พันธุศาสตร์ประชากร

พนั ธุศาสตรป์ ระชากร อาจารยก์ มณรตั น์ นทีสินทรพั ย์

เป็นการศึกษาเก่ยี วกบั การเปล่ยี นแปลงความถ่ขี อง ยนี หรือแอลลลี และการเปล่ยี นแปลงความถ่ขี องจโี นไทป์ ใน*ยนี พูล ของประชากร และปัจจยั ท่ที าใหค้ วามถ่ขี อง แอลลลี เปล่ยี นแปลงน้ัน คือการเกดิ วิวฒั นาการน่ันเอง *แหลง่ รวมขององค์ประกอบทางพนั ธกุ รรม

ตวั อย่าง ในประชากรไมด้ อกชนิดหน่ึงท่ลี กั ษณะสดี อกถูกควบคุมโดย ยนี 2 แอลลลี คือ R ควบคุมลกั ษณะดอกสแี ดงเป็นลกั ษณะเดน่ r ควบคุมลกั ษณะดอกสขี าวเป็นลกั ษณะดอ้ ย ในประชากรไมด้ อก 1,000 ตน้ มดี อกสขี าว 40 ตน้ และ ดอกสแี ดง 960 ตน้ โดยดอกสแี ดงมจี โี นไทป์ 2 แบบ คือ RR 640 ตน้ และ Rr 320 ตน้



ดงั นัน้ ในประชากรไมด้ อกน้ีจะมคี วามถ่ขี อง แอล ลลี R = 0.8 และความถ่ขี องแอลลลี r = 0.2

กฎของฮารด์ ี - ไวนเ์ บิรก์ ฮารด์ ี และ ไวน์เบริ ก์ ไดศ้ ึกษายนี พูลของประชากร และไดเ้ สนอเป็นกฎข้ึนมาเรียกวา่ กฎของฮารด์ ี – ไวนเ์ บริ ก์ โดยกลา่ ววา่ ...

ในประชากรขนาดใหญท่ ่มี กี ารผสมพนั ธุแ์ บบสุม่ เม่ือ ไมม่ กี ารกลาย ไมม่ กี ารคดั เลือกโดยธรรมชาติ และไมม่ กี าร อพยพ ประชากรดงั กลา่ วจะอยูใ่ นสภาวะสมดุลของฮารด์ -ี ไวนเ์ บริ ์ก (Hardy – Weinberg equilibrium)

และหากประชากรน้ีมกี ารสืบพนั ธุแ์ บบอาศยั เพศ เพ่ือถา่ ยทอดลกั ษณะทางพนั ธุกรรมไปสูร่ ุ่นถดั ไป จะไมม่ ี การเปล่ยี นแปลงความถ่ขี องแอลลลี หรือความถ่ขี องจโี น ไทป์ ในประชากรทุกรุ่น หรือไมเ่ กดิ ววิ ฒั นาการใน ประชากรน้ี ดงั นน้ั ความสมดุลทางพนั ธุกรรมของประชากรจึงอาจ ถูกรักษาไวไ้ ดใ้ นยนี พูล

สมการของฮารด์ -ี ไวนเ์ บริ ก์ P2 + 2pq +q2 = 1 ให้ AA + 2Aa + aa = p2 + 2pq + q2 และสาหรับประชากรท่อี ยูใ่ นสภาวะสมดุล ความถ่ขี องจโี นไทป์ = (ความถ่ขี องแอลลลี )2 =1 p2 + 2pq + q2 = (p+q)2 =1

ทากิจกรรมที่ 18.1 หนา้ 145

ปัจจยั ท่ีมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ ของแอลลีลและความถ่ีของจีโนไทป์ 1. การเลือกคูท่ ่ไี มเ่ ป็นไปแบบสุม่ (Nonrandom mating) 2. การอพยพ ( Migration)

3. การหกั เหทางพนั ธุกรรมโดยสุม่ (Random genetic drift) 4. การกลาย (Mutation) 5. การคดั เลือกโดยธรรมชาติ (Natural selection)

การเลือกค่ทู ่ีไม่เป็ นไปแบบส่มุ ตวั อยา่ งเชน่ ประชากรผตี องเหลือง (เผา่ Mabri) ท่อี าศยั อยู่ ตามป่ าทางภาคเหนือของประเทศไทยจะพบเลือดหมู่ A เป็น สว่ นใหญ่ เน่ืองจากประชากรของคนเผา่ น้ีแตง่ งานกนั ระหวา่ ง ญาตพิ ่นี อ้ งเทา่ น้ัน ดงั นน้ั ประชากรของผตี องเหลืองจึงมคี วามถ่ี ของแอลลลี IA สูงกวา่ แอลลลี แบบอ่ืน ๆ







การอพยพ การอพยพออก และการอพยพเขา้ ของสมาชกิ ระหวา่ ง สองประชากร สง่ ผลใหค้ วามถ่ขี องแอลลลี ในประชากรทง้ั สอง เปล่ยี นแปลงไป และการอพยพทาใหเ้ กดิ การผสมพนั ธุร์ ะหวา่ ง ส่ิงมชี วี ิตท่อี พยพเขา้ มากบั ส่ิงมชี วี ิตท่มี อี ยูเ่ ดมิ ทาใหม้ กี ารถา่ ยเท ยนี หรือ ยนี โฟลว์ (gene flow)



นกสปีชสี ห์ น่ึงแบง่ ออกเป็น 2 ประชากร อาศยั อยู่ ในบริเวณท่แี ตกตา่ งกนั เน่ืองจากมสี ่ิงกดี ขวางทาง ภูมศิ าสตร์ เชน่ ภูเขา แตใ่ นบางโอกาสนกอาจจะบนิ ขา้ ม อพยพมาได้ ดงั นน้ั หลงั จากท่มี กี ารอพยพ ความถ่ขี องแอล ลลี ท่พี บในประชากรฝ่งั ใดฝ่งั หน่ึงจึงเปล่ยี นแปลงไป





การหกั เหทางพนั ธกุ รรมโดยส่มุ เป็นการเปล่ยี นแปลงความถ่ขี องแอลลลี แบบฉับพลนั และ แบบสุม่ ทาใหไ้ มส่ ามารถคาดการณท์ ศิ ทางการเปล่ยี นแปลงความถ่ี ของแอลลลี ไดอ้ ยา่ งแน่นอน

โดยมากจะพบในประชากรซ่ึงเดิมมขี นาดใหญแ่ ละมคี วาม หลากหลายทางพนั ธุกรรมมาก แตไ่ ดล้ ดขนาดของประชากรลง เน่ืองจากการเกดิ ภยั ธรรมชาติ ความแหง้ แลง้ การระบาดของ โรค และการลา่ โดยมนุษย์ จึงทาใหป้ ระชากรมขี นาดเลก็ ลงจึงมี โอกาสท่จี ะผสมพนั ธุร์ ะหวา่ งพวกท่มี จี โี นไทป์ เหมือนกนั สง่ ผลให้ ประชากรมจี านวนโฮโมไซกสั เพ่มิ ข้ึนและจานวนเฮเทอโรไซกสั ลดลง

การหกั เหทางพนั ธุกรรมโดยสุม่ มี 2 ปรากฏการณ์ คือ 1. Bottleneck effecf 2. Founder effect

Bottleneck effecf

เม่ือประชากรในธรรมชาติท่มี ขี นาดใหญแ่ ละมคี วาม หลากหลายทางพนั ธุกรรมสูงไดป้ ระสบกบั สภาวะวกิ ฤต ทาให้ มสี มาชกิ เพยี งจานวนหน่ึงท่สี ามารถอยูร่ อดและสืบพนั ธุไ์ ด้ ในท่สี ุดถึงแมว้ า่ ประชากรจะกลบั มามขี นาดใหญข่ ้ึน แต่ ยงั คงมคี วามหลากหลายทางพนั ธุกรรมลดลงจากเดิม

ตวั อยา่ ง ประชากรเสือชตี า้ ในธรรมชาตขิ องแอฟริกาไดถ้ ูก คุกคามถ่ินท่อี ยูอ่ าศยั รวมทง้ั การไลล่ า่ ของมนุษยท์ าใหม้ ปี ระชากร ลดลงอยา่ งรวดเร็ว ตอ่ มาเม่ือมนุษยเ์ ร่ิมมกี ารรณรงคเ์ พ่ือการ อนุรักษเ์ สือชตี า้ จึงไดน้ าเสือท่เี หลือเพยี งจานวนนอ้ ยมาเล้ยี งเพ่ือ เพาะพนั ธุใ์ นสวนสตั ว์ ซ่ึงปัจจุบนั น้ีถึงแมว้ า่ จานวนประชากรของ เสือชตี า้ จะเพ่มิ ข้ึน แตป่ ระชากรเหลา่ น้ันกม็ คี วามหลากหลายทาง พนั ธุกรรมต่า



Founder effect

เกดิ ข้ึนหลงั จากมกี ารแยกประชากรขนาดเลก็ จาก ประชากรเดมิ ท่มี ขี นาดใหญ่ โดยประชากรขนาดเลก็ จะตง้ั รกรากของตนในถ่นิ อาศยั ใหม่ ปรากฏการณน์ ้ีสง่ ผลใหป้ ระชากรท่เี กดิ ข้ึนใหมม่ คี วาม หลากหลายทางพนั ธุกรรมต่ากวา่ ประชากรเดมิ



การกลาย การเปล่ยี นแปลงจากแอลลลี หน่ึงไปเป็นอกี แอลลลี หน่ึง ( T t) หรือการเปล่ยี นแปลงของแอลลลี ใน 2 ทศิ ทาง ( T t ) ซ่ึงทาใหค้ วามถ่ขี องแอลลลี ทง้ั 2 เปล่ยี นแปลงไปใน ประชากรรุ่นถดั ไป

ในธรรมชาติ ประชากรของส่ิงมชี วี ติ โดยทว่ั ไปมอี ตั ราการ กลายต่าและการกลายท่เี กดิ ข้ึนอาจไมม่ ผี ลกระทบใดๆ (neutral) มปี ระโยชน์ (beneficial) หรือมโี ทษ ( deleterious) ตอ่ ส่ิงมชี วี ติ

การคดั เลือกโดยธรรมชาติ ส่ิงมชี วี ติ ท่ไี มส่ ามารถปรับตวั ใหเ้ ขา้ กบั สภาพแวดลอ้ ม ขณะน้นั ไดจ้ ะถูกคดั ออกไป (select out) ดงั นั้นการคดั เลือกโดย ธรรมชาตจิ ึงเป็นปัจจยั หน่ึงท่มี ผี ลตอ่ การเปล่ยี นแปลงความถ่ขี อง แอลลลี ของประชากรในรุ่นถดั ไป





ตวั อยา่ ง ผเี ส้ือกลางคืน (Biston betularia) ท่มี ปี ีกสี เขม้ กวา่ (melanic form) มจี โี นไทป์ MM และ Mm จะมี ความสามารถในการอยูร่ อดและผสมพนั ธุไ์ ดส้ ูงกวา่ ผเี ส้ือ กลางคืนท่มี ปี ีกสอี อ่ นกวา่ (typical form) ซ่ึงมจี โี นไทป์ mm

เน่ืองจากศตั รูมองเหน็ ผเี ส้ือกลางคืนท่มี ปี ีกสอี อ่ นได้ งา่ ยกวา่ ในสภาพแวดลอ้ มท่ปี ระกอบไปดว้ ยตน้ ไมท้ ่มี ลี าตน้ สี ดาซ่ึงถูกปกคลุมดว้ ยควนั ดาจากโรงงาน

ดงั นั้นจะเหน็ ไดว้ า่ ธรรมชาติไดค้ ดั เลือกจโี นไทป์ MM และ Mm ไว้ ซ่ึงเม่ือผเี ส้ือกลางคืนท่มี ปี ีกสเี ขม้ เหลา่ น้ีผสมพนั ธุก์ นั จะ ใหป้ ระชากรรุ่นถดั ไปท่มี คี วามถ่ขี องแอลลลี M เพ่มิ ข้ึน ในขณะท่ี ความถ่ขี องแอลลลี m ลดลง

ทากิจกรรมท่ี 18.2 หนา้ 151