นักวิทยาศาสตร์สาธิตการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ได้เป็นครั้งแรก

By: terminus
Writer
on Sun, 22/01/2012 - 20:32

การกำเนิดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (multicellular life) เป็นหนึ่งในก้าวสำคัญของวิวัฒนาการชีวิตเท่าที่ได้เคยเกิดมาบนโลกนี้ นักชีววิทยาหลายคนเชื่อว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นจะต้องซับซ้อนและกินระยะเวลายาวนานหลายต่อหลายรุ่น

แต่การทดลองของทีมวิจัยที่นำโดย William Ratcliff แห่ง University of Minnesota ได้ใช้ยีสต์จำลองเหตุการณ์ของวิวัฒนาการการกำเนิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ถือเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถสาธิตขั้นตอนของการเปลี่ยนผ่านจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมาเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในห้องทดลองได้...

...ที่น่าตกใจคือการเปลี่ยนแปลงนี้ใช้เวลา ไม่ใช่ 100 ปี ไม่ใช่ 10 ปี ไม่ใช่ 10 เดือน เพียง 60 วันเท่านั้น!

การทดลองเริ่มจากนักวิจัยเลี้ยงยีสต์ Saccharomyces cerevisiae (สปีชีส์เดียวกับยีสต์ในผงฟูนั่นแหละ) ซึ่งเป็นยีสต์เซลล์เดียวในหลอดทดลอง เมื่อประชากรยีสต์เจริญเติบโตถึงระดับหนึ่ง นักวิจัยก็จะเอาหลอดทดลองไปปั่นด้วยเครื่อง centrifuge (เครื่องเหวี่ยงสารให้ตกตะกอน) แรงหมุนของเครื่องปั่นจะทำให้เซลล์ยีสต์บางตัวตกตะกอนมาอยู่ก้นหลอด พอปั่นเสร็จ ของเหลวที่ไม่ยอมตกตะกอนลงมาก็จะถูกเททิ้งไป แล้วเอาตะกอนยีสต์ที่เหลือไปเลี้ยงต่อ ทำเช่นนี้วนกันไปเรื่อยๆ

หรือจะพูดได้ว่า แรงเหวี่ยงจากเครื่อง centrifuge ทำหน้าที่เป็นแรงคัดเลือก (selection force) ยีสต์ที่จับกันเป็นกลุ่ม (cluster) จะตกตะกอนได้เร็วกว่า พวกมันจึงถูกเก็บไว้ในประชากร ส่วนยีสต์ตัวที่ไม่ยอมตกตะกอนก็จะถูกคัดทิ้งออกไป

ยีสต์ที่เหลือจากปั่นทุกรอบจะถูกสังเกตใต้กล้องจุลทรรศน์ นักวิจัยพบว่าหลังจากการปั่นแบบนี้ผ่านไปเพียง 15 รอบ คิดเป็นระยะเวลา 60 วัน ยีสต์ที่จับตัวกันเป็นกลุ่มคล้ายเกล็ดหิมะ (snowflake) กลายเป็นประชากรที่เด่นขึ้นมาในหลอดทดลองทุกหลอด

ไม่ใช่แค่จับกันเป็นกลุ่มเป็นก้อนเท่านั้น ก้อนยีสต์เหล่านี้ยังมีการแบ่งหน้าที่ในระดับพื้นฐานบางอย่างกันด้วยซึ่งเป็นสัญญาณแรกเริ่มของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ยีสต์ส่วนใหญ่ในก้อนยีสต์แบ่งตัวได้ตามปกติเหมือนยีสต์เซลล์เดี่ยว แต่เมื่อก้อนยีสต์โตขึ้นจนถึงขนาดหนึ่ง บางเซลล์จะยอมตายตามหน้าที่เพื่อให้ก้อนยีสต์เพิ่มจำนวนขึ้น เพราะเมื่อมันตายสลายเซลล์ไป ก้อนยีสต์หนึ่งก้อนก็จะแตกออกเป็นสองก้อน (หรือมากกว่า) และก้อนยีสต์ก้อนใหม่ก็แยกย้ายกันไปโตแล้วก็แบ่งตัวต่อไปราวกับว่าก้อนยีสต์ทั้งก้อนคือสิ่งมีชีวิตตัวหนึ่งที่แตกหน่อขยายพันธุ์ได้

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ถือกำเนิดขึ้นมาครั้งแรกบนโลกเมื่อประมาณ 500 ล้านปีที่แล้ว และการเกิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์น่าจะโผล่ขึ้นมาอย่างเป็นอิสระต่อกันอย่างต่ำ 25 ครั้งในสายวิวัฒนาการแห่งชีวิต แต่จากที่สังเกตได้ในการทดลองนี้ เราจะเห็นว่าวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นเริ่มต้นขึ้นได้ไม่ยากเลย เป็นเรื่องที่น่าสนใจว่าทำไมธรรมชาติถึงรอนานหลายพันล้านปีกว่าจะสร้างสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขึ้นมา? (ซากฟอสซิลของชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุ 3.5 พันล้านปี และเป็นไปได้ว่า "ชีวิตแรกเริ่ม" จะกำเนิดมาก่อนหน้านั้นอีก)

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1115323109

ที่มา - Nature News, PhysOrg, New York Times

2 Comments

wichate's picture

ที่เริมแรกยังไม่ค่อยมีสิ่งมีชัวิตหลายเซลล์ แน่จะเป็นเพราะเมื่อก่อนยังไม่มีเครื่องปั่น centrifuge มะมั๊ง

hisoft's picture

อ่าน "นักวิจัยก็จะเอาหลอดทดลองไปปั่น" เสร็จนึกออกคำเดียว

Will it Blend!

  • แต่จากที่สังเกตได้ในการทดลองนี้ เราจะเห็นว่าวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นเริ่มต้นขึ้นได้ไม่ยากเลย เป็นเรื่องที่น่าสนใจว่าทำไมธรรมชาติถึงรอนานหลายพันล้านปีกว่าจะสร้างสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขึ้นมา?

ก็ธรรมชาติปั่นแยกตะกอนไม่ได้ไงครับ เหมือนที่คุณ wichate ว่าเลย :p

The Phantom Thief