ยีน (Gene) หน่วยพื้นฐานของพันธุกรรมและการทำงานของ DNA

ในทางชีววิทยา คำว่า ยีน (Gene) มีความหมายสองนัยสำคัญ คือ ในมุมมองของเมนเดล (Mendelian gene) ซึ่งถือเป็นหน่วยพื้นฐานของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม และในมุมมองของชีววิทยาโมเลกุล (Molecular gene) ซึ่งหมายถึงลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน DNA ที่ถูกถอดรหัสเพื่อสร้าง RNA

ประเภทของยีนโมเลกุล

ยีนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามหน้าที่การทำงาน:

• ยีนที่รหัสโปรตีน (Protein-coding genes): ยีนที่ทำหน้าที่สร้าง messenger RNA (mRNA) เพื่อนำไปสังเคราะห์เป็นโปรตีน
• ยีนที่ไม่รหัสโปรตีน (Non-coding genes): ยีนที่สร้าง RNA ที่ทำงานได้ด้วยตัวเอง เช่น transfer RNA (tRNA) และ ribosomal RNA (rRNA)

กระบวนการที่เรียกว่า การแสดงออกของยีน (Gene expression) คือการสังเคราะห์ RNA หรือโปรตีนจากยีน โดย DNA จะถูกคัดลอกเป็น RNA จากนั้น RNA อาจจะทำงานได้โดยตรงหรือเป็นแม่แบบในการสร้างโปรตีน ซึ่งกระบวนการนี้เป็นตัวกำหนดลักษณะทางกายภาพหรือ ฟีโนไทป์ (Phenotype) ของสิ่งมีชีวิต

คำจำกัดความของยีนในมุมมองต่างๆ

ยีนแบบเมนเดล (Mendelian Gene)

คือยีนในเชิงพันธุศาสตร์คลาสสิกที่อ้างถึงลักษณะทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดได้ ซึ่ง Richard Dawkins เคยโต้แย้งในหนังสือ The Selfish Gene ว่ายีนคือหน่วยของการวิวัฒนาการ

ยีนแบบโมเลกุล (Molecular Gene)

เป็นคำจำกัดความที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุล โดยมองว่ายีนคือลำดับ DNA ที่ถูกถอดรหัส (Transcribed) เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ทำงานได้ทางชีวภาพ หากลำดับ DNA นั้นสร้าง RNA ที่ไม่มีหน้าที่ทางชีวภาพ (เช่น junk RNA) จะไม่ถือว่าเป็นยีนตามคำจำกัดความนี้

ความแปรผันทางพันธุกรรม

ยีนสามารถเกิด การกลายพันธุ์ (Mutation) ในลำดับนิวคลีโอไทด์ ซึ่งนำไปสู่การสร้างรูปแบบที่แตกต่างกันของยีนเดียวกันที่เรียกว่า แอลลีล (Allele) แอลลีลเหล่านี้จะกำหนดลักษณะที่แตกต่างกันในประชากร และเมื่อความถี่ของแอลลีลเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Natural selection) หรือการเคลื่อนย้ายทางพันธุกรรม (Genetic drift) ประชากรนั้นก็จะเกิดวิวัฒนาการ