1. เพื่อให้นักเรียนสามารถสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะมิวเทชันที่พบในสิ่งมีชีวิต และยกตัวอย่างสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากมิวเทชัน
2. เพื่อให้นักเรียนสามารถระบุสาเหตุที่ทำให้เกิดมิวเทชัน
3. เพื่อให้นักเรียนสามารถบอกประโยชน์และโทษมิวเทชัน

ให้นักเรียนสืบค้นและรวบรวมตัวอย่างและข้อมูลเกี่ยวกับมิวเทชันของสิ่งมีชีวิต แล้วนำเสนอและอภิปลายตามประเด็นต่อไปนี้

- มิวเทชันเกิดขึ้นอย่างไร
- ประโยชน์และโทษของมิวเทชัน

ผลการทดลองที่ได้ คือ

มิวเทชันหรือ การกลายพันธุ์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมและลักษณะที่เปลี่ยนแปลง สามารถจะถ่ายทอดจากชั่วอายุหนึ่งได้ แบ่งออกเป็น 2 ระดับคือ
1.มิวเท ชันระดับโครโมโซม (chromosome mutation) คือ การกลายพันธุ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม อาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซมหรือการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม
2. มิวเทชันระดับยีน (gene mutation หรือpoint mutation) คือการเปลี่ยนแปลงจากยีนหนึ่งไปเป็นอีกยีนหนึ่งซึ่งป็นผลจากการ เปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ

การเกิดมิวเทชัน

การเกิดการมิวเทชันแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดคือ
1. มิวเทชันที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ (spontaneous mutstion)อาจเกิดขึ้นเนื่องจากรังสี สารเคมี อุณหภูมิในธรรมชาติ ซึ่งสิ่งต่างๆเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของ เบส(tautomeric shift)หรือการสูญเสียไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของเบส(ionization)ทำให้การจับ คู่ของเบสผิดไปจากเดิมมีผลทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชันหรือทรา สเวอร์ชัน ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไป แต่อัตราการเกิดมิวเทชันชนิดนี้จะต่ำมากเช่น เกิดในอัตรา 10-6 หรือ10-5
2.การมิวเทชันที่เกิดจากการชักนำ(induced mutation)เป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดจากมนุษย์ใช้สิ่งก่อกลายพันธุ์ (mutagen) ชักนำให้เกิดขึ้น ซึ่งสิ่งก่อกลายพันธุ์มีดังนี้

2.1. สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ(physical mutagen)ได้แก่ อุณหภูมิ รังสีต่างๆ รังสีสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
ก.รังสีที่ก่อให้เกิดไอออน(ionizing radiation) รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้สูง ซึ่งมักจะทำให้เกิดการแตกหักของโครโมโซม ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมรังสีเหล่านี้ได้แก่ รังสีแอลฟา เบตา แกมมา นิวตรอนซ์ หรือรังสีเอ็กซ์
ข.รังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน(non ionizing radiation)รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้ต่ำมักจะทำ ให้เกิดไทมีนไดเมอร์ (thymine dimer) หรือไซโทซีนไดเมอร์(cytosine dymer) รังสีประเภทนี้ได้แก่รังสีอัลตราไวโอเลต(UV)

2.2 สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางเคมี(chemical mutagen) ได้แก่สารเคมีต่างๆซึ่งมีหลายชนิดเช่น
ก. สารเคมีที่มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับเบสชนิดต่างๆของดีเอ็นเอ (base analogues) ซึ่งสามารถเข้าแทนที่เบสเหล่านั้นได้ระหว่างที่เกิดการจำลองโมเลกุลของดี เอ็นเอ ทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสและรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ ได้แก่5-โบรโมยูราซิล 2-อะมิโนพิวรีน5-โบรโมยูราซิล มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับไทมีน เมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอจะสามารถเข้าไปแทนที่ไทมีนได้ และสามารถเกิดtautomericหรือionizationได้ซึ่งเมื่อเกิดแล้วแทนที่จะจับคู่ กับอะดินีน จะไปจับคู่กับกัวนีน เมื่อมีการจำลองโมเลกุลต่อไปอีกจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสขึ้นได้
ข. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสูตรโครงสร้างของเบสซึ่งมีผลทำให้เกิด การแทนที่คู่เบสเช่นเดียวกัน ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ได้แก่ กรดไนตรัส ไฮดรอกซิลลามีน ไนโตรเจนมัสตาด เอธิลมีเทนซัลโฟเนต กรดไนตรัส จะทำหน้าที่ดึงหมู่อะมิโนออกจากโมเลกุลของเบสอะดินีน ไซโทซีน และกัวนีนทำให้เบสอะดีนีนเปลี่ยนเป็นไฮโปแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ เบสไซโทซีนเปลี่ยนเป็นยูราซิลซึ่งสามารถจับคู่กับเบสอะดีนีนได้และเบสกัวนีน เปลี่ยนเป็นแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ดังนั้นเมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็น เอจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชัน
ค. สารเคมีที่ทำให้เกิดการเพิ่มและการขาดของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของ ดีเอ็นเอซึ่งมีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไป สารเคมีเหล่านี้ได้แก่ สีย้อมเช่น อะคริดีน ออเรนจ์,โพรฟลาวีน โมเลกุลของอะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนสามารถเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ หรือทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกแทรกโดย อะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนหลุดออกมา เมื่อมีการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอ จะได้โมเลกุลของดีเอ็นเอที่มีการเพิ่มของนิวคลีโอไทด์และการขาดหายไปของนิวคลีโอไทด์ ยีนที่เปลี่ยนแปลงไปนี้อาจจะกลายเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อยก็ได้ หรืออาจทำให้เกิดการตายขึ้นได้ (lethal gene)

โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีน เป็นตัวอย่างของการเกิดมิวเทชัน

ภาพโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีน

การเกิดมิวเทชันในระดับโครโมโซมมีตัวอย่าง ดังนี้ กลุ่มอาการดาวน์ (Down's syndome)

ภาพ ผู้ป่วยกลุ่มอาการดาวน์และคาริโอไทป

กลุ่มอาการคริดูชาร์ ( Cri - du - chat syndrome หรือ Cat-cry syndrome)

ภาพ กลุ่มอาการคริดูชาร์และคาริโอไทป

กลุ่มอาการไคลน์เฟลเตอร์ (Klinefelter's syndrome)

ภาพ กลุ่มอาการไคลน์เฟลเต และคาริโอไทป

กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ (Turner's syndrome)

ภาพ กลุ่มอาการเทอร์เนอร์และคาริโอไทป

การ เกิดมิวเทชันเกิดขึ้นได้ทั้งเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งสามารถถ่ายทอดสู่ลูกหลานได้เมื่อมิวเทชันเกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์ แต่ถ้าเมิวเทชันเกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายที่จะพัฒนาให้เกิดการสืบพันธุ์ได้ ปัจจุบันมิวเทชันที่เกิดการชักนำโดยมนุษย์ มีอัตราสูงกว่าที่เกิดในธรรมชาติ แหล่งข้อมูลจาก : http://www.kik5.com

ประโยชน์และโทษของมิวเทชัน
ส่วนใหญ่แล้วมิวเทชันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติมันทำให้ได้ลักษณะที่ไม่ดีหรือเป็นผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะนั้น เนื่องจากเป็นลักษณะที่ไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น กระรอกเผือก งูเผือก ปลาเผือก ถ้าสัตว์ที่มีลักษณะเผือกนี้ดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ จะได้รับอันตรายจากศัตรูได้โดยง่าย เพราะมีสิ่งที่ไม่กลมกลืนกับสภาพแวดล้อม ถึงถูกจับเป็นอาหาร เป็นต้น อย่างไรก็ตามมนุษย์อาจพึงพอใจในลักษณะเผือกของสัตว์เหล่านี้ จึงมีการนำสัตว์เผือกมาเลี้ยงไว้ ทำให้มีโอกาสอยู่รอดและถ่ายทอดยีนต่อไปได้

สำหรับประโยชน์ของมิวเทชัน คือ ก่อให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรของสิ่งมีชีวิต ส่งผลให้มีความแปรผันของลักษณะเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นผลดีต่อประชากรโดยรวม กล่าวคือ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเกิดขึ้น อาจมีลักษณะบางลักษณะที่เหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนไป ทำให้สามารถดำรงอยู่และสืบทอดลักษณะต่อไปได้ทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นๆ เหลือรอดและวิวัฒนาการต่อไป

สรุปได้ว่า ลักษณะมิวเทชันเป็นผลที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ซึ่งส่งผลให้ได้ลักษณะที่ต่างจากลักษณะปกติ โดยลักษณะที่ต่างจากปกตินี้จะถูกถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อๆ ไปได้ ถ้าการเปลี่ยนแปลงนั้นเกิดขึ้นในเซลล์สืบพันธุ์