จุลชีพมีเอี่ยวแบ่งแยกวิวัฒนาการของตัวต่อ

By: a08
Writer
on Sun, 21/07/2013 - 11:17

มนุษย์ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตที่เป็นมนุษย์เพียงอย่างเดียว ภายใต้เปลือกนอกที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าของมนุษย์ ยังมีสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอีกนับร้อยนับพันตัวที่มองไม่เห็น พวกมันอาจกำลังทำงานโดยที่เราไม่อาจตั้งตัว ก็ เป็น ด้ายยยยย...

ถ้าลองย้อนกลับไปมองความรู้ที่ผมไม่ค่อยจะมีเราได้ร่ำเรียนกันมา ทฤษฎีวิวัฒนาการของ Chales Darwin ได้อธิบายถึงการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Natural Selection) ที่พอสรุปได้ว่า "สิ่งมีชีวิตที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมได้ จะสามารถอยู่รอดและสืบพันธุ์ต่อไปได้ในธรรมชาติ" นั่นแปลว่าอะไร? วิวัฒนาการเกิดจากการแปรผันทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตใช่หรือไม่?

ยังมีอีกทฤษฎีหนึ่งที่อยู่ระหว่างการถกเถียงกันในปัจจุบัน และเนื้อหาข่าวที่จะเขียนต่อไปนี้เป็นอีกหนึ่งหลากฐานที่สนับสนุนทฤษฎีนี้: hologenomic theory of evolution ทฤษฎีที่เสนอว่าเราควรคำนึงถึงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กๆ เหล่านี้ นอกเหนือจากการเเปรผันทางพันธุกรรมในนิวเคลียสที่เกิดขึ้นอยู่แล้วในธรรมชาติ (ถ้าตายก่อนสืบพันธุ์ก็ไม่อาจสืบทอดสายพันธุ์ให้คงอยู่ต่อไปได้) ( คำอธิบายเรื่อง Hologenomic จากคุณ Terminus )

ผศ. Seth Bordenstein และคณะได้ทำงานวิจัยชินนี้ด้วยตัวต่อ 3 สายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกันในจีนัส Nasonia หรือ Jewel Wasp ( ต่อสาบมรกต ต่อสาบมนีรัตน์ ) ซึ่งมีความหลากหลายทางจุลชีวะจำนวน 96 กลุ่ม นักวิจัยได้ทำการคัดเลือกต่อมาทั้งสิ้น 3 สายพันธุ์ : 2 สายพันธุ์ใกล้ชิด ( N. giraulti และ N. longicornis ซึ่งแยกออกจากบรรพบุรุษร่วม (common ancestor) เมื่อประมาณสี่แสนปีก่อน และมีจุลชีพที่ใกล้เคียงกันอาศัยอยู่) กับอีก 1 สายพันธุ์ห่างๆ ( N. vitripennis แยกออกมาจากสายพันธุ์หลักเมื่อล้านปีก่อน และมีจุลชีพที่ค่อนข้างแตกต่างกันอาศัยอยู่) มาวิเคราะห์ถึงอัตราการตายของต่อ พบว่า สองสายพันธุ์ใกล้ชิดมีอัตราการตายที่ 8% และสายพันธุ์ห่างๆ มีอัตราการตายมากกว่า 90% ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับจุลชีพที่อาศัยอยู่ ( คำอธิบายเพิ่มเติมจากคุณ Terminus )

The researchers showed that the incompatibilities that were killing the hybrids had a microbial basis by raising the wasps in a microbe-free environment. They were surprised to find that the germ-free hybrids survived just as well as purebred larvae. But when they gave the germ-free hybrids gut microbes from regular hybrids, their survival rate plummeted.

Source: Science Daily
DOI: 10.1126/science.1240659

ขอบคุณคุณ Terminus, คุณ Nozomi , คุณ hisoft ที่ร่วมตรวจสอบและแก้ไขบทความด้วยครับ

8 Comments

hisoft's picture

วิวัฒนการ สระอาหายครับ

วิวัฒนการการเกิด ผมว่าการเดียวก็พอนะครับ

จริง ๆ ผมนับจุลชีพพวกนั้นรวมอยู่ด้วยอยู่แล้วนะครับ - -

The Phantom Thief

Nozomi's picture

จับประเด็นผิดหลายจุดเลยครับ

อย่างแรก ไม่ต้องพยายามแปลชื่อ Wasp เป็นภาษาไทย ... มันไม่เคยมีในประเทศไทย ... ทับศัพท์ไปเลยก็ได้
ทฤษฎีของ Darwin ที่เกี่ยวกับ Natural Selection มันก็ไม่ได้ขัดกับหลักของ Hologenomic Theory แต่อย่างใด ลองอ่านดูดีๆ ตัว Hologenomic มันเป็นเพียง Extension ของ Natural Selection แบบกลายๆ

งานวิจัยนี้ทำในต่อ 3 ชนิด อย่างที่ได้กล่าวไว้ และทำดูอัตราการตายของ "ลูกผสม" ระหว่างต่อ 3 ชนิด พบว่า ต่อที่สายพันธุ์ใกล้กัน จะมี Microbe ใน Gut ซึ่งแปลว่า จุลินทรีย์ในทางเดินอาหารที่คล้ายๆ กัน และแตกต่างกันในสายพันธุ์ที่ห่างไกลกัน ซึ่งพวกมันส่งผลให้พวกลูกผสมที่เกิดขึ้นจาก 2 สายพันธุ์ตายในอัตราส่วนที่แตกต่างกันได้

A new study, published online on July 18 by the journal Science, has provided direct evidence that these microbes can contribute to the origin of new species by reducing the viability of hybrids produced between males and females of different species.

ซึ่งเค้ามุ่งเป้าไปว่า มันไม่ใช่แค่ตัว พันธุกรรมของต่ออย่างเดียวนะที่จะทำให้เกิดวิวัฒนาการได้ ต้องรวมพันธุกรรมของจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของต่อด้วย ซึ่งถ้าไม่ไปด้วยกัน ลูกๆ ของต่อลูกผสม (ซึ่งมีพันธุกรรมแปลกๆ) จะไม่มีแม้แต่โอกาสจะสืบพันธุ์ เพราะตายกันหมด

ถ้ามองในมุมกลับกัน ก็เป็นเพียงแค่ ลูกผสมของต่อซึ่งระบบภูมิต้านทานต่ำทำให้ทนต่อสิ่งแวดล้อมได้ไม่ดี (ในที่นี้สิ่งแวดล้อมคือ Gut microflora) จึงไม่สำเร็จในการสืบทอดพันธุกรรม ... เท่านี้เอง

รอท่าน Terminus มาเมนต์แก้อีกทีละกัน

terminus's picture

ก่อนอื่น ผมคิดว่าเราควรจะอธิบายก่อนว่า Hologenomics คืออะไร

Genome หมายถึง "ยีน" หรือ "หน่วยพันธุกรรม" ทั้งหมดที่อยู่ในสิ่งมีชีวิตแต่ละตัว

Hologenome เป็นคอนเซ็ปท์ใหม่ที่มองว่า เวลาเราจะดูวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต เราจะต้องดูรวมวิวัฒนาการของ genome ของสิ่งมีชีวิตตัวนั้นรวมกับ genome ของชุมชนจุลชีพที่อาศัยอยู่กับมัน เพราะสองอย่างนี้มันวิวัฒนาการมาร่วมกันและมี interaction ต่อกันอย่างแยกไม่ได้

Hologenome = (genome ของ host) + (genome ของจุลชีพในตัวมัน)

Hologenomic Theory ไม่ได้แย้งอะไรกับทฤษฎี Evolution by natural selection แบบดั้งเดิมของชาร์ลส์ ดาร์วิน ในแง่ของแก่นหลักพื้นฐานเท่าไร เพียงแต่ทฤษฎีแบบดั้งเดิมมองว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละตัว (individual) คือหน่วยของการคัดเลือก แต่ Hologenomic มองว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละตัว+กองทัพจุลชีพในตัวมันคือหน่วยของการคัดเลือก ถ้าโดนคัดทิ้ง ก็โดนคัดทิ้งทั้งก๊ก ถ้ารอด ก็รอดทั้งก๊ก

งานวิจัยในข่าวนี้ก็ทำออกมาเป็นหลักฐานว่า "นี่ไง Hologenomic อธิบายได้ว่าทำไมตัวต่อสองสปีชีส์ถึงได้แยกสปีชีส์ออกจากกัน (speciation)"

ผลการทดลองของพวกเขาออกมาประมาณดังนี้

  1. ลูกผสม (hybrid) ของ Nasonia สปีชีส์ใกล้กันมีอัตราการรอดชีวิตสูงกว่าลูกผสมของ Nasonia สปีชีส์ต่างกัน อันนี้ไม่น่าแปลกใจ

  2. หลังจากเห็นผลข้อ 1. เขาจับลูกผสมที่ตายกับลูกผสมที่รอดของ Nasonia สปีชีส์ใกล้กันมาสกัดดู Gut Bacteria ในท้องมัน ลูกผสมที่รอดมีชุมชน Gut Bacteria คล้ายกับตัวต่อรุ่น parent ส่วนลูกผสมที่ตายมีชุมชน Gut Bacteria ปนๆ กันมั่วๆ

  3. หลังจากเห็นผลข้อ 2. เขาเลยเลี้ยงลูกผสมแบบปลอดเชื้อ และพบว่าลูกผสมที่ไม่มี Gut Bacteria ในท้องมีอัตราการรอดพอๆ กับลูกตัวต่อพันธ์ุแท้ที่ไม่ใช่ลูกผสม แต่พอใส่ Gut Bacteria เข้าไปในตัวลูกผสมปลอดเชื้อ ก็กลายเป็นว่าลูกผสมมีอัตราการรอดชีวิตลดลง

จากผลข้อ 3. จะเห็นว่าgenome ของตัวต่ออย่างเดียวยังแยกกันไม่สนิทเพราะยังผสมข้ามพันธุ์กันได้ลูกผสมที่(เกือบ)ปกติ แต่พอรวมกันกับ genome ของ Gut Bacteria เป็น hologenome แล้ว มันแยกออกจากกันได้เพราะลูกผสมมีอัตราการตายสูงขึ้น พวกเขาเลยสรุปว่า Speciation ของ N. giraulti กับ N. longicornis เป็นการแยกสายกันของ Hologenome เป็นไปตาม Hologenomic Theory

ฉะนั้น ตรงหัวข้อข่าว ผมคิดว่าน่าจะเติมถ้อยคำให้มันสื่อคอนเซ็ปต์ของ Hologenomics มากขึ้น เช่น "จุลชีพมีเอี่ยวแบ่งแยกวิวัฒนาการของตัวต่อ" อะไรประมาณนั้น

a08's picture

ขอบคุณคุณ terminus ที่ช่วยอธิบายครับ

ผมขออนุญาตคัดลอกขึ้นไปแปะบนข่าวนะครับ (เขียนอธิบายดีกว่าของผมมากเลยะครับ)

a08's picture

ชื่อของต่อสาบมณีรัตน์ผมไปเสิร์ช ชื่อจากในเนตมาอีกทีครับ (อ่านแล้วเพราะดี) เหมือนว่าจะไม่เคยมีในไทยเหมือนกันและไม่อยากบัญญัติศัทพ์ใหม่เองเหมือนกันครับ ถ้าหากชื่อไม่ตรงกับสายพันธุ์นี้ผมยินดีแก้ให้เลยครับ

ขออภัยในการใช้ภาษาของตัวผมเองด้วยครับ (ถ้าผมเข้าใจไม่ผิดก็คิดว่าต้องการจะสื่ออย่างเดียวกัน) ขอบพระคุณสำหรับการแก้ไขในบทความนี้ด้วยครับ

/วันหลังผมเขียนตั้งใว้ใน Review โหนดรอหลายๆ ท่านมาตรวจสอบก่อนละกันครับ TT

terminus's picture

ย่อหน้าที่สอง

> ทฤษฎีวิวัฒนาการของ Chales Darwin

Charles Darwin


ย่อหน้าที่สี่

> ...นักวิจัยได้ทำการคัดเลือกต่อมาทั้งสิ้น 3 สายพันธุ์ : 2 สายพันธุ์ใกล้ชิด ( N. giraulti และ N. longicornis ซึ่งแยกออกมาจากสายพันธุ์หลักเมื่อประมาณสี่แสนปีก่อน...

ถ้าเป็นผม ผมจะใช้คำว่า "สองสายพันธุ์...แยกออกจากบรรพบุรุษร่วม (common ancestor) เมื่อประมาณสี่แสนปีก่อน...
เนื่องจากเราไม่รู้ว่าสายพันธุ์ไหนเป็นสายพันธุ์หลัก