันเตาเมล็ดกลมเป็นลักษณะเด่น เมล็ดขรุขระเป็นลักษณะด้อย เมื่อเมนเดลผสมพันธุ์ถั่วลันเตาพันธุ์แท้ลักษณะเมล็ดกลมสีเหลือง กับลักษณะเมล็ดขรุขระสีเขียว จะได้รุ่น F1 และ F2 ซึ่งมีลักษณะต่าง ๆ ดังนี้

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของ F1

จากภาพปรากฏว่ารุ่น F1 มีลักษณะเมล็ดกลมสีเหลืองทั้งหมด แต่มียีนควบคุมลักษณะเมล็ดขรุขระและเมล็ดสีเขียวแฝงอยู่ด้วย เมื่อนำรุ่น F1 มาปลูกและให้ผสมตัวเอง รุ่น F2 มีฟีโนไทป์แตกต่างกัน 4 แบบ และมีอัตราส่วนระหว่างเมล็ดกลมสีเหลือง : เมล็ดขรุขระสีเหลือง : เมล็ดกลมสีเขียว : เมล็ดขรุขระสีเขียว เท่ากับ 9:3:3:1          จากฟีโนไทป์ของรุ่น F2 ที่ได้จะมี 4 แบบ คือ เมล็ดกลมสีเหลือง : เมล็ดขรุขระสีเหลือง : เมล็ดกลมสีเขียว : เมล็ดขรุขระสีเขียว ในอัตราส่วน 9:3:3:1 เมื่อนำมาแยกศึกษาทีละลักษณะได้ดังนี้

กฎความน่าจะเป็น

กฎของผลคูณ มีใจความว่าเหตุการณ์ใด ๆ ที่ต่างเป็นอิสระต่อกัน โอกาสที่เหตุการณ์เหล่านั้นจะเกิดขึ้นได้พร้อมกัน มีค่าเท่ากับผลคูณของแต่ละเหตุการณ์ดังนั้นโอกาสที่จะเกิด ดังภาพ

จากอัตราส่วนของแต่ละลักษณะ คือ ลักษณะเมล็ดกลม : เมล็ดขรุขระ เท่า กับ 3:1 และลักษณะเมล็ดเหลือง : เมล็ดเขียว เท่ากับ 3:1 เมื่อพิจารณาสองลักษณะพร้อมกันได้ F2 ที่มีอัตราส่วนเมล็ดกลมสีเหลือง F2 เมล็ดกลมสีเขียว เป็น 9:3:3:1 อัตราส่วนดังกล่าวเป็นไปตามกฎผลคูณของความน่าจะเป็นที่เกิดขึ้นจากเหตุการณ์หนึ่ง ๆ

ยีนควบคุมลักษณะรูปร่างของเมล็ด และยีนควบคุมลักษณะสีของเมล็ดสามารถแยกตัวออกจากกัน เข้าสู่เซลล์สืบพันธุ์ และรวมกันได้อย่างอิสระ ทำให้เกิดกฎข้อที่ 2 คือ กฎการรวมกลุ่มอย่างอิสระ (Law of independent assortment) สรุปใจความว่า ในการรวมกลุ่มของเซลล์สืบพันธุ์ จะมีการรวมกลุ่มของยีนเป็นไปอย่างอิสระ จึงทำให้สามารถทำนายอัตราส่วนของเซลล์สืบพันธุ์ ที่มีกลุ่มของยีนต่าง ๆ เช่น จีโนไทป์ RrYy จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ 4 ชนิด คือ RY Ry rY ry ในอัตราส่น 1:1:1:1 เซลล์สืบพันธุ์ 4 ชนิดของทั้งพ่อละแม่ มีโอกาสรวมกลุ่มกันอย่างอิสระ รุ่น F2 จึงมีฟีโนไทป์ 9:3:3:1

การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

large

 

เมนเดล

บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์

เกรเกอร์ โยฮันน์ เมนเดล เกิดวันที่ 20 กรกฎาคม ค.ศ.1822 เป็นบาทหลวงชาวออสเตรีย และในขณะเดียวกันเขาก็เป็นอาจารย์สอนหนังสือให้แก่นักเรียน สอนนักเรียน ถึงเรื่องพันธุ์กรรมด้วย เมนเดลมีความสนใจศึกษาด้านวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ ด้านพันธุศาสตร์ เขาได้ใช้สถานที่ภายในบริเวณวัดเพื่อทำการทดลองสิ่งต่างๆ ที่เขาสนใจ เมนเดลเริ่มต้นทดลองเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ.1856 เรื่องที่เขาทำการทดลองคือ การรวบรวมต้นถั่วหลายๆพันธุ์นำมาผสมกันหลายๆวิธีเขาใช้เวลาทดลองต่อเนื่อง ถึง 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 เดอฟรีส์ ชาวฮอลันดา คาร์ล คอร์เรนส์ ชาวเยอรมันและ เอริช ฟอน แชร์มาค ชาวออสเตรเลีย ได้ทดลองผสมพันธุ์พืชชนิดอื่นๆ และได้ผลการทดลองตรงกับที่เมนเดลเคยรายงานไว้ ทำให้เมนเดลเป็นที่รู้จัก ในวงการพันธุศาสตร์นับแต่นั้นเป็นต้นมา

เขาได้รับการ สถาปนาสมณศักดิ์เป็นเจ้าอาวาสประจำโบสถ์ที่ Alt Brünn ภาระงานบริหารได้ทำให้เขาไม่มีเวลาทำการทดลองเรื่องการ ผสมพันธุ์พืชอีกเลย จนกระทั่งเขาเสียชีวิตลงในวันที่ 6 มกราคม ค.ศ.1884 ขณะมีอายุได้ 61 ปี ด้วยโรคหัวใจวาย ศพของเขาได้ถูกนำ ไปฝังที่สุสานใกล้โบสถ์ ในพิธีศพมีสานุศิษย์และชาวบ้านที่ได้เดินทางมาไว้อาลัยนักบวชคนหนึ่ง ซึ่งได้อุทิศชีวิตให้ทานแก่ผู้ยากไร้ แต่ไม่มีใครเลยจะรู้สักนิดว่า พวกเขากำลังร่ำลาอาลัยนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่งของโลก

จากข้อมูลดิบที่เมนเดลได้ตีพิมพ์นั้น ก่อนจะมาสรุปเป็นกฎได้นั้น ปัจจุบันมีผู้ตั้งข้อโตแย้งว่าตัวเลขที่ได้จากการทดลองของเมนเดลใกล้เคียง กับค่าทางทฤษฎีเกินไปจนเป็นที่น่าสงสัย ทั้งนี้อาจเกิดจากความบังเอิญหรือเป็นความจงใจของเมนเดลเองก็ได้

          อย่างไรก็ตามการค้นพบของเมนเดลถือว่าเป็นการค้นพบยิ่งใหญ่ครั้งหนึ่งในวงการพันธุศาสตร์ เนื่องจากเมนเดลสามารถไขความลับการสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ จากบรรพบุรุษไปสู่ลูกหลานโดยที่ในสมัยนั้นยังไม่มีการค้นพบสารพันธุกรรม ดีเอ็นเอ ยีนหรือโครโมโซมแต่อย่างใด

การศึกษาพันธุศาสตร์ของเมนเดล

มนุษย์เริ่มรู้จักการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มีความสงสัยในเรื่องบางสิ่งบางอย่างเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ และการ ถ่ายทอดกรรมพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งสรุปได้ดังนี้

ปัญหาการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตพวกดิพลอยด์ต้องมีพ่อและแม่เป็นผู้ให้กำเนิดลูกโดยการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ นักชีววิทยาให้ความสนใจในปัญหาการสืบพันธุ์และการถ่ายทอดกรรมพันธุ์มาก ในช่วงเวลา 300 ปีที่ผ่านมาในคริสต์ศตวรรษที่ 19 นักชีววิทยาได้ทราบความจริงว่ามีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อได้ ไซโกตจึงจะเจริญเป็นตัวใหม่ต่อไป
จากปัญหาแรกสังเกตได้ว่า ลักษณะต่างๆ ที่แสดงออกในรุ่นลูกจะคล้ายกับลักษณะหลักที่ปรากฎในรุ่นพ่อ–แม่ (Similarity) เช่น แมวก็มีลูกเป็นแมว เสือก็มีลูกเป็นเสือ แต่สิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันเฉพาะอย่าง คือ แมวยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของแมวเสือยังคงรักษาลักษณะเผ่าพันธุ์ของเสือ การถ่ายทอดลักษณะหลังต่างๆจากพ่อ–แม่ ไปสู่รุ่นลูกเกิดขึ้นได้อย่างไร อะไรเป็นตัวกลางสำคัญในการถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์

พ่อและแม่ต่างถ่ายทอดลักษณะกรรมพันธุ์ของแต่ละฝ่ายไปสู่ลูกจึงพบว่าลูกมีลักษณะหลักต่างๆ เหมือนพ่อบ้างและเหมือนแม่บ้างแต่ถ้าได้ศึกษาให้ละเอียดจะพบว่าลูกไม่ได้ เหมือนกับพ่อและแม่ทุกอย่าง จะมีข้อแตกต่างเล็กน้อย มีความแตกต่างแปรผัน (Variation) ของลักษณะปลีกย่อยในหมู่ลูกที่เกิดจากพ่อแม่เดียวกัน ยกเว้นลูกฝาแฝดเหมือนความแตกต่างแปรผันลักษณะกรรมพันธุ์จะยิ่งมีมากขึ้นในหมู่ประชากรต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน

เมื่อมีการปฏิสนธิระหว่างไข่จากแม่และสเปิร์มจากพ่อจะได้ไซโกต (Zygote) เจริญเป็นตัวใหม่ ปัญหาทั้ง 3 ประการ เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษาหาหลักเกณฑ์การถ่ายทอดกรรมพันธุ์ นอกจากนี้ยังมีปัญหาคือ เมื่อไซโกตเจริญต่อไปจนได้เซลล์จำนวนมาก ล้วนแต่เป็นองค์ประกอบทางกรรมพันธุ์เหมือนกับเซลล์ไซโกตทุกประการ แต่กลุ่มเซลล์แต่ละกลุ่มจะเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ เช่น ตา หู จมูก หัวใจ ปอด แขน ขา

การทดลองของเมนเดล

เมนเดลประสบผลสำเร็จในการทดลอง จนตั้งเป็นกฎเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่มายังลูกหลานใน ช่วงต่อๆ มาได้เนื่องจากสาเหตุสำคัญสองประการ คือ

  1. เมนเดลรู้จักเลือกชนิดของพืชมาทำการทดลอง พืชที่เมนเดลใช้ในการทดลองคือถั่วลันเตา (Pisum sativum) ซึ่งมีข้อดีในการศึกษาด้านพันธุศาสตร์หลายประการ เช่น
    1.1 เป็นพืชที่ผสมตัวเอง (self- fertilized) ซึ่งสามารถสร้างพันธุ์แท้ได้ง่าย หรือจะทำการผสมข้ามพันธุ์ (cross-fertilized) เพื่อสร้างลูกผสมก็ทำได้ง่ายโดยวิธีผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination)
    1.2 เป็นพืชที่ปลูกง่าย ไม่ต้องทำนุบำรุงรักษามากนัก ใช้เวลาปลูกตั้งแต่ปลูกจนถึงเก็บเกี่ยวภายในหนึ่งฤดูปลูก (growing season) หรือประมาณ 3 เดือน เท่านั้น และยังให้เมล็ดในปริมาณที่มากด้วย
    1.3 เป็นพืชที่ มีลักษณะทางพันธุกรรม ที่แตกต่างกันชัดเจนหลายลักษณะ ซึ่งในการทดลองดังกล่าว เมนเดลได้นำมาใช้ 7 ลักษณะด้วยกัน
  2. เมนเดลรู้จักวางแผนการทดลอง
    2.1 เลือกศึกษาการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตาแต่ละลักษณะก่อน เมื่อเข้าใจหลักการถ่ายทอดลักษณะนั้นๆ แล้ว เขาจึงได้ศึกษาการถ่ายทอดสองลักษณะไปพร้อม ๆ กัน
    2.2 ในการผสมพันธุ์จะใช้พ่อแม่ พันธุ์แท้ (pure line) ในลักษณะที่ตรงกันข้ามกัน มาทำการผสมข้ามพันธุ์เพื่อสร้างลูกผสมโดยใช้มือช่วย (hand pollination )
    2.3 ลูกผสมจากข้อ 2.2 เรียกว่าลูกผสมช่วงที่ 1 หรือ F1( first filial generation) นำลูกผสมที่ได้มาปลูกดูลักษณะที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบ2.4 ปล่อยให้ลูกผสมช่วงที่ 1 ผสมกันเอง ลูกที่ได้เรียกว่า ลูกผสมช่วงที่ 2 หรือ F2( second filial generation) นำลูกช่วงที่ 2 มาปลูกดูลักษณะต่างๆ ที่เกิดขึ้นว่าเป็นอย่างไร บันทึกลักษณะและจำนวนที่พบลักษณะต่างๆ ของถั่วลันเตาที่เมนเดล ใช้ในการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
  3. ลักษณะของเมล็ด – เมล็ดกลม และ เมล็ดย่น (round & wrinkled)
  4. สีของเปลือกหุ้มเมล็ด – สีเหลือง และ สีเขียว (yellow & green)
  5. สีของดอก – สีม่วงและ สีขาว (purple & white)
  6. ลักษณะของฝัก – ฝักอวบ และ ฝักแฟบ (full & constricted)
  7. ลักษณะสีของฝัก – สีเขียว และ สีเหลือง (green & yellow )
  8. ลักษณะตำแหน่งของดอก-ดอกติดอยู่ที่กิ่ง และเป็นกระจุกที่ปลายยอด (axial & terminal)
  9. ลักษณะความสูงของต้น – ต้นสูง และ ต้นเตี้ย (long & short) ลักษณะที่แตกต่างกันอย่าง เห็นได้ชัด 7 ลักษณะ

ที่มา science.rbru.ac.th/~winp/images/4032401_gen/03mendelian.pdf

ข้อสรุปจากการวิเคราะห์ของเมนเดล

  1. การถ่ายทอดลักษณะหนึ่งลักษณะใดของสิ่งมีชีวิตถูกควบคุมโดยปัจจัย (factor) เป็นคู่ๆ ต่อมาปัจจัยเหล่านั้นถูกเรียกว่า ยีน (gene)
  2. ยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆจะอยู่กันเป็นคู่ๆ และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปได้
  3. ลักษณะแต่ละลักษณะจะมียีนควบคุม 1 คู่ โดยมียีนหนึ่งมาจากพ่อและอีกยีนมาจากแม่
  4. เมื่อมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์(gamete) ยีนที่อยู่เป็นคู่ๆ จะแยกออกจากกันไปอยู่ในเซลล์สืบพันธุ์ของแต่ละเซลล์และ ยีนเหล่านั้นจะเข้าคู่กันได้ใหม่อีกในไซโกต
  5. ลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่น F1  ไม่ได้สูญหายไปไหนเพียงแต่ไม่สามารถแสดงออกมาได้
  6. ลักษณะที่ปรากฏออกมาในรุ่น F1 มีเพียงลักษณะเดียวเรียกว่า ลักษณะเด่น (dominant) ส่วนลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F2  และมีโอกาสปรากฏในรุ่นต่อไปได้น้อยกว่า เรียกว่า ลักษณะด้อย (recessive)
  7. ในรุ่น F2 จะได้ลักษณะเด่นและลักษณะด้อยปรากฏออกมาเป็นอัตราส่วน เด่น : ด้อย = 3 : 1

ลักษณะทางพันธุกรรม

ลักษณะทางพันธุกรรม

ลักษณะทางพันธุกรรม  หมายถึง  ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถูกควบคุมโดยกรดนิวคลีอิกชนิด DNA หรือ RNA ที่สามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อๆไป โดยอาศัยเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์ชนิดอื่นๆ เป็นสื่อกลางในการถ่ายทอด

ประเภทของลักษณะทางพันธุกรรม

ลักษณะทางพันธุกรรมแบ่งได้เป็น 2 ประเภท

1.ลักษณะที่มีความแปรผันไม่ต่อเนื่อง (Discontinuous variationเป็นลักษณะพันธุกรรมที่

 

               –  แยกความแตกต่างกันได้อย่างชัดเจน

              –   มักถูกควบคุมด้วยยีนน้อยคู่

–  มันเกี่ยวข้องกันทางด้านคุณภาพ

            –  ตัวอย่างเช่น การห่อลิ้น  การถนัดใช้มือขวาหรือมือซ้าย  จำนวนชั้นของหนังตา คนผิวเผือกกับคนผิวปกติ  การมีหรือไม่มีลักยิ้ม  การเวียนของขวัญ  พันธุกรรมหมู่เลือด  การมีหรือไม่มีติ่งหู เป็นต้น

2.ลักษณะที่มีความแปรผันต่อเนื่อง (Continuous variation)

 

เป็นลักษณะพันธุกรรมที่

               –  ไม่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน

               –  มักถูกควบคุมด้วยยีนหลายคู่ ( Polygenes หรือ Multipel genes )

              –   มักเกี่ยวข้องกับทางด้ายปริมาณ

              –  ตัวอย่างเช่น  สีผิวของคนปกติ  น้ำหนัก  ส่วนสูง  ผลผลิต  ระดับสติปัญญา เป็นต้น

 

คำศัพท์ที่ควรทราบในการศึกษาพันธุศาสตร์

           

 

 เซลล์สืบพันธุ์ (Gamete หรือ Sex cell) หมายถึง ไข่ (egg) หรือ สเปิร์ม   (sperm) ซึ้งเป็นโครงสร้างที่บรรจุสารพันธุกรรมที่จะถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกเมื่อมีการปฏิสนธิเกิดขึ้น ในเซลล์สืบพันธุ์จะไม่มียีนที่เป็นอัลลีล (Allele) กัน

ลักษณะเด่น (Dominance) หมายถึง ลักษณะที่ปรากฏออกมาในรุ่นลูกหรือรุ่นต่อๆ ไปเสมอ

ลักษณะด้อย (Recessive) หมายถึง ลักษณะที่ไม่มีโอกาสปรากฏในรุ่นต่อไป เป็นยีนที่แฝงอยู่จะถูกข่มโดยยีนเด่น

ยีน (Geneหมายถึง หน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นสารเคมีจำพวกกรดนิวคลีอิกโดยเฉพาะ DNA จะพบมากที่สุด หรือ RNA ในไวรัสบางชนิดและไวรอยด์

โฮโมไซกัสยีน (Homozygous gene หมายถึง ยีนที่เหมือนกันอยู่ด้วยกัน  เช่น TT ,tt , aaเป็นต้น

เฮเทอโรไซกัสยีน (Heterozygous geneหมายถึง ยีนที่ต่างกันอยู่ด้วยกัน เช่น Tt , Aa เป็นต้น

จีโนไทป์ (Genotypeหมายถึง ลักษณะหรือแบบของยีนที่ควบคุมลักษณะ จำแนกได้ 3 ประเภท คือ

1.Homozygousgenotype เป็นจีโนไทป์ที่ประกอบด้วยยีนเด่นหมือนกัน อาจเรียกว่า พันธุ์แท้ ซึ่งมี 2 ประเภทคือ

– Homozygous  dominanceเป็นจีโนไทป์ที่ประกอบด้วยยีนเด่นเช่น AA , TT มักเรียกว่า พันธุ์แท้ของลักษณะเด่น

– Homozygous  recessiveเป็นจีโนไทป์ที่ประกอบด้วยยีนด้อยเช่นtt, ssมักเรียกว่า พันธุ์แท้ของลักษณะด้อย

2.Heterozygousgenotypeเป็นจีโนไทป์ที่ประกอบด้วยยีนต่างกัน มักเรียกว่า พันธุ์ทาง  เช่นTt , Ss

3. Hemizygousgenotypeเป็นจีโนไทป์ที่ประกอบด้วยยีนเพียงยีนเดียวในการควบคุมพันธุกรรมหนึ่งพันธุกรรม เช่น XcY

  ฟีโนไทป์ (Phenotype)หมายถึง ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ปรากฏออกมาเนื่องจากการแสดงออกของยีน และอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม

โฮโมโลกัสโครโมโซม (Homologous chromosomeหมายถึง โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือนกันมีขนาดและรูปร่างภายนอกเหมือนกัน (แต่ยีนภายในอาจแตกต่างกัน) โดยท่อนหนึ่งมาจากพ่ออีกท่อนหนึ่งมาจากแม่

โฮโมไซกัสโครโมโซม (Homozygous chromosome)   หมายถึง โครโมโซมที่เป็นโฮโมโลกัสกัน และมียีนที่เป็นโฮโมโลกัสกันอย่างน้อย 1 คู่

 1375161_543117652436968_458108878_n

ภูมิคุ้มกันร่างกาย

ภูมิคุ้มกันของร่างกาย
 
     มนุษย์เมื่อดำรงชีวิตอยู่ก็จะต้องเผชิญกับสิ่งแวดล้อมต่างๆ มากมาย ทั้งสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมและที่ไม่เหมาะสม และสิ่งแวดล้อมบางอย่างก็อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ได้ เช่น จุลินทรีย์ สารเคมี ไวร้ส สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กและฝุ่นละอองต่าง ๆ เป็นต้น ดังนั้นร่างกายมนุย์จึงจำเป็นต้องมีระบบภูมิคุ้มกัน เพื่อช่วยต่อต้านและกำจัดสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ที่เข้าสู่ร่างกาย เพื่อให้มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้อย่างปกติสุข และมีสุขภาพกายที่สมบูรณ์แข็งแรง
     เราเรียกสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ที่เข้าสู่ร่างกายของมนุษย์ว่า แอนติเจน (antigen) ซึ่งเป็นสารหรือสิ่งมีชีวิตที่เมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้ว จะส่งผลทำให้เกิดการตอบสนองของร่างกายหรือก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ได้ ดังนั้นร่างกายมนุษย์จึงจำเป็นต้องมีกลไกตอบสนองในการกำจัดสิ่งแปลกปลอมเหล่านี้ เพื่อให้การทำงานของระบบต่าง ๆ ภายในร่างกายสามารถดำเนินไปได้อย่างปกติ โดยเราเรียกระบบภายในร่างกายที่มีหน้าที่ต่อต้านสิ่งแปลกปลอมและความผิดปกติต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับร่างกายว่า ระบบภูมิคุ้มกัน (immune system)
 
ลักษณะการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน
 
          ในร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยระบบภูมิคุ้มกันต่าง ๆ มากมายหลายระบบ ซึ่งแต่ละระบบจะมีกลไกการทำงานที่แตกต่างกัน โดยสามารถจำแนกลักษณะการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน ตามความจำเพาะเจาะจงในการป้องกันสิ่งแปลกปลอมได้เป็น 2 ลักษณะ คือ ระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะเจาะจง และระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะเจาะจง ซึ่งมีความแตกต่างกันดังนี้
    1. ระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะเจาะจง (nonspecific defense mechanism) 
          ระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะเจาะจง เป็นกลไกการกำจัดสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาในร่างกายแบบไม่จำเพาะเจาะจง(ไม่ระบุชนิด) มีความสามารถในการป้องกันหรือทำลายเชื้อจุลินทรีย์หรือสิ่งแปลกปลอมไม่สูงนัก อาจกำจัดเชื้อจุลินทรีย์ได้เพียงระดับหนึ่งเท่านั้น ระบบภูมิคุ้มกันนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามอายุ พันธุกรรม ฮอร์โมน และภาวะโภชนาการของแต่ละบุคคล ซึ่งสามารถแบ่งลักษณะของกลไกการทำงานได้เป็น 3 แบบ คือ การป้องกันทางกายวิภาค การป้องกันโดยสารเคมีในร่างกายและการป้องกันโดยการสะกดกลืนกิน ดังนี้
 
     1)  การป้องกันทางกายวิภาค (anatamical barrier) คือ กลไกการป้องกันสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกาย ซึ่งเกิดจากการกีดขวางตามธรรมชาติ ได้แก่ ผิวหนัง (skin) เยื่อเมือก (mucous) ที่บุตามผิวของอวัยวะต่าง ๆ และขนอ่อน (cilia) ตามอวัยวะต่าง ๆ รวมถึงกลไกการบีบตัวของกล้ามเนื้อกระเพาะปัสสาวะ เป็นต้น
          1.1)  ผิวหนัง เป็นด่านป้องกันที่อยู่ด้านนอกของร่างกาย มีบทบาทในการป้องกันเชื้อจุลินทรีย์ ฝุ่นละอองรวมทั้งสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ไม่ให้เข้าสู่ร่างกาย โดยที่ผิวหนังจะมีความชุ่มชื้นต่ำ ทำให้เชื้อจุลินทรีย์ต่าง ๆ ที่มาเกาะตามผิวหนังขาดความชุ่มชื้นและตายได้ในที่สุด นอกจากนี้ที่ผิวหนังยังมีสารกลุ่มเคอราติน (keratin) ซึ่งช่วยป้องกันการติดเชื้อ และผิวหนังยังสามารถขจัดเชื้อจุลินทรีย์ออกไปได้ ด้วยการหลุดลอกของผิวหนังชั้นนอก
          1.2)  เยื่อบุผิว เป็นส่วนที่มีเยื่อเมือกช่วยดักจับเชื้อจุลินทรีย์ด้วยการหุ้มเคลือบ โดยประกอบกับการทำงานของขนที่มีขนาดเล็ก (cilia) ซึ่งสามารถพบได้ตามระบบทางเดินหายใจ เช่น โพรงจมูก ช่วยกวาดสิ่งแปลกปลอมหรือเชื้อจุลินทรีย์ให้เคลื่อนที่ไปทางหลอดลมหรือโพรงจมูก และขับออกจากร่างกายโดยการไอ จาม หรือขับออกในรูปเสมหะ ที่อาจคายออกหรือกลืนลงสู่กระเพาะอาหารแล้วถูกขับออกทางอุจจาระได้ นอกจากโพรงจมูกแล้ว กลไกการป้องกันสิ่งแปลกปลอมเช่นนี้ อาจพบได้ตามช่องเปิดของร่างกายส่วนต่าง ๆ อีกด้วย
          1.3)  การปัสสาวะ ในท่อปัสสาวะจะมีสภาพที่เป็นกรดอ่อน ๆ ซึ่งสามารถป้องกันเชื้อจุลินทรีย์ที่บุกรุกเข้าสู่ร่างกายบางชนิดได้ โดยเมื่อมีการปนเปื้อนของเชื้อในระบบ เชื้อจุลินทรีย์หรือสิ่งแปลกปลอมจะถูกกล้ามเนื้อของกระเพาะปัสสาวะบีบตัวและผลักดันออกจากร่างกายด้วยแรงดันของการปัสสาวะ การอั้นปัสสาวะเป็นประจำจะก่อให้เกิดการสะสมและการอักเสบเนื่องจากเชื้อจุลินทรีย์ที่อยู่ในกระเพาะปัสสาวะได้
 
    2)  การป้องกันโดยสารเคมีในร่างกาย (chemical factor) คือ กลไกการป้องกันสิ่งแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกายที่เกิดขึ้นจากสารเคมีต่าง ๆ ที่ร่างกายหลั่งออกมา ทำให้เกิดสภาพที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ เช่น เอนไซม์บางชนิดที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ สารคัดหลั่งบางชนิดที่ทำให้ร่างกายมีสภาพความเป็นกรด-เบสสูงจนไม่เหมาะต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ เป็นต้น การป้องกันโดยสารเคมีในร่างกาย ได้แก่อวัยวะต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
        2.1)  ต่อมเหงื่อ เป็นต่อมที่สามารถขับน้ำเหงื่อ ซึ่งเป็นสารคัดหลั่งที่มี pH ระหว่าง 3-5 ประกอบด้วยกรดต่าง ๆ เช่น กรดไขมัน (fatty acid) กรดแลคติก (lactic acid) กรดคาร์โปอิก (carproic acid) และกรดคาร์ไพลิก (caprylic acid) เป็นต้น เหงื่อจึงเป็นสารที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราบางชนิดถูกทำลายและขับออกจากรูขุมขนได้
        2.2)  ต่อมน้ำตา สามารถหลั่งน้ำตา ซึ่งประกอบด้วยเอนไซม์ไลโซไซม์ (lysozyme) ที่สามารถทำลายผนังเซลล์ของแบคทีเรียได้ น้ำตาจึงเป็นสารละลายที่ช่วยป้องกันการติดเชื้อจุลินทรีย์ในดวงตา นอกจากนี้หากมีสิ่งแปลกปลอมเข้าสู่ดวงตา ต่อมน้ำตาจะมีการหลั่งน้ำตาออกมามาก เพื่อช่วยชะล้างสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ออกไปจากดวงตาได้
        2.3)  ช่องปาก ในช่องปากประกอบด้วยต่อมน้ำลาย ซึ่งสามารถหลั่งน้ำลายที่มีความเป็นด่าง จึงช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์บางชนิดได้ นอกจากนี้ในน้ำลายยังประกอบด้วยเอนไซม์ไลโซไซม์ ซึ่งช่วยทำลายเชื้อจุลินทรีย์บางชนิดได้ด้วย
        2.4)  อวัยวะเพศ ภายในช่องคลอดของเพศหญิงจะมีสภาพเป็นกรด ซึ่งเป็นสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อโรคหลายชนิด ส่วนในอวัยวะเพศชายจะมีสารประกอบโพลีเอมีน (polyamine) อยู่ในน้ำอสุจิ เรียกว่า สเปอร์ไมน์ (spermine) สามารถยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรียแกรมบวกจึงช่วยลดการติดเชื้อในอวัยวะเพศชายได้
        2.5)  ระบบย่อยอาหาร ในระบบย่อยอาหารจะมีกรดเกลือ (hydrochloric acid; HCI) ซึ่งเป็นน้ำย่อยที่หลั่งออกมาจากกระเพาะอาหาร มีสมบัติความเป็นกรดสูง สามารถทำลายแบคทีเรียต่าง ๆ ได้หลายชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคอุจจาระร่วง และไวรัสที่ไม่มีผนังหุ้มต่าง ๆ และยังสามารถย่อยสลายสารกลุ่มไลโพโปรตีน (lipoprotein) ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเชื้อจุลินทรีย์ได้
 
นอกจากการป้องกันโดยสารต่าง ๆ ที่ร่างกายผลิตออกมาแล้ว ตามอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกาย จะมีเชื้อจุลินทรีย์อาศัยอยู่ โดยเชื้อจุลินทรีย์เหล่านี้จะอาศัยอยู่ในร่างกายตามปกติและไม่ก่อโรค เรียกว่า จุลินทรีย์ประจำถิ่น (Normal Flora) ซึ่งเชื้อประจำถิ่นเหล่านี้จะเป็นผู้แย่งอาหารและพื้นที่อยู่อาศัยของเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อโรครวมทั้งยังสร้างสารต่อต้านการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ชนิดอื่น ทำให้เชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อโรคชนิดต่าง ๆ ไม่ให้มีปริมาณมากจนเกินไป แต่หากร่างกายได้รับยาฆ่าเชื้อเป็นประจำ จะทำให้เกิดการรบกวนระบบปกป้องโดยธรรมชาติของเชื้อจุลินทรีย์ประจำถิ่นเหล่านี้ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการเสียสมดุลของเนื้อเยื่อที่ตำแหน่งดังกล่าวได้   
 
    3)  การสะกดกลืนกิน (phagocytosis) เป็นกลไกการป้องกันสิ่งแปลกปลอมในร่างกายที่มีความสำคัญมากเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของเม็ดเลือดขาวต่าง ๆ ในร่างกาย โดยเมื่อเชื้อจุลินทรีย์หรือสิ่งแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกาย จะทำให้เนื้อเยื่อบริเวณนั้นเกิดการอักเสบขึ้น (inflammatory) จากนั้นเซลล์เม็ดเลือดขาวต่าง ๆ จะเข้าจับกินเชื้อจุลินทรีย์และทำลายสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่เซลล์ แล้วจึงเกิดการย่อยสลายตัวเองพร้อมกับเชื้อจุลินทรีย์ให้ตายพร้อมกันกลายเป็นหนอง โดยขั้นตอนในการทำลายเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอมของเม็ดเลือดขาว จะประกอบด้วยขั้นตอนต่าง ๆ ดังนี้
 
        1.  การเคลื่อนตัวเพื่อเข้าไปหาสิ่งแปลกปลอมนั้น (chemotaxis)
        2.  กระบวนการเปลี่ยนแปลงสมบัติของจุลินทรีย์หรือสิ่งแปลกปลอม (opsonization)
        3.  การกลืนหรือล้อมเข้าเซลล์ (ingestion)
        4.  กระบวนการย่อยทำลายในเซลล์ (intracellular digestion) หรือการฆ่าทำลายจุลินทรีย์ (killing)
        5.  การปล่อยสิ่งแปลกปลอมที่ถูกทำลายออกสู่ภายนอกเซลล์ (elimination)
 
    4)  อินเตอร์เฟอรอน (interferon; IFN) เป็นกลุ่มของโปรตีนที่มีความสำคัญในการขัดขวางการแบ่งตัวของไวร้ส จึงช่วยป้องกันการติดเชื้อไวรัสได้ อินเตอร์เฟอรอนจะถูกกระตุ้นให้สร้าขึ้นในร่างกายจากการรับเชื้อไวรัสหรือแบคทีเรียบางชนิด ในปัจจุบันอินเตอร์เฟอรอนจัดเป็นสารที่มีศักยภาพสูง ดังนั้นมีการศึกษาเพื่อพัฒนาให้สามารถใช้งานทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้สำหรับรักษาโรคติดเชื้อไวรัสชนิดต่าง ๆ และโรคมะเร็ง ที่ยังเป็นปัญหาในการรักษาโรคในปัจจุบัน
 
    5)  เซลล์เอ็นเค (natual killer cell; NK cell) เป็นเซลล์กลุ่มลิมโฟไซต์ สร้างขึ้นจากเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งอยู่ในไขกระดูก โดยเซลล์นี้เจริญเต็มที่ได้ในกระแสเลือดไขกระดูก และม้าม เซลล์ชนิดนี้จะมีหน้าที่ทำลายเซลล์เนื้องอก (tumor cell) และเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัส
 
    6)  ระบบคอมพลีเมนต์ (complement system) เป็นระบบที่ประกอบด้วยกลุ่มของโปรตีนมากกว่า 20 ชนิดในซีรัมหรือน้ำเลือด ซึ่งโปรตีนเหล่านี้จะถูกกระตุ้นจากการรวมตัวของแอนติเจนและแอนติบดี (antigen antibody complex) เกิดปฏิกิริยาเชื่อมโยงอย่างต่อเนื่องและมีกระบวนการที่ซับซ้อน ได้ผลผลิตจากปฏิกิริยาที่สามารถเข้าจับตัวกับผิวของเชื้อโรคหรือแอนติเจนก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหน้าที่และรูปร่าง จนทำให้เซลล์เสียสภาพและตายในที่สุด การเกิดระบบคอมพลีเมนต์นี้ ได้แก่ การอักเสบ (inflammation) และสภาวะช็อก (anaphylaxis) เป็นต้น         
 
 
     2.  ระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะเจาะจง (specific defense mechanism)
           ระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะเจาะจง(ระบุชนิด) หรือการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน (immune response) เป็นกลไกการกำจัดสิ่งแปลกปลอมหรือแอนติเจนต่าง ๆ ในร่างกาย ที่มีความจำเพาะต่อแอนติเจนแต่ละชนิด ซึ่งได้แก่ จุลินทรีย์ สารพิษ และโมเลกุลของสารต่าง ๆ ภายนอกร่างกาย รวมถึงเซลล์หรือสิ่งที่เกิดขึ้นจากความผิดปกติในร่างกาย
 
การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายทั้งแบบไม่จำเพาะเจาะจงและแบบจำเพาะเจาะจง ล้วนจำเป็นต้องมีเซลล์ลิมโฟไซต์ เพื่อให้เกิดการตอบสนองของภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะเจาะจง จะสามารถแบ่งได้เป็น 2 ระบบ ดังนี้
    1)  ระบบภูมิคุ้มกันจากกระแสเลือดและสารคัดหลั่ง (Humoral Immune Response; HIR) คือ ระบบภูมิคุ้มกันที่เกิดจากเซลล์ลิมโฟไซต์ชนิด บี ตอบสนองต่อแอนติเจนแต่ละชนิดอย่างจำเพาะเจาะจง ทำให้มีการสร้างแอนติบอดีขึ้น เพื่อกำจัดแอนติเจนต่าง ๆ ที่เข้ามาในร่างกาย เรียกว่าแอนติบอดีที่สร้างขึ้นอย่างจำเพาะนี้ว่า อิมมิวโนโกลบูลิน (immunoglobulin)
 
         เมื่อร่างกายเราได้รับแอนติเจน ร่างกายของเราจะสามารถสร้างแอนติบอดีได้ภายใน 14 วัน ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของแอนติเจน ปริมาณของแอนติเจนที่ได้รับ และวิธีการเข้าสู่ร่างกาย โดยระบบภูมิคุ้มกันจากกระแสเลือดและสารคัดหลั่ง เป็นระบบที่สามารถถ่ายทอดจากผู้ที่มีภูมิคุ้มกัน (immunized donor) ไปยังผู้ที่ยังไม่มีภุมิคุ้มกัน (negative host) ได้ ด้วยการส่งผ่านทางกระแสเลือด
 
 
    2)  ระบบภูมิคุ้มกันจากเซลล์ (cell-mediated immune response; CMIR หรือ cell-mediated immunity; CMI)คือ ระบบภูมิคุ้มกันที่เกิดจากการตอบสนองทางภูมคุ้มกันของเซลล์ ซึ่งเซลล์ที่ทำหน้าที่รับผิดชอบ คือ เซลล์ลิมโฟไซต์ที่มีการตอบสนองต่อสารจำเพาะ (specifically sensitized lymphocyte; SSL) หรือ ลิมโฟไซต์ชนิด ที (T lymphocyte) ซึ่งมีการพัฒนาผ่านทางต่อมไทมัส จนได้เป็นเซลล์ที่สมบูรณ์ 3 ชนิด คือ เซลล์ที่ทำลายสิ่งแปลกปลอม เซลล์ทีผู้ช่วย และเซลล์ทีกดระงับ ซึ่งเซลล์ทีต่าง ๆ เหล่านี้จะไปสะสมอยู่ตามอวัยวะต่าง ๆ ได้แก่ ต่อมน้ำเหลือง ต่อมทอนซิลและม้าม รวมถึงกระแสเลือดทั่วร่างกาย
          2.1.  เซลล์ทีทำลายสิ่งแปลกปลอม หรือเซลล์ทีไซโททอกซิก (cytotoxic T cell; Tc) ทำหน้าที่ทำลายแอนติเจนที่เข้าสู่ร่างกาย ซึ่งได้แก่ เซลล์จุลินทรีย์ เซลล์ร่างกายที่ติดเชื้อ หรือเซลล์มะเร็ง ด้วยการหลั่งโปรตีนออกมาทำลายเซลล์ติดเชื้อให้แตกสลายและตายในที่สุด
          2.2. เซลล์ทีผู้ช่วย หรือเซลล์ทีเฮลเปอร์ (helper T cell; TH) ทำหน้าที่กระตุ้นลิมโฟไซต์ชนิดบี ให้สร้างแอนติบอดีที่จำเพาะต่อชนิดแอนติเจน ทั้งยังทำหน้าที่กระตุ้นการทำงานของเซลล์ทีชนิดอื่น ๆ ด้วย
          2.3. เซลล์ทีกดระงับ หรือเซลล์ทีซัพเพรสเซอร์ (suppressor T cell; Ts) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของลิม โฟไซต์ชนิด บี และ ชนิด ที ที่เป็นเซลล์ทีผู้ช่วย หรือเซลล์ทีทำลายสิ่งแปลกปลอมให้อยู่ในสภาวะสมดุล

ชีววิทยา จริยธรรม

                                                               
ชีวจริยธรรม (bioethics) หมายถึงการปฏิบัติต่อสิ่งมีชีวิตอย่างมีคุณธรรม ไม่ทำร้าย หรือทำอันตรายต่อสัตว์หรือมนุษย์เพื่อการศึกษาหรือการวิจัยจรรยาบรรณในการใช้สัตว์ทดลอง สำนักงานคณะกรรมการการวิจัยแห่งชาติ ได้กำหนดจรรยาบรรณการใช้สัตว์
เพื่องานวิจัย งานสอน งานทดสอบ และงานผลิตชีววัตถุไว้ดังนี้
1. ผู้ใช้สัตว์ต้องตระหนักถึงคุณค่าของชีวิตสัตว์
2. ผู้ใช้สัตว์ต้องตระหนักถึงความแม่นยำของผลงานโดยใช้สัตว์จำนวนน้อยที่สุด
3. การใช้สัตว์ป่าต้องไม่ขัดต่อกฎหมายและนโยบายการอนุรักษ์ป่า
4. ผู้ใช้สัตว์ต้องตระหนักว่าสัตว์เป็นสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับมนุษย์
5. ผู้ใช้สัตว์ต้องบันทึกการปฏิบัติต่อสัตว์ไว้เป็นหลักฐานอย่างครบถ้วน
การกำกับดูแลให้ผู้ใช้สัตว์ปฏิบัติตามจรรยาบรรณการใช้สัตว์ ทั้งระดับองค์กร และระดับชาติ ต้องจัดให้มีคณะกรรมการกำกับติดตามดูแลรับผิดชอบ เช่น ในระดับชาติได้แก่ สำนักงานคณะกรรมการการวิจัยแห่งชาติ และกองบรรณาธิการของวารสารที่ตีพิมพ์ผลงานวิจัย
                                                     การโคลน

โคลนนิ่ง (cloning) หรือการโคลน หมายถึงการคัดลอกหรือการทำซ้ำ (copy) ในทางชีววิทยา หมายถึง การสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนเดิมทุกประการ
ประโยชน์ของการโคลน ช่วยให้สร้างสัตว์ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมตามที่เราต้องการได้เป็นจำนวนมาก เช่น สัตว์ที่ให้น้ำนมมาก มีความต้านทานโรคสูง สัตว์ที่ใกล้จะสูญพันธุ์ ข้อเสียของการโคลนก็คือ สถิติความสำเร็จมีน้อยมาก ในการโคลนแกะดอลลี ใช้ไข่ถึง 277 เซลล์ แต่ประสบผลเพียง 1 เซลล์ คิดเป็นร้อยละ 0.4 แต่นักวิทยาศาสตร์และกลุ่มคนที่ชอบยังคงมีความหวัง บางกลุ่มสนใจที่จะให้โคลนมนุษย์ ซึ่งเป็นประเด็นที่วิพากษ์วิจารณ์กันมาก เพราะมนุษย์ที่เกิดจากการโคลนไม่มีพ่อและแม่ที่แท้จริง และอาจมีอุปนิสัยใจคอต่างไป แม้จะมีรูปร่างหน้าตาเหมือนกับบุคคลเจ้าของเซลล์ต้นกำเนิด อาจก่อให้เกิดปัญหาทางสังคม แต่ในวงการแพทย์มีการวิจัยการโคลนเอ็มบริโอของคนโดยมีเป้าประสงค์เพื่อนำอวัยวะไปทดแทนผู้ป่วย เช่น ไต เป็นต้น แต่ก็เป็นการทำให้มนุษย์โคลนมีอวัยวะไม่ครบ บางประเทศจึงไม่สนับสนุน โดยเหตุนี้ทุกประเทศทั่วโลกจึงห้ามการโคลนมนุษย์ แต่บางประเทศได้ร่างกฎหมายเกี่ยวกับชีวจริยศาสตร์เพื่อขออนุญาตให้ใช้ตัวอ่อนมนุษย์ในการทำวิจัย เช่น ฝรั่งเศส อังกฤษ จีน และญี่ปุ่น

 
 
การทำแท้ง 
A915354
 

ตามหลักศาสนา ถือว่าการทำแท้งเป็นสิ่งไม่ดี ผิดศีลธรรม เป็นบาป แต่เมื่อไม่นานในสหรัฐอเมริกามีบางกลุ่มถือว่าการท้องเป็นเรื่องส่วนตัว และกล่าวว่าเด็กในครรภ์เป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะสตรี จึงมีสิทธิที่จะเลือกให้เด็กอยู่ในครรภ์หรือไม่ กลุ่มนี้เรียกว่า พวก pro-choice ส่วนกลุ่มตรงข้ามมีความเห็นว่าเด็กในครรภ์เป็นสิ่งมีชีวิตที่จะถือกำเนิดมาเป็นมนุษย์ การทำแท้งถือเป็นฆาตกรรมอย่างหนึ่ง ความเห็นของกลุ่มนี้เรียกว่า pro-life ในประเทศไทยมีการอนุมัติให้ขายยา RU 486 ที่ทำให้เกิดการแท้ง และมีกฎหมายอนุญาตให้ทำแท้งได้ 2 กรณี คือ
1. สุขภาพกาย สุขภาพจิตของหญิงผู้เป็นแม่ และสุขภาพของทารกในครรภ์ ไม่ดี เช่น ติดเชื้อ HIV เป็นโรคต่อมไร้ท่อ โรคหัวใจ โรคเบาหวาน โรคมะเร็ง โรคธาลัสซีเมีย มีภาวะปัญญาอ่อน
2. การตั้งครรภ์เพราะถูกข่มขืน

 

สิ่งมีชีวิต GMOs

สิ่งมีชีวิต GMOs หรือสิ่งมีชีวิตตัดแต่งพันธุกรรมGMOs ย่อมาจากคำว่า genetically modified organisms หมายถึงสิ่งมีชีวิตที่มีการตัดและต่อยีนด้วยเทคนิคพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) ทำให้มีลักษณะพันธุกรรมตามที่ต้องการ มีประโยชน์ ดังเช่น
1. สารที่ผลิตโดยจุลินทรีย์แปลงพันธุ์ มีหลายชนิดมีประโยชน์ เช่น ช่วยขยายหลอดเลือด ฟื้นฟูกระดูกภายหลัง การปลูกถ่ายไขกระดูก ลดน้ำหนองในปอดของคนไข้ กระตุ้นการสร้างเนื้อเยื่อที่เกิดจากบาดแผลไฟไหม้ กระตุ้นการสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดง ช่วยแก้ความเป็นหมัน ช่วยในการดูดซึมกลูโคส ฯลฯ
2. สารที่ผลิตโดยพืชแปลงพันธุ์ มีหลายชนิด เช่น แครอท ทำให้เนื้อเหนียวขึ้น มะเขือเทศ ช่วยควบคุมการสุกของผล มะละกอมีความทนทานต่อไวรัสโรคใบด่าง ผักกาดหอมต้านทานต่อโรค ทานตะวันทำให้เมล็ดมีโปรตีนเพิ่มขึ้น ข้าวโพดทนทานต่อยาปราบวัชพืช ฯลฯ
3. สารที่ผลิตโดยสัตว์แปลงพันธุ์ มีหลายชนิด เช่น วัวผลิต GH ฮอร์โมนช่วยเพิ่มผลผลิตน้ำนม หนูผลิต GH ของคนช่วยเพิ่มความสูงของคนเตี้ยแคระ กระต่ายผลิตสาร EPO กระตุ้นการสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงสำหรับคนป่วยโรคโลหิตจางเนื่องจากไตวาย เป็นต้น
อันตรายจากอาหารที่ได้จากสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (GE foods หรือ GM foods) แม้จะยังไม่มีข้อมูลรายงานชัดเจน แต่ก็ก่อให้เกิดความหวั่นวิตก และเกรงจะเกิดภัยอันตรายแก่มนุษย์
แม้ว่าศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติ ได้พยายามชี้แจงว่าผลิตภัณฑ์ GMO ยังไม่เกิดอันตรายอย่างเด่นชัด แต่เราในฐานะผู้บริโภคควรระวังตนไว้ก่อน สิ่งใดมีคุณอนันต์ก็อาจก่อให้เกิดผลเสียอย่างมหันต์ได้ ถ้าไม่จำเป็นก็ควรหลีกเลี่ยงการบริโภค หรือถ้าบริโภคก็ไม่ควรซ้ำ ๆ ต่อเนื่องกัน

อะไรคือ…กฎ 10% ??? >///<

t7

การถ่ายทอดพลังงานในสิ่งชีวิต

สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แบ่งตามหน้าที่ออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ ผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้สลายสารอินทรีย์สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสัมพันธ์ในระบบนิเวศใน ลักษณะของการกินต่อกันเป็นทอดๆ ในรูปของ โซ่อาหาร ( food chain ) และ สายใยอาหาร ( food web ) การกินต่อกันเป็นทอดๆ นี้ทำให้เกิด การถ่ายทอดพลังงานในสิ่ง

ในระบบนิเวศนอกจากมีโซ่อาหารที่เริ่มต้นจากผู้ผลิตผ่านไปยังผู้บริโภค แล้วนั้น พบว่ายังมีโซ่อาหารอีกประเภทหนึ่งที่เริ่มจากการย่อยสลายซากพืชและสัตว์ของ ผู้สลายสารอินทรีย์ แล้วผ่านต่อไปยังผู้บริโภคลำดับต่างๆ เรียกโซ่อาหารและสายใยอาหารสารอินทรีย์ประเภทนี้ว่า โซ่อาหารดีไทรทัสและสายใยอาหารดีไทรทัส ( detritus food chain and detritus food web ) หรือ โซ่อาหารแซโพรไฟติกและสายใยอาหารแซไพรไฟติก ( saprophyfic food chain and saprophytic food web ) ดังภาพที่ 21-37 p17

ภาพที่ 21-37 แผนภาพสายใยอาหารแบบดีไทรทัส หรือ แซโพรไฟติก

          โซ่อาหารแต่ละสายมีชนิดและปริมาณของสิ่งมีชีวิตแต่ละลำดับขั้น ของการกินมากน้อยต่างกัน สามารถเขียนความสัมพันธ์แต่ละลำดับขั้นได้ในรูปแบบของพีระมิดเรียกว่า พีระมิดทางนิเวศวิทยา( ecological pyramid ) ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 3 แบบ คือ

พีระมิดจำนวน ( pyramid of numbers )
ใช้จำนวนของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศนั้นๆ มาเขียนเรียงลำดับโดยผู้ผลิตอยู่บริเวณฐาน ผู้บริโภคลำดับต่างๆก็จะเรียงลำดับต่อขึ้นไป มีหน่วยเป็นจำนวนต่อตารางเมตร

พีระมิดมวลชีวภาพ ( pyramid of biomass )

ใช้มวลชีวภาพ หรือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในรูปของน้ำหนักแห้งหน่วยเป็นกรัมต่อ ตารางเมตร ในการสร้างพีระมิด

พีระมิดพลังงาน ( pyramid of energy )

เป็นพีระมิดที่แสดงค่าพลังงานในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีหน่วยเป็นกิโลแคลอรี ต่อตารางเมตรต่อปี

พลังงานที่สิ่งมีชีวิตแต่ละลำดับขั้นในระบบนิเวศได้รับนั้นจะไม่เท่า กัน ตามหลักของลินด์แมนกล่าวไว้ว่า พลังงานที่ได้รับจากผู้ผลิตทุกๆ 100 ส่วน จะมีเพียง 10 ส่วนเท่านั้นที่ผู้บริโภคนำไปใช้ในการดำรงชีวิตและการเจริญเติบโต และพลังงานในผู้บริโภคแต่ละลำดับทุกๆ 100 ส่วนก็จะถูกนำไปใช้แค่ 10 ส่วนเช่นกันเรียกว่า กฎสิบเปอร์เซ็นต์ ( Law of ten percent ) ดังแสดงในภาพที่ 21-41

ภาพที่ 21-41 การถ่ายทอดพลังงานในโซ่อาหารตามหลักการของลินด์แมน