ทีมสหวิทยาการเปิดหน้าต่างใหม่เกี่ยวกับวงจรชีวิตที่แปลกประหลาดของสิ่งมีชีวิต บาคาร่า โดย CHARLIE WOOD | เผยแพร่เมื่อ 6 ธันวาคม 2018 12:30 น.
สิ่งแวดล้อม
แมงกะพรุนสีม่วงลอยอยู่ในความมืด
“เมดูซ่า” เหล่านี้มีไว้สำหรับ “ติ่ง” ของพ่อแม่เนื่องจากใบหมายถึงต้นไม้ Pixabay
แมงกะพรุนสีม่วงลอยอยู่ในความมืด
“เมดูซ่า” เหล่านี้มีไว้สำหรับ “ติ่ง” ของพ่อแม่เนื่องจากใบหมายถึงต้นไม้ Pixabay
มนุษย์เลิกง่ายเมื่อพูดถึงวัยแรกรุ่น สปีชีส์ของสัตว์ส่วนใหญ่ ตั้งแต่กบไปจนถึงมด มีประสบการณ์ชีวิตที่แตกต่างกันตั้งแต่สองชีวิตขึ้นไป โดยมีรูปร่าง อาหาร และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
We’re getting closer to understanding why the sea sometimes glows
แต่แมงกะพรุนมีวงจรชีวิตที่รุนแรงจนแทบจะเรียกได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลง บรรดานักเดินทะเลที่มีเห็ดทะเลป่องๆ รู้ดีและหวาดกลัวเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของภูเขาน้ำแข็งเท่านั้น หากคุณสามารถถามสิ่งมีชีวิตนั้นได้ (และมันอาจตอบสนองได้) มันอาจจะบอกคุณว่ารูปร่างหลักของมันคือ “ติ่งเนื้อ” ที่อ่อนน้อมถ่อมตน ซึ่งเป็นไม้เท้าเล็กๆ บนพื้นมหาสมุทรที่สูบเมดูซ่าเส้นเหนียวๆ ออกมา ซึ่งเรารู้จักกันในชื่อแมงกะพรุน
การที่สัตว์ตัวหนึ่งที่มียีนตายตัวสามารถหลุดพ้น
จากการถูกคุมขังเนื่องจากโรงงานหยดเลือดกึ่งอมตะและนักล่าอายุสั้นเป็นปริศนา แต่นักชีววิทยาได้ก้าวไปอีกขั้นในการค้นหาคำตอบ หลังจากทำงานหนักมาหลายปี ทีมนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการได้เผยแพร่จีโนมของแมงกะพรุนดวงจันทร์Aurelia auritaในบทความใหม่ในหัวข้อScience ผลลัพธ์ของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าAureliaใช้ชีวิตคู่ของมันโดยสัญชาตญาณโดยสัญชาตญาณโดยไม่ต้องใช้กลอุบายทางพันธุกรรมมากนัก
“สิ่งที่แปลกประหลาดที่สุดเกี่ยวกับแมงกะพรุนก็คือความปกติของมัน” เดวิด โกลด์นักบรรพชีวินวิทยาที่ UC Davis และหนึ่งในผู้เขียนรายงานกล่าว งานของเขาเกี่ยวกับแมงกะพรุนพระจันทร์แสดงถึงจีโนมแรกจากกลุ่ม “ แมงกะพรุนแท้ ” ที่จะตีพิมพ์ (จีโนมของเยลลี่ชนิดต่างๆ ได้รับความนิยมจากคอลเลกชันออนไลน์ของ bioRxiv ในช่วงฤดูร้อนแต่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน)
แมงกะพรุนพระจันทร์เลี้ยงง่ายและไม่มีพิษต่อย กลายเป็นสิ่งประจำในห้องปฏิบัติการและพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ ทำให้ลำดับยีนของแมงกะพรุนเป็นสินค้าโภคภัณฑ์ที่ต้องการอย่างถึงพริกถึงขิง “ฉันต้องการข้อมูลมานานแล้ว” Rebecca Helmนักวิจัยแมงกะพรุนแห่งมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนา Asheville กล่าว “ฉันพาเดวิดออกไปดื่มเบียร์และพูดว่า ‘โอเค เดวิด จีโนมจะออกมาเมื่อไหร่’”
ทีมงานดำเนินการวิจัยเป็นสองส่วน ตอนแรกพวกเขาประกอบชิ้นส่วน DNA ที่สับแล้วตามลำดับที่เหมาะสม ตัวละครประมาณครึ่งหนึ่งมีความซ้ำซากจำเจจนแทบจะแยกไม่ออก เหมือนกับจิ๊กซอว์ตัวต่อที่มีเมฆครึ่งก้อน—และมีหลายร้อยล้านชิ้น เมื่อพวกเขารู้สึกได้อย่างสมเหตุสมผลว่าลำดับดีเอ็นเอผ่านการตรวจสุขภาพจิต เช่น จำนวนยีนทั้งหมดที่ถูกต้อง และการรวม “สิ่งที่ต้องมี” ของสัตว์ เช่น การทำงานของเซลล์พื้นฐาน พวกเขาก็ย้ายไปจัดลำดับ RNA ของสิ่งมีชีวิต
RNA บอกคุณว่ายีนใดที่ตื่นตัวและสร้างโปรตีนในช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้นจึงเป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบในการค้นหาว่าสิ่งใดปล่อยให้ติ่งเนื้อที่อยู่กับที่ยิง แมงกะพรุน ว่ายน้ำทั้งหมด ซึ่งเป็นรูปแบบที่รู้จักมากที่สุดของแมงกะพรุน โดยการเปรียบเทียบยีนที่ทำงานอยู่ในแต่ละช่วงชีวิตทั้งหก พวกเขาสร้างภาพว่าจีโนมกำลังทำอะไรในแต่ละช่วง ทั้งหมดบอกว่างานนี้ใช้เวลาประมาณเจ็ดปี
โกลด์คาดว่ากุญแจสู่การเปลี่ยนแปลง
จะอยู่ในยีนที่พบในแมงกะพรุนเท่านั้น เมื่อเทียบกับยีนที่พวกมันแบ่งปันกับญาติของพวกมันคือปะการังและดอกไม้ทะเล ซึ่งอาศัยอยู่เป็นติ่งเท่านั้น เมื่อถึงเวลาที่จะหลุดพ้นจากการเป็นเมดูซ่า แมงกะพรุนที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะเหล่านั้นจะพุ่งเข้าสู่พิกัดเกินพิกัดในช่วงเวลานั้น เขาคาดการณ์
แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่กลุ่มพบ แต่ในทุกขั้นตอนของวงจรชีวิตAureliaจะดึงเอายีนพิเศษและยีนของบรรพบุรุษที่พบในปะการังและดอกไม้ทะเลค่อนข้างสม่ำเสมอ นอกเหนือจากข้อยกเว้นบางประการ สิ่งมีชีวิตนี้ดูเหมือนจะมีกลไกทางพันธุกรรมเพียงเล็กน้อยในการขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงอันน่าทึ่งของพวกมัน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ต้องเผชิญกับข้อสันนิษฐานทั่วไปว่าสัตว์ต้องผ่านการกลายพันธุ์หลายครั้งเพื่อพัฒนารูปร่างและความสามารถใหม่
จีโนมใหม่แสดงให้เห็นว่าประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของกลุ่มดำเนินไปอย่างใดอย่างหนึ่งจากสองวิธี บางทีโพลิปธรรมดาอาจมาก่อน และจากนั้นแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อมทำให้ประชากรกลุ่มหนึ่งปรับเปลี่ยนยีนเก่าเพื่อให้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ หยิบแมงกะพรุนว่ายน้ำขึ้นมาและแยกตัวออกเป็นแมงกะพรุนสมัยใหม่
หรือสิ่งที่ตรงกันข้ามอาจเกิดขึ้นได้ บางทีบรรพบุรุษร่วมกันอาจเริ่มต้นด้วยวงจรชีวิตหลายขั้นตอนของทั้งติ่งเนื้อและเมดูซ่า จากนั้นประชากรบางส่วนก็สูญเสียระยะเมดูซ่าและกลายเป็นปะการังและดอกไม้ทะเล ความขัดสนสัมพัทธ์ของเทคนิคทางพันธุกรรมที่ไม่เหมือนใครในแมงกะพรุนในปัจจุบันหมายความว่าวิวัฒนาการของมันจะไปทางใดทางหนึ่ง “เรามีแนวโน้มที่จะคิดว่าสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นมีแนวโน้มที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีวิวัฒนาการมากขึ้น” โกลด์กล่าว “เราได้เห็นครั้งแล้วครั้งเล่าที่ไม่เป็นกรณี สัตว์บางตัวจะง่ายขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป”
แมงกะพรุนที่ไม่ฝักใฝ่ฝ่ายใดไม่เคยอายที่จะทำตามความคาดหวังของนักชีววิทยา สปีชีส์ที่ออกสู่ทะเลจำนวนหนึ่งได้ละทิ้งระยะโพลิปไปโดยสิ้นเชิง เช่น หนอนผีเสื้อที่ตัดสินใจข้ามระยะดักแด้และบินตรงสู่ท้องฟ้า “แมลงมีมากกว่าล้านสายพันธุ์และไม่มีแมลงชนิดใดที่สามารถทำได้” เฮล์มกล่าว “ถ้ามันเกิดขึ้นครั้งเดียวก็มากเกินไป แต่มันเกิดขึ้น [ในแมงกะพรุน] อย่างน้อยสี่ครั้ง”
การทำความเข้าใจว่าเยลลี่สร้างตัวเองขึ้นมาใหม่อย่างไร ตลอดอายุขัยของพวกมันตลอดจนในบันทึกวิวัฒนาการ จะพูดถึงการเปลี่ยนแปลงของสัตว์ต่างๆ เช่น เม่นทะเล ปลาไหล และแมลงเต่าทอง พัฒนา บำรุงรักษา และอาจสูญเสียวงจรชีวิตที่ซับซ้อนของพวกมัน กรณีนี้เน้นว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถให้ลักษณะใหม่แก่สัตว์ได้มากกว่าหนึ่งวิธี: สามารถกดดันให้พวกเขาพัฒนายีนใหม่หรือปรับปรุงวิธีการใช้ยีนที่มีอยู่แล้วของสัตว์
เฮล์มเปรียบยีนกับเครื่องดนตรีในวงออเคสตรา และรูปร่างของสัตว์กับเพลงที่พวกเขาเล่น ทรอมโบนที่เฟื่องฟูสร้างเวทีหนึ่ง ในขณะที่เสียงร้องเจื้อยแจ้วสร้างอีกขั้น ในการผสมสิ่งต่างๆ เข้าด้วยกัน คุณสามารถเพิ่มเครื่องดนตรีใหม่ หรือตามที่แมงกะพรุนทำ ให้เปลี่ยนเครื่องดนตรีเก่าเพื่อให้ได้เสียงที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
คำถามการวิจัยที่ได้ก็มีความหลากหลายเช่นกัน
โกลด์ทำงานร่วมกับกลุ่มนักวิจัย 10 คนในสถาบันต่างๆ 7 แห่ง เขาต้องการหาว่าAurelia อะไร ซึ่งวิวัฒนาการไม่นานก่อนที่สิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกจะปรากฏขึ้น สามารถเปิดเผยเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของสัตว์ที่อายุน้อยที่สุดได้ นักประสาทวิทยาหวังว่าจะได้เรียนรู้ว่าสัตว์ที่ไม่มีสมองสามารถรับรู้และล่าแพลงตอนได้อย่างไร และคนอื่นๆ ต่างก็สนใจว่าโพลิปนั้นเกือบจะทำลายไม่ได้—โดยพื้นฐานแล้วคุณสามารถผสมผสานมันเข้าด้วยกันและเซลล์ต่างๆ จะหาทางกลับมารวมกัน—ในขณะที่เมดูซ่านั้นบอบบางมาก
วัฏจักรชีวิตของแมงกะพรุนนั้นดูแปลกมากสำหรับเรา เพียงพิสูจน์ว่าเรามองต้นไม้แห่งชีวิตผ่านเลนส์ที่แคบ เฮล์มกล่าว โดยเน้นไปที่สัตว์ที่คุ้นเคยซึ่งมีหนามและสมอง และแต่ละจีโนมที่จัดลำดับเป็นขั้นตอนในการดูสปีชีส์ที่มีบันทึกย่อของเราสำหรับค่าผิดปกติ “เรารู้น้อยมากจริงๆ ว่าสัตว์อย่างแมงกะพรุนเคลื่อนตัวผ่านโลกได้อย่างไร” เธอกล่าว “การเพิ่มจีโนมเพิ่มเติมเหล่านี้หมายความว่าเราสามารถเริ่มพัฒนามุมมองที่ไม่ลำเอียงเกี่ยวกับความหมายของการเป็นสัตว์ได้”
การแก้ไข 12/6: เวอร์ชันก่อนหน้าของเรื่องนี้ทำให้เข้าใจผิดว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับ Rebecca Helm เป็นมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนา แอชวิลล์ เราเสียใจกับข้อผิดพลาด บาคาร่า / เต็นท์หลังคารถ
