การกลายพันธุ์ (Mutation)
การกลายพันธุ์ เป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมี (chemical structure) ปริมาณ และจำนวนของดีเอ็นเอ มีผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะ
ของสิ่งมีชีวิต กล่าวกันว่ายีนในเซลล์แต่ละชนิดของสิ่งมีชีวิตเคยผ่านการกลายพันธุ์จนกระทั่งสิ่งมีชีวิตนั้นสามารถอยู่รอดได้ การกลายพันธุ์จึงเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายในโลก
ความหมายของมิวเทชัน
มิวเทชันหรือการกลายพันธุ์ หมายถึง การเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมโดยเกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายโมเลกุลDNA ซึ่งถ้าเกิดกับสารพันธุกรรมในเซลล์เพศ (germ cell) ลักษณะเปลี่ยนแปลงนี้จะสามารถถ่ายทอดจากชั่วอายุหนึ่งไปยังอีกชั่วอายุหนึ่ง
แต่ถ้าการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดกับเซลล์ร่างกาย (somatic cell)ความผิดปกตินั้นจะเกิดกับเนื้อเยื่อที่เกิดจากเซลล์ที่ผิดปกตินั้น
สาเหตุของการเกิดการกลายพันธุ์ (Cause of Mutation)
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดล้วนผ่านการมิวเทชั่นจนสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมในปัจจุบัน หรืออีกนัยหนึ่ง คือ มิวเทชั่นเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตก็ได้ สามารถแบ่งได้ 2 ประเภท ดังนี้
1. การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ (spontaneous mutation)
เป็นการกลายพันธุ์ตามธรรมชาติ เกิดขึ้นโดยไม่ทราบสาเหตุแน่ชัด และเกิดในอัตราค่อนข้างต่ำ
2. การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นโดยการชักนำ (induced mutation)
เป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดในอัตราสูง โดยการใช้สารชักนำ(mutagenic agent , mutagen) เช่น สารเคมี และสารรังสีพลังงานสูง(Base analogue) จะไปแทนที่เบสที่คล้ายกันทำให้คู่เบสในสายดีเอ็นเอที่เป็นผลจากการเรพลิเคชั่นเกิดการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม เรียกกระบวนการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ ด้วยการใช้สารชักนำ หรือสิ่งก่อกลายพันธุ์นี้ว่า mutagenesis
ผลกระทบที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ (Mutation)
สารที่ก่อกลายพันธุ์ อาจแบ่งได้เป็น
2.1 สารก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ (Physical Mutagen)
– รังสีทำให้เกิดอิออน (Ionizing radiation) มีพลังงานสูงผลิต Ions เช่น รังสีแกมมา (gamma ray หรือ X – ray) เกิด ion มี อำนาจทะลุทะลวงสูง นอกจากนี้ยังมี โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) รังสี แอลฟา (alpha ray) รังสีเบตา (beta ray)
– รังสีไม่ทำให้เกิดอิออน (nonionizing radiation) มีพลังงานสูง แต่มีแรงแทรกซึมต่ำ เช่น แสง UV (ultraviolet) ไม่เกิด ion มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ พลังงานนี้สามารถทำให้เกิด
ไทมีนไดเมอร์
– อื่นๆ เช่น ความร้อน
2.2 สารก่อกลายพันธุ์ทางเคมี (Chemical Mutagen)
– สารที่มีโครงสร้างเหมือนเบส (Base analogue) เช่น 5-BU (5-bromouracil), 2-AP (2-amino purine)
– สารที่ทำให้โครงสร้างเบสเปลี่ยน ตัวอย่าง กรดไนตรัส (HNO2) ไฮดรอกซิลามีน (Hydroxylamine, NH2OH) อัลคิลเลติ้งเอเจนท์ (alkylating agent) และ mustad gas
– สารเคมีที่ทำให้ นิวคลิโอไทด์ เพิ่มหรือหายไป เช่น สีย้อมอะคริดีน
กรณีตัวอย่าง(Mutation)ที่เกิดขึ้นโดยการชักนำ (induced mutation)
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลระเบิดในปี พ.ศ. 2529 และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟูกุชิมาระเบิดปี พ.ศ. 2554 ทำให้สารกัมมันตภาพรังสีซีเซียม 134Cs และ 137Cs มีการปนเปื้อนในประชากรปลาเป็นเหตุให้ประชากรปลาได้รับผลกระทบ 3 ด้านได้แก่
(1) การสะสมของสารกัมมันตภาพรังสีซีเซียมในประชากรปลา มีการปนเปื้อนในเนื้อเยื่อ ในกระดูกปลา และมีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนจากปลาสู่มนุษย์
(2) ผลกระทบด้านพลวัตของประชากรปลา การเปลี่ยนแปลงการปฏิสนธิ ความดกไข่ อัตราการตายโดยธรรมชาติ และโครงสร้างประชากรปลา ส่งผลให้ทรัพยากรปลามีแนวโน้มลดลง
(3) ผลกระทบด้านการกลายพันธุ์ของประชากรปลา ทำให้เซลล์เสื่อมสภาพ โครโมโซมเปลี่ยนแปลงต่างจากลักษณะของพ่อแม่ และเกิดการกลายพันธุ์ในระยะยาว การตรวจสอบคุณสมบัติของน้ำในธรรมชาติ การสุ่มตัวอย่างปลาและสัตว์น้ำชนิดอื่นมาตรวจวิเคราะห์
ระดับการปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสีเป็นประจำ เป็นวิธีการป้องกันทรัพยากรสัตว์น้ำและประชาชนให้ปลอดภัยจากสารกัมมันตภาพรังสี
การศึกษาของ Jonsson et al., (1999) ทำให้ทราบว่า การปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสีซีเซียมในแหล่งน้ำธรรมชาติสะสมอยู่ในตัวปลาที่อาศัยอยู่บริเวณนั้น มีปริมาณค่อนข้างสูงทำให้ปลาและสัตว์น้ำอื่นๆมนุษย์ไม่ควรบริโภคสัตว์น้ำจากแหล่งที่มีการปนเปื้อนสารกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากซีเซียมมีการถ่ายทอดทางสายใยอาหาร
โดยปกติสาร radiocaesium ที่ปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำจะคงตัวอยู่เพียง 5 % ของความเข้มข้นแรกเริ่ม ส่วนอีก 95 % จะขจัดออกระบบนิเวศด้วยกลไกลธรรมชาติภายใน 50 ชั่วโมง
ดังนั้นปลาทะเลจะได้รับสารกัมมันตภาพรังสีโดยทางอ้อมจาก พืชน้ำหรือสาหร่าย
ที่ดูดซับสารอกหารที่มีการปนเปื้อนของกัมมันตภาพรังสี หรือสัตว์พื้นท้องน้ำที่อยู่ในบริเวณที่มีการสะสมของสารกัมมันตภาพรังสีในดินตะกอนใต้น้ำ และเป็นส่วนน้อยที่จะได้รับโดยตรงจากกระแสน้ำ ระดับความเข้มข้นของการสะสมจะพบสูงที่สุดในกลุ่มปลากินเนื้อ (carnivorous) รองลงมาเป็นกลุ่มปลาที่กินทั้งพืชและสัตว์ (omnivorous) และกลุ่มปลาที่กินแพลงก์ตอนเป็นอาหารหลัก (phytoplankton feeder) จะมีการสะสมน้อยที่สุด (Baptist and Price, 1962) การตกค้างของ radiocaesium สามารถสะสมอยู่ในตัวสัตว์น้ำได้นานกว่า 10 ปี โดยเฉพาะปลา
