Evolution.in.th

กบเปลี่ยนสี

นักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบกบที่เปลี่ยนสีได้เมื่อโตขึ้น อย่าเข้าใจว่ามันเปลี่ยนสีไปตามสิ่งแวดล้อมแบบกิ้งก่าเปลี่ยนสีหรืออะไรแบบนั้น

กบชนิด Oreophryne sp. เมื่อยังไม่โตเต็มที่จะมีสีหนึ่ง เมื่อโตเต็มที่ก็มีอีกสีหนึ่ง โดยผู้ศึกษาวิจัยพบพวกมันในประเทศปาปัวนิวกีนี พวกมันเป็นกบที่ปีนต้นไม้ได้ ตอนแรกพวกมันตัวสีดำเงาวับ มีจุดสีเหลืองกระจายตามตัว แต่เมื่อโตเต็มที่กลับมีสีชมพูลูกพีชพร้อมด้วยตาขนาดใหญ่สีฟ้าสด

เปรียบเทียบกับกบในสกุลเดียวกันแล้ว นักวิทยาศาสตร์คิดว่าสีของตัวไม่เต็มวัยอาจเป็นสีเตือนภัย แต่ต้องมีการทดสอบกันเสียก่อนว่ารูปแบบสีแบบนี้จะปกป้องมันจากผู้ล่าของพวกมันได้จริงหรือไม่

พวกมันถูกพบอยู่ในบริเวณเล็กในป่าเมฆบนเกาะ ทำให้มีความเสี่ยงที่จะสูญพันธุ์ได้ หากภาวะโลกร้อนทำให้แหล่งที่อยู่ของมันเปลี่ยนไป

อ้างอิง
Kraus, F. and Allison, A. (2009), A Remarkable Ontogenetic Change in Color Pattern in a New Species of Oreophryne (Anura: Microhylidae) from Papua New Guinea. Coepia 2009 (4): 690-697.

ผู้ใช้คลื่นสะท้อน

ทีมของนักวิทยาศาสตร์รายงานการศึกษาวิวัฒนาการของการใช้คลื่นสะท้อน (echo) ในการนำทาง โดยมีสัตว์สองประเภทที่เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นผู้นำในโลกของสัตว์ที่ใช้เสียงสะท้อนในการนำทาง ผลการศึกษาที่กล่าวถึงอยู่นี้ เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่สำคัญ อันแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการที่ลู่เข้าหากันเมื่อเวลาเปลี่ยนไป (convergent evolution) เป็นงานที่แสดงให้เห็นถึงการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection) ที่คัดเลือกให้สัตว์ต่างชนิดกัน อยู่ในสิ่งแวดล้อมที่ต่างกันเช่นในน้ำกับในอากาศใช้ระบบนำทางที่มีพื้นฐานแบบเดียวกัน อีกทั้งยังเป็นงานที่ศึกษาและหาคำตอบของคำถามในระดับโมเลกุล หรือการศึกษาระดับยีนที่ทำให้ทั้งค้างคาวและโลมามีความสามารถแบบเดียวกัน

นักวิทยาศาสตร์พบว่าคนที่มีการกลาย (mutation) ของยีน prestin ที่สร้างโปรตีน Prestin อันเป็นส่วนประกอบของปลายขน ซึ่งมีความสำคัญต่อการได้ยินเสียงความถี่สูงนั้น หากยีนนี้ผิดปกติไป โปรตีนที่มันสร้างผิดปกติไป ก็จะไม่สามารถได้ยินเสียงความถี่สูงได้ ในทางกลับกันหากมีการกลายที่นำไปสู่ความสามารถในการใช้คลื่นความถี่สูง ซึ่งจะนำไปสู่การวิเคราห์คลื่นสะท้อนให้ออกมาเป็นข้อมูลสำหรับการนำทางได้ ย่อมมีความได้เปรียบ (selective advantage) เมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่ไม่มีระบบดังกล่าว ซึ่งน่าจะทำให้เกิดยีนที่กลายไปนี้ถูกคัดเลือกในประชากร

ระหว่างเวลาที่ผ่านไปทางวิวัฒนาการ การกลายแบบเดียวกันเกิดขึ้นในยีน prestin และมอบความสามารถในการรับคลื่นความถี่สูงนี้ให้กับค้างคาวและโลมา นำไปสู่ระบบนำร่องด้วยคลื่นสะท้อน (echolation) ทำให้ทั้งโลมาและค้างคาวเป็นสัตว์อย่างที่มันเป็นในปัจจุบัน

อ้างอิง Liu, et. al. (2010), Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins. Current Biology 20(2)

ปลาแม่บ้าน

ปลาพยาบาลชนิด Labroides dimidiatus?ทำความสะอาดช่องปากของปลาที่ขนาดใหญ่กว่าโดยการกัดกินปรสิตตัวเล็กๆ แต่บ่อยครั้งที่มันจะกัดกินเมือกของปลาที่มาใช้บริการทำความสะอาด ก่อให้เกิดความรำคาญหรือเจ็บให้กับปลา จนกระทั่งมันต้องหนีไป

พฤติกรรมที่ก่อให้เกิดผลที่ตามมาเช่นการว่ายน้ำหนีไปของอาหารเช่นนี้ ย่อมเป็นพฤติกรรมที่ไม่พึงประสงค์ของปลาตัวอื่น และเป็นพฤติกรรมการโกงแบบหนึ่งของผู้กระทำ แม้ว่าผู้กระทำจะได้ประโยชน์จากอาหารที่ได้มากขึ้น แต่เมื่ออยู่เป็นสังคมแล้วอาจทำให้ปลาตัวอื่นได้อาหารลดลง การลงโทษปลาขี้โกงเหล่านี้จึงเชื่อว่าเป็นพฤติกรรมที่จะรักษาผลประโยชน์ส่วนรวมเอาไว้

แต่การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวรสาร The Zoological Society of London กลับแสดงให้เห็นว่าแท้จริงแล้วพฤติกรรมของตัวผู้ที่มักจะไล่ตัวเมียที่มีพฤติกรรมขี้โกงในการกินเมือกจากปากของปลา แทนที่จะเป็นปรสิต กลับเป็นเพียงพฤติกรรมที่เกิดขึ้นเพื่อรักษาผลประโยชน์ส่วนตัวมากกว่าจะคำนึงถึงประโยชน์ส่วนรวม

หากปลาตัวผู้เป็นตัวโกง มักจะไม่ถูกตัวอื่นไล่ เพราะปลาตัวผู้ตัวใหญ่กว่าตัวเมีย

การทดลองที่ผู้วิจัยได้ศึกษา เกิดจากการฝึกให้ปลากินอาหารปลาจากจานที่มีกุ้งอยู่ ซึ่อร่อยกว่าอาหารปลา แต่เมื่อใดก็ตามที่ปลากินกุ้ง จานอาหารนี้จะถูกเก็บทันที เปรียบเสมือนปลาที่มาใช้บริหาร โดยมีกุ้งแทนเนื้อปลา และอาหารปลาแทนปรสิต ในบางครั้งพบว่าปลาพยาบาลของเรามีพฤติกรรมนวดให้จานด้วยเสมือนว่าจานอาหารเป็นจานจริงๆ

ผู้วิจัยเพิ่มเติมว่าพฤติกรรมอย่างเช่นการช่วยเหลือเกื้อกูลกันนั้น หากพิจารณาลึกๆแล้วอาจจะเห็นว่าเป็นพฤติกรรมที่ยังประโยชน์ให้กับตัวที่แสดงพฤติกรรมนั้นแต่เพียงอย่างเดียวก็เป็นได้

Ref: http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8446084.stm

วัวบ้า

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันสคริปป์รายงานผลการศึกษาอนุภาคไร้ชีวิต ที่เป็นเพียงโปรตีน ไม่มีสารพันธุกรรมอย่างดีเอ็นเอว่าสามารถมีวิวัฒนาการ เปลี่ยนแปลงตัวเองให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมใหม่ และนำไปสู่การดื้อยาของมันได้ ซึ่งฟังแล้วไม่ใช่ข่าวดีเท่าไหร่สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ ที่สามารถเป็นโรคที่รุนแรงถึงชีวิตกว่า 20 โรคได้จากพรีออนที่มีลักษณะผิดปกติเหล่านี้ แต่นักวิจัยก็มีความหวังว่าหากเราเข้าใจกลไกการเกิดวิวัฒนาการของโมเลกุลพรีออน เราจะสามารถหาทางต่อสู้โรคที่เกิดจากพวกมันได้

จากการทดลองที่นำพรีออนจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง ซึ่งถือเป็นสิ่งแวดล้อมใหม่สำหรับพรีออน พวกมันสามารถปรับตัว และเพิ่มจำนวนได้ เช่นเดียวกับการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตในสิ่งแวดล้อมใหม่ จนมีความสามารถในการอยู่รอดและสืบพันธุ์มากกว่ารูปแบบอื่น เมื่อนำพรีออนที่ปรับตัวนี้กลับไปยังเซลล์สมองเดิมที่พวกมันเคยอยู่ ก็พบว่ามันยังมีความสามารถเอาชนะพรีออนที่มีอยู่เดิมได้เช่นกัน

ชาร์ลส์ ไวซ์แมนน์ ผู้นำทีมการศึกษานี้เน้นให้เห็นว่าการป้องกันไม่ให้พรีออนเข้ามายังโซ่อาหารของมนุษย์และสัตว์ที่มนุษย์กินเป็นอาหารเป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะมันจะทำให้พรีออนมีความสามารถมากขึ้นเมื่อสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนไปนั่นเอง นั่นอธิบายว่าเมื่อทำการทดลองนำพรีออนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่งนั้น ทำให้มันเพิ่มความรุนแรงในการเกิดโรคได้

กลไกการทำให้เกิดโรคของพรีออนนั้น เกิดจากการที่พรีออนรูปแบบปกติ PrPC ถูกเหนี่ยวนำให้เปลี่ยนเป็นรูปแบบผิดปกติ PrPSc และเมื่อเปลี่ยนแล้ว ก็จะไม่เปลี่ยนกลับ โดยรูปแบบพรีออนผิดปกติที่เพิ่มขึ้น สามารถไปเปลี่ยนพรีออนรูปแบบปกติที่ร่างกายสร้างขึ้นอยู่แล้วให้เป็น PrPSc ใหม่ได้ และการเพิ่มขึ้นของมันเหมือนการตกตะกอนอยู่ในระบบประสาท และทำให้เกิดโรคต่างๆนั่นเอง

ศ.จอห์น คอลลินกล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงพรีออนปกติไปเป็นแบบผิดปกติด้วยพรีออนที่ผิดปกตินั้น ไม่เหมือนการโคลน เพราะโปรตีนพรีออนผิดปกติที่ได้จะไม่เหมือนตัวที่มาเปลี่ยนมันเสียทีเดียว เปรียบเสมือนความหลากหลายของพรีออนที่ผิดปกติเกิดขึ้นได้เหมือนมีการกลายหรือมิวเตชัน ซึ่งเรียกว่าสมมติฐานแบบเมฆ (cloud hypothesis) และกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะคัดเลือกพรีออนที่เพิ่มจำนวนได้ดีเอาไว้

ความหวังในการป้องกันโรคที่เกิดจากพรีออน โดยใช้ความรู้ที่เราได้จากการวิจัย คือการป้องกันไม่ให้เกิดการเปลี่ยนพรีออนรูปแบบปกติไปเป็นรูปแบบผิดปกติ การป้องกันไม่ให้พรีออนผิดปกติเข้าสู่โซ่อาหารเป็นทางหนึ่ง แต่ถ้ามันเข้ามาได้ การป้องกันไม่ให้พรีออนผิดปกติเกาะกับพรีออนปกติและเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนั้นอาจเป็นอีกหนทางหนึ่งที่ขณะนี้มีคนวิจัยศึกษาอยู่ เช่นการใช้แอนติบดีไปจับกับบริเวณที่จะเกิดการจับกันระหว่างพรีออนทั้งสองเป็นต้น

Ref: http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/8435320.stm

หนอนตัวแบน

หนอนตัวแบนที่แบนกว่าในที่นี้หมายถึงสัตว์ประหวาดอีกสักตัวหนึ่งที่ขอกล่าวถึง มันอยู่ในไฟลัม Acoelomorpha ที่หลายคนอาจจะไม่เคยได้ยินชื่อ แต่ถ้าบอกว่ามันเคยถูกจัดอยู่ในไฟลัมแพลตีเฮลมินทีส (Platyhelminthes) เชื่อว่าหลายคนคงรู้จัก

หนอนตัวแบนชนิดนี้มีหลายๆอย่างที่ทำให้มันถูกจัดอยู่ในไฟลัมเดียวกับพวกพลานาเรียหรือพยาธิตัวตืดหรือใบไม้ได้ ด้วยการมีตัวที่แบนราบ สมมาตรแบบด้านข้าง แต่ปัญหาของหนอนตัวแบบพวกนี้คือการมีตัวอ่อนนุ่ม และไม่มีอวัยวะหลายอย่างที่หนอนตัวแบนอื่นๆมี

ในปีค.ศ. 2004 บาคูนาและริวทอร์ทหาทางแก้ปัญหาในการจำแนกหนอนตัวแบนพวกนี้ โดยหัสไปพึ่ง DNA เช่น 18S rDNA และชนิดของ Hox gene ซึ่งทำให้พบว่าหนอนตัวแบนเหล่านี้กลายเป็นสัตว์ที่อยู่ที่ฐานของวิวัฒนาการเมื่อพวกมีสมมาตรแบบด้านข้างวิวัฒนาการขึ้นมา ในขณะที่หนอนตัวแบนอื่นๆ นั้นจัดอยู่กับพวก lophotrochozoa protostomia อื่นๆ

นอกจากนี้พวกมันยังไม่มีทางเดินอาหาร และใช้การหลอมรวมกันของเซลล์กลายเป็นถุงบรรจุอาหารที่มันกินเอาไว้ ทำให้มันไม่มีโพรงลำตัวสมชื่อไฟลัมของมัน (acoel) นั่นเอง

ด้วยการที่มันเป็นพวกที่มีวิวัฒนาการเก่าแก่ที่สุดของพวกมีสมมาตรแบบด้านข้าง (bilateria) ทำให้การศึกษาหนอนตัวแบนเหล่านี้ถูกใช้เพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการของการเจริญพัฒนาของตัวอ่อน เพื่อนำไปสู่การเกิดปากและทวารหนัก การเกิดทางเดินอาหาร และการเกิดโพรงลำตัวได้อย่างน่าตื่นเต้น

อ้างอิง

“Acoelomorpha.” Wikipedia, The Free Encyclopedia. 27 Nov 2009, 20:30 UTC. 7 Dec 2009.

Baguna J, Riutort M (2004) Molecular phylogeny of the Platyhelminthes. Can J Zool 82:168-193.

พลาโคซัว

สิ่งมีชีวิตจำนวนมากมีรูปร่างที่แปลกประหลาด น่าพิศวง และพลาโคซัวก็เป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจไม่แพ้สัตว์ชนิดอื่นเลยทีเดียว

ภาพที่เห็นอยู่ทางด้านซ้ายนี้เป็นภาพวาดในขณะที่มันว่ายน้ำอยู่ในจานเพาะเชื้อในห้องปฏิบัติการ เพราะด้วยขนาดตัวที่เล็กขนาด 1 มิลลิเมตรในขณะที่หนาเพียง 20 ไมครอนนั้น เราคงไม่สามารถถ่ายภาพมันในธรรมชาติจริงๆได้

นักวิทยาศาสตร์บันทึกการค้นพบสัตว์ประหลาดชนิดนี้ ซึ่งมีเซลล์หนาเพียงสองชั้น ชั้นหนึ่งๆ มีเซลล์แค่ในหลักพันกว่าเซลล์ เซลล์ด้านบนบางส่วนมีเม็ดไขมันที่เรียกว่าทรงกลมวาววับ (shiny sphere) ซึ่งเดิมเคยชื่อว่าเป็นการสะสมอาหาร เพราะเมื่อให้มันกินอาหารอย่างอุดมสมบูรณ์แล้วพบว่าเจ้าทรงกลมวาววับนั้นมีจำนวนมากขึ้น แต่เมื่อนำไปให้สัตว์อื่นกิน กลับทำให้สัตว์อื่นตายได้ ทำให้คิดไปได้ว่ามันอาจจะมีพิษ และใช้ในการป้องกันตัวเอง โดยการมีลักษณะแวววาวช่วยโฆษณาว่าตัวมันมีสิ่งที่ผู้มาไม่ควรเข้าใกล้

ด้านล่างมีซีเลียใช้ในการเคลื่อนที่ไปบนพื้น ซึ่งสอดคล้องกับการดำรงชีวิตของมันที่นักชีววิทยาเชื่อว่าพวกมันเป็นพวกกินซากสารอินทรีย์อยู่ตามพื้นทะเล แต่การเก็บตัวอย่างพลาโคซัวในธรรมชาตินั้น โดยมากมักพบพวกมันบนแผ่นสไลด์ที่ห้อยไว้กลางน้ำ ในขณะที่แผ่นสไลด์ที่วางตามพื้นทะเลกลับเก็บตัวอย่างได้น้อยกว่า ทำให้นักวิจัยเชื่อว่าพลาโคซัวว่ายน้ำได้ โดยเมื่อดูภาพวาดทางด้านซ้ายมือ ซึ่งแสดงท่าทางขณะว่ายน้ำของมัน และสอดคล้องกับเซลล์ที่หดตัวได้ คล้ายกับเซลล์กล้ามเนื้อของสัตว์ที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งอยู่ระหว่างเนื้อทั้งสองชั้นของมัน

นักอนุกรมวิธานและสัตววิทยาพบพลาโคซัวเพียงชนิดเดียวในโลก โดยมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Trichoplax adhaerens ซึ่งแปลว่าแผ่นมีขนและเหนียวๆ ซึ่งตัวมันก็มีลักษณะเช่นนั้นสมชื่อของมันแล้ว แต่ในอดีตพวกมันถูกจัดไปอยู่กับสัตว์ที่มีเนื้อสองชั้นเช่นพวกไนดาเรียน แต่การวิจัยโดยใช้สารพันธุกรรมกลับพบว่าพวกมันเป็นสัตว์กลุ่มแรกๆ ที่แตกต่างจากพวกไนดาเรียน และในที่สุดพวกมันก็ได้รับการจัดจำแนกให้เป็นไฟลัมใหม่ชื่อว่าไฟลัมพลาโคซัว (Phylum Placozoa) แต่ทั้งไฟลัมก็มีเพียงสปีชีส์เดียวเท่านั้นในขณะนี้

การสำรวจระบบนิเวศในทะเลตามที่ต่างๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์พบตัวอย่างของพลาโคซัวไปทั่วโลก โดยเฉพาะบริเวณชายฝั่งทะเลเขตอบอุ่นและบริเวณกึ่งเขตร้อน การวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายของพลาโคซัวไปตามแหล่งที่พบ แต่ระดับของความแตกต่างทางพันธุกรรมที่ไม่สอดคล้องกับระยะทางระหว่างประชากร ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกมันคงถูกกระจายไปด้วยกิจกรรมของมนุษย์ เช่นติดไปกับเรือก็ได้เป็นต้น

หลายสิ่งหลายอย่างยังคงเป็นปริศนาสำหรับพลาโคซัว แต่อย่างน้อยในขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ก็ให้ความสนใจมันมากขึ้น เพราะพวกมันคือกุญแจที่จะไขปริศนาวิวัฒนาการของสัตว์ได้นั่นเอง

Reference: Pearse VB, Voigt O. Field biology of placozoans (Trichoplax): distribution, diversity, biotic interactions. Integr Comp Biol. 2007 June;p. icm015+.

หนอนตัวแบน

ชีวิตของหนอนตัวแบนไม่ได้เรียบง่ายอย่างที่คิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งหนอนตัวแบนชนิด Pseudobiceros hancockanus ที่ได้ชื่อว่าเป็นหนอนนักฟัน แต่อาวุธที่มันใช้นั้น ไม่ใช่ดาบ แต่เป็นอวัยวะสืบพันธุ์เพศผู้ของพวกมันนั่นเอง

เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่าการเป็นเพศพ่อ หรือเพศแม่มีความได้เปรียบเสียเปรียบต่างกันอยู่ ทำให้เราต้องมองสัตว์ที่มีสองเพศใหม่ และหนอนนักฟันชนิดนี้ก็ไม่มีข้อยกเว้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบฟฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่รุนแรง และดุเดือด ถึงกับตั้งชื่อพฤติกรรมของพวกมันขณะผสมพันธุ์ว่าเป็นการดวลลึงค์ (penis fencing) เลยทีเดียว

การมีสองเพศอาจทำให้คิดไปว่าพวกมันสามารถผสมพันธุ์ในตัวเดียวได้ และถึงแม้ว่าจะมีสัตว์ที่ทำเช่นนั้น แต่ก็มีสัตว์ที่มีสองเพศที่ผสมข้ามตัวได้เหมือนกัน บางชนิดแลกเปลี่ยนสเปิร์มกัน และต่างก็ให้กำเนิดรุ่นลูกได้ทั้งคู่ แต่สำหรับสัตว์บางชนิด การเป็นแม่ผู้ให้กำเนิดถือเป็นความเสียเปรียบต่อตัวอื่น เพราะการเป็นแม่ใช้ทรัพยากรของตัวมันมากกว่าเพื่อสร้างและวางไข และอาจจะหมายถึงการดูแลลูกที่เกิดขึ้น

ในหนอนตัวแบนนักฟันใต้บาดาลชนิดนี้ เมื่อพวกมันมาพบกัน ต่างก็จะยกส่วนท้ายของลำตัวขึ้น ให้หันเข้าหากัน ส่วนปลายแหลมขาวๆที่โผล่ออกมาคืออวัยวะเพศผู้ของพวกมัน ทั้งสองตัวจะเริ่มเข้าสู่การดวลอันดุเดือด เพื่อหาทางฉีดน้ำเชื้อโดยทิ่มอวัยวะสีขาวนั้นลงไปบนหลังของคู่ต่อสู้ ในขณะเดียวกันก็ต้องหลบหลีกอวัยวะเดียวกันของคู่ต่อสู้ให้ได้

ตัวใดที่สามารถแทงคู่ต่อสู้ได้ก่อน จะมีโอกาสในการฉีดน้ำเชื้อเข้าไปใต้ผิวหนังของคู่ต่อสู้ได้มากกว่าตัวหนึ่ง แม้ว่าพวกมันจะแทงกันไปกันมาได้ แต่ตัวที่ถูกแทงก่อน จะมีไข่ที่ได้รับการผสมกับสเปิร์มของฝ่ายตรงข้ามมากกว่าที่สเปิร์มของมันจะได้ผสมพันธุ์กับไข่ของอีกตัวหนึ่ง และเนื่องจากไข่ของพวกมันอยู่ทางด้านหลัง การแทงทางด้านท้องจึงมีโอกาสที่สเปิร์มจะไปไม่ถึงไข่สูงกว่า เพราะมันอาจจะถูกย่อยไปเมื่อผ่านทางเดินอาหารที่อยู่ระหว่างด้านท้องและด้านหลังของหนอนตัวแบน

ในทางวิวัฒนาการนั้น พฤติกรรมที่ทำให้มันประสบความสำเร็จในการผสมพันธุ์ ในขณะที่ตัวเองไม่ถูกผสมอาจถูกคัดเลือกไว้ แต่ในภาพรวม สิ่งเหล่านี้อาจนำพาสปีชีส์ไปถึงทางตัน เมื่ออาวุธและกลยุทธที่พวกมันสร้างขึ้นอาจกลายมาเป็นดาบสองคม ลดอัตราการสืบพันธุ์โดยรวมของสปีชีส์ลงได้

Michiels NK, Newman LJ. Sex and violence in hermaphrodites. Nature. 1998 February;391(6668):647.

ไนโดไซต์

เข็มพิษของไนดาเรียน (Cnidarian) อาจจะเป็นเข็มพิษที่ถูกยิงออกจากเซลล์ได้ชนิดแรกของโลก พวกมันใช้เข็มพิษนี้ในการหาอาหารและป้องกันตัว และคงเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดวิวัฒนาการ และความหลากหลายของพวกมัน

เดิมที่เดียวนั้นสัตว์กลุ่มนี้ถูกจัดอยู่ในไฟลัมซีเลนเตอราตา (Coelenterata) ซึ่งรวมพวกไนดาเรียน และพวกหวีวุ้น (Ctenophora) ไว้ด้วยกัน แต่ภายหลังถูกแยกออกจากกันจนกเป็นสองไฟลัมดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบันตามหลักฐานความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ

เซลล์ที่สามารถสร้างและยิงเข็มพิษของพวกไนดาเรียนนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มศึกษาถึงความหลากหลาย และกลไกการทำงานของเซลล์บรรจุเข็มพิษเหล่านี้ รวมถึงสืบหาความสำคัญของมันในแง่ของวิวัฒนาการที่นำไปสู่ความหลากหลายของสัตว์จำพวกนี้ได้

แต่แม้ว่าโครงสร้างเซลล์และเข็มพิษนี้จะได้รับการศึกษาเป็นอย่างมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถศึกษาได้ลึกซึ้งเท่าใดนัก นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าเข็มพิษและโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการยิงเข็มพิษนี้ สร้างจากกอลลจิแอพพาราตัส (Golgi apparatus) และมีหน้าที่ในการโจมตีเพื่อล่าเหยื่อหรือโจมตีพวกเดียวกัน และป้องกันตัวจากผู้ล่า ความหลากหลายของเซลล์โครงสร้างของมันไม่ว่าจะเป็นตัวเซลล์หรือเข็มพิษนีมาโตซิสต์ (nematocyst) ถูกในในการจัดจำแนกไนดาเรียนในทางอนุกรมวิธาน แต่การเชื่อมโยงโครงสร้างของมัน กับหน้าที่ และวิวัฒนาการยังเป็นปริศนาอยู่ การทำฐานข้อมูลทำให้นักชีววิทยาพบเข็มพิษกว่า 30 แบบ แต่ก็ไม่สามารถตกลงเรื่องชื่อของเข็มพิษเหล่านี้ได้

ความหลากหลายของเข็มพิษเหล่านี้อาจแตกต่างกันในแต่ละสปีชีส์ แตกต่างกันภายในสปีชีส์เดียวกัน แตกต่างกันตามแต่ละภูมิภาคที่พวกมันกระจายตัวอยู่ หรือแม้กระทั่งแตกต่างกันระหว่างช่วงชีวิตที่แตกต่างกัน

นอกจากจะศึกษาความหลากหลายของเข็มพิษแล้ว นักวิทยาศาสตร์กลุ่มอื่นๆ ก็มุ่งศึกษาถึงกลไกการปลดปล่อยของเข็มพิษนี้ออกไปด้วย การใช้งานเข็มพิษนี้มีความสำคัญมากในทางวิวัฒนาการของพวกมัน เพราะเซลล์เหล่านี้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ ดังนั้นการสร้างเซลล์เข็มพิษ และการใช้งานเข็มพิษภายในจึงเป็นการลงทุนที่สูงของสัตว์พวกนี้ ทำอย่างไรมันจึงใช้งานอาวุธของมันได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด คำตอบหนึ่งอยู่ที่ความสามารถในการปลดปล่อยเข็มพิษออกไปเมื่อถึงเวลาอันเหมาะสม เช่นเมื่อเหยื่อหรือผู้บุกรุกนั้นจะต้องโดนยิงด้วยเข็มพิษเหล่านี้แน่ๆ

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวรสาร Toxicon ฉบับพิเศษนี้รวบรวมความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์มีเกี่ยวกับกลไกเหล่านี้ไว้ โดยการที่เข็มพิษจะถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ที่เวลาอันเหมาะสมนั้น เป็นกลไกที่มีความซับซ้อน และเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลายอย่างได้แก่การรับรู้เชิงเคมี การรับรู้เชิงกล สำหรับการรับรู้ของสิ่งเร้าภายนอกว่าคือเหยื่อหรือศัตรู รวมถึงกลไกการส่งผ่านสัญญาณภายในควบคุมการปลดปล่อยกลไกการยิงเข็มพิษนั้น

References:

1. “Coelenterata.” Wikipedia, The Free Encyclopedia. 20 Sep 2009, 17:37 UTC. 2 Nov 2009 <http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coelenterata&oldid=315128397>.

2. Fautin DG. Structural diversity, systematics, and evolution of cnidae. Toxicon. 2009 December;54(8):1054-1064.

3. Anderson PAV, Bouchard C. The regulation of cnidocyte discharge. Toxicon. 2009 December;54(8):1046-1053.

ฟองน้ำสีส้ม

ในสารคดีเกี่ยวฟองน้ำของ The Shape of Life นักวิทยาศาสตร์ศึกษาการไหลของน้ำที่ผ่านรูรอบตัวของมันซึ่งมีอยู่มากมาย สมกับชื่อไฟลัม Porifera ที่แปลว่าผู้มีรูพรุนรอบตัว โดยใช้สารสีเขียวปล่อยไปรอบตัวฟองน้ำ และภายในไม่กี่วินาที เราก็เห็นสีเขียวที่ใช้ถูกพ่นออกจากรูเปิดใหญ่ที่เรียกว่าออสคูลัม (osculum) อย่างชัดเจน ความเร็วของน้ำผสมสีแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมของฟองน้ำ ที่แม้ตัวของมันจะไม่สามารถเคลื่อนที่ไปได้ แต่ก็สามารถทำให้น้ำเคลื่อนที่ผ่านตัวมัน

การเคลื่อนที่ของน้ำ นำมาซึ่งอาหาร ซึ่งจะมีเซลล์ปลอกคอเรียกโคแอนโนไซต์คอยดักจับไว้ ในขณะเดียวกัน การเคลื่อนที่ของน้ำยังเกี่ยวข้องกับการขับถ่ายและผสมพันธุ์อีกด้วย โดยพบว่าความเร็วของน้ำที่ออกจากรูเปิดขนาดใหญ่จะมีความเร็วสูงพอที่จะพ่นเอากากอาหารและของเสียทิ้งไปให้ไกลจากตัวมันได้ และเช่นเดียวกันกับเซลล์สืบพันธุ์ที่สามารถถูกพ่นออกไปได้ไกลมากขึ้นด้วยเหมือนกัน

คำถามเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของน้ำก็เกิดขึ้น เมื่อการโบกพัดของแฟลกเจลลัมของเซลล์ปลอกคอ ทำให้เกิดการไหลของน้ำในลักษณะที่เราพบจริงหรือ จากการบันทึกของนักวิทยาศาสตร์พบว่า น้ำที่ไหลผ่านรูพรุนรอบตัวมีความเร็วอยู่ประมาณ 6 เซนติเมตรต่อนาที เมื่ออยู่ในฟองน้ำ ความเร็วของน้ำลดเหลือ 3.6 เซนติเมตรต่อชั่วโมง ซึ่เกิดช้าพอที่จะทำให้เซลล์ปลอกคอดักจับอาหารไว้ได้ โดยการไหลของน้ำที่ช้าลงนี้เกิดจากโครงสร้างอันสลับซับซ้อนของทางน้ำภายในตัวฟองน้ำ โดยพวกลิวโคนอยด์ (leuconoid) จะมีโครงสร้างซับซ้อนที่สุด แต่เมื่อน้ำถูกพ่นออกจากรูเปิดใหญ่หรือออสคูลัม ความเร็วของน้ำมีค่าเท่ากับ 8.5 เซนติเมตรต่อวินาที

ในปีค.ศ. 1977 นักวิทยาศาสตร์รายงานผลการศึกษาในวารสาร PNAS ว่าการไหลของน้ำเข้าออกตัวของฟองน้ำนั้น ส่วนหนึ่งถูกควบคุมโดยกระแสน้ำภายนอกตัวของฟองน้ำ โดยเมื่อวัดความเร็วของน้ำรอบตัวฟองน้ำ กับการไหลของน้ำผ่านตัวฟองน้ำแล้วจะพบว่ามีความสัมพันธ์กันอย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือหากน้ำรอบฟองน้ำไหลแรง ก็จะทำให้การไหลของน้ำผ่านตัวฟองน้ำแรงตามไปด้วย ซึ่งน่าจะอธิบายด้วยกฎการไหลของของไหลเป็นต้น

ฟองน้ำเป็นสิ่งมีชีวิตโบราณที่ปัจจุบันนี้ยังคงนำมาซึ่งความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสัตว์บนโลก

Steven?Voge L. Current-induced flow through living sponges in nature.?PNAS 1977 May;74(5):2069-2071.

Sponge. (2009, October 25). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 01:28, October 27, 2009, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sponge&oldid=321996652

องุ่น

องุ่นสามารถต้านทานไวรัสได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ทีมหนึ่งพบว่าในจีโนมของพืชเช่นองุ่นมีชิ้นส่วนของไวรัสอยู่ด้วย คำถามก็คือชิ้นส่วนของไวรัสพวกนี้มีบทบาทหรือไม่อย่างไร ในการปกป้องพืชต่อการโจมตีของไวรัส

พวกเขาทำการทดสอบสมมติฐานโดยเริ่มจากการวิเคราะห์จีโนมขององุ่น แล้วพบว่าจีโนมขององุ่นมีชิ้นส่วนทั้งที่เป็นเพียงบางส่วนและสมบูรณ์ของจีโนมของพวกพารารีโทรไวรัส (pararetrovirus) ฝังตัวอยู่ด้วย โดยชิ้นส่วนเหล่านี้บ้างก็เหมือนเป็นของพวกไวรัสที่สูญหายไปแล้วบางชนิด

เมื่อพิจารณาถึงไวรัสที่ทำให้เกิดโรคในองุ่นแล้วพบว่าไม่มีไวรัสพวกพารารีโทรไวรัสที่โจมตีองุ่นเลย ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานไปว่าชิ้นส่วนของไวรัสเหล่านี้เกิดขึ้นจากกระบวนถ่ายทอดยีนเชิงขนานระหว่างจีโนมองุ่นกับไวรัส และผลของมันยังหลงเหลืออยู่ในจีโนมองุ่นในปัจจุบัน

การที่ไม่พบว่ามีไวรัสกลุ่มนี้ทำให้เกิดโรคในองุ่นอาจเกิดจากการที่องุ่นมีภูมิคุ้มกันต่อไวรัสพวกนี้ผ่านชิ้นส่วนของไวรัสที่คงอยู่ในจีโนมของมัน ผู้วิจัยตั้งสมมติฐานต่อว่าชิ้นส่วนของไวรัสเหล่านี้ ทำให้องุ่นมีภูมิคุ้มกันต่อไวรัสผ่านกระบวนการยับยั้งการทำงานของยีนผ่านอาร์เอ็นเอหรือ RNA interference

การศึกษาครั้งนี้เป็นสมมติฐานหนึ่ง ที่ยังต้องรอคอยการพิสูจน์ในระดับห้องปฏิบัติการ โดยผู้วิจัยให้เหตุผลว่า หากสมมติฐานนี้ถูกต้อง หากเราสามารถแทรกชิ้นส่วนของจีโนมไวรัสลงในพืชได้ พืชอาจจะมีภูมิคุ้มกันต่อโรคที่เกิดจากไวรัสเหล่านั้นมากขึ้น ทั้งนี้การประยุกต์ใช้ชิ้นส่วนของไวรัสในการสร้างภูมิคุ้มกันโรคเกิดขึ้นมาระยะหนึ่งแล้ว แต่การศึกษาและการทดลองพิสูจน์สมมติฐานนี้ จะสามารถยืนยันบทบาทของการถ่ายทอดยีนเชิงขนานหรือ horizontal gene transfer ต่อวิวัฒนาการของพืช และวิวัฒนาการร่วมของพืชต่อสิ่งที่ทำให้เกิดโรคในพืชได้อีกด้วย

Bertsch C, Beuve M, Dolja V, Wirth M, Pelsy F, Herrbach E, et?al. Retention of the virus-derived sequences in the nuclear genome of grapevine as a potential pathway to virus resistance. Biology Direct. 2009 June;4(1):21+.