ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม

≈


การเปลี่ยนแปรทางพันธุกรรม 
หรือ ความผันแปรทางพันธุกรรม
หรือ ความผันแปรได้ทางพันธุกรรม
(, จากคำว่า vary + liable - เปลี่ยนได้)
เป็นสมรรถภาพของระบบชีวภาพไม่ว่าจะที่ระดับสิ่งมีชีวิตหรือที่กลุ่มประชากร ในการเปลี่ยนไปตามกาลเวลา
มูลฐานของความผันแปรได้ทางพันธุกรรมก็คือความแตกต่างทางพันธุกรรมของระบบชีวภาพในระดับต่าง ๆ

ความผันแปรได้ทางพันธุกรรมอาจนิยามได้ด้วยว่า เป็นค่าความโน้มเอียงที่จีโนไทป์แต่ละชนิด ๆ ในกลุ่มประชากรจะแตกต่างกัน
โดยต่างจากความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ซึ่งเป็นจำนวนความแตกต่างที่พบในกลุ่มประชากร
ความผันแปรได้ของลักษณะสืบสายพันธุ์ (trait) จึงหมายถึงค่าความโน้มเอียงที่ลักษณะจะต่าง ๆ กันเป็นการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมและต่อปัจจัยทางพันธุกรรมอื่น ๆ
ความผันแปรได้ของยีนในกลุ่มประชากรสำคัญต่อความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity) 
เพราะถ้าไม่สามารถผันแปรได้ กลุ่มสิ่งมีชีวิตก็จะมีปัญหาปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม และดังนั้น จะเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์

ความผันแปรได้เป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการวิวัฒนาการ เพราะมีผลต่อการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อความกดดันทางสิ่งแวดล้อม และดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงสามารถรอดชีวิตได้ต่าง ๆ กันในกลุ่มประชากรหนึ่ง ๆ เนื่องจากธรรมชาติจะคัดเลือกความต่างซึ่งเหมาะสมที่สุด
ความผันแปรได้ยังเป็นมูลฐานของความเสี่ยงต่อโรคและความไวพิษ/ยาที่ต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต
ซึ่งเพิ่มความสนใจในเรื่องการแพทย์แบบปรับเฉพาะบุคคล (personalized medicine) โดยเนื่องกับโครงการจีโนมมนุษย์ 
และความพยายามเพื่อสร้างแผนที่กำหนดขอบเขตความแตกต่างทางพันธุกรรมของมนุษย์ เช่น ในโครงการ International Hapmap
 thumb | 150px |right | homologous recombination เป็นเหตุเกิดความผันแปรได้ทางพันธุกรรมที่สำคัญ
thumb |150px |right | polyploidy จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรม
thumb |150px |right | การกลายพันธุ์เปลี่ยนแพรเซี่ยงไฮ้ให้มีดอกสีต่างกัน 
 เหตุ 
มีเหตุหลายอย่างให้มีความผันแปรได้ทางพันธุกรรมในกลุ่มประชากร รวมทั้ง
 Homologous recombination (การรวมยีนใหม่ในโครโมโซมคู่เหมือน) เป็นแหล่งสำคัญอย่างหนึ่ง คือ ในระยะไมโอซิสของสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธ์โดยอาศัยเพศ โครโมโซมคู่เหมือนจะสับฝ่าย (cross over) แลกเปลี่ยนยีน แล้วก็จะแยกออกจากกันพร้อมช่วยสร้างลูกหลานของสิ่งมีชีวิต การรวมยีนใหม่จะเกิดโดยสุ่ม โดยมียีนเฉพาะ ๆ เป็นตัวควบคุม ซึ่งก็หมายความว่าความถี่การเกิดการรวมยีนใหม่จะต่าง ๆ กันในสิ่งมีชีวิต
 การอพยพเข้า การอพยพออก และการเคลื่อนย้ายสปีชีส์ แต่ละอย่างเหล่านี้เป็นการเคลื่อนย้ายสิ่งมีชีวิตหน่วยหนึ่ง ๆ เข้าไปหรืออกจากกลุ่มประชากร ถ้าหน่วยนั้นมาจากกลุ่มประชากรที่เคยแยกอยู่ต่างหาก มันก็จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไปถ้าสืบพันธุ์ได้
การมีโครโมโซมหลายชุด (Polyploidy) คือ การมีโครโมโซมเหมือนมากกว่าคู่ จะทำให้มีการสับรวมยีนใหม่มากขึ้นในระยะไมโอซิส แล้วทำให้ลูกหลานสิ่งมีชีวิตผันแปรได้ทางพันธุกรรมสูงขึ้น

 การกลายพันธุ์จะเพิ่มความผันแปรได้ทางพันธุกรรมภายในกลุ่มประชากร และอาจมีผลบวก ผลลบ หรือผลเป็นกลาง ๆ ต่อความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต การกลายพันธุ์สามารถกระจายไปทั่วกลุ่มประชากรโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติได้ ถ้ามันเพิ่มความเหมาะสมของสิ่งมีชีวิต หรือถ้าผลที่เป็นอันตรายของมันมีน้อยหรือมองไม่เห็น แต่กลุ่มประชากรและความผันแปรได้ทางพันธุกรรมของกลุ่มประชากรยิ่งเล็กเท่าไร การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายและเป็นยีนด้อย/ซ่อนอยู่ ก็อาจปรากฏมากขึ้นเท่านั้น
ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเกิดบ่อยมาก โดยเฉลี่ย 60,000 ครั้งต่อวันต่อเซลล์ในมนุษย์ เนื่องจากกระบวนการเมแทบอลิซึม หรือกระบวนการแยกสลายด้วยน้ำปกติตามธรรมชาติ แต่ความเสียหายโดยมากจะซ่อมได้อย่างถูกต้องแม่นยำด้วยกลไกการซ่อมดีเอ็นเอต่าง ๆ แต่ก็ยังมีความเสียหายที่เป็นการกลายพันธุ์อย่างถาวร
ดูเหมือนว่า การกลายพันธุ์ที่เกิดบ่อยครั้งที่สุดมาจากการถ่ายแบบดีเอ็นเอที่มักผิดพลาด คือ translesion synthesis ซึ่งจะใช้หลังจากสายดีเอ็นเอที่เป็นแบบเกิดเสียหาย ยกตัวอย่างเช่น ในยีสต์ การแทนที่หรือการลบเบสเดียวที่เกิดเองกว่า 60% น่าจะมีเหตุจากกระบวนการ translesion synthesis แหล่งกำเนิดการกลายพันธุ์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือกระบวนการซ่อมดีเอ็นเอที่ไม่แม่นยำ คือ non-homologous end joining ซึ่งบ่อยครั้งใช้ซ่อมดีเอ็นเอที่หักทั้งสองเส้น
ดังนั้น จึงดูเหมือนว่า ความเสียหายต่อดีเอ็นเอเป็นเหตุให้เกิดการกลายพันธุ์โดยมาก ไม่ว่าจะเป็นเพราะการถ่ายแบบที่มักผิดพลาด ความเสียหายในอดีต หรือการซ่อมความเสียหายแบบที่มักผิดพลาด
 ปัจจัยที่ลดความผันแปรได้ทางพันธุกรรม 
มีเหตุหลายอย่างที่ลดความผันแปรได้ของยีนในกลุ่มประชากรหนึ่ง
 การเสียที่อยู่อาศัย รวมทั้ง
การแบ่งซอยที่อยู่ (habitat fragmentation) ที่สร้างความไม่ต่อเนื่องกันของที่อยู่อาศัย ทำให้การผสมพันธุ์กันเป็นไปได้ยาก ซึ่งมีเหตุหลายอย่าง รวมทั้งเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น การแบ่งซอยที่อยู่ยังอาจช่วยให้การเปลี่ยนความถี่ยีนอย่างไม่เจาะจงลดความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในพื้นที่ได้อีกด้วย
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างรุนแรง จะขับสปีชีส์จากวิถีชีวิตหลัก (fundamental niche) และอาจลดขนาดกลุ่มประชากร และดังนั้น จึงลดความแตกต่างทางพันธุกรรม
 การเกิดปรากฏการณ์ผู้ก่อตั้งที่กลุ่มประชากรหนึ่งตั้งขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตเพียงไม่กี่หน่วย

 เชิงอรรถและอ้างอิง 

หมวดหมู่:พันธุศาสตร์ประชากร