พันธุศาสตร์ 8 สาขา (และลักษณะเฉพาะ)

หากปราศจากพันธุกรรม การอธิบายชีวิตก็เป็นไปไม่ได้ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ และสำหรับเซลล์ที่จะเป็นเช่นนั้น จะต้องมีสารพันธุกรรมในรูปของ DNA และสามารถจำลองตัวเองได้ ด้วยตัวมันเอง.

ต้องขอบคุณกิจกรรมของเอนไซม์ (DNA polymerase เป็นต้น) ซับสเตรต (นิวคลีโอไทด์) และ สายโซ่มาตรฐาน สิ่งมีชีวิตสามารถสร้างสำเนา DNA ได้หนึ่งสำเนาหรือมากกว่าหนึ่งเกลียวคู่ ดังนั้นชีวิต ใหม่.

ด้วยหลักฐานง่ายๆ นี้ การอธิบายความคงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกและสิ่งที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น กลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ต้องขอบคุณการแบ่งเซลล์โดยไมโอซิส เซลล์สืบพันธุ์ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งของเซลล์ต้นกำเนิดปกติสามารถสร้างขึ้นได้ ซึ่งเป็นภาวะที่เรียกว่าแฮพลอยดี้ (n) เมื่อเซลล์สืบพันธุ์เดี่ยวสองตัวรวมกัน ไซโกตซ้ำ (2n) จะถูกสร้างขึ้น ซึ่งมีข้อมูลจากแม่ครึ่งหนึ่งและอีกครึ่งหนึ่งมาจากพ่อ นี่คือลักษณะการทำงานของพันธุกรรมในสายพันธุ์ของเรา ตัวอย่างเช่น

ไม่ว่าในกรณีใด มุมมองเชิงกำหนดและ Mendelian เกี่ยวกับพันธุศาสตร์อยู่ในความท้าทายอย่างเต็มที่ หลายปีที่ผ่านมา มนุษย์ได้ตระหนักว่าจีโนมไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของบิดาเท่านั้น แต่ยังมีการกลายพันธุ์และ ความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมที่สามารถปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีนได้ตลอดชีวิต ทำให้เกิดความหลากหลายทางฟีโนไทป์ที่ผิดปกติซึ่งแสดงออกโดย สายพันธุ์ ในบรรทัดต่อไปนี้เราจะดูว่ามันคืออะไร

กิ่งก้านของพันธุกรรมและลักษณะของมัน.

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA"

พันธุศาสตร์มีสาขาอะไรบ้าง?

พันธุศาสตร์สามารถกำหนดเป็นสาขาของ วิทยาศาสตร์ (โดยเฉพาะชีววิทยา) ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษายีน การแปรผันทางพันธุกรรม และกลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต. วัตถุประสงค์หลักของระเบียบวินัยนี้คือการทำความเข้าใจด้วยความช่วยเหลือจากพื้นฐานทางชีวเคมีและสรีรวิทยาวิธีการผลิต การสืบทอดของจีโนไทป์และฟีโนไทป์จากรุ่นสู่รุ่นในสายพันธุ์ต่าง ๆ โดยให้ความสนใจกับ มนุษย์.

ก่อนที่คุณจะเข้าสู่หัวข้อโดยตรง คุณต้องมีความคิดที่ชัดเจนก่อน ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ข้อมูลครึ่งหนึ่งในแต่ละเซลล์ของเรามาจากแม่ และอีกครึ่งหนึ่งมาจากพ่อ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรามีโครโมโซมทั้งหมด 23 คู่ (46 = 23 มารดา + 23 บิดา) นอกจากนี้ แต่ละโครโมโซมยังมีลำดับการเข้ารหัสสำหรับโปรตีนหรือ RNA ที่เรียกว่า "ยีน"

เนื่องจากเรามีโครโมโซมสองชนิดแต่ละชนิด (ตั้งแต่ 1 ถึง 23) เราจะมียีนเดียวกันสองชุด หนึ่งชุดอยู่บนโครโมโซมของบิดาและอีกชุดหนึ่งอยู่บนโครโมโซมของมารดาในตำแหน่งคงที่. แต่ละรูปแบบที่ยีนสามารถนำมาใช้นั้นเรียกว่า "อัลลีล" ดังนั้นเราจึงสามารถทำได้เช่นกัน can ยืนยันว่ายีนทั้งหมดของเรามีอัลลีลสองอัลลีลในจีโนมของแต่ละบุคคล ตัวหนึ่งเป็นมารดาและอีกตัวหนึ่ง พ่อ

ด้วยข้อมูลเหล่านี้ ยังคงทราบเพียงว่าอัลลีลทั่วไปสามารถเด่น (A) หรือถอย (a) ดังนั้น สำหรับยีนเดียวกัน ปัจเจกบุคคลสามารถเป็นโฮโมไซกัสเด่น (AA), ยีนด้อยโฮโมไซกัส (aa) หรือเฮเทอโรไซกัส (Aa) ด้วยฐานเหล่านี้เรามาดูกันว่ากิ่งก้านของพันธุศาสตร์คืออะไร

1. พันธุศาสตร์เมนเดเลียนหรือพันธุศาสตร์คลาสสิก

พันธุศาสตร์สาขานี้เป็นสาขาหนึ่งที่ เข้าใกล้การศึกษายีนโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือระดับโมเลกุลเช่นเดียวกับที่คุณทำ เกรเกอร์ เมนเดล ในสมัยของเขาด้วยการทดลองกับถั่วหลายชั่วอายุคน โดยสังเขป เราทบทวนกฎหมายสามข้อของเมนเดลในรายการนี้:

• หลักการของความสม่ำเสมอ: ถ้าโฮโมไซกัสสองตัว (AA และ aa) ถูกผสมข้ามสำหรับยีน ลูกหลานทั้งหมดจะเป็นเฮเทอโรไซกัส (Aa) ลักษณะที่แสดงจะเป็นลักษณะเด่น นั่นคือ ลักษณะที่เข้ารหัสโดยอัลลีล (A)
• หลักการแบ่งแยก: หากมีการข้ามรุ่นของ heterozygotes (Aa) ระหว่างพวกเขา สิ่งต่าง ๆ จะเปลี่ยนไป ¼ ของลูกหลานจะเป็น homozygous เด่น (AA), ¼ จะมีลักษณะด้อย homozygous (aa) และ 2/4 จะเป็น heterozygous (Aa) อักขระที่โดดเด่นจะแสดงเป็น 3 ใน 4
• หลักการถ่ายทอดอิสระ: หากยีนสองตัวแยกออกจากกันเพียงพอหรือบนโครโมโซมที่ต่างกันสองตัวก็สามารถถ่ายทอดความถี่อิสระได้

แม้ว่าพันธุศาสตร์เมนเดเลียนจะมีประโยชน์มากในการสร้างรากฐานของพันธุศาสตร์สมัยใหม่ แต่ก็ไม่มีประโยชน์ในทุกวันนี้ หากปราศจากการใช้เครื่องมือระดับโมเลกุล เป็นการยากที่จะกำหนดช่วงของการกระทำของยีนgenเนื่องจากอักขระหลายตัวเป็น polygenic และอธิบายโดยอัลลีลมากกว่าสองอัลลีล (เช่น สีตา ซึ่งเข้ารหัสโดยยีนมากกว่า 3 ตัว)

2. อณูพันธุศาสตร์

ตามชื่อของมัน อณูพันธุศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของสาขาวิชานี้ที่ศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของ ยีนในระดับโมเลกุล โดยใช้เทคนิค PCR (Polymerase Chain Reaction) หรือการโคลนดีเอ็นเอในสิ่งแวดล้อม แบคทีเรีย กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบ คำอธิบาย และการจัดการหน่วยมรดกทางกายภาพและหน้าที่: ยีน.

3. พันธุศาสตร์พัฒนาการ

ในกรณีนี้ กรรมพันธุ์ถูกนำมาใช้เพื่อ อธิบายกระบวนการที่เซลล์กลายเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่สมบูรณ์และใช้งานได้. มีหน้าที่ตรวจสอบเงื่อนไข (ที่ระดับนิวเคลียร์และยีน) ที่เซลล์มีความเชี่ยวชาญตลอดการพัฒนาในหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่ง เหนือสิ่งอื่นใด

4. พันธุศาสตร์ของประชากร

ในโลกธรรมชาตินั้น ความมีชีวิตทางพันธุกรรมมักจะมีความสำคัญมากกว่าจำนวนประชากรที่สปีชีส์มีอยู่ในระบบนิเวศที่กำหนด. หากมีสัตว์ 500 ตัวในนิวเคลียสเฉพาะ แต่มีการสืบพันธุ์เพียง 4 ตัวในแต่ละปี มีแนวโน้มที่จะลดความแปรปรวนลงและดังนั้นจึงทำให้เกิด homozygosity

ตามกฎทั่วไป homozygosity และการผสมข้ามพันธุ์มีความเกี่ยวข้องกับการพยากรณ์โรคที่ร้ายแรงกว่าในประชากร เนื่องจากความแปรปรวนเล็กน้อยในยีนบ่งบอกถึง ว่าการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมจะใกล้เคียงกันมากระหว่างสัตว์ทั้งในด้านดีและสำหรับแม่ นอกเหนือจากอัตราการสะสมของการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้น เป็นอันตราย จำนวนประชากรที่มีประสิทธิผล เปอร์เซ็นต์ของ heterozygosity ความถี่อัลลีล และสิ่งอื่น ๆ อีกมากมายถูกหาปริมาณในการศึกษาพันธุศาสตร์ของประชากรสำหรับ dผูก "สวัสดิภาพ" ของเผ่าพันธุ์, เกินจำนวนสำเนา

• คุณอาจสนใจ: "การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม: มันคืออะไรและส่งผลต่อวิวัฒนาการทางชีววิทยาอย่างไร"

5. พันธุศาสตร์เชิงปริมาณ

อ้างถึงประเด็นก่อนหน้าพันธุศาสตร์เชิงปริมาณ ศึกษาฟีโนไทป์เหล่านั้น (ลักษณะที่เข้ารหัสโดยจีโนไทป์) ที่ไม่สามารถจำแนกตามเกณฑ์เมนเดเลียนทั่วไปได้นั่นคือโดยอัลลีลที่โดดเด่น (A) และอัลลีลอื่น (a)

ตัวอย่างที่ชัดเจนมากของเรื่องนี้คือสีผิว ซึ่งเข้ารหัสโดยยีน TYR, TYRP1, OCA2, SLC45A2, SLC24A5 และ MC1R ตลอดจนพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมและวิถีชีวิต เมื่อลักษณะเป็น polygenic หรือ oligogenic วิธีการต้องแตกต่างกันมาก

6. สายวิวัฒนาการ

เป็นสาขาของพันธุศาสตร์ที่ ศึกษาความเป็นเครือญาติระหว่างอนุกรมวิธานของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทำให้เกิด "ต้นไม้แห่งชีวิต" อันโด่งดังในกระบวนการซึ่งใช้ในการจัดกลุ่มชนิดพันธุ์ออกเป็นตระกูล สกุล และชนิดพันธุ์ (เช่น วงศ์ย่อย สปีชีส์ย่อย เผ่า เป็นต้น) ลำดับดีเอ็นเอ (นิวเคลียร์หรือไมโทคอนเดรีย) และอาร์เอ็นเอจากตัวอย่างเนื้อเยื่อสามารถช่วยนักชีววิทยาได้ วิวัฒนาการเพื่ออนุมานความเป็นเครือญาติระหว่างสิ่งมีชีวิตที่ในขั้นต้นไม่มีอะไรทำในระดับ at ภายนอก.

• คุณอาจสนใจ: "สายวิวัฒนาการและออนโทจีนี: มันคืออะไรและแตกต่างกันอย่างไร"

7. พันธุวิศวกรรม

พันธุวิศวกรรมขึ้นอยู่กับการจัดการโดยตรงของยีนของสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะด้วยการฉีดเข้าไปใน สื่อวัฒนธรรมด้วยการถ่ายโอนไวรัสที่กลายพันธุ์หรือด้วยกลไกอื่น ๆ ของการแพร่กระจายของ ข้อมูล.

วัตถุประสงค์ของสาขาวิทยาศาสตร์นี้มักจะเพื่อปรับปรุงความสามารถในการผลิตของสายพันธุ์ (โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมทางการเกษตร) เพื่อให้เติบโตเร็วขึ้นผลผลิตของ คุณภาพดีกว่า ความต้านทานของพืชมีมากขึ้น หรือไม่ได้รับผลกระทบจากศัตรูพืช เป็นต้น สิ่งของ

8. Epigenetics

ดิ อีพีเจเนติกส์ เป็นความแปลกใหม่ที่แยกออกมาจากพันธุศาสตร์คลาสสิกซึ่งมีหน้าที่สำรวจกลไกที่ยับยั้งหรือ ส่งเสริมการแสดงออกของยีนตลอดชีวิตของแต่ละบุคคลโดยไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในของพวกเขา จีโนม

มีหลายวิธีที่สามารถ "ปิดใช้งาน" ยีนได้ชั่วคราวและสิ่งเหล่านี้เป็นสื่อกลางโดยลำดับจีโนมซึ่งในตอนแรกเชื่อว่าไม่มีประโยชน์ Epigenetics แม้จะอยู่ในวัยทารก แต่ก็ให้คำตอบสำหรับอาการปวดหัวมากมายที่ทุกวันนี้ดูเหมือนจะไม่มีวิธีแก้ปัญหา

เรซูเม่

อย่างที่คุณเห็น พันธุศาสตร์ใช้ได้กับทุกด้านของชีวิต ตั้งแต่การรักษาระบบนิเวศไปจนถึงการแก้ปัญหาโรค ผ่านการศึกษาวิวัฒนาการ ปรับปรุงพืชผลหรือทำความเข้าใจทารกในครรภ์ทุกอย่างรอบตัวเราถูกกำหนดโดยเรา ยีน