Body 101 · ระดับสอง · บทที่ 10 · อายุ 11 ถึง 12 ปี

ดีเอ็นเอ พันธุกรรม และการแบ่งเซลล์

ในเซลล์เกือบทุกเซลล์ของเรามีคู่มือฉบับเต็มของร่างกายเก็บไว้ ถ้าคลี่ดีเอ็นเอจากเซลล์เดียวออกมาต่อกัน จะยาวราวสองเมตร และถ้าเอาดีเอ็นเอจากทุกเซลล์ในตัวเรามาต่อกัน จะยาวพอไปกลับดวงอาทิตย์ได้หลายรอบ บทนี้จะดูว่าคู่มือนี้เขียนด้วยตัวอักษรอะไร อ่านอย่างไร และส่งต่อจากพ่อแม่สู่ลูกอย่างไร

เกลียวคู่ดีเอ็นเอสีน้ำเงินบิดตัวเฉียงข้ามภาพ ขั้นบันไดแต่ละขั้นเป็นคู่ของชิ้นเล็กๆ สี่สี ส้ม เขียว น้ำเงิน เหลือง จับคู่กันแบบเดิมทุกขั้น
1 · โครงสร้างบันไดเวียน

ดีเอ็นเอเขียนด้วยตัวอักษรสี่ตัว

ดีเอ็นเอเป็นสายคู่บิดเป็นเกลียว ราวบันไดทำจากน้ำตาลกับฟอสเฟต ส่วนขั้นบันไดคือเบสสี่ชนิดที่จับคู่กันแบบตายตัว เอคู่กับที และซีคู่กับจี แตะจุดบนภาพเพื่อดูรายละเอียด

สายซ้ายสายขวา

ทดลอง: จับคู่เบสให้ถูก

สายบนคือสายต้นแบบ ให้เลือกเบสที่จับคู่ได้ถูกต้องทีละตัวเพื่อสร้างสายคู่ของมัน จำกฎง่ายๆ ว่า เอคู่ที และซีคู่จี

เลือกเบสที่คู่กับตัวแรก

เส้นทางจากยีนสู่โปรตีน ทางซ้ายเกลียวดีเอ็นเอคลายออกบางส่วน มีสายเดี่ยวสีทองลอกออกมาวิ่งไปทางขวาผ่านไรโบโซมรูปสองกลีบสีน้ำเงินม่วง แล้วออกมาเป็นสายลูกปัดหลากสีที่พับตัวเป็นก้อนโปรตีนทางขวาสุด
2 · การอ่านยีนกลายเป็นโปรตีน

จากรหัสสู่โปรตีนตัวจริง

ยีนคือช่วงหนึ่งของดีเอ็นเอที่เก็บสูตรของโปรตีนหนึ่งชนิด การใช้งานมีสองขั้น ขั้นแรกคัดลอกสูตรออกมาเป็นอาร์เอ็นเอ ขั้นที่สองไรโบโซมอ่านอาร์เอ็นเอทีละสามตัวอักษรแล้วต่อกรดอะมิโนตามที่รหัสบอก

ดีเอ็นเอในนิวเคลียส อาร์เอ็นเอ สายกรดอะมิโน คัดลอกแปลรหัส ไรโบโซม
กดเพื่อดู

เครื่องแปลรหัสสามตัวอักษร

เลือกเบสสามตัวของอาร์เอ็นเอ แล้วดูว่ารหัสนี้สั่งให้ใส่กรดอะมิโนตัวไหน รหัสสามตัวอักษรหนึ่งชุดเรียกว่าโคดอน

โคดอนที่เลือก
AUG
แปลได้เป็น
เมไทโอนีน

รหัสเดียวกันทั้งโลก แบคทีเรีย ต้นไม้ ปลา และคน ใช้ตารางรหัสชุดเดียวกันเกือบทั้งหมด นี่เป็นหลักฐานชิ้นใหญ่ที่บอกว่าทุกชีวิตมีบรรพบุรุษร่วมกัน และเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ใส่ยีนคนเข้าไปในแบคทีเรียเพื่อผลิตอินซูลินได้
โครโมโซมมนุษย์ 23 คู่จัดเรียงเป็นแถวแบบคาริโอไทป์บนพื้นดำ แต่ละแท่งเป็นรูปตัว X สีน้ำเงินมีแถบสีทอง เรียงจากคู่ใหญ่ไปคู่เล็ก
3 · โครโมโซม46 แท่ง 23 คู่

คู่มือทั้งเล่มถูกพับเก็บเป็น 46 แท่ง

ดีเอ็นเอยาวสองเมตรถูกพันรอบโปรตีนแล้วขดซ้อนกันจนกลายเป็นโครโมโซม 46 แท่งในเซลล์คน แบ่งเป็น 23 คู่ คู่ละหนึ่งแท่งจากแม่และหนึ่งแท่งจากพ่อ กดสลับเพื่อดูคู่ที่ 23

ยีนทั้งหมด
ราว 20,000 ยีน
ตัวอักษรทั้งหมด
ราว 3,200 ล้านคู่เบส
ส่วนที่เป็นยีนจริง
ราว 2 เปอร์เซ็นต์
เหมือนกันระหว่างคนสองคน
ราว 99.9 เปอร์เซ็นต์
0.1 เปอร์เซ็นต์ที่ต่างกันคนสองคนที่ไม่ใช่ฝาแฝดแท้มีดีเอ็นเอต่างกันราวหนึ่งในพัน ฟังดูน้อย แต่เมื่อคิดจากสามพันสองร้อยล้านตัวอักษร ก็เท่ากับต่างกันหลายล้านตำแหน่ง นั่นคือที่มาของความแตกต่างระหว่างเราทุกคน
เซลล์หนึ่งเซลล์กำลังแบ่งตัว เยื่อหุ้มคอดเข้าตรงกลาง โครโมโซมสีน้ำเงินสองชุดถูกเส้นใยสีทองดึงไปคนละขั้ว ทางขวามีเซลล์กลมเล็กสี่เซลล์ที่มีโครโมโซมน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง
4 · แบ่งเซลล์ไมโทซิส กับ ไมโอซิส

แบ่งเพื่อซ่อมตัวเอง กับแบ่งเพื่อสร้างชีวิตใหม่

ร่างกายเราแบ่งเซลล์ตลอดเวลาเพื่อซ่อมแซมและเติบโต เรียกว่าไมโทซิส ได้เซลล์ใหม่ที่เหมือนเดิมทุกอย่าง แต่การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ใช้การแบ่งอีกแบบชื่อไมโอซิส ซึ่งลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่งและสลับชิ้นส่วนกันด้วย กดดูทีละขั้น

หัวข้อไมโทซิสไมโอซิส
เกิดที่ไหนเซลล์ร่างกายเกือบทุกชนิดอัณฑะและรังไข่เท่านั้น
ได้เซลล์ใหม่2 เซลล์4 เซลล์
จำนวนโครโมโซม46 เท่าเดิมลดเหลือ 23
เหมือนเซลล์แม่ไหมเหมือนทุกประการไม่เหมือน มีการสลับชิ้นส่วนระหว่างคู่
ใช้ทำอะไรเติบโต ซ่อมแซม ทดแทนเซลล์เก่าสร้างอสุจิและไข่
ทำไมพี่น้องท้องเดียวกันถึงไม่เหมือนกัน เพราะไมโอซิสสลับชิ้นส่วนระหว่างโครโมโซมคู่กันแบบสุ่ม และแจกคู่ไหนไปทางไหนก็สุ่มอีก จำนวนแบบที่เป็นไปได้จากพ่อแม่คู่เดียวจึงมากกว่าแปดล้านแบบก่อนจะนับการสลับชิ้นส่วนด้วยซ้ำ
ต้นถั่วดอกสีม่วงสองต้นอยู่ด้านบนซ้ายและขวา ด้านล่างมีต้นกล้าในกระถางสี่ต้น สามต้นดอกสีม่วง หนึ่งต้นดอกสีขาว มีเส้นแสงสีทองโยงจากต้นแม่ลงมาหาต้นลูกแต่ละต้น
5 · ถ่ายทอดตารางพันเนตต์

ทำนายโอกาสของรุ่นลูก

ยีนแต่ละตำแหน่งเรามีสองชุด ชุดหนึ่งจากแม่ ชุดหนึ่งจากพ่อ ถ้ารู้ว่าพ่อแม่มีชุดแบบไหน เราคำนวณโอกาสของลูกได้ ลองเลือกดู ตัวอย่างนี้ใช้พาหะธาลัสซีเมีย ซึ่งพบบ่อยมากในประเทศไทย

เลือกยีนของพ่อและแม่

ธาลัสซีเมียกับประเทศไทย

ธาลัสซีเมียเป็นโรคเลือดจางทางพันธุกรรมที่พบบ่อยที่สุดในไทย คนไทยราวสามสิบถึงสี่สิบคนในร้อยคนเป็นพาหะ คือมียีนแฝงหนึ่งชุดแต่ไม่มีอาการ พาหะสองคนแต่งงานกันจึงมีโอกาสที่ลูกจะเป็นโรคหนึ่งในสี่ทุกครั้งที่ตั้งครรภ์

คำว่าหนึ่งในสี่ไม่ได้แปลว่าลูกสี่คนจะเป็นโรคหนึ่งคนแน่นอน แต่ละครั้งเป็นการทอดลูกเต๋าใหม่ทุกครั้ง ลูกสี่คนอาจไม่เป็นเลยหรือเป็นหลายคนก็ได้

นี่คือเหตุผลที่โรงพยาบาลตรวจเลือดคู่ที่จะมีลูก เพื่อให้รู้ล่วงหน้าและวางแผนได้ ไม่ใช่เพื่อห้ามใครมีลูก

เรื่องที่หนังสือเก่ามักสอนผิดลักษณะอย่างการห่อลิ้น ติ่งหู หรือลักยิ้ม มักถูกยกเป็นตัวอย่างยีนเด่นยีนด้อยง่ายๆ แต่งานวิจัยสมัยใหม่พบว่าลักษณะเหล่านี้เกิดจากยีนหลายตัวร่วมกัน ไม่ใช่ยีนเดียว ตัวอย่างที่ถูกต้องกว่าคือหมู่เลือดและโรคทางพันธุกรรมอย่างธาลัสซีเมีย
เกลียวดีเอ็นเอสีน้ำเงินกับทอง มีแว่นขยายส่องขั้นบันไดหนึ่งขั้นตรงกลางที่มีสีต่างจากขั้นอื่นและเรืองแสง
6 · กลายพันธุ์ผิดพลาดแล้วเกิดอะไร

การกลายพันธุ์ไม่ได้แปลว่าร้ายเสมอไป

ทุกครั้งที่เซลล์คัดลอกดีเอ็นเอ มีโอกาสพิมพ์ผิดเล็กน้อย ส่วนใหญ่ถูกซ่อมทันที บางส่วนไม่มีผลอะไร บางส่วนทำให้เกิดโรค และบางส่วนกลับเป็นข้อได้เปรียบ การกลายพันธุ์คือวัตถุดิบของวิวัฒนาการ

ไม่มีผลก็มี

เพราะรหัสหลายชุดแปลได้กรดอะมิโนตัวเดียวกัน การเปลี่ยนตัวอักษรบางตำแหน่งจึงไม่เปลี่ยนโปรตีนเลย นักพันธุศาสตร์เรียกว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบ

เปลี่ยนตัวเดียวก็เป็นโรคได้

โรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียวเกิดจากการเปลี่ยนตัวอักษรเพียงตัวเดียวในยีนฮีโมโกลบิน ทำให้กรดอะมิโนเปลี่ยนไปหนึ่งตัว และเม็ดเลือดแดงเปลี่ยนรูปจนไปอุดหลอดเลือดฝอย

บางทีกลับเป็นข้อดี

พาหะของธาลัสซีเมียและเม็ดเลือดแดงรูปเคียวติดมาลาเรียรุนแรงน้อยกว่า ยีนแบบนี้จึงพบบ่อยในเขตที่เคยมีมาลาเรียชุกชุม รวมถึงหลายพื้นที่ของไทย

ยีนไม่ใช่ชะตาที่เปลี่ยนไม่ได้

ยีนกำหนดความเป็นไปได้ แต่การกิน การนอน การออกกำลัง และสิ่งแวดล้อม เป็นตัวกำหนดว่ายีนไหนจะถูกเปิดใช้งานมากน้อยแค่ไหน สองคนที่มียีนเหมือนกันจึงลงเอยต่างกันได้

ข้อควรระวังเรื่องการตรวจยีนชุดตรวจยีนตามโฆษณาที่บอกว่าจะเก่งกีฬาหรือเรียนเก่งแค่ไหน ยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์รองรับ ส่วนการตรวจยีนที่มีประโยชน์จริงคือการตรวจโรคทางพันธุกรรมที่ชัดเจน ซึ่งควรทำผ่านแพทย์และมีคำปรึกษาพันธุกรรมประกอบเสมอ
ทบทวน12 ข้อ

ทดสอบตัวเอง

ถูก 0 จาก 12

อยากลองเล่นเกมทบทวนบทนี้ไหม

คำถามทั้งหมดของบทนี้อยู่ในสนามแข่ง Body 101 เลือกได้ว่าจะแข่งกับเวลา ปะทะกับคนที่บ้าน ช่วยกันเล่นเป็นทีม ล้มบอส หรือฝึกซ้อมแบบไม่จับเวลา