สารก่อกลายพันธุ์

สัญลักษณ์สากลสำหรับสารก่อกลายพันธุ์, สารก่อมะเร็งและสารพิษต่อระบบสืบพันธุ์

สารก่อกลายพันธุ์ (อังกฤษ: mutagen) คือสารที่สามารถเปลี่ยนสารพันธุกรรม โดยเฉพาะดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตและเพิ่มความถี่ของการกลายพันธุ์จนเกินระดับปกติ การกลายพันธุ์หลายแบบก่อให้เกิดโรคมะเร็ง สารก่อกลายพันธุ์จึงมักถูกจัดอยู่ในกลุ่มสารก่อมะเร็ง อย่างไรก็ตาม สารก่อกลายพันธุ์บางชนิด เช่น โซเดียมอะไซด์ไม่ก่อให้เกิดโรคมะเร็ง การกลายพันธุ์ที่ไม่ได้เกิดจากสารก่อกลายพันธุ์เรียกว่า "การกลายพันธุ์แบบเกิดเอง" (spontaneous mutations) ซึ่งเกิดได้จากความผิดพลาดของกระบวนการไฮโดรไลซิส การถ่ายแบบดีเอ็นเอและการรวมกลุ่มใหม่ของยีน

การค้นพบสารก่อกลายพันธุ์

สารก่อกลายพันธุ์กลุ่มแรกที่มีการบ่งชี้คือ สารก่อมะเร็ง ซึ่งก่อให้เกิดความผิดปกติหลายอย่างเช่น เนื้องอก มีการพูดถึงเนื้องอกมานานกว่า 2,000 ปีก่อนมีการค้นพบโครโมโซมและดีเอ็นเอ เมื่อ 500 ปีก่อนคริสตกาล ฮิปพอคราทีส แพทย์ชาวกรีกโบราณเรียกเนื้องอกว่า karkinos (แปลว่า "ปู") ต่อมาคำนี้เป็นที่มาของคำว่ามะเร็ง (cancer) ในปี ค.ศ. 1567 แพราเซลซัส แพทย์ชาวสวิสพบว่ามีสารที่ทำให้คนงานเหมืองป่วย (ต่อมาสารดังกล่าวคือ แก๊สเรดอน) ในปี ค.ศ. 1761 จอห์น ฮิลล์ นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษเป็นคนแรกที่เชื่อมโยงมะเร็งกับสารเคมี โดยยกตัวอย่างยานัตถุ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งโพรงจมูก ในปี ค.ศ. 1775 เซอร์เพอร์ซิวอลล์ พอตต์ ศัลยแพทย์ชาวอังกฤษ ออกรายงานอุบัติการณ์ของโรคมะเร็งอัณฑะในคนงานทำความสะอาดปล่องควัน โดยชี้ว่าเขม่าควันในปล่องเป็นสาเหตุของโรคมะเร็งอัณฑะ ในปี ค.ศ. 1915 ยะมะงะวะและอิชิคะวะทดลองใช้น้ำมันดินถ่านหินกับกระต่ายจนพบมะเร็งอย่างร้าย ต่อมาพบว่าสารก่อมะเร็งในน้ำมันดินถ่านหินคือ เบนโซเอไพรีน ซึ่งเป็นสารกลุ่มโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ที่พบในเขม่าควันในปล่องควันด้วย

คุณสมบัติของสารก่อกลายพันธุ์ถูกพูดถึงครั้งแรกในปี ค.ศ. 1927 เมื่อเฮอร์มันน์ โจเซฟ มุลเลอร์ค้นพบว่ารังสีเอ็กซ์ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ของยีนในแมลงวันทอง ในปีต่อมา ลิวอิส สแตดเลอร์ค้นพบว่ารังสีเอ็กซ์มีผลต่อการกลายพันธุ์ในข้าวบาร์เลย์ และรังสีอัลตราไวโอเลตในข้าวโพด

การบ่งชี้สารก่อกลายพันธุ์เริ่มในทศวรรษที่ 1940 เมื่อชาร์ล็อตต์ เอาเออร์บัคและเจ. เอ็ม. ร็อบสันพบว่าก๊าซมัสตาร์ดก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ในแมลงวันทอง เมื่อมีการคิดค้นการทดสอบเอมส์โดยบรูซ เอมส์ สารหลายชนิดถูกนำไปทดสอบจนพบว่า 90% ของสารก่อมะเร็งในสมัยนั้นเป็นสารก่อกลายพันธุ์ (รายงานภายหลังพบว่ามีค่าลดลง) และประมาณ 80% ของสารก่อกลายพันธุ์ก็ก่อให้มะเร็งด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม สารก่อกลายพันธุ์ไม่ได้ก่อให้เกิดโรคมะเร็งเสมอไป

ผลกระทบ

สารก่อกลายพันธุ์มีผลต่อการสร้างและการถ่ายแบบดีเอ็นเอและนำไปสู่การกลายพันธุ์หลายแบบ เช่น ทำให้อวัยวะหรือระบบสูญเสียหน้าที่ ทำให้เกิดมะเร็ง ทำให้ลำดับดีเอ็นเอผิดปกติ สารก่อกลายพันธุ์ชนิดแคลสโตเจน (clastogen) ทำให้โครโมโซมไม่เสถียร นำไปสู่ความผิดปกติของโครโมโซมเช่น การสับเปลี่ยน การหลุดหาย สารก่อกลายพันธุ์ชนิดแอนิวเจน (aneugen) ก่อให้เกิดความผิดปกติที่เรียกว่า แอนิวพลอยดี (aneuploidy) ซึ่งเป็นความผิดปกติของจำนวนโครโมโซม

ประเภทของสารก่อกลายพันธุ์

ทางกายภาพ

• รังสีก่อไอออน เช่น รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมา อนุภาคแอลฟา แหล่งที่พบทั่วไปคือ โคบอลต์-60 และซีเซียม-137
• รังสีอัลตราไวโอเลต ที่มีความยาวคลื่นเกินกว่า 260 นาโนเมตร
• การสลายให้กัมมันตรังสี

ทางเคมี

• รีแอคทีฟออกซิเจนสปีชีส์ (ROS)
• สารก่อการขจัดหมู่อะมิโน
• โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs)
• สารก่อการถ่ายโอนหมู่แอลคิล
• อะโรมาติกเอมีน
• แอลคาลอยด์
• โบรมีน
• โซเดียมอะไซด์
• โซราเลน
• เบนซีน
• เบสแอนะล็อก
• สารอินเตอร์เคเลชัน

ทางชีวภาพ

• ทรานส์โพซอน
• ไวรัส เช่น ไวรัสซาร์โคมาเราส์
• แบคทีเรีย เช่น Helicobacter pylori

การป้องกัน

สารต้านอนุมูลอิสระเป็นกลุ่มสารต้านการก่อมะเร็งที่พบในผักและผลไม้ ตัวอย่างของสารต้านอนุมูลอิสระได้แก่ วิตามินเอ วิตามินอี โพลีฟีนอล วิตามินซีช่วยยับยั้งการเกิดสารประกอบไนโตรซามีนที่ก่อให้เกิดมะเร็ง ฟลาโวนอยด์มีคุณสมบัติต้านมะเร็ง สารอื่น ๆ เช่น อินโดล-3-คาร์บินอลในพืชวงศ์ผักกาด เรสเวราทรอลในไวน์แดงและซัลฟอราเฟนในบรอคโคลีก็ช่วยป้องกันโรคมะเร็งเช่นกัน

แหล่งข้อมูลอื่น

• วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับ สารก่อกลายพันธุ์