|
สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แบ่งตามหน้าที่ออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ ผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้สลายสารอินทรีย์สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสัมพันธ์ในระบบนิเวศใน ลักษณะของการกินต่อกันเป็นทอดๆ ในรูปของ โซ่อาหาร ( food chain ) และ สายใยอาหาร ( food web ) การกินต่อกันเป็นทอดๆ นี้ทำให้เกิด การถ่ายทอดพลังงานในสิ่ง
ภาพที่ 21-37 แผนภาพสายใยอาหารแบบดีไทรทัส หรือ แซโพรไฟติก โซ่อาหารแต่ละสายมีชนิดและปริมาณของสิ่งมีชีวิตแต่ละลำดับขั้น ของการกินมากน้อยต่างกัน สามารถเขียนความสัมพันธ์แต่ละลำดับขั้นได้ในรูปแบบของพีระมิดเรียกว่า พีระมิดทางนิเวศวิทยา ( ecological pyramid ) ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 3 แบบ คือ พีระมิดจำนวน ( pyramid of numbers ) พีระมิดมวลชีวภาพ ( pyramid of biomass ) ใช้มวลชีวภาพ หรือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในรูปของน้ำหนักแห้งหน่วยเป็นกรัมต่อ ตารางเมตร ในการสร้างพีระมิด พีระมิดพลังงาน ( pyramid of energy ) เป็นพีระมิดที่แสดงค่าพลังงานในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีหน่วยเป็นกิโลแคลอรี ต่อตารางเมตรต่อปี
ภาพที่ 21-41 การถ่ายทอดพลังงานในโซ่อาหารตามหลักการของลินด์แมน
|
ชื่อวิทยาศาสตร์(SCIENTIFIC NAME)
ชื่อสามัญ หมายถึง ชื่อที่ใช้เรียกสิ่งมีชีวิตในท้องถิ่นต่างๆไม่ว่าจะเป็นภาษาใดก็ตาม
ชื่อวิทยาศาสตร์(SCIENTIFIC NAME) เป็นชื่อที่ตั้งขึ้นเพื่อให้ใช้เป็นหลักสากลเดียวกัน การเขียนหรือพิมพ์ชื่อวิทยาศาสตร์ ต้องให้แตกต่างจากข้อความทั่วไป โดยอาจพิมพ์ด้วยตัวเอง หรือ ขีดเส้นใต้ทั้งสองคำแยกจากกันคำนำหน้าเป็นชื่อจีนัส ขึ้นต้นด้วยอักษรตัวใหญ่
คำหลังขึ้นต้นด้วยอักษรตัวเล็กเป็นชื่อเฉพาะ ซึ่งอาจแสดงรูปพรรณสัญฐาน หรือที่มาเช่น Homo sapiens หรือ Taenia solium เป็นต้น
อาณาจักรสัตว์ (KINGDOM ANIMALIA)
สัตว์เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ไม่มีคลอโรฟิลล์จึงไม่สามารถสร้างอาหารได้เอง และมีระยะตัวอ่อน (EMBRYO) สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรสัตว์แบ่งออกเป็นไฟลัมต่างๆดังนี้
1. ไฟลัมพอริเฟอรา (PHYLUM PORIFERA)
สัตว์ที่ลำตัวเป็นรูพรุน ได้แก่ ฟองน้ำ
2. ไฟลัมซีเลนเทอราตา(PHYLUM COELENTERATA)
สัตว์ที่มีลำตัวกลวง ระบบประสาทเป็นแบบร่างแหประสาท(NERVE NET) ได้แก่ แมงกะพรุน ดอกไม้ทะเล ปะการัง กัลปังหา และไฮดรา
3. ไฟลัมแพลทิเฮลมินทิส(PHYLUM PLATYHELMINTHES)
หนอนตัวแบนเป็นสัตว์กลุ่มแรกที่มีเนื้อเยื่อ 3 ชั้น ได้แก่ พยาธิใบไม้ พยาธิตัวตืด และพลานาเรีย
4. ไฟลัมนีมาโทดา(PHYLUM NEMATODA)
หนอนตัวกลม ไม่มีปล้อง เคลื่อนที่ด้วยการเอี้ยวตัวสลับกันไปมา ได้แก่ พยาธิตัวกลมต่างๆ เช่น พยาธิไส้เดือน ไส้เดือนฝอย และหนอนในน้ำส้มสายชู
5. ไฟลัมแอนนิลิดา (PHYLUM ANNILIDA)
หนอนปล้องเป็นพวกแรกที่มีระบบเลือดแบบปิด ขับถ่ายโดยเนฟริเดียม (NEPRIDIUM) ได้แก่ ไส้เดือนดิน แม่เพรียง หากดูดเลือด และปลิงน้ำจืด
6. ไฟลัมอาร์โทรโปดา (PHYLUM ARTHROPODA)
สัตว์ที่มีขาและรยางค์อื่นๆ ต่อกันเป็นข้อๆ เป็นสัตว์กลุ่มใหญ่ที่สุดในอาณาจักรสัตว์ ได้แก่ กุ้ง กั้ง ปู แมลง เห็บ ไร ตะขาบ กิ้งกือ แมงมุม แมงดาทะเล
7.ไฟลัมมอลลัสกา(PHYLUM MOLLUSCA)
สัตว์ที่มีลำตัวอ่อนนุ่ม ได้แก่ หมึกและหอยชนิดต่างๆ
8.ไฟลัมเอไคโนเดอร์มาตา (PHYLUM ECHINODERMATA)
สัตว์ที่ผิวหนังมีหนามขุรขระ ได้แก่ ดาวทะเล เม่นทะเล เหรียญทะเล ปลิงทะเล ดาวเปราะ
วัฏจักรของสาร
วัฏจักรของสาร (Biogeochemical cycle)
วัฏจักรของสาร (Biogeochemical cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารหนึงไปอีกสารหนึ่ง โดยการ เปลี่ยนแปลง ของสารจากสารหนึ่ง ไปยังอีกสารหนึ่ง โดยการเปลี่ยนตำแหน่งจากแหล่งหนึ่งไปยัง อีกแหล่ง หนึ่งหรือจากสิ่งมีชีวิตชนิดชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่ง แต่ในที่สุดจะหมุนเวียนกลับไปยัง สภาพเดิมอีก เช่น ออกซิเจนมีอยู่ตามแหล่งต่างๆ ทั่วไป
ออกซิเจนมีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักรโดยเริ่มจากพืชสร้างออกซิเจน โดยใช้พลังงานแสงและ คลอโรฟิลล์เช่นเดียวกับสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช จะได้สารอินทรีย์ซึ่งเป็นสารอาหารอาหาร จากการสังเคราะห์ด้วยแสง จากนั้นสาหร่ายและสัตว์ต่างมีการถ่ายทอดอาหารและ พลังงานในรูปของห่วงโซ่อาหาร สัตว์ และพืช เมื่อหายใจออกจะปล่อยคาร์บอนออกมาในรูปของสาร ประกอบคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช นำไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกครั้ง
วัฏจักรของสารหรือการหมุนเวียนของสาร เป็นการหมุนเวียนจากสิ่งไม่มีชีวิตผ่านสิ่งมีชีวิต แล้วหมุนเวียนกลับคืนสู่ธรรมชาติดังเดิม องค์ประกอบตามธรรมชาติว่าด้วย สิ่งมีชีวิต ดำรงชีวิตโดยใช้แร่ธาตุและสารจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะพบแร่ธาตุต่างๆ อยู่ตามธรรมชาติ ในรูปของสารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ โดยมีการเปลี่ยนแปลงไปตามวัฏจักรของสารได้ดังนี้
1. Hydrologic cycle หมายถึง วัฏจักรของน้ำ
2. Gaseouscycle หมายถึง วัฏจักรการเคลื่อนย้ายวัตถุที่แหล่งสำรองในบรรยากาศและทะเล
เช่น วัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรออกซิเจน และวัฏจักไนโตรเจน
3. Sedimentary cycle หมายถึง วัฏจักรการเคลื่อนย้ายธาตุที่มีแหล่งสำรองในพื้นดินใน
รูปของแข็งสู่วัฏจักรเมื่อมีการผุกร่อน เช่น วัฏจักรฟอสฟอรัส วัฏจักรแคลเซียม วัฏจักรซัลเฟอร์
การรักษาดุลภาพของพืช
ส่วนของพืชที่คายน้ำ
การคายน้ำเป็นการสูญเสียน้ำของพืชในรูปของไอน้ำโดยวิธีการแพร่ ร้อยละ 95 ของน้ำที่พืชดูดเข้ามาจะสูญเสียไปโดย การคายน้ำ การคายน้ำในพืชเกิดขึ้นที่ ปากใบ ( stoma ) ผิวใบ ( leaf surface ) และ ช่องอากาศ ( lenticel ) ประมาณกันว่า 80-90% ของการคายน้ำเกิดขึ้นที่ปากใบ
ปากใบของพืชประกอบด้วยช่งเล็กๆ ในเนื้อเยื่อชั้นแรกสุดของใบ ในแต่ละช่องล้อมรอบด้วย เซลล์คุม ( guard cell ) เป็นคู่ๆ มีรูแร่างคล้ายเมล์ดถั่วแดงประกบกัน ปากใบของพืชจะพบที่ด้านท้องของใบ ( ด้านล่างของใบที่ไม่ได้รับแสง ) มากกว่าด้านบนของใบ
ปากใบของพืช
การปิดเปิดของปากใบ
การเปิดของปากใบขึ้นอยู่กับความเต่งของเซลล์คุม ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์คุมซึ่งมีคลอโรพลาสต์อยู่ภายใน จะมีกระบวน การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้น ทำให้ภายในเซลล์คุมมีระดับน้ำตาลสูงขึ้น
น้ำจากเซลล์ใกล้เคียงจะเกิดการออสโมซิสผ่านเข้า เซลล์คุม ทำให้เซลล์คุมอยู่ในสภาพเต่ง ปากใบจึงเปิด ทำให้เกิดช่องว่างตรงกลางซึ่งพืชสามารถคายน้ำออกมาทางปากใบ และ เมื่อระดับน้ำตาลลดลงเนื่องจากไม่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง น้ำก็จะออสโมซิสออกจากเซลล์คุม หรือระดับที่พืช สูญเสียน้ำมาก จะทำให้เซลล์คุมมีลักษณัลีบลง ปากใบจึงปิด
การปิดเปิดของปากใบพืชมีผลต่อการคายน้ำของพืช ปากใบจึง เปรียบเสมือนประตูควบคุมปริมาณน้ำภายในต้นพืช
ปากใบของพืชเปิด-ปิด
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการคายน้ำ
1.) แสงสว่าง ถ้ามีความเข้มข้นแสงมาก ปากใบจะเปิดได้กว้าง พืชจะคายน้ำได้มาก
2.) อุณหภูมิ เป็นปัจจัยทือิทธิพลควบคู่กับแสงสว่างเสมอ ถ้าอุณหภูมิในบรรยากาศสูง พืชจะคายน้ำได้มากและรวดเร็ว
3.) ความชื้นในบรรยากาศ ถ้าบรรยากาศมีความชื้นสูงจะคายน้ำได้น้อย พืชบางชนิดจะกำจัดน้ำออกมาในรูปของหยดน้ำ ทางรูเปิดเล็กๆ ตามรูเปิดของเส้นใบ เรียกว่า การคายน้ำเป็นหยดหรือ กัตเตชัน ( guttation ) และถ้าในบรรยากาศมี ความชื้นน้อย พืชจะคายน้ำได้มากและรวดเร็ว
การคายน้ำ
4.) ลม ลมจะพัดพาเอาความชื้นของพืชไปที่อื่น เป็นสาเหตุให้พืชสูญเสียน้ำมากขึ้น ในภาวะที่ลมสงบไอน้ำที่ระเหยออกไปจะ คงอยูในบรรยากาศใกล้ๆ ใบ บรรยากาศจึงมีความชื้นสูงพืชจะคายน้ำได้ลดลง แต่ถ้าลมพัดแรงมากพืชจะปิดหรือหร่แคบลง มีผลทำให้การคายน้ำลดลง
5.) ปริมาณน้ำในดิน ถ้าสภาพดินขาดน้ำ หรือปริมาณน้ำในดินน้อย พืชไม่สามารถนำไปใช้ได้เพียงพอ ปากใบของพืชจะปิด หรือแคบหรี่ลง มีผลทำให้การคายน้ำลดลง
6.) โครงสร้างของใบ ตำแหน่ง จำนวน และการกระจายของปากใบ รวมถึงความหนาของคิวมิเคิล ( สารเคลือบผิวใบ ) ลักษณะเหล่านี้มีผลต่อการคายน้ำของพืช
กลไกการรักษาดุลยภาพ
การควบคุมสภาวะกรด-ด่าง หลักๆในร่างกาย มีกลไกลทางสรีรวิทยาอยู่ 3 แบบคือ –ทางเคมี –ทางการหายใจ และทางไต
1. การควบคุมภาวะกรด – ด่างด้วยวิธีทางเคมี (chemical regulation of acid – base balane)
หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า บัฟเฟอริง (buffering) ระบบบัฟเฟอร์ (บัฟเฟอร์คือสารละลายกรดอ่อนหรือด่างอ่อนซึ่งสามารถลดการเปลี่ยนแปลงของ pH ในภาวะที่ได้รับกรดหรือด่างได้ ทำให้ pH เปลี่ยนแปลงไม่มาก เหมือนกับที่พบในการเติมกรดหรือด่างลงไปในน้ำเปล่า) จะป้องกันการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรด – ด่างของร่างกายไม่ให้รวดเร็วเกินไปกรด – เบส บัฟเฟอร์ ประกอบด้วยกรดอ่อนและด่างอ่อน เป็นคู่ๆ ซึ่งจะ แตกตัว(Ionized) ได้เกลือของกรด หรือด่างอย่างเดียวกัน ทำให้กรดแก่ หรือ ด่างแก่เจือจางลง
เลือดและของเหลวในเนื้อเยื่อประกอบด้วยสารเคมีเรียกว่า บัฟเฟอร์ ซึ่งจะทำปฏิกิริยากันโดยการเพิ่มกรดหรือด่างเข้าไปเพื่อจะเปลี่ยนปฏิกริยาหรือ pH ให้มีความเป็นกรดหรือด่างน้อยลงบัพเฟอร์เป็นเกลือซึ่งเป็นสัดส่วนของด่างแก่กับกรดอ่อน และบัพเฟอร์ที่สำคัญในเลือด คือ ไบคาร์บอเนต ฮีโมโกลบิน และ พลาสมาโปรตีน นอกจากนี้ยังมีฟอสเฟตซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการปรับค่ากรด – ด่างในน้ำปัสสาวะ ดังได้กล่าวมาแล้วว่า กรดแก่จะให้ไฮโดรเจนไอออนมากในสารละลาย กรดอ่อนจะให้น้อยลง ถ้ากรดแก่ถูกรวมกับบัฟเฟอร์ก็จะเกิดเป็นเกลือกับกรดอ่อนขึ้น ซึ่งจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออนที่มีความเข้มข้นน้อยลงหรืออีกนัยหนึ่งก็คือกรดแก่ได้ถูกบัพเฟอร์ไปแล้ว
โซเดียมไบคาร์บอเนตซึ่งจะมีอยู่ในเลือดจะบัฟเฟอร์กับอนุพันธ์กรดได้ เช่น แลคเทต (lactate) ฟอตเฟต และซัลเฟต ซึ่งมีความเป็นกรดแก่มากกว่าคาร์บอเนตส่วน กรดคาร์บอนิก (H2CO3) เป็นกรดอ่อนและจะให้ไฮโดรเจนไอออนจำนวนน้อย เมื่ออยู่ในสารละลายฮีโมโกลบิน และพลาสมา โปรตีนก็ทำหน้าที่เป็นบัพเฟอร์ไ ด้เช่นเดียวกัน
ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำในเนื้อเยื่อ โดยการเมแทบอลิซึมของเซลล์จะถูกบัพเฟอร์และขับออกไปได้หลายๆทาง เช่น กรดแลกติก ซึ่งเกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นไกลโครเจนในตับ เป็นต้น ส่วนฟอสเฟต ซัลเฟต และคลอไร ด์ จะถูกขับออกทางไต คาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งผลิตจากเซลล์อยู่ตลอดเวลาจะถูกขับออกทางปอด ซึ่งจะทำให้การควบคุมภาวะสมดุล กรด – ด่าง เป็นไปได้อย่างรวดเร็วขึ้น
2. การควบคุมภาวะสมดุลกรด – ด่างโดยการหายใจ (respiratory regulation)
คาร์บอนไดออกไซด์ จะรวมกับน้ำได้เป็นกรดคาร์บอนิก ซึ่งเป็นกรดอ่อน
ดังสมการ CO2 +H2O —–> H2CO3
แม้ว่า H2CO3 จะแตกตัวได้ง่ายและให้ไฮรโดรเจนไอออนจำนวนน้อยก็ตาม แต่ก็มีอยู่เป็นปริมาณมากในร่างกาย จึงทำให้เกิดภาวะกรดได้มากเช่นเดียวกัน ดังนั้น คาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้ออกมาจะถูกขับออกอย่างรวดเร็ว โดยการเพิ่มอัตราการหายใจ ดังนั้นกรดคาร์บอนิกซึ่งเป็นตัวทำให้เกิดไฮโดรเจนไอออนในเลือด ก็จะถูกกำจัดออกไปได้อย่างรวดเร็ว ศูนย์ควบคุมการหายใจในเมดัลลา จะมีความไวมากต่อคาร์บอนไดออกไซด์และความเป็นกรดของเลือด ถ้ามีการเพิ่มขึ้นของอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือทั้งสองอย่างก็จะทำให้มีการหายใจเพิ่มขึ้นเพื่อจะทำให้กลับเข้าสู่ภาวะปกติได้เร็วขึ้น
3. การควบคุมโดยไต (excretion by kidney) แม้ว่าไตจะช่วยการปรับภาวะกรด – ด่าง ได้ไม่รวดเร็วเท่ากับบัฟเฟอร์ของเลือดและการหายใจก็ตาม แต่การปรับทางไตก็เป็นกลไกสำคัญในการรักษาภาวะสมดุลของกรด – ด่างของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิ์ภาพมากที่สุด
ไตจะสามารถควบคุม กรด – ด่าง โดยระบบบัฟเฟอร์ โดยการขับแอมโมเนียซึ่งมีอยู่ 3 วิธี ในการที่จะช่วยรักษา pH ของน้ำภายนอกเซลล์ไว้ได้ ดังนี้ คือ
1. ไตจะขับ HCO3-
2. โดยการแลกเปลี่ยน Na+ กับ H+ โซเดียมไอออนจะถูกดึงกลับในท่อไตซึ่งจะแลกกลับ H+ และ H+ จะถูกขับออกทางปัสสาวะซึ่งเป็นกรด ดังนั้นน้ำภายนอกเซลล์จะมีความเป็นกรดน้อยลง
3. ไตจะสามารถสร้างแอมโมเนียได้ซึ่งเมื่อรวมกับ H + ได้เป็นแอมโมเนียไอออนในท่อไต ร่างกายจะมีแนวโน้มที่จะเกิดกรดได้ค่อนข้างมาก เพราะมีการคั่งของคาร์บอนไดออกไซด์ และมีการคั่งของของเสียจากเมแทบอลิซึม นอกจากนี้ภาวะกรดอาจเกิดจากการขาดอาหารหรือ เบาหวานก็ได้ เนื่องจากการนำเอาไขมันมาใช้กรดจะถูกทำให้เจือจางลงโดยบัฟเฟอร์ ที่อยู่ในเลือดและของเหลว ในเซลล์หรือมีการเพิ่มอัตราและความลึกของการหายใจ ซึ่งจะขับคาร์บอนไดออกไซด์ออกไปจากเลือด และท้ายสุดก็มีการขับกรดออกไปทางปัสสาวะโดยไตจนทำให้กลับคืนสู่ภาวะปกติ
ภาวะเป็นด่างพบได้ค่อนข้างน้อย แต่อาจเกิดได้ถ้ามีการสียกรดจากกระเพาะอาหาร ในการอาเจียน หรือจากการกินอาหาร หรือยาที่เป็นด่าง เช่น การกินยาเคลือบกระเพาะ ในการรักษาโรคกระเพาะ เป็นต้น กลไกของระบบบัฟเฟอร์ จะทำงานตรงกันข้ามกับภาวะเป็นกรด คือ การหายใจก็จะถูกกด คาร์บอนไดออกไซด์ก็จะคั่ง และไฮโดรเจนไอออนก็จะเพิ่มขึ้น ไตก็จะขับปัสสาวะที่เป็นด่างออก ร่างกายก็จะกลับคืนเข้าสู่ภาวะปกติ
ในคนที่มีสุขภาพแข็งแรง กลไกของบัฟเฟอร์ทั้งสองชนิด นี้ ก็จะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ และรวดเร็วจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง pH ของเลือดและของเหลวในเนื้อเยื่อจากปกติ คือ pH 7.4 แต่ในคนที่เป็นโรค การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงจะเกิดขึ้นได้ และสามารถที่จะทำให้เป็นอันตรายถึงตายได้ ถ้าไม่มีการแก้ไข และรักษาไว้ทันท่วงที
การรักษาดุลยภาพของสัตว์
ปลาน้ำจืด จึงพยายามไม่ดื่มน้ำและไม่ให้น้ำซึมเข้าทางผิวหนังหรือเกล็ด แต่ปลายังมีบริเซณที่น้ำสามารถ ซึมเข้า ไปได้ คือ บริเวณเหงือกซึ่งสัมผัสกับน้ำตลอดเวลา ดังนั้นปลาจึงต้องขับน้ำออกทางไตเป็นน้ำปัสสาวะ ซึ่งเจือจาง และมี ปริมาณมาก และปลาจะมีเซลล์สำหรับดูดซับเกลือ ( salt absorbing cells ) อยู่ที่เยื่อบุผิวของเหงือก ซึงจะ ดูดซับเอาไอออนของเกลือจากน้ำเข้าไปในเลือด ซึ่งจะเป็นการทดแทนเกลือแร่ที่สูญเสียไปจากการแพร่ออก
ส่วนปลาทะเล จะมีลักษณะตรงข้าม คือ ปริมาณน้ำภายในร่างกายเจือจางกว่าน้ำภายนอกร่างกาย เมื่อกินอาหารจึง กินน้ำทะเลเข้าไปด้วย ทำให้มีเกลือแร่ในร่างกายมาก ดังนั้นเกล็ดและผิวหนัง แทนที่จะป้องกันการซึมของน้ำกลับ ป้องกันเกลือแร่จากน้ำทะเลซึมเข้าสู่ร่างกาย ส่วนเหงือก จะทำหน้าที่ขับเกลือที่มากเกินความจำเป็น ออกจากตัวด้วย กระบวนการแอกทีฟทรานสปอร์ต ส่วนเกลือแร่ที่ติดกับอาหารเข้าไปด้วยจะไม่ถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ในขณะย่อย
อาหาร จึงออกนอกร่างกายทางอุจจาระ ปลาบางพวกมีการปรับตัวและมีวิวัฒนาการเกี่ยวกับ ต่อมเกลือ (salt gland) ได้ดี จึงสามารถอยู่ได้ทั้งในน้ำทะเล น้ำกร่อย และน้ำจืด เช่น ปลาหมอเทศ ในขณะที่ปลาส่วนใหญ่ถ้าเปลี่ยนน้ำก็ อาจตายได้
ในสัตว์พวกที่มีแหล่งหากินในทะเล แต่ไม่ได้อาศัยอยู่ในทะเล จะมีต่อมขจัดเกลือออกจากร่างกาย เช่น พวกนกทะเล จะมี ต่อมเกลือ ( salt gland ) อยู่บริเวณเหนือตาทั้งสองข้าง เป้นต้น
ต่อมเกลือ ( salt gland ) ในนกทะเล
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis)
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ ซึ่งเกิดในวัยเจริญพันธุ์ ของสิ่งมีชีวิต โดยพบในอัณฑะ (testes), รังไข่ (ovary), และเป็นการแบ่ง เพื่อสร้างสปอร์ (spore) ในพืช ซึ่งพบในอับละอองเรณู (pollen sac) และอับสปอร์ (sporangium) หรือโคน (cone) หรือในออวุล (ovule) มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2n เป็น n ซึ่งเป็นกลไกหนึ่ง ที่ช่วยให้จำนวนชุดโครโมโซมคงที่ ในแต่ละสปีชีส์ ไม่ว่าจะเป็นโครโมโซม ในรุ่นพ่อ – แม่ หรือรุ่นลูก – หลานก็ตาม
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสมี 2 ขั้นตอน คือ
1. ไมโอซิส I (Meiosis – I)
ไมโอซิส I (Meiosis – I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกันมี 5 ระยะย่อย คือ
A. Interphase- I
B. Prophase – I
C. Metaphase – I
D. Anaphase – I
E. Telophase – I
2. ไมโอซิส II (Meiosis – II)
ไมโอซิส II (Meiosis – II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิด ออกจากกันมี 4 – 5 ระยะย่อย คือ
A. Interphase – II
B. Prophase – II
C. Metaphase – II
D. Anaphase – II
E. Telophase – II
เมื่อสิ้นสุดการแบ่งจะได้ 4 เซลล์ที่มีโครโมโซมเซลล์ละ n (Haploid) ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ตั้งต้น และเซลล์ที่ได้เป็นผลลัพธ์ ไม่จำเป็นต้องมีขนาดเท่ากัน ซึ่งขั้นตอนการแบ่งเซลล์ในระยะต่างๆของการแบ่งเซลล์แบบ Meiosis ดังตารางที่ 4
ตารางที่ 4 ลักษณะขั้นตอนการแบ่งเซลล์ในระยะต่างๆของการแบ่งเซลล์แบบ Meiosis
ข้อแตกต่างของการแบ่งเซลล์ แบบ Mitosis และ Meiosis
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis)
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เป็นการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย ในการเจริญเติบโต ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ หรือในการแบ่งเซลล์ เพื่อการสืบพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และหลายเซลล์บางชนิด เช่น พืช
- ไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซม (2n ไป 2n หรือ n ไป n )
- เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้ 2 เซลล์ใหม่ที่มีโครโมโซมเท่าๆ กัน และเท่ากับเซลล์ตั้งต้น
- พบที่เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด, ปลายราก, แคมเบียม ของพืชหรือเนื้อเยื่อบุผิว, ไขกระดูกในสัตว์, การสร้างสเปิร์ม และไข่ของพืช
- มี 5 ระยะ คือ อินเตอร์เฟส (interphase), โพรเฟส (prophase), เมทาเฟส (metaphase), แอนาเฟส (anaphase) และเทโลเฟส (telophase)
วัฏจักรของเซลล์ (cell cycle)
วัฏจักรของเซลล์ หมายถึง ช่วงระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ ในขณะที่เซลล์มีการ แบ่งตัว ซึ่งประกอบด้วย 2 ระยะได้แก่ การเตรียมตัวให้พร้อม ที่จะแบ่งตัว และกระบวนการแบ่งเซลล์
1. ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase)
ระยะนี้เป็นระยะเตรียมตัว ที่จะแบ่งเซลล์ในวัฏจักรของเซลล์ แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย คือ
- ระยะ G1 เป็นระยะก่อนการสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโตเต็มที่ ระยะนี้ จะมีการสร้างสารบางอย่าง เพื่อใช้สร้าง DNA ในระยะต่อไป
- ระยะ S เป็นระยะสร้าง DNA (DNA replication) โดยเซลล์มีการเจริญเติบโต และมีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 ตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 เท่าตัว แต่โครโมโซมที่จำลองขึ้น ยังติดกับท่อนเก่า ที่ปมเซนโทรเมียร์ (centromere) หรือไคเนโตคอร์ (kinetochore) ระยะนี้ใช้เวลานานที่สุด
- ระยะ G2 เป็นระยะหลังสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโต และเตรียมพร้อม ที่จะแบ่งโครโมโซม และไซโทพลาสซึมต่อไป
2. ระยะ M (M-phase)
ระยะ M (M-phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม ซึ่งโครโมโซม จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอน ก่อนที่จะถูกแบ่งแยกออกจากกัน ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย คือ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส
ในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เนื้อเยื่อเจริญของพืช เซลล์ไขกระดูก เพื่อสร้างเม็ดเลือดแดง เซลล์บุผิว พบว่า เซลล์จะมีการแบ่งตัว อยู่เกือบตลอดเวลา จึงกล่าวได้ว่า เซลล์เหล่านี้ อยู่ในวัฏจักรของเซลล์ตลอด แต่เซลล์บางชนิด เมื่อแบ่งเซลล์แล้ว จะไม่แบ่งตัวอีกต่อไป นั่นคือ เซลล์จะไม่เข้าสู่วัฏจักรของเซลล์อีก เข้าสู่ G0 จนกระทั่งเซลล์ชราภาพ (cell aging) และตายไป (cell death) ในที่สุด แต่เซลล์บางชนิด จะพักตัวหรืออยู่ใน G0 ชั่วระยะเวลาหนึ่ง ถ้าจะกลับมาแบ่งตัวอีก ก็จะเข้าวัฏจักรของเซลล์ต่อไป ซึ่งขั้นตอนต่างๆในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ดังตารางที่ 3
ตารางที่ 3 ลักษณะขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงในระยะการแบ่งเซลล์แบบ Mitosis
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ยีนและโครโมโซม
ยีน
ยีน (gene) คือ หน่วยพันธุกรรมที่อยู่บนโครโมโซม (chromosome) มีลักษณะเรียงกันเหมือนสร้อยลูกปัด ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะต่างๆ ทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน ในคนจะมียีนประมาณ 50,000 ยีน แต่ละยีนจะควบคุมลักษณะต่างๆ ทางพันธุกรรมเพียงลักษณะเดียว ยีนที่ควบคุมลักษณะพันธุกรรมบางอย่างมี 2 ชนิด คือ
1. ยีนเด่น (dominant gene) คือ ยีนที่แสดงลักษณะนั้นๆ ออกมาได้ แม้มียีนนั้นเพียงยีนเดียว
2. ยีนด้อย (recessive gene) คือ ยีนที่สามารถแสดงลักษณะให้ปรากฏออกมาได้ ก็ต่อเมื่อมียีนด้อยทั้งสองยีนอยู่บนคู่โครโมโซม
โครโมโซม
โครโมโซม (chromosome) ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วย นิวเคลียส เยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึม เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูนิวเคลียสของเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวจะเห็นโครงสร้างมีลักษณะเป็นเส้นยาวๆ เล็กๆ ขดไปมาเรียกโครงสร้างนี้ว่า โครมาทิน (chromatin) เมื่อเซลล์โครมาทินขดแน่นมากขึ้นและหดสั้นลง จะมีลักษณะเป็นแท่งเรียกว่า โครโมโซม (chromosome) โครโมโซมแต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขน 2 ข้าง เรียกว่า โครมาทิด (chromatid) ซึ่งแขนทั้งสองจะมีจุดเชื่อมกันเรียกว่า เซนโทรเมียร์ (centromere) ดังรูป
|
รูปแสดงโครโมโซม รูปแสดงการเชื่อมโยงของแขนโครโมโซม |
# จำนวนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต มีจำนวนโครโมโซมที่คงที่และเท่ากันเสมอ ถ้าสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันจะมีจำนวนโครโมโซมที่แตกต่างกัน จำนวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายและโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์จะแตกต่างกัน โดยโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์จะมีเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ร่างกาย ดังตาราง
ตารางแสดงจำนวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธุ์
|
สิ่งมีชีวิต |
จำนวนโครโมโซม |
|
|
เซลล์ร่างกาย (แท่ง) |
เซลล์สืบพันธุ์ (แท่ง) |
|
| 1. ถั่วลันเตา
2. ข้าวโพด 3. ข้าว 4. มะเขือเทศ 5. แมลงหวี่ 6. แมลงวัน 7. สุนัข 8. ปลากัด 9. ชิมแปนซี 10. คน 11. ไก่ 12. หนู |
14 10 24 24 8 12 78 42 48 46 78 42 |
7 5 12 12 4 6 39 21 24 23 39 21 |
การศึกษาจำนวนและรูปร่างโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต เช่น คน ทำโดยนำเซลล์ร่างกาย เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิดมาศึกษา และนำมาถ่ายภาพของโครโมโซม จากนั้นจึงนำภาพถ่ายโครโมโซมมาจัดเรียงตามรูปร่าง ลักษณะ และขนาด โดยนำโครโมโซมที่มีรูปร่างลักษณะเหมือนกันและขนาดใกล้เคียงกันมาจัดไว้ในคู่เดียวกัน
ในคนมีโครโมโซม 46 แท่ง จัดได้ 23 คู่ แบ่งเป็นออโทโซม ซึ่งมีลักษณะเหมือนกันในเพศชายและเพศหญิงจำนวน 22 คู่ ส่วนคู่ที่ 23 เป็นโครโมโซมเพศ มีลักษณะต่างกันดังรูป
|
โครโมโซมเซลล์ร่างกาย 1 เซลล์ของผู้ชาย |
โครโมโซมเซลล์ร่างกาย 1 เซลล์ของผู้หญิงรูปแสดงโครโมโซมของเซลล์ร่างกายในเพศชายและเพศหญิงในเพศชายมีโครโมโซมเพศหนึ่งแท่งขนาดใหญ่ เรียกว่า โครโมโซม X และโครโมโซมเพศอีกแท่งหนึ่งมีขนาดเล็ก เรียกว่า โครโมโซม Y สัญลักษณ์เพศชายคือ XY ส่วนโครโมโซมเพศของเพศหญิงเป็นโครโมโซม X เหมือนกันทั้งคู่ สัญลักษณ์เพศหญิงคือ XX
ภายในนิวเคลียสของแต่ละเซลล์ประกอบเป็นร่างกายของสิ่งมีชีวิต จะมีจำนวนโครโมโซมเท่ากันหมดทุกเซลล์ เช่น ทุกๆ เซลล์ของร่างกายคนมีโครโมโซมจำนวน 46 แท่ง ส่วนในเซลล์สืบพันธุ์จะมีโครโมโซมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์ร่างกาย ดังแผนภาพ
|
แผนภาพแสดงเซลล์สืบพันธุ์เพศชายและเพศหญิง |
เมื่อเซลล์อสุจิ (sperm) ของพ่อและเซลล์ไข่ (egg) ของแม่ ซึ่งมีโครโมโซมเซลล์ละ 23 แท่ง มารวมกันเป็นเซลล์ใหม่ มีจำนวนโครโมโซม 46 แท่ง ซึ่งเท่ากับเซลล์ร่างกายปกติดังรูป
|
รูปแสดงจำนวนโครโมโซมภายหลังการปฏิสนธิ |
ข้อควรทราบ
โครโมโซมในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีรูปร่างลักษณะเหมือนกันเป็นคู่ๆ แต่ละคู่เรียกว่า ฮอมอโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome) เมื่อแบ่งเซลล์โครโมโซมแต่ละแท่งจะประกอบด้วยโครมาทิด 2 โครมาทิด (chromatid) ที่เหมือนกัน บริเวณที่โครมาทิดทั้งสองติดกันเรียกว่า เซนโทรเมียร์ (centromere)
การแบ่งเซลล์
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะต้องมีการสืบพันธุ์ เพื่อดำรงพันธุ์ไว้ตลอดไป ซึ่งการสืบพันธุ์มี 2 แบบ ดังแผนภูมิ
# การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ได้แก่ การแตกหน่อ (budding) การสร้างสปอร์ (sporulation) การแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 ชิ้นส่วนย่อยของร่างกายเดิมสามารถเจริญเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ได้ (fragmentation) รวมทั้งการปักชำ การติดตา การทาบกิ่ง การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศนี้ต้องอาศัยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis) ลูกหลานที่เกิดใหม่จะมีลักษณะเหมือนพ่อแม่เดิมทุกประการ ดังรูป
|
รูปแสดงการสร้างสปอร์ |
# การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ต้องมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์สร้างสเปิร์ม (spermatogenesis) และสร้างไข่ ส่วนในพืชจะสร้างละอองเรณู (microsporogenesis) และสร้างไข่ (megasporogenesis) การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะต้องมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) ซึ่งจะมีการลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง เซลล์สืบพันธุ์จึงมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อและแม่รวมกันจะทำให้ลูกที่เกิดมามีจำนวนโครโมโซมเท่าเดิม
|
รูปแสดงการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ |
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis) จะเกิดกับเซลล์ร่างกาย (somatic cell) ทั่วไป เซลล์ร่างกายทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ จะเริ่มต้นจากเซลล์เพียงเซลล์เดียวคือ ไซโกต (zygote) ไซโกตจะแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสหลายครั้ง เพิ่มจำนวนเซลล์และมีขั้นตอนการพัฒนาจนเป็นตัวเต็มวัย
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แบ่งเป็นระยะต่างๆ ดังนี้
1. โพรเฟส (prophase) เป็นระยะที่โครโมโซมหดตัวสั้นเข้าและหนาขึ้น โดยการพันเกลียวของดีเอ็นเอ ทำให้เห็นโครโมโซมได้ชัดเจน เมื่อส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นโครโมโซมมีลักษณะคล้ายเส้นด้าย แต่ละโครโมโซมประกอบด้วย 2 โครมาทิด ถ้าเป็นเซลล์สัตว์เซนทริโอลจะเคลื่อนที่ไปยังทิศทางตรงข้าม และทำหน้าที่เป็นขั้วเซลล์ ที่ขั้วนี้จะมีการสร้างเส้นใยสปินเดิล (spindle fiber) ไปยึดโครโมโซมที่ตำแหน่งเซนโทรเมียร์กับขั้วของเซลล์นิวคลีโอลัสจะเริ่มสลายตัว
2. เมทาเฟส (metaphase) เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะหายไป โครโมโซมหดตัวสั้นที่สุด แต่ละโครโมโซมจะเคลื่อนมาเรียงกันบริเวณตรงกลางเซลล์ และเป็นระยะที่นิยมนับจำนวนโครโมโซม
3. แอนาเฟส (anaphase) เป็นระยะที่ใช้เวลาสั้นที่สุดเซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมจะแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 เส้นใยสปินเดิลดึงโครมาทิดแยกออกจากกันไปยังขั้วทั้งสองของเซลล์ และทำหน้าที่เป็นโครโมโซมของเซลล์ใหม่
4. เทโลเฟส (telophase) โครโมโซมยืดยาวออกไม่เหลือลักษณะรูปร่างที่เป็นแท่ง เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นบริเวณขั้วเซลล์ทั้งสองข้างรอบๆ โครโมโซมทั้งสองแท่งมีการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ขึ้นใหม่ ดังรูป
|
รูปแสดงการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส |
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) เป็นการแบ่งของเซลล์เพศ (sex cell) ในสัตว์สามารถพบการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในอัณฑะและรังไข่ ส่วนในพืชพบได้ในอับเรณูหรือรังไข่เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสมี 2 ขั้นตอนคือ
1. ไมโอซิส 1 เป็นระยะที่มีการลดจำนวนโครโมโซมจากเดิมลงครึ่งหนึ่ง คือ จากเซลล์เริ่มต้นที่มีจำนวนโครโมโซมเป็นดิพลอยด์ (2n) จะได้เซลล์ที่มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ 2 เซลล์ ไมโอซิส 1 แบ่งออกเป็นระยะต่างๆ 4 ระยะ ได้แก่
1) โพรเฟส 1 (prophase – I) เป็นระยะที่มีความซับซ้อนมากที่สุด
2) เมทาเฟส 1 (metaphase – I) เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะสลายไป
3) แอนาเฟส 1 (anaphase – I) ระยะนี้เซนโทรเมียร์จะยังไม่แบ่งตัวจาก 1 เป็น 2
4) เทโลเฟส 1 (telophase – I) โครโมโซมที่ขั้วเซลล์มีจำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง
2. ไมโอซิส 2 เป็นระยะที่คล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส มีการแยกตัวของโครมาทิดเกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดระยะนี้ จะได้ 4 เซลล์ มีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ และ 4 เซลล์นี้จะมีจำนวนโครโมโซมและพันธุกรรมแตกต่างจากเซลล์เริ่มต้น จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นเซลล์สืบพันธุ์ ไมโอซิส 2 จะมีการจำลองโครโมโซมขึ้นอีกในสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ประกอบด้วย
1) โพรเฟส 2 (prophase – II) โครโมโซมของแต่ละเซลล์จะเริ่มปรากฏขึ้นมาใหม่
2) เมทาเฟส 2 (metaphase – II) เยื่อหุ้มนิวเคลียสหายไป แต่ละโครโมโซมที่ประกอบด้วย 2 โครมาทิด จะเคลื่อนตัวมาเรียงบริเวณตรงกลางเซลล์
3) แอนาเฟส 2 (anaphase – II) เซนโทรเมียร์ของแต่ละโครโมโซมจะแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 และโครมาทิดจะแยกออก
4) เทโลเฟส 2 (telophase – II) จะเกิดเยื่อหุ้มนิวเคลียสขึ้นมาล้อมรอบโครโมโซมที่ขั้ว เมื่อเกิดการแบ่งไซโทพลาซึมอีกจะได้เซลล์ลูก 4 เซลล์ ดังรูป
|
รูปแสดงการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเปรียบเทียบกับแบบไมโอซิส |
ตารางแสดงข้อแตกต่างระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและไมโอซิส
|
ไมโทซิส
|
ไมโอซิส
|
| 1. เป็นการแบ่งเซลล์ร่างกาย (somatic cell) 2. ผลที่ได้จากการแบ่งเซลล์จาก 1 เป็น 2 เซลล์ 3. จำนวนโครโมโซมเซลล์ลูกเท่ากับเซลล์แม่ 4. ไม่มีการแนบชิดของโครโมโซมที่เป็นคู่กัน 5. โครมาทิดแยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส 6. เซลล์ลูกมีพันธุกรรมเหมือนกับเซลล์แม่ 7. มีการแบ่งไซโทพลาซึม 1 ครั้ง ฯลฯ |
1. เป็นการแบ่งเซลล์เพศ (sex cell) 2. ผลที่ได้จากการแบ่งเซลล์จาก 1 เป็น 4 เซลล์ 3. จำนวนโครโมโซมเซลล์ลูกเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์แม่ 4. มีการแนบชิดของโครโมโซมที่เป็นคู่กัน 5. โครมาทิดแยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส 2 6. เซลล์ลูกมีพันธุกรรมต่างกับเซลล์แม่ 7. มีการแบ่งไซโทพลาซึม 2 ครั้ง ฯลฯ |
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะและแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ลองสังเกตบุคคลที่อยู่รอบๆ ตัวเราจะพบว่ามีลักษณะที่แตกต่างกัน เช่น บางคนมีตาชั้นเดียว บางคนจมูกโด่ง บางคนผมหยิก ลักษณะต่างๆ เหล่านี้ได้รับการถ่ายทอดจากรุ่นพ่อแม่ไปสู่รุ่นต่อๆ ไป เราเรียกลักษณะนี้ว่า ลักษณะทางพันธุกรรม ดังตาราง
ตารางแสดงลักษณะเด่นและลักษณะด้อย
 |
 |
เกรเกอร์ เมนเดล ได้ศึกษาวิธีการปรับปรุงพันธุ์พืชและสนใจทางด้านพันธุกรรม เมนเดลได้ผสมพันธุ์ถั่วลันเตาเพื่อศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ลักษณะภายนอกของต้นถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษามีหลายลักษณะ แต่เมนเดลนำมาศึกษาเพียง 7 ลักษณะ โดยแต่ละลักษณะมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน เช่น ต้นสูงกับต้นเตี้ย ลักษณะเมล็ดกลมกับเมล็ดขรุขระ เป็นต้น ต้นถั่วที่เมนเดลนำมาใช้เป็นพ่อพันธุ์และแม่พันธุ์ล้วนเป็นพันธุ์แท้ทั้งคู่ สายพันธุ์แท้นี้ได้จากการนำต้นถั่วแต่ละสายพันธุ์มาปลูกและผสมกันภายในดอกเดียวกัน เมื่อต้นถั่วออกฝักนำเมล็ดแก่ไปปลูกรอจนต้นถั่วเจริญเติบโต แล้วคัดเลือกต้นที่มีลักษณะเหมือนพ่อแม่มาผสมกันต่อไป ทำเช่นนี้ไปจนได้ต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะเหมือนต้นพ่อแม่ทุกประการ การที่เมนเดลคัดเลือกพันธุ์แท้ก่อนที่จะทำการผสมพันธุ์ ก็จะให้แน่ใจว่าแต่ละสายพันธุ์ที่ใช้ในการผสมพันธุ์มีลักษณะเพียงอย่างเดียวเท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดความยุ่งยาก
เมนเดลได้ผสมพันธุ์ระหว่างต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะแตกต่างกัน 1 ลักษณะ เช่น ผสมต้นถั่วพันธุ์ดอกสีม่วงกับพันธุ์ดอกสีขาว ดังรูป
|
รูปแสดงการผสมของต้นถั่วพันธุ์แท้ดอกสีม่วงกับพันธุ์แท้ดอกสีขาว |
ตารางแสดงผลการทดลองของเมนเดล
|
ลักษณะของพ่อแม่ที่ใช้ผสมพันธุ์
|
ลักษณะที่ปรากฏ
|
|
|
ลูกรุ่นที่ 1
|
ลูกรุ่นที่ 2
|
|
| เมล็ดกลม x เมล็ดขรุขระ | เมล็ดกลมทุกต้น | เมล็ดกลม 5,474 เมล็ด เมล็ดขรุขระ 1,850 เมล็ด |
| เมล็ดสีเหลือง x เมล็ดสีเขียว | เมล็ดสีเหลืองทุกต้น | เมล็ดสีเหลือง 6,022 ต้น เมล็ดสีเขียว 2,001 ต้น |
| ฝักอวบ x ฝักแฟบ | ฝักอวบทุกต้น | ฝักอวบ 882 ต้น ฝักแฟบ 229 ต้น |
| ฝักสีเขียว x ฝักสีเหลือง | ฝักสีเขียวทุกต้น | ฝักสีเขียว 428 ต้น ฝักสีเหลือง 152 ต้น |
| ดอกเกิดที่ลำต้น x ดอกเกิดที่ยอด | ดอกเกิดที่ลำต้น | ดอกเกิดที่ลำต้น 651 ต้น ดอกเกิดที่ยอด 207 ต้น |
| ดอกสีม่วง x ดอกสีขาว | ดอกสีม่วงทุกต้น | ดอกสีม่วง 705 ต้น ดอกสีขาว 224 ต้น |
| ต้นสูง x ต้นเตี้ย | ต้นสูงทุกต้น | ต้นสูง 787 ต้น ต้นเตี้ย 277 ต้น |
x หมายถึง ผสมพันธุ์
เมนเดลเรียกลักษณะที่ปรากฏในรุ่นลูกที่ 1 เมล็ดกลมและลักษณะต้นสูงว่า ลักษณะเด่น (dominant) ส่วนลักษณะที่ไม่ปรากฏในรุ่นที่ 1 แต่กลับมาปรากฏในรุ่นที่ 2 ว่า ลักษณะด้อย (recessive) เช่น เมล็ดขรุขระและลักษณะต้นเตี้ย เป็นต้น
เมนเดลสังเกตเห็นว่า ลักษณะด้อยไม่ปรากฏในรุ่นที่ 1 แต่ปรากฏในรุ่นที่ 2 อัตราส่วนระหว่างลักษณะเด่นกับลักษณะด้อยประมาณ 3 : 1 ในสิ่งมีชีวิตมีหน่วยควบคุมลักษณะแต่ละลักษณะที่สามารถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังรุ่นลูกได้ โดยมีหน่วยที่ควบคุมลักษณะเรียกว่า ยีน
นักพันธุศาสตร์ใช้ตัวอักษรหรือสัญลักษณ์แทนยีนแต่ละยีน โดยใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่แทนยีนที่ควบคุมลักษณะเด่น อักษรตัวพิมพ์เล็กแทนยีนที่ควบคุมลักษณะด้อย เช่น ผลของการถ่ายทอดลักษณะในการผสมพันธุ์ระหว่างต้นถั่วต้นสูงกับต้นถั่วต้นเตี้ย และการผสมระหว่างรุ่นที่ 1 ได้ผลดังนี้
แผนผังแสดงการผสมพันธุ์ของถั่วต้นสูงกับถั่วต้นเตี้ย
 |
ในลูกรุ่นที่ 1 เมื่อยีน T ที่ควบคุมลักษณะต้นสูง ซึ่งเป็นลักษณะเด่น เข้าคู่กับยีน t ที่ควบคุมลักษณะต้นเตี้ยซึ่งเป็นยีนด้อย ลักษณะที่ปรากฏจะเป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนเด่นลูกรุ่นที่ 1 มีลักษณะต้นสูงหมดทุกต้น และเมื่อนำลูกรุ่นที่ 1 มาผสมกันเองจะได้ลูกรุ่นที่ 2 ได้ผลดังนี้
แผนผังแสดงผลการผสมพันธุ์ระหว่างลูกรุ่นที่ 1
 |
กระบวนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม มีดังนี้
1. เพดดีกรี (pedigree) หรือพงศาวลี เป็นแผนผังในการศึกษาพันธุกรรมของคน ซึ่งแสดงบุคคลต่างๆ ในครอบครัวดังแผนผัง
| แผนผังแสดงสัญลักษณ์ของเพดดีกรี
|
2. การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมโดยยีนบนออโทโซม (autosome) และยีนบนโครโมโซมเพศ (sex chromosome) ในร่างกายคนมีโครโมโซม 46 แท่ง มาจัดเป็นคู่ได้ 23 คู่ โดยแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
1) ออโทโซม (autosome) คือ โครโมโซม 22 คู่ คู่ที่ 1 – คู่ที่ 22 เหมือนกันทั้งเพศหญิงและเพศชาย
2) โครโมโซมเพศ (sex chromosome) คือ โครโมโซมอีก 1 คู่ (คู่ที่ 23) สำหรับในเพศหญิงและเพศชายจะต่างกัน โดยเพศหญิงจะเป็นแบบ XX เพศชายจะเป็นแบบ XY โดยโครโมโซม Y จะมีขนาดเล็กกว่าโครโมโซม X
# ยีนบนออโทโซม การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากยีนบนออโทโซม แบ่งได้ 2 ชนิด ดังนี้
2.1 การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมโดยยีนเด่นบนออโทโซม การถ่ายทอดนี้จะถ่ายทอดจากชายหรือหญิงที่มีลักษณะทางพันธุ์แท้ ซึ่งมียีนเด่นทั้งคู่หรือมียีนเด่นคู่กับยีนด้อย นอกจากนี้ยังมีลักษณะผิดปกติอื่นๆ ที่นำโดยยีนเด่น เช่น คนแคระ คนเป็นโรคท้าวแสนปม เป็นต้น
|
รูปแสดงลักษณะของคนเป็นโรคท้าวแสนปม |
2.2 การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมโดยยีนด้อยบนออโทโซม การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ผิดปกติถูกควบคุมโดยยีนด้อย เมื่อดูจากภายนอกทั้งพ่อและแม่มีลักษณะปกติ แต่มียีนด้อยแฝงอยู่ เรียกว่าเป็นพาหะ (carrier) ของลักษณะที่ผิดปกติ
# โรคที่เกิดจากยีนด้อยบนออโทโซม เช่น
1) โรคธาลัสซีเมีย เป็นโรคเลือดจางจากกรรมพันธุ์ที่มีความผิดปกติของเม็ดเลือดแดง คือ มีการสังเคราะห์เฮโมโกลบินผิดไปจากปกติ อาจมีการสังเคราะห์น้อยกว่าปกติ จึงทำให้เม็ดเลือดแดงมีลักษณะผิดปกติ แตกง่าย อายุของเม็ดเลือดแดงสั้นลง อัตราเสี่ยงหรือโอกาสของลูกที่จะเกิดมาเป็นโรคธาลัสซีเมีย หรือเป็นพาหะของโรค หรือเป็นปกติในแต่ละครอบครัวจะเท่ากันทุกครั้งของการตั้งครรภ์ บางครอบครัวที่พ่อและแม่มียีนธาลัสซีเมียแฝงอยู่ ทั้งคู่มีลูก 7 คนเป็นโรคเพียงคนเดียว แต่บางครอบครัวมีลูก 3 คน เป็นโรคทั้ง 3 คน ขึ้นอยู่ว่าลูกที่เกิดมาในแต่ละครรภ์จะรับยีนธาลัสซีเมียไปจากพ่อและแม่หรือไม่ ทั้งๆ ที่อัตราเสี่ยงทั้ง 2 ครอบครัวนี้เท่ากันและทุกครรภ์ก็มีความเสี่ยงที่จะเป็นโรคธาลัสซีเมีย เท่ากับ 1 ใน 4 ดังรูป
|
รูปแสดงลักษณะของเด็กที่เป็นโรคธาลัสซีเมีย |
 |
รูปแสดงการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของโรคธาลัสซีเมีย
2) ลักษณะผิวเผือก เป็นผลมาจากการขาดเอนไซม์ที่ใช้ในการสังเคราะห์เม็ดสีเมลานิน จึงส่งผลทำให้ผิวหนัง เส้นผม นัยน์ตา และเซลล์ผิวหนังมีสีขาว ดังรูป
|
รูปแสดงลักษณะของเด็กผิวเผือก |
# ยีนบนโครโมโซมเพศ มีรายละเอียดดังนี้
 |
ตัวอย่างการถ่ายทอดยีนด้อยบนโครโมโซม X เช่น ชายปกติแต่งงานกับหญิงปกติแต่เป็นพาหะของตาบอดสี ลูกที่เกิดมา มีลักษณะอย่างไร
 |
story about me 