บรรพบุรุษสัตว์มีรกอาจมีหน้าตาคล้ายหนูผี และไม่เคยอยู่ร่วมกับไดโนเสาร์

By: terminus
Writer
on Sun, 10/02/2013 - 01:01

เป็นเวลานานกว่าสองทศวรรษที่นักชีววิทยาหาทางลงไม่ได้ว่าบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่ม Placentalia (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เลี้ยงตัวอ่อนในครรภ์ด้วยรกที่สมบูรณ์ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปัจจุบันเกือบทุกชนิดรวมทั้งมนุษย์จัดอยู่ในกลุ่มนี้) เริ่มต้นสายวิวัฒนาการขึ้นมาเมื่อไรกันแน่ เพราะหลักฐานทางชีวโมเลกุลที่เรียกว่า molecular clock ระบุว่า Placentalia เริ่มโผล่ขึ้นมาบนโลกเมื่อประมาณ 100 ล้านปีที่แล้ว นั่นแปลว่าบรรพบุรุษ Placentalia จะต้องเคยมีชีวิตช่วงหนึ่งกับไดโนเสาร์ที่สูญพันธุ์ไปในรอยต่อยุค Cretaceous-Paleogene (K-Pg boundary) เมื่อประมาณ 65 ล้านปีที่แล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์กลับไม่เคยเจอหลักฐานฟอสซิลของ Placentalia ที่มีอายุเกิน K-Pg boundary เลย อีกทั้งนักชีววิทยาหลายคนก็ยังเชื่อว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวเล็กๆ ไม่น่าจะแก่งแย่งแข่งขันกับไดโนเสาร์เจ้าโลกในขณะนั้นได้ การแตกกระจายของสายวิวัฒนาการ (radiation) ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจึงควรเกิดหลังจากที่ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ไปแล้วจนหมดสิ้น

หลักฐาน molecular clock นั้นมาจากการประมาณหาอายุของบรรพบุรุษร่วม (common ancestor) ของยีนหนึ่งๆ โดยมีสมมติฐานว่าอัตราการกลายพันธุ์คงที่สม่ำเสมอ นักวิทยาศาสตร์จะดูว่ายีนตัวเดียวกันในสิ่งมีชีวิตสองชนิด (หรือมากกว่า) แตกต่างกันขนาดไหน และคำนวณกลับว่าต้องใช้เวลานานเท่าไรจึงจะเกิดความแตกต่างเท่านั้นได้จากการกลายพันธุ์ จุดอ่อนของ molecular clock คือ ยีนหนึ่งๆ ไม่จำเป็นต้องมีการกลายพันธุ์คงที่สม่ำเสมอตลอดเวลา และ ยีนแตกต่างกันก็มีอัตราการกลายพันธุ์ต่างกันด้วย นักชีววิทยาที่เชื่อว่าวิวัฒนาการสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพิ่งจะแตกกระจายหลังการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์ก็เอาจุดอ่อนข้อนี้ขึ้นมาเถียง ส่วนนักชีววิทยาที่ฝักใฝ่หลักฐานชีวโมเลกุลก็โต้กลับว่าการที่พวกชอบขุดยังไม่เจอฟอสซิลก็ไม่ได้แปลว่าไม่มีฟอสซิลอยู่จริงๆ

ทีมวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ 23 คนที่นำโดย Maureen O'Leary แห่ง Stony Brook University เห็นว่าไหนๆ ทั้งสองทางก็มีจุดอ่อนของตัวมันเองทั้งคู่ ทำไมไม่ลองเอาสองทางมาผสมผสานรวมกันหละ พวกเขาเริ่มต้นด้วยการเอาข้อมูลทางสัณฐานวิทยาและพันธุกรรมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ยังมีชีวิตอยู่ในปัจจุบัน 46 สปีชีส์ ครอบคลุมทั้งกลุ่ม Monotremata (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ออกลูกเป็นไข่ เช่น ตุ่นปากเป็ด ตัวกินมดหนาม เป็นต้น), กลุ่ม Marsupial (พวกที่เลี้ยงดูตัวอ่อนด้วยรกเป็นระยะสั้นๆ แล้วก็คลอดมาเลี้ยงต่อในกระเป๋าหน้าท้อง เช่น จิงโจ้ เป็นต้น), และกลุ่ม Placentalia รายการข้อมูลทางสัณฐานวิทยาที่ใช้ในงานวิจัยนี้ยาวเหยียดถึง 4,541 รายการ มากกว่างานวิจัยก่อนๆ หน้าเกือบสิบเท่า แค่ระบุรายการที่ต้องใช้ก็กินเวลาปาเข้าไป 2 ปีแล้ว (เพราะนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสัตว์แต่ละกลุ่มใช้คำศัพท์แตกต่างกันออกไป ตามประเพณีที่สืบๆ กันมา) ส่วนข้อมูลทางพันธุกรรมนั้นเปรียบเทียบความแตกต่างของยีนจำนวน 27 ยีน

ขั้นต่อไป นักวิจัยก็นำข้อมูลทางสัณฐานวิทยาที่พบในฟอสซิลของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่สูญพันธุ์ไปแล้วอีก 40 สปีชีส์เข้ามารวม ขั้นตอนการรวบรวมข้อมูลทั้งหมดกินเวลา 3 ปี จากนั้นก็นำข้อมูลเปรียบเทียบทั้งหมดขึ้นไปอยู่บนซอฟท์แวร์ฐานข้อมูลกลุ่มเมฆที่ชื่อว่า "Morphobank" http://mammaltree.informatics.sunysb.edu/ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแต่ละตัวจะถูกจัดตำแหน่งลงบนกิ่งก้านของวิวัฒนาการตามลักษณะของสัณฐานวิทยาประกอบกับข้อมูลทางพันธุกรรม และจากลำดับของสายกิ่งก้านเหล่านั้น นักวิจัยก็สามารถที่จะประเมินระยะห่างทางวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแต่ละสาย ซึ่งเอามาคำนวณย้อนหาตำแหน่งจุดเวลาที่บรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่ม Placentalia กำเนิดขึ้นมาได้ นักวิจัยเรียกวิธีการนี้ว่า "Phylophenomics" เพื่อให้สอดคล้องกับศาสตร์ "Phylogenomics" ที่ใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมในการลำดับสายวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิต

ผลได้ออกมาว่า บรรพบุรุษของ Placentalia เกิดขึ้นประมาณ 200,000 - 400,000 ปีหลังจาก K-Pg boundary และภายในเวลาเพียงสองแสนปี สาย Placentalia ก็แยกออกเป็น 10 สายหลักแพร่เผ่าพันธุ์มาถึงยุคปัจจุบัน ดังนั้นจึงสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแตกกระจายสายหลังจากการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์

ภาพจาก PhysOrg; Credit: Stony Brook University/ Luci Betti Nash

ในเมื่อการวิเคราะห์ครั้งนี้ใช้ข้อมูลทางสัณฐานวิทยาเป็นหลัก นักวิจัยจึงสามารถที่จะสร้างภาพจำลองของบรรพบุรุษต้นตระกูล Placentalia ขึ้นมาได้ด้วยการอนุมานจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่มีอยู่ บรรพบุรุษในจินตนาการนี้มีหน้าตาคล้ายสัตว์ฟันแทะพวกหนูผี จมูกยื่นนาว หางยาวเป็นพวง ปีนต้นไม้เก่ง กินแมลงเป็นอาหาร หนักประมาณ 6-245 กรัม ตัวใหญ่ประมาณหนูหรือลูกแมวตัวเขื่องๆ สมองส่วนรับสัมผัสกลิ่นและ corpus callosum (มัดเส้นประสาทที่เชื่อมสมองซีกซ้ายและขวา) เจริญดี

ภาพจาก PhysOrg; Credit: Carl Buell

นอกจากนี้นักวิจัยยังพบเรื่องน่าประหลาดใจที่ขัดกับความเชื่อเดิมๆ อีกหลายอย่าง เช่น ค้นพบว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่ม Afrotherian (ได้แก่ ตัว aardvark, ช้าง, หมูน้ำ เป็นต้น) ไม่ได้ถือกำเนิดขึ้นในดินแดนแอฟริกาอย่างที่เคยเชื่อกัน มันเริ่มวิวัฒนาการในดินแดนทวีปอเมริกาใต้ ซึ่งตอนนั้นทั้งสองทวีปแยกห่างกันเป็นพันๆ กิโลเมตร ต้นตระกูลของ Afrotheria ส่วนหนึ่งน่าจะพลัดหลงมาไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง แล้วมาแพร่พันธุ์ในแอฟริกา ขณะที่เพื่อนร่วมรุ่นของมันในอเมริกาใต้สูญพันธุ์ไปจนหมด

โครงการวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Assembling the Tree of Life (ATOL) ซึ่งได้รับเงินทุนสนับสนุนจาก National Science Foundation

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ที่ยังไม่อยากรีบฟันธงสรุปอะไร เช่น Mark Springer แห่ง University of California, Riverside ก็ติงว่างานวิจัยนี้ไม่ได้คำนึงถึงปรากฏการณ์ที่สัตว์ต่างกลุ่มจะเกิดวิวัฒนาการแบบ Convergent evolution (หมายถึงสิ่งมีชีวิตที่อยู่คนละสายมีวิวัฒนาการสร้างลักษณะที่คล้ายๆ กันขึ้นมาเพราะมีวิถีชีวิตคล้ายกัน) ข้อสรุปและผลที่ได้จึงอาจจะคลาดเคลื่อนผิดไปจากความเป็นจริง นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์บางคน เช่น Olaf Bininda-Emonds แห่ง Oldenburg University ก็ไม่เห็นว่า Phylophenomics จะมาช่วยหาทางลงอะไรได้ให้กับข้อถกเถียงเกี่ยวกับจุดกำเนิดของ Placentalia

งานวิจัยตีพิมพ์ใน Science DOI: 10.1126/science.1229237

ที่มา - ScienceNOW, Nature News, Live Science, PhysOrg, Science News

3 Comments

virusfowl's picture
  • ซอฟท์แวร์ > ซอฟต์แวร์
  • บรรพบุรุษในจินตนาการนี้มีหน้าตาคล้ายสัตว์ฟันแทะพวกหนูผี จมูกยื่นนาว << ยื่นยาว ;D