~#~19.3 พันธุศาสตร์ประชากร~#~

รูปภาพของ msw6636

19.3 พันธุศาสตร์ประชากร
        ประชากร  หมายถึง กลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่รวมกันในพื้นที่หนึ่งๆ โดยสมาชิกในประชากรของสิ่งมีชีวิตนั้นสามารถสืบพันธุ์ระหว่างกันได้และให้ลูกที่ไม่เป็นหมัน  ในประชากรหนึ่งๆจะประกอบด้วยสมาชิกที่มียีนควบคุมลักษณะต่างๆจำนวนมาก ยีนทั้งหมดที่มีอยู่ในประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง เรียกว่ายีนพูล (gene pool) ซึ่งประกอบด้วยแอลลีล (allele)ทุกแอลลีลจากทุกยีนของสมาชิกทุกตัวในประชากรนั้น

      ดังนั้นพันธุศาสตร์ประชากร เป็นการศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน (gene  frequency) หรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีล( allele frequency) ที่เป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากร และปัจจัยที่ทำให้ความถี่ของแอลลีลเปลี่ยนแปลง สิ่งที่น่าสนใจคือเราจะศึกษาความถี่ของแอลลีลในประชากรได้อย่างไร

19.3.1 การหาความถี่ของแอลลีลในประชากร
      สิ่งมีชีวิตที่เป็นดิพลอนด์ในแต่ละเซลล์มีจำนวนโครโมโซมเพียง 2 ชุด และแต่ละยีนจะมี 2 แอลลีล ดังนั้นถ้าเรารู้จำนวนจีโนไทป์แต่ละชนิดของประชากร เราจะสามารถหาความถี่ของจีโนไทป์ ( genotype  frequency) และความถี่ของแอลลีลในประชากรได้จากตัวอย่างดังนี้
      ในกลุ่มประชากรไม้ดอกชนิดหนึ่งที่ลักษณะสีดอกถูกควบคุมโดย ยีน 2 แอลลีล คือ R ควบคุมลักษณะดอกสีแดงเป็นลักษณะเด่น และ  r  ควบคุมลักษณะดอกสีขาวซึ่งเป็นลักษณะด้อย ในประชากรไม้ดอก 1,000 ต้น มีดอกสีขาว 40 ต้น และดอกสีแดง 960 ต้น โดยกำหนดให้เป็นดอกสีแดงที่มีจีโนไทป์ RR 640 ต้น และดอกสีแดงมีจีโนไทป์ Rr 320 ต้น ดังแสดงในภาพที่ 19-15

 

ที่มา : สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ . หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติมชีววิทยาเล่ม 5 หน้า 131 . พิมพ์ครั้งที่ 3 .  สำนักพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว . 2550 .

        ดังนั้นในประชากรไม้ดอกนี้จะมีความถี่ของแอลลีล R = 0.8 และความถี่ของแอลลีล r = 0.2 ถ้าประชากรไม้ดอกนี้มีโอกาสผสมพันธุ์ได้เท่าๆกัน นักเรียนคิดว่าความถี่ของแอลลีล และความถี่ของจีโนไทป์ในประชากรรุ่นต่อไปเป็นอย่างไร

19.3.2 ทฤษฎีของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก
        จี เอช ฮาร์ดี ( G.H. Hardy )  และดับเบิลยู  ไวน์เบิร์ก ( W. Weinberg ) ได้ศึกษายีนพูลของประชากร และได้แสนอทฤษฎีของ ฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ( Hardy – Weinberg Theorem) ขึ้นโดยกล่าวว่าความถี่ของแอลลีลและความถี่ของจีโนไทป์ในยีนพูลของประชากรจะมีค่าคงที่ในทุกๆรุ่น ถ้าไม่มีปัจจัยบางอย่างมาเกี่ยวข้อง เช่น  มิวเทชัน  การคัดเลือกโดยธรรมชาติ  การอพยพ  แรนดอมจีเนติกดริฟท์ (randomgenetic drift)  และการถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน ( gene  flow) เป็นต้น ซึ่งปัจจัยดังกล่าวก็จะได้ศึกษาในหัวข้อต่อไป
       เราสามารถทฤษฎีของ ฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ได้จากตัวอย่างประชากรไม้ดอกในภาพที่ 19-15  พบว่ายีนพูลของประชากรรุ่นพ่อแม่นั้นมีความถี่ของแอลลีล R = 0.8  และ  r = 0.2 ถ้าสมาชิกทุกต้นในประชากรมีโอกาสผสมพันธุ์ได้เท่าๆกันแล้วเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ และเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียที่มีแอลลีล R มีความถี่ = 0.8 และ r มีความถี่ = 0.2 เมื่อมีการรวมกันของเซลล์สืบพันธุ์ ประชากรไม้ดอกในรุ่นลูกจะมีจีโนไทป์ดังแสดงในภาพที่ 19-16

ที่มา : สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ . หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติมชีววิทยาเล่ม 5 หน้า 132 . พิมพ์ครั้งที่ 3 .  สำนักพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว . 2550 .

ดังนั้นความถี่ของจีโนไทป์ของประชากรในรุ่นลูกมีดังนี้
RR = 0.64                 2Rr = 0.32                 rr = 0.04
      และจากความถี่ของจีโนไทป์ในรุ่นลูกดังกล่าว แสดงว่าความถี่ของแอลลีลในรุ่นลูกมีความถี่ของแอลลีล R = 0.8  และ   r = 0.2
      นั่นคือ ประชากรไม้ดอกในรุ่นลูกยังคงมีความถี่ของจีโนไทป์ และความถี่ของแอลลีลเหมือนประชากรในรุ่นพ่อแม่  หรืออาจกล่าวได้ว่ายีนพูลของประชากรอยู่ในภาวะสมดุลของ ฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก (  Hardy – Weinberg Equilibrium  หรือ  HWE ) 
      จากตัวอย่างประชากรไม้ดอกสีแดง และสีขาวที่กล่าวมาแล้วนั้น สีของดอกไม้เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมด้วยยีน 2 แอลลีล คือ R และ r จะอธิบายสมการของ ฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ได้ดังนี้
      กำหนดให้  p  คือความถี่ของแอลลีล  R = 0.8
                    q  คือความถี่ของแอลลีล   r =  0.2
      และ  p +  q  =  1  นั่นคือ ผลรวมความถี่ของแอลลีลของยีนหนึ่งๆในประชากรมีค่าเท่ากับ 1
     ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่า p = 1 – q  หรือ  q = 1 – p
เมื่อเซลล์สืบพันธุ์รวมตัวกัน ความถี่ของจีโนไทป์ในรุ่นต่อไปจะเป็นไปตามกฎของการคูณคือ
      ความถี่ของจีโนไทป์ RR  คือ  p2 = ( 0.8 )2 = 0.64
      ความถี่ของจีโนไทป์ rr    คือ  q2 = ( 0.2 )2   = 0.04
และความถี่ของจีโนไทป์  Rr   คือ  2pq = 2(0.8)(0.2) = 0.32                                                                               เมื่อรวมความถี่ของทุกจีโนไทป์จะมีค่าเท่ากับ 1
นั่นคือ  p2 + 2pq + q2 = 1

      จากสมการของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก สามารถนำมาใช้หาความถี่ของแอลลีล และความถี่ของจีโนไทป์ของยีนพูลในประชากรได้
      ดังนั้นเมื่อประชากรอยู่ในสมดุลของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก ความถี่ของแอลลีล และความถี่ของจีโนไทป์ในยีนพูลของประชากรจะคงที่ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงไม่ว่าจะถ่ายทอดพันธุกรรมไปกี่รุ่นก็ตาม หรืออีกนัยหนึ่งคือ ไม่เกิดวิวัฒนาการนั่นเอง
      ประชากรจะอยู่ในสมดุลของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กได้  จะต้องมีเงื่อนไขดังนี้
1. ประชากรมีขนาดใหญ่
2. ไม่มีการถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนระหว่างกลุ่มประชากร
3. ไม่เกิดมิวเทชัน ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแอลลีลในประชากร
4. สมาชิกทุกตัวมีโอกาสผสมพันธุ์ได้เท่ากัน
5. ไม่เกิดการคัดเลือกโดยธรรมชาติ โดยสิ่งมีชีวิตทุกตัวมีโอกาสอยู่รอด และประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์ได้เท่าๆกัน

19.3.3 การประยุกต์ใช้ทฤษฎีของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก
     เราสามารถนำทฤษฎีของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก มาใช้ประโยชน์ในการคาดคะเนความถี่ของแอลลีลที่เกี่ยวข้องกับโรคทางพันธุกรรมในยีนพูลของประชากร เช่นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ ถ้าทราบจำนวนคนที่เป็นโรคนี้ซึ่งถูกควบคุมด้วยยีนด้อย จะสามารถประมาณจำนวนประชากรที่เป็นพาหะของยีนที่ทำให้เกิดโรคนี้ได้
     ตัวอย่างเช่น ในประชากรทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือ จังหวัดหนึ่งมีคนเป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์  จำนวน 9 คน จากจำนวนประชากรทั้งหมด 10,000 คน  ดังนั้นจะสามารถคาดคะเนความถี่ของแอลลีลที่ทำให้เกิดโรคในประชากรของจังหวัดนี้ได้ โดยกำหนดให้จีโนไทป์ aa  แสดงลักษณะของโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์
     ดังนั้นความถี่ของ  aa  คือ  q2  =  

                                           =  0.0009

                                      q   =  0.3
      แสดงว่าในประชากรแห่งนี้ มีความถี่ของแอลลีลที่ทำให้เกิดโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ เท่ากับ 0.03 หรือประมาณร้อยละ 3  นั่นเอง

ที่มา : สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ . หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติมชีววิทยาเล่ม 5 หน้า 130-134 . พิมพ์ครั้งที่ 3 .  สำนักพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว . 2550 .

 

แบบทดสอบเรื่องพันธุศาสตร์ประชากร

 

คำนวณผิดนะค่ะ  q เมื่อถอนรากต้องมีค่า   0.03  น่ะค่ะ   แก้ไขด้วยน่ะค่ะ  เดี่ยวผู้อื่นจะเข้าใจผิดจ็ะ

รูปภาพของ mswsompoch

ตรวจงานแล้วนะครับ...Wink 

เนื้อหา ควร แบ่งเป็นหน้า ๆ เพื่อ ไม่ให้แน่น เกินไป นะคะ

รูปภาพของ mswsompoch

ตรวจงานแล้วนะครับKiss

ภาพไม่ได้บอกที่มา  การอ้างอิง/บรรณานุกรม เขียนผิด

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 2 คน และ ผู้เยี่ยมชม 607 คน กำลังออนไลน์

รายชื่อสมาชิกที่ออนไลน์

  • supatkul
  • rnb33248