วิวัฒนาการของเซลล์ยิงเข็มพิษ
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.