มิวเทชัน

              เมื่อสังเกตสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง ๆ นักเรียนจะพบว่าลูกหลานมีลักษณะที่ไม่เหมือนกันทีเดียว มีบางลักษณะที่แตกต่างกันไปบ้าง และสามารถถ่ายทอดลักษณะนั้น ๆ ไปยังลูกหลานรุ่นต่อ ๆ ไปได้ จึงอาจเป็นไปได้ว่ายีนหรือ DNA มีการเปลี่ยนแปลง นักพันธุศาสตร์เรียกการเปลี่ยนแปลงลำดับและจำนวนของเบสใน DNA และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับโครโมโซม ซึ่งมีผลทำให้ลักษณะหรือฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนไป และสามารถถ่ายทอดลักษณะไปยังรุ่นต่อ ๆ ไปได้นี้ว่า การกลาย หรือ มิวเทชัน ( mutation )

         โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ เป็นตัวอย่างของโรคพันธุกรรมที่เป็นผลมาจากการเกิด มิวเทชัน โดยปกติ DNA มีการจำลองตัวเองได้ DNA โมเลกุลใหม่ที่มีลำดับการเรียงตัวของเบสและจำนวนของเบส เหมือน DNA โมเลกุลเดิมทุกประการ แต่ในบางครั้งการจำลองตัวเองของ DNA อาจมีความผิดพลาดทำให้เกิดผลต่อสิ่งมีชีวิต จากการศึกษาพบว่า DNA จะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมได้หลายลักษณะ เช่น เบสเปลี่ยนจากชนิดเดิมเป็นเบสชนิดอื่น นิวคลีโอไทด์ขาดหายไป นิวคลีโอไทด์มีจำนวนเพิ่มขึ้น หรือลำดับของนิวคลีโอไทด์เปลี่ยนไป เป็นต้น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นมิวเทชันเฉพาะที่ ( point mutation ) ดังภาพที่ 17.23 มีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไปจากเดิม ลำดับและชนิดของกรดอะมิโนหลังจากตำแหน่งนี้ไปจะเปลี่ยนไปด้วย สมบัติของโปรตีน หรือ พอลิเพปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นจึงแตกต่างไปจากเดิม

    การเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ในบริเวณ DNA ที่เป็นตำแหน่งของยีน สามารถจัดได้เป็น 2 ประเภท คือ

                1. การแทนที่คู่เบส ( base – pair substitution ) การเกิดมิวเทชันในลักษณะเช่นนี้ อาจมีผลต่อการแสดงของลักษณะทางพันธุกรรมหรือไม่ก็ได้ เนื่องจากโคดอนหลายชนิดเป็นรหัสของกรดอะมิโนชนิดเดียวกันได้ เช่น CUU CUC CUA และ CUG หากมีการเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ที่มีการเปลี่ยนรหัส CUCซึ่งเป็นรหัสของลิวซีนให้กลายเป็น CUG การเกิดมิวเทชันดังกล่าวย่อมไม่มีผลต่อลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้น เพราะยังมีการสร้างสายพอลิเพปไทด์ที่มีลำดับกรดอะมิโนเช่นเดิม
                การเกิดมิวเทชันเฉพาะที่แบบการแทนที่คู่เบส เมื่อเกิดการแทนที่ของคู่เบสแล้ว มีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไปเป็นรหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโนต่างชนิดกัน ก็จะทำให้ได้สายพอลิเพปไทด์ที่มีลำดับของกรดอะมิโนต่าง ๆ ไป การเปลี่ยนแปลงของลำดับกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นนี้ หากบริเวณดังกล่าวมีความสำคัญต่อการเกิดรูปร่างของโปรตีน หรือมีความจำเพาะต่อการทำงานของโปรตีนชนิดนั้น ย่อมมีผลมากต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตนั้น ตัวอย่างเช่น สาเหตุหนึ่งของการเกิดโรคโลหิตจางแบบซิกเคิลเซลล์ที่กล่าวถึงข้างต้น มีการเกิดมิวเทชันเฉพาะที่ที่โคดอนที่เป็นรหัสพันธุกรรมของกรดอะมิโน ตำแหน่งที่ 6 ของสายบีตาสายหนึ่งของฮีโมโกลบิน 

  

               อย่างไรก็ดี หากการเกิดการแทนที่ของคู่เบส ในบริเวณโคดอนที่ไม่เกี่ยวข้องกับบริเวณที่จำเพาะต่อโปรตีนชนิดนั้น หรือเมื่อมีการแทนที่กรดอะมิโนชนิดใหม่ มีสมบัติใกล้เคียงกับชนิดเดิมก็อาจไม่มีผลต่อการทำงานของโปรตีนนั้น 
                การเกิดมิวเทชันแบบการแทนที่ของคู่เบสอาจจะเกิดการทำให้การสร้างสายพอลิเพปไทด์สั้นลง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นการแทนที่ของคู่เบส แล้วได้เป็นรหัสหยุดของการแปลรหัส ซึ่งการเกิดมิวเทชันในกรณีนี้แทบทุกกรณีจะได้โปรตีนที่ไม่สามารถทำงานได้