สิ่งแวดล้อมเพี้ยนไปเล็กน้อยแต่ “เห็บ” เกิดวิวัฒนาการฉับพลัน

นักวิจัยจากสหราชอาณาจักรพบการเปลี่ยนแปลงเพียงเล้กน้อยในธรรมชาติ กระตุ้นให้เห็บเกิดวิวัฒนาการอย่างฉับพลัน เห็นผลในประชากรเพียง 20 รุ่น ชี้วิวัฒนาการสัมพันธ์กับนิเวศวิทยา และแสดงผลได้เร็วกว่าที่คิดเอาไว้มาก โยงผลงานวิจัยสู่การอนุรักษ์สัตว์ใกล้สูญพันธุ์และการจัดการประมงในทะเล

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลีดส์ (University of Leeds)  สหราชอาณาจักร เปิดเผยผลของการศึกษาวิวัฒนาการของประชากรเห็บในห้องหลอดทดลอง พบว่าสัตว์ชนิดดังกล่าวใช้ระยะเวลาเจริญเติบโตจากตัวอ่อนเป็นตัวเต็มวัยยาวนานขึ้นจากเดิมถึง 2 เท่า ซึ่งเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่แสดงผลได้ในประชากรราว 20 รุ่นขึ้นไป ทำให้นักวิจัยได้ข้อสมมติฐานใหม่ว่า การเปลี่ยนแปลงในเชิงวิวัฒนาการนั้นเกิดขึ้นได้นอกเหนือเงื่อนไขของการวิวัฒนาการแต่เดิมที่ต้องอาศัยช่วงเวลาอันยาวนาน ซึ่งผลงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร "อีโคโลจี เลตเตอร์ส" (Ecology Letters) ตามที่บีบีซีนิวส์ได้ระบุไว้

"สิ่งที่งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกคือ วิวัฒนาการและนิเวศวิทยานั้นดำเนินไปด้วยกัน" คำแถลงของ ทิม เบนตัน (Tim Benton) ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาประชากร แห่งมหาวิทยาลัยลีดส์ ซึ่งเขาบอกว่า สมมติฐานอันไร้ข้อกังขาที่ทราบกันมาโดยตลอดนั้นคือ วิวัฒนาการทำงานในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน และนิเวศวิทยาหรือความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมนั้นเกิดขึ้นได้ในช่วงระยะเวลาสั้นๆ หรืออธิบายแบบเป็นเหตุเป็นผลก็คือว่า ถ้าเราเบียดเสียดเข้าไปในฝูงชน หรือเปลี่ยนสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบๆตัว ก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้นในมุมของวิวัฒนาการเป็นเวลาหลายชั่วอายุหรือหลายศตวรรษ แต่ในการทดลองของเขาไม่เป็นเช่นนั้น

ไซน์เดลีระบุถึงการทดลองนี้ว่า ทีมวิจัยได้เก็บตัวอย่างเห็บที่อาศัยอยู่ตามพื้นดินมาจากที่ต่างๆ ในสหราชอาณาจักร นำมาเลี้ยงไว้ในห้องปฏิบัติการ โดยจัดสรรให้พวกมันอยู่ในหลอดแก้วจำนวน 18 หลอด และปล่อยให้พวกมันแพร่พันธุ์อย่างอิสระ ในแต่ละสัปดาห์นักวิจัยจะคัดแยกเห็บตัวเต็มวัยประมาณ 40% ออกจากหลอดแก้ว 6 หลอด และทำในลักษณะเดียวกันกับเห็บตัวอ่อนที่อยู่ในหลอดแก้วอีก 6 หลอด ขณะที่ประชากรเห็บที่อยู่ในหลอดแก้วอีก 6 หลอดที่เหลือ ถูกจัดไว้เป็นกลุ่มควบคุมโดยไม่มีการคัดแยกประชากรเห็บตัวอ่อนหรือตัวแก่ออกเลย แล้วทีมวิจัยก็ได้ทำการศึกษาตั้งแต่วงจรชีวิตของเห็บ การเปลี่ยนแปลงของประชากร ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของประชากรเห็บที่อยู่ในการทดลอง

ดร.ทอม คาเมรอน (Dr Tom Cameron) จากมหาวิทยาลัยอูเมีย (Umea University) ประเทศสวีเดน ซึ่งทำวิจัยหลังปริญญาเอกที่คณะวิทยาศาสตร์ชีวภาพ มหาวิทยาลัยลีดส์ และเป็นผู้เขียนนำในงานวิจัยเรื่องนี้ บอกว่าพวกเขาเห็นการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่สำคัญและค่อนข้างจะรวดเร็ว นั่นคือการเติบโตเป็นตัวเต็มวัยของเห็บในหลอดทดลองใช้เวลานานขึ้นถึง 2 เท่า มากกว่า 15 ชั่วรุ่น ทั้งนี้เป็นเพราะว่าพวกมันต้องแข่งขันกันด้วยวิถีทางที่ต่างไปจากในธรรมชาติ การนำเห็บตัวเต็มวัยออกจากหลอดแก้ว เป็นเหตุให้พวกมันต้องรักษาชีวิตตัวอ่อนไว้ให้ยืนยาวขึ้น เนื่องจากพันธุกรรมมีการตอบสนองต่อความเสี่ยงที่สูงขึ้น ที่พวกมันจะต้องตายทันทีที่พวกมันเติบโตอย่างเต็มที่ และเมื่อพวกมันโตเต็มวัยในที่สุด พวกมันจะมีขนาดตัวที่ใหญ่มาก และสามารถวางไข่ทั้งหมดของพวกมันได้อย่างรวดเร็ว

การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมในช่วงเริ่มต้นของตัวเห็บเหล่านี้ จากธรรมชาติมาอยู่ในห้องทดลอง ย่อมส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประชากรเห็บ ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญพันธุ์ของประชากรได้ อย่างไรก็ดี ในประชากรเห็บทุกกลุ่มทดลองเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการเกิดขึ้นหลังจากประชากรรุ่นที่ 5 และขนาดประชากรก็ใหญ่ขึ้นด้วย นักวิจัยพบว่า สิ่งแวดล้อมในห้องปฏิบัติการเป็นตัวคัดเลือกให้เห็บที่มีอัตราการเติบโตช้าเป็นผู้อยู่รอด ภายใต้สภาวะของการแข่งขันในหลอดทดลอง เห็บที่โตอย่างช้าๆ จะมีอัตราการสืบพันธุ์สูงกว่าเมื่อโตเต็มวัย นั่นหมายความว่าเห็บกลุ่มนี้จะมีลูกหลานได้มากกว่านั่นเอง

ศาสตราจารย์เบนตัน กล่าวเสริมว่า พวกเขาต่างก็ประหลาดใจกันมากที่เห็นพวกมันมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในทางที่ไม่คิดว่าน่าจะเป็นไปได้ และข้อได้เปรียบในการทดลองของพวกเขาก็คือ สามารถเพิ่มจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตที่ศึกษาได้อย่างไม่มีข้อจำกัด ซึ่งเราจะไม่สามารถทำการทดลองในลักษณะนี้ได้กับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ชนิดอื่นๆที่อาศัยอยู่ในธรรมชาติได้เลย

แนวความคิดดั้งเดิมนั้นบอกไว้ว่า หากเรานำเอาสัตว์ไปอยู่ในสิ่งแวดล้อมใหม่ พวกมันก็ยังสามารถดำรงอยู่กันได้โดยพื้นฐาน แต่วิถีการเจริญเติบโตนั้นจะเปลี่ยนไป เพราะมีตัวแปรต่างๆ เช่น ปริมาณอาหาร หรือลองคิดถึงความท้าทายระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศและพื้นที่สงวนสำหรับพืชและสัตว์ เราจะเอาพื้นที่สงวนไปไว้ที่ตรงไหน? ซึ่งในระหว่างเส้นทางที่สัตว์ต่างๆจะอพยพข้ามภูมิประเทศไปสู่พื้นที่สงวนนั้น พฤติกรรมการกระจายพันธุ์ของพวกมันก็มีแนวโน้มที่จะวิวัฒนาการไปตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศด้วยเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การศึกษาของพวกเขานั้นได้พิสูจน์ว่า ผลของวิวัฒนาการสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาเดียวกับที่มีการตอบสนองทางนิเวศวิทยา ดังนั้น นิเวศวิทยาและวิวัฒนาการจึงถูกผสานเข้าด้วยกัน

ทว่าการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่ไม่ได้มีการคัดเลือกจากการตอบสนองทางนิเวศวิทยานั้นก็มีความสำคัญมากในบางพื้นที่ เช่น เขตพื้นที่ที่มีการจัดการประมง ที่ซึ่งคำพิพากษาของมนุษย์เป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญต่อสิ่งแวดล้อมและวงจรชีวิตของประชากรทั้งมวล อย่างกรณีขนาดของปลาคอดตัวเต็มวัยในแอตแลนติกเหนือที่มีขนาดเล็กลงเกือบครึ่งหนึ่งของเมื่อ 50 ปีก่อน และการเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ยังเชื่อมโยงไปถึงการล่มสลายของกลุ่มประชากรปลาคอด เพราะว่าปลาคอดตัวเต็มวัยในปัจจุบันมีการแพร่พันธุ์น้อยกว่าบรรพบุรุษของพวกมันเสียอีก

"ข้อถกเถียงสำคัญในเรื่องของปลาคอดคือ เป็นการตอบสนองทางวิวัฒนาการไปในทางที่พวกมันถูกจับมาเป็นอาหารใช่หรือไม่ เช่นว่า ปริมาณอาหารในทะเลเป็นผลทางระบบนิเวศในระยะสั้น แต่การศึกษาของเรานั้นเน้นว่าวิวัฒนาการสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงระยะเวลาไม่นานนัก แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการ 1-2% นั้นจะมีสาเหตุมาจากวิธีการทำประมง ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อการเติบโตของประชากรและปริมาณของผลผลิต" ศาสตราจารย์เบนตันกล่าว

ทั้งนี้ งานวิจัยของพวกเขาได้รับทุนสนุนสนุนจากสภาวิจัยสิ่งแวดล้อมธรรมชาติ (Natural Environment Research Council : NERC) ซึ่งผลการวิจัยนี้มีความสำคัญต่อการวางแผนการจัดการประชากร เช่น การอนุรักษ์พันธุ์สัตว์ที่ใกล้จะสูญพันธุ์ การจัดการประมง รวมไปถึงการควบคุมโรคและแมลงศัตรูพืช