Biology

[บทความแปลพิเศษ] ทำไมสัตว์จึงไม่มีล้อ?

บทความนี้แปลจาก "Why don’t animals have wheels?" โดย Richard Dawkins ที่เผยแพร่ลงใน The Sunday Times วันที่ 24 พ.ย. 1996


ล้อคือสิ่งประดิษฐ์พื้นฐานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์ ขอโทษทีหากผมจะบอกว่า เราไม่เพียงแต่ใช้ล้อในการเดินทางเท่านั้น โลกของเราหมุนด้วยล้อเลยแหละ ลองจับเอาเครื่องจักรที่ดูซับซ้อนสักอันมาแยกชิ้นส่วนดูสิ ใบพัดของเรือกับเครื่องบิน, สว่านเจาะ, เครื่องกลึง, จานปั้นหม้อ เทคโนโลยีของเราทำงานด้วยพื้นฐานของล้อทั้งสิ้น หากไม่มีล้อ โลกของเราจะหยุดชะงักลงในพริบตา

ญาติที่ใกล้ชิดที่สุดของ "เต่า" อาจไม่ใช่กิ้งก่า แต่เป็นนกและจระเข้

สัตว์ในอันดับ Order Testudines (พวกเต่า, ตะพาบ) ถือเป็นหนึ่งในกลุ่มของสัตว์ที่สร้างความสับสนให้นักชีววิทยามาเป็นเวลานาน แรกเริ่มเดิมที Order Testudines ถูกเชื่อว่าเป็นสัตว์เลื้อยคลานกลุ่ม Subclass Anapsida (ไม่มีช่อง temporal fenestra ตรงขมับ) เพียงอันดับเดียวที่ยังมีชีวิตอยู่จนถึงปัจจุบัน

แต่เมื่อเทคโนโลยีชีวโมเลกุลเจริญขึ้น พอนักชีววิทยารุ่นหลังศึกษาโครงสร้างทางสรีรวิทยาและข้อมูลทางพันธุกรรมชีวโมเลกุลของเต่าอย่างละเอียดกันใหม่ Order Testudines ก็ถูกย้ายมาอยู่ Subclass Diapsida (มีหรือเคยมีช่อง temporal fenestra ตรงขมับสองช่อง) โดยโอนสำมะโนครัวไปอยู่ข้างๆ กลุ่ม Lepidosauria ซึ่งเป็นกลุ่มของพวกกิ้งก่า ตุ๊กแก และงู (อ้างอิง doi:10.1098/rsbl.2011.0477)

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนก็เชื่อว่า เต่าสมควรจะถูกจัดให้อยู่ใกล้ชิดกับกลุ่ม Archosauria ซึ่งเป็นกลุ่มของพวกไดโนเสาร์และจระเข้มากกว่า (แน่นอนว่ารวมถึงนกด้วย เพราะนกก็คือสัตว์ที่สืบสายมาจากไดโนเสาร์)

มด... กองทัพผู้ช่วยตัวน้อยของต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง

Nepenthes bicalcarata คือต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิงที่ขึ้นอยู่ในดินที่ขาดแร่ธาตุไนโตรเจนของป่าพรุบนเกาะบอร์เนียว วิธีการหาอาหารเสริมของมันก็เหมือนกับต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิงอื่นๆ นั่นคือ เข้าร่วมทำธุรกิจขายตรง สร้างใบพิเศษรูปร่างกระเปาะที่มีของเหลวไว้ย่อยแมลงหรือสัตว์เล็กๆ ที่หลงตกลงไป

นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นมานานแล้วว่า มักมีมด Camponotus schmitzi ทำรังอยู่ในใบเกาะ (tendril) ของ Nepenthes bicalcarata

มด Camponotus schmitzi ก็ดูเหมือนจะทำงานที่เป็นประโยชน์ต่อต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิงหลายอย่าง เช่น คอยขนซากแมลงขนาดใหญ่ที่จะเน่าออกจากใบกระเปาะ, คอยดักชุ่มอยู่ตรงขอบใบกระเปาะเพื่อผลักแมลงที่พยายามจะปีนป่ายขึ้นมาให้ร่วงลงไป, ช่วยขับไล่ด้วงงวง Alcidodes sp. ที่ชอบแอบมาลักลอบกินใบของต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง

เพื่อที่จะพิสูจน์ว่ากิจกรรมเหล่านี้ของมดเป็นประโยชน์ต่อต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิงจริงอย่างที่คาดการณ์หรือไม่ ทีมนักวิทยาศาสตร์แห่ง Université Montpellier II ของฝรั่งเศส, Royal Roads University ของแคนาดา, และ University of Brunei Darussalam ของประเทศบรูไน ได้ทดลองเทียบดูว่าต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิงที่มีมดและไม่มีมด มีการเจริญเติบโตแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร

ชีวิตเราล้มลุกคลุกคลาน... ตั้งแต่ยังเป็นสเปิร์ม

ตามมโนภาพที่สอนกันมาตั้งแต่สมัยเรียน เรามักจินตนาการกันว่าสเปิร์มของพ่อว่ายทวนกระแสน้ำอุ่นสบายเข้าไปปฏิสนธิกับเซลล์ไข่ของแม่ แต่ทีมวิจัยที่นำโดย Petr Denissenko แห่ง University of Warwick, และ Jackson Kirkman-Brown แห่ง University of Birmingham พบว่าสเปิร์มไม่ได้เคลื่อนที่เข้าหาเซลล์ไข่ด้วยการว่ายน้ำอย่างสง่าสงาม แต่เป็นการล้มลุกคลุกคลานเข้าไปอย่างเงอะงะ มีชนโน่นชนนี่ไปตลอดทาง

นักวิจัยทดลองเอาสเปิร์มมาใส่ในทางวงกตที่มีความกว้างของทางเพียง 100 ไมครอนหรือประมาณครึ่งหนึ่งของความกว้างเส้นผม ทางวงกตนั้นมีทั้งทางโค้งหักศอก, ทางซิกแซก, วงเวียน ภายในทางวงกตมีของเหลวที่มีความหนืดระดับต่างๆ หล่อเลี้ยงอยู่

ผลจากการสังเกตทำให้พบว่า สเปิร์มไม่ได้เคลื่อนที่ด้วยการว่ายในของเหลวเป็นหลัก แต่เป็นการคลานไปตามผนังของทางวงกต การว่ายน้ำจะเกิดขึ้นเมื่อสเปิร์มเจอเข้ากับมุมของทางโค้งหักศอก สเปิร์มจะว่ายทำมุมตีออกมาโดยมุมของการว่ายก็จะขึ้นอยู่กับความหนืดของของเหลว, ลักษณะรูปทรงของหัวสเปิร์ม, และจังหวะการขยับหาง (สองปัจจัยหลังก็ขึ้นอยู่กับลักษณะทางพันธุกรรมของผู้บริจาคสเปิร์มแต่ละคนอีกที) บ่อยครั้งที่การว่ายเปลี่ยนทิศทางของสเปิร์มจะพุ่งเข้าไปชนกับผนังอีกฝั่งของทางวงกตหรือสเปิร์มตัวอื่นๆ

รูปแบบการเคลื่อนที่ของสเปิร์มในการทดลองนี้ช่วยให้เราเห็นภาพของสเปิร์มที่คลานไต่ผนังมดลูกและท่อนำไข่ได้ดียิ่งขึ้น การคัดเลือกสเปิร์มที่แข็งแรงในการผสมเทียมก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น ไม่ใช่เฉพาะสำหรับมนุษย์เท่านั้น แต่รวมถึงการผสมเทียมของสัตว์อื่นๆ ด้วย

ที่มา - Science Daily, Live Science

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน PNAS DOI: 10.1073/pnas.1202934109

แพนด้าตัวผู้มีอารมณ์อย่างว่าแค่ 7 เดือนต่อปี

ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ทำการเปรียบเทียบข้อมูลชีววิทยาของแพนด้าตัวผู้เพื่อดูว่าแพนด้ามีความพร้อมที่จะผสมพันธุ์ได้ในช่วงไหนของปี ข้อมูลเหล่านั้น ได้แก่ ระดับการเปลี่ยนแปลงของฮอร์โมนเพศ, ปริมาณและคุณภาพของสเปิร์ม, ขนาดอัณฑะ, และพฤติกรรมทางเพศอื่นๆ เช่น การฉี่ทำอาณาเขต, การร้องหาคู่ เป็นต้น

ผลจากข้อมูลชี้ให้เห็นว่า แพนด้าตัวผู้มีจะเกิดอาการ "ติดสัด" เริ่มตั้งแต่ประมาณเดือนตุลาคมไปจนถึงปลายเดือนพฤษภาคม นำหน้าเวลาติดสัดของตัวเมียอยู่ 3-5 เดือน

งานวิจัยก่อนหน้านี้สรุปไว้แล้วว่าแพนด้าตัวเมียมีอารมณ์ติดสัดเพียง 24-72 ชั่วโมงในช่วงเดือนกุมภาพันธ์ถึงเดือนพฤษภาคม หากเลยจุดนี้ไป ตัวเมียก็จะไม่ยอมผสมพันธุ์

นอกจากเวลาติดสัดแล้ว ปัจจัยรบกวนอื่นๆ โดยเฉพาะแสง ก็มีผลต่อการผสมพันธุ์ของแพนด้า สภาพแสงเทียมที่ต่างจากธรรมชาติของสวนสัตว์มีส่วนอย่างมากที่ทำให้การปล่อยให้แพนด้าผสมพันธุ์กันเองมักไม่ค่อยประสบผลสำเร็จ

ถึงแม้จะยังหาวิธีล่อให้แพนด้ายอมผสมพันธุ์กันง่ายขึ้นไม่ได้ การรู้ช่วงเวลาติดสัดของตัวผู้ก็มีประโยชน์อย่างมากในการเลือกเวลาเก็บน้ำเชื้อเพื่อให้ได้สเปิร์มแพนด้าที่มีคุณภาพดีที่สุด ซึ่งตรงนี้ก็จะไปเพิ่มโอกาสความสำเร็จในการผสมเทียมได้อีกโข

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน Biology of Reproduction doi: 10.1095/​biolreprod.112.099044

ที่มา - COSMOS Magazine

ด้วงมูลสัตว์ชอบขี้เหม็นๆ

ทีมวิจัยที่นำโดย Wyatt Hoback แห่ง University of Nebraska at Kearney ได้ทดลองวางกับดักหลุม (pitfall trap) เพื่อวัดว่าด้วงมูลสัตว์ชอบกลิ่นอุจจาระของสัตว์อะไรมากกว่ากัน พวกเขาใช้อุจจาระของสัตว์หลายชนิด เช่น วัวไบซันซึ่งเป็นสัตว์กินพืชท้องถิ่นของทวีปอเมริกาเหนือ ชิมแปนซี หมู รวมทั้งอุจจาระคน ฯลฯ เป็นเหยื่อล่อ เมื่อด้วงได้กลิ่นอุจจาระก็จะเดินมาตกหลุมกับดักที่นักวิจัยใจโหดวางเอาไว้ (ฮิฮิ)

จากการตั้งกับดักหลุมอุจจาระไว้ 15 จุดทั่ว Great Plain ของทวีปอเมริกาเหนือ นักวิจัยพบว่าด้วงมูลสัตว์ส่วนใหญ่เดินมาตกหลุมอุจจาระของพวกสัตว์ที่กินทั้งพืชและสัตว์ (omnivore) มากที่สุด โดยสองอันดับแรก ก็คือ อุจจาระคนและชิมแปนซี รองลงมาคือหลุมกับดักที่ใช้ซากหนูเป็นเหยื่อล่อ ตามด้วยอุจจาระหมู, เสือ, สิงโต และสุดท้ายคืออุจจาระของสัตว์กินพืชอย่างวัวไบซัน

อย่างไรก็ตามนักวิจัยยังพบด้วยว่าสัดส่วนของด้วงแต่ละชนิดที่มาตกในหลุมของอุจจาระแต่ละประเภทมีจำนวนไม่เท่ากัน แสดงให้เห็นว่าด้วงมูลสัตว์แต่ละชนิดก็มีรสนิยมกลิ่นเป็นของตัวเอง แม้แต่ด้วงสองสปีชีส์ที่มีความใกล้เคียงกันก็ยังไม่ได้มีความชอบเหมือนกันซะทีเดียว

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน Environmental Entomology doi: 10.1603/EN11285

ที่มา - Live Science

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีประโยชน์ในระยะยาว... ช่วยขจัดยีนเสียออกจากประชากร

หากดูกันโดยผิวเผิน การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นหนทางที่เรื่องมาก เสียเวลา เสี่ยงอันตราย ไม่มีข้อดีอะไรเทียบกับการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้เลย แต่การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศกลับแพร่หลายในอาณาจักรพืชและสัตว์ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะต้องมีข้อดีในระยะยาว เช่น การแลกเปลี่ยนยีนระหว่างสองเพศทำให้มีความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรสูง จะได้วิวัฒนาการแซงปรสิตและเชื้อโรคได้ (Red Queen's Hypothesis) เป็นต้น

นักวิจัยจาก University of Edinburgh ได้ศึกษาพันธุกรรมของแมลงหวี่ Drosophila melanogaster โดยเปรียบเทียบยีนในตำแหน่งที่มีระดับความถี่ของการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมแตกต่างกันออกไป ตั้งแต่ตำแหน่งที่เกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมแทบทุกครั้งที่แบ่งเซลล์สร้างเซลล์สืบพันธ์ จนถึงตำแหน่งที่ไม่เคยเกิดการแลกเปลี่ยนเลย

ผลปรากฏว่า หากมีการกลายพันธุ์หรือความเสียหายของยีนในตำแหน่งที่มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซมบ่อยๆ ยีนที่เสียหายจะถูกกำจัดล้างออกไปจากประชากรอย่างรวดเร็ว ตรงกันข้ามกับยีนในตำแหน่งที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนโครโมโซม ความเสียหายของยีนจะมีโอกาสคงอยู่ในประชากรได้มากกว่า

ส่วนใหญ่การกลายพันธุ์หรือความเสียหายของยีนมักนำมาซึ่งโรคทางพันธุกรรมต่างๆ หรืออาจจะทำให้ตัวอ่อนไม่สามารถพัฒนาเป็นตัวเต็มวัยได้ ผลงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ในระยะยาวของการแลกเปลี่ยนยีนในขณะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (recombination) ซึ่งโดยนัยก็หมายถึงประโยชน์ของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศด้วย (เพราะการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศไม่มีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ จึงไม่มีการจับคู่กันของโครโมโซมเพื่อแลกเปลี่ยนยีน)

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน Genome Biology and Evolution doi: 10.1093/gbe/evs010

ที่มา - PhysOrg

นักวิทยาศาสตร์ปวดหัวเพิ่ม... แมลงหวี่นอกแล็บกับในแล็บใช้ 'นาฬิกา' คนละอัน

สิ่งหนึ่งที่นักวิจัยระวังเป็นอย่างมากคือ การแปลผลงานวิจัยจากการทดลองไปใช้ตอบคำถามในธรรมชาติ เนื่องจากเป็นที่รู้กันดีว่าสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติกับสิ่งมีชีวิตในห้องทดลองมักจะแสดงออกไม่เหมือนกัน การทดลองของทีมวิจัยที่นำโดย Rodolfo Costa แห่ง University of Padova ในอิตาลี ยิ่งตอกย้ำเรื่องนี้เข้าไปใหญ่

ทีมของ Rodolfo Costa ศึกษาพฤติกรรมของแมลงหวี่ Drosophila melanogaster ที่เปลี่ยนไปตามเวลาในแต่ละวัน (หรือที่เรียกกันแบบติดตลาดว่า "นาฬิกาชีวภาพ, biological clock" แต่ทางวิชาการจะใช้คำกลางๆ ว่า "circadian rhythm") พวกเขาจำลองวัฏจักรสว่าง-มืดของกลางวันและกลางคืนด้วยการตั้งเวลาเปิดปิดหลอดไฟในห้องทดลอง ผลจากการสังเกตพบว่าแมลงหวี่ปกติจะบินดี๊ด๊าในช่วงเวลาตอนย่ำรุ่งและตอนเย็น (ไม่กี่ชั่วโมงก่อนที่หลอดไฟจะเปิดและปิดในแต่ละวัน) ส่วนในช่วงเวลากลางวัน พวกมันก็นอนพักเอาแรง ส่วนแมลงหวี่กลายพันธุ์ไม่ยอมออกมาบินว่อนในเวลาเดียวกัน ตอนเพื่อนๆ นอน มันก็บิน ตอนเพื่อนบิน มันนอน

เมื่อได้ผลการทดลองในห้องทดลอง ทีมวิจัยก็ทำการทดลองอีกชุด แต่ว่าคราวนี้เป็นการทดลองในสภาพธรรมชาตินอกห้องทดลอง และใช้กล้องตรวจจับการเคลื่อนไหวตั้งสังเกตแมลงหวี่ในภาชนะ

การเตะบอลช่วยเพิ่มฮอร์โมนทางเพศได้ถึง 30%

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองโดยนำผู้ชายในเผ่า Tsimane ประเทศโบลิเวียจำนวน 88 คนซึ่งมีระดับของฮอร์โมนเทสโตสเตอโรน (Testosterone) ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ช่วยกระตุ้นความรู้สึกทางเพศต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของผู้ชายทั่วไปมาแข่งขันฟุตบอลกัน พบว่าภายหลังจบเกมการแข่งขันไป 10 นาที ระดับฮอร์โมนของพวกเขามีค่าเฉลี่ยสูงขึ้นราว 30% และแม้จบเกมการแข่งขันไปแล้วถึง 1 ชั่วโมง ระดับฮอร์โมนก็ยังสูงกว่าปกติถึง 15% ผลการวิจัยเพิ่มเติมในผู้ชายชาวอเมริกาพบว่าการแข่งฟุตบอลมีผลสูงมากกว่านั้นอีก คือภายหลังจบเกมการแข่งขันมีระดับฮอร์โมนเพิ่มขึ้นเฉลี่ยถึง 37% เลยทีเดียว

ข้อสรุปของงานวิจัยคือระดับของฮอร์โมนเทสโตสเตอโรนนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความรู้สึกอยู่ในสภาพแข่งขัน ซึ่งเป็นความรู้สึกที่กำลังต้องลงสนามต่อสู้และความรู้สึกหวาดกลัวที่เข้ามาพร้อมกัน

แม้จะขัดแย้งกับข้อสอบโอเน็ตวิชาสุขศึกษาปีล่าสุด แต่อ่านจบแล้วก็คงมีเหตุผลดีๆ ที่อยากไปเตะบอลกันเลยทีเดียว

ที่มา: Daily Mail และ ScienceNOW

พันธุกรรมของขี้หู

ขี้หู (ear wax) หรือที่เรียกอย่างเป็นวิชาการคือ cerumen แบ่งตามลักษณะออกได้เป็นสองประเภท คือ ขี้หูเปียก กับ ขี้หูแห้ง คนทางฝั่งเอเซียตะวันออกส่วนใหญ่จะมีขี้หูแบบแห้ง โดยเฉพาะในภาคเหนือของจีนและคาบสมุทรเกาหลีที่คนเกือบ 100% มีขี้หูแห้ง ขณะที่คนยุโรปและคนแอฟริกาจะมีขี้หูเปียกเป็นส่วนมาก

ในปี 2006 ทีมวิจัยที่นำโดย Koh-ichiro Yoshiura แห่ง Nagasaki University ค้นพบว่าลักษณะขี้หูเปียกและแห้งนี้ถูกควบคุมด้วยยีนเพียงตัวเดียว คือ ยีน ABCC11 (ATP-binding cassette, subfamily C, member 11) บนโครโมโซมคู่ที่ 16 (doi:10.1038/ng1733) ตรงกับที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนตั้งข้อสันนิษฐานเอาไว้จากข้อมูลพันธุศาสตร์ประชากร

และที่น่าตะลึงไปกว่านั้น คือ ยีนที่ทำให้มีขี้หูเปียกกับยีนที่ทำให้มีขี้หูแห้งแตกต่างกันแค่ลำดับเบสเพียง 1 ตัว! (Single Nucleotide Polymorphism)

ความแตกต่างนั้นอยู่ที่เบสตรงตำแหน่งที่ 538 ของรหัสยีน ABCC11 ซึ่งจะทำให้กรดอะมิโนตำแหน่งที่ 130 ของโปรตีนที่ถูกสร้างขึ้นแตกต่างกัน คนที่ขี้หูเปียกจะมียีนตำแหน่งที่ 538 เป็นตัว G ทำให้มีรหัสโคดอนเป็น GGG ซึ่งแปลกรดอะมิโน glycine ส่วนคนขี้หูแห้งยีนตรงนั้นเป็น AGG ซึ่งแปลได้เป็นกรดอะมิโน arginine

Syndicate content