จัตุรัส Punnett มันเป็นเครื่องมือสำคัญในด้านพันธุศาสตร์ในการแสดงภาพการรวมกันทางพันธุกรรมที่เป็นไปได้ของลูกหลาน มันถูกคิดค้นโดย Reginald Crundall Punnett ในปี 1905 และยังคงใช้โดยนักพันธุศาสตร์และนักชีววิทยาในปัจจุบันเพื่อคำนวณความน่าจะเป็นเฉพาะในการข้ามอัลลีล
แผนภาพทางคณิตศาสตร์นี้ช่วยลดความยุ่งยากในการทำความเข้าใจว่าอัลลีลจากทั้งพ่อและแม่สามารถรวมกันเป็นลูกหลานได้อย่างไร ตารางจะข้ามเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อแม่ทั้งสอง โดยให้ทั้งจีโนไทป์และฟีโนไทป์ในลูกหลาน
จัตุรัส Punnett ทำงานอย่างไร
ตาราง Punnett แสดงถึงผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ของการรวมกันระหว่างอัลลีลที่โดดเด่นและอัลลีลด้อย อัลลีลที่โดดเด่นจะแสดงด้วยตัวอักษรพิมพ์ใหญ่ ในขณะที่อัลลีลถอยจะแสดงด้วยตัวอักษรพิมพ์เล็ก
เครื่องมือนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อใช้ กฎของเมนเดล เพื่อสังเกตลักษณะที่สืบทอดจากรุ่นสู่รุ่น เซลล์สืบพันธุ์ของพ่อแม่คนหนึ่งจะมีสำเนาของอัลลีลแต่ละตัวหนึ่งสำเนา และเมื่อรวมพวกมันเข้ากับเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อแม่อีกคนหนึ่ง เราสามารถคำนวณสัดส่วนของจีโนไทป์ และในบางกรณี ฟีโนไทป์ที่เกิดขึ้นได้
กฎของเมนเดลใช้กับจัตุรัส Punnett
กฎหมายของ เกรเกอร์ เมนเดล พวกเขาครอบครองศูนย์กลางในการใช้จัตุรัส Punnett สิ่งเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าอัลลีลที่โดดเด่นและอัลลีลด้อยรวมกันอย่างไร และลักษณะการกระจายตัวระหว่างลูกหลานเป็นอย่างไร กฎหมายเหล่านี้คือ:
- กฎแห่งการครอบงำ: กล่าวว่าเมื่อมีอัลลีลที่โดดเด่น มันจะบดบังอัลลีลด้อย โดยแสดงลักษณะฟีโนไทป์ออกมา
- กฎแห่งการแยก: อัลลีลสำหรับลักษณะที่แยกจากกันระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งหมายความว่าเซลล์สืบพันธุ์แต่ละตัวจะมีอัลลีลเพียงตัวเดียวสำหรับแต่ละลักษณะ
- กฎการกระจายอิสระ: อัลลีลของยีนต่างๆ มีการกระจายอย่างเป็นอิสระระหว่างเซลล์สืบพันธุ์ เว้นแต่ว่ายีนจะเชื่อมโยงกัน (บนโครโมโซมเดียวกัน)
สร้าง Punnett Square
การสร้างจัตุรัส Punnett นั้นง่ายดายและทำตามขั้นตอนพื้นฐานทีละขั้นตอน ประการแรก มันแสดงถึงก สี่เหลี่ยมจตุรัสแบ่งออกเป็นสี่ช่องย่อยเท่าๆ กัน- อัลลีลของพ่อแม่ตัวหนึ่งวางอยู่บนแกนบน และอัลลีลของอีกตัววางอยู่บนคอลัมน์ด้านซ้าย จากจุดนี้ เซลล์ภายในจะถูกเติมโดยการรวมอัลลีลที่เกี่ยวข้องจากแถวและคอลัมน์
ตัวอย่างคลาสสิกคือการผสมข้ามระหว่างบุคคลสองคนที่มีจีโนไทป์เฮเทอโรไซกัสสำหรับลักษณะง่ายๆ เช่น สีผม (Ff) ในกรณีนี้ สี่เหลี่ยมจัตุรัส Punnett จะแสดงชุดค่าผสมต่อไปนี้: FF, Ff, Ff และ ff โดยมีอัตราส่วน 3:1 สำหรับฟีโนไทป์ที่โดดเด่นและฟีโนไทป์แบบถอย
ปรากฏการณ์ทางพันธุกรรมบางอย่างที่อยู่นอกจตุรัส Punnett
ต้องคำนึงว่าจัตุรัส Punnett แม้จะมีประโยชน์มาก แต่ก็มีข้อจำกัด มีพลวัตทางพันธุกรรมที่ซับซ้อนกว่าซึ่งเครื่องมือนี้ไม่สามารถอธิบายได้ง่าย เช่น การปกครองร่วมกัน และ การถ่ายทอดทางพันธุกรรม- ในกรณีของการครอบงำร่วมกัน อัลลีลทั้งสองจะแสดงออกมาพร้อมกัน ในขณะที่การถ่ายทอดทางพันธุกรรมบ่งบอกว่ายีนหลายตัวมีอิทธิพลต่อลักษณะเดียว
ตัวอย่างของไม้กางเขนแบบไดไฮบริด
จัตุรัส Punnett สามารถขยายออกไปเพื่อศึกษาไม้กางเขนที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น dihybrids โดยที่อักขระสองตัวได้รับการสืบทอดพร้อมกัน ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้ช่อง Punnett ที่มี 16 เซลล์ แทนที่จะเป็นเพียง 4 เซลล์
ลองพิจารณากรณีคลาสสิกของ Mendel ที่เราผสมผสานรูปทรงและสีของถั่ว: โดยที่ R เป็นอัลลีลที่โดดเด่นสำหรับรูปร่างโค้งมน r มันเป็นอัลลีลด้อยสำหรับรูปแบบรูโกส Y เป็นอัลลีลที่โดดเด่นสำหรับสีเหลืองและ y มันเป็นถอยสำหรับสีเขียว
ต้นแม่แต่ละต้น ครับ สามารถผลิตเซลล์สืบพันธุ์ได้ดังนี้ RY, Ry, rY, ry- โดยการข้ามเซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้ในจัตุรัส Punnett เราจะได้อัตราส่วนสุดท้ายเป็น 9:3:3:1 ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าถั่ว 9 ใน 16 เม็ดจะถูกปัดเศษและเป็นสีเหลือง 3 อันจะถูกปัดเศษและเป็นสีเขียว 3 อันจะมีรอยย่นและเป็นสีเหลือง และ 1 มันจะหยาบและเป็นสีเขียว
การวิเคราะห์ประเภทนี้จำเป็นต่อการทำความเข้าใจลูกผสมที่ซับซ้อนมากขึ้น และความน่าจะเป็นของการได้ลูกหลานบางอย่างเมื่อมีลักษณะหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกันพร้อมๆ กัน
การตีความผลลัพธ์
เมื่อทำกากบาทและจัตุรัส Punnett เสร็จแล้ว เราก็สามารถตีความผลลัพธ์ได้ เซลล์ในตารางช่วยให้เราสามารถแสดงชุดค่าผสมของจีโนไทป์ในรุ่นลูกที่เป็นไปได้ทั้งหมด จากที่นี่ เราสามารถคำนวณความน่าจะเป็นได้:
- หากกล่องมีสี่เซลล์ แต่ละเซลล์จะมีโอกาส 25%
- ถ้ากล่องมีสิบหกเซลล์ แต่ละเซลล์แทน 6,25%
จัตุรัส Punnett ยังสามารถช่วยให้เราทำนายการเกิดโรคที่สืบทอดมาซึ่งจีโนไทป์แบบถอยอาจแสดงถึงความเสี่ยง หากจีโนไทป์ด้อยเกี่ยวข้องกับโรค ตารางนี้จะให้คุณระบุจำนวนลูกหลานที่มีแนวโน้มที่จะเป็นพาหะของโรคนั้นหรือแสดงอาการ
การประยุกต์จัตุรัส Punnett
เครื่องมือง่ายๆ นี้มีประโยชน์มากในหลากหลายสาขาวิชา:
- ในการสอนชีววิทยาระดับโรงเรียนและมหาวิทยาลัยเพื่ออธิบายฐานพันธุกรรม
- ในการวิจัยทางการแพทย์เพื่อประเมินความเสี่ยงทางพันธุกรรมของโรคทางพันธุกรรม
- ในสาขาวิทยาศาสตร์การเกษตรเพื่อปรับปรุงพืชผลโดยการคัดเลือกส่วนผสมทางพันธุกรรมที่ดี
แม้จะดูเรียบง่าย แต่จัตุรัส Punnett ก็เป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่ช่วยให้นักชีววิทยาและนักพันธุศาสตร์สามารถคำนวณความน่าจะเป็นของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้อย่างแม่นยำ วิธีการพื้นฐานนี้ยังคงใช้ได้และเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมตั้งแต่เมนเดลจนถึงปัจจุบัน