ถอดจีโนม “ปลาซีลาแคนท์” ไขปริศนาวิวัฒนาการขึ้นบก

ทีมวิจัยนานาชาติร่วมถอดรหัสจีโนม “ปลาซีลาแคนท์” ปลาดึกดำบรรพ์ที่ได้รับการขนานนามว่า “ฟอสซิลมีชีวิต” หวังไขปริศนาวิวัฒนาการสัตว์จากใต้สมุทรสู่แผ่นดิน ยีนชี้ซีลาแคนท์เป็นญาติสนิทของสัตว์สี่เท้าในยุคเริ่มต้น แต่ยังไม่ชิดใกล้เท่าปลาปอด

ปลาซีลาแคนท์ (coelacanth) เป็นปลาทะเลยุคดึกดำบรรพ์ที่ยังมีชีวิตอยู่มาจนถึงปัจจุบัน มีถิ่นอาศัยอยู่ลึกลงไปใต้สมุทรหลายร้อยเมตร มีขนาดลำตัวยาวประมาณ 1.5-2 เมตร จากการสำรวจพบฟอสซิลของปลาซีลาแคนท์ในอดีตที่ผ่านมา ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าปลาชนิดนี้ได้สูญพันธุ์ไปเมื่อประมาณ 70 ล้านปีที่แล้ว ทว่าความตื่นเต้นและท้าทายได้มาเยือนนักบรรพชีวินวิทยาอีกครั้ง เมื่อมีการพบปลาซีลาแคนท์ขนาด 1.5 เมตร ติดอวนของชาวประมงที่นอกชายแอฟริกาใต้ในปี 2481 และหลังจากนั้นก็มีการค้นพบปลาซีลาแคนท์อีกเพียงไม่กี่ร้อยตัว และหลายตัวต้องตายไปเนื่องจากติดอวนลาก

ด้วยรูปร่างหน้าตาของปลาซีลาแคนท์ในยุคปัจจุบันที่ละม้ายคล้ายคลึงกับต้นตระกูลปลาซีลาแคนท์ที่เคยมีชีวิตอยู่บนโลกเมื่อราว 300 ล้านปีก่อน ปลาชนิดนี้จึงถูกเรียกขานว่า “ฟอสซิลมีชีวิต” (living fossil) และเป็นที่สนใจศึกษาวิจัยของเหล่านักบรรพชีวินเป็นอย่างยิ่ง แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายนัก เนื่องจากปลาซีลาแคนท์อาศัยอยู่ใต้ทะเลลึก และไม่ได้โผล่มาให้พบเห็นบ่อยนัก

ทว่าล่าสุดบีบีซีนิวส์รายงานว่า ทีมนักวิทยาศาสตร์จากหลายชาติร่วมกันถอดรหัสจีโนมของปลาซีลาแคนท์ได้เป็นผลสำเร็จ พร้อมทั้งได้มีการศึกษาเปรียบเทียบกับจีโนมของสิ่งมีชีวิตอื่นๆที่อาศัยอยู่บนบก ทั้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์ปีก และสัตว์เลื้อยคลาน เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างปลาซีลาแคนท์กับสัตว์บก และไขปริศนาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจากทะเลขึ้นมาอยู่บนบกที่เป็นคำถามค้างคาใจนักวิทยาศาสตร์มายาวนาน

ผลการถอดรหัสจีโนม พบว่าปลาซีลาแคนท์มีรหัสดีเอ็นเอประมาณ 3,000 ล้านเบส และยังพบด้วยว่ายีนบางยีนของปลาซีลาแคนท์มีวิวัฒนาการไปอย่างช้ามากๆ ซึ่งนี่คงเป็นเหตุที่ทำให้รูปร่างหน้าตาของปลาซีลาแคนท์ในโลกปัจจุบันไม่แตกต่างไปจากซีลาแคนท์ในยุคไดโนเสาร์ โดยผลการศึกษาในครั้งนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ (Nature) เมื่อเร็วๆ นี้ด้วย

ทั้งนี้ ปลาซีลาแคนท์ที่พบเห็นในปัจจุบันนี้มีแค่เพียง 2 สปีชีส์ คือ ลาติเมอเรีย ชาลัมนี (Latimeria chalumnae) ซึ่งเป็นสปีชีส์ที่พบในแถบแอฟริกา และ ลาติเมอเรีย เมนาโดเอนซิส (Latimeria menadoensis) หรือสปีชีส์ที่พบในมหาสมุทรแถบประเทศอินโดนีเซีย โดยในการศึกษาวิจัยนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาในปลาซีลาแคนท์ชนิดที่พบในแอฟริกา

รายงานผลการวิจัยในวารสารเนเจอร์ระบุว่า ปลาซีลาแคนท์มีครีบเนื้อที่เป็นพูจ้ำม่ำ และมีขนาดใหญ่จำนวน 4 ครีบ ที่ครีบมีกระดูกและข้อต่อที่สมบูรณ์ มีหางคล้ายพายกลมๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ต่างก็เชื่อว่าครีบเหล่านี้เองที่เป็นต้นกำเนิดของแขนขาของสัตว์บกในกาลต่อมา และยังแสดงให้เห็นว่าปลาซีลาแคนท์นั้นมีความเกี่ยวพันที่ใกล้ชิดกับสัตว์สี่เท้า หรือ เตตระพอดส์ (tetrapods) ในยุคแรกเริ่มที่วิวัฒนาการมาจากชีวิตใต้ทะเลขึ้นมาอยู่บนบก

“ปลาซีลาแคนท์เป็นรากฐานสำคัญสำหรับความพยายามของพวกเราที่จะทำความเข้าใจถึงวิวัฒนาการของสัตว์สี่เท้า” คริส อเมมียา (Chris Amemiya) นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน (University of Washington) ในเมืองซีแอตเติล สหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นผู้เขียนนำในรายงานผลการวิจัยครั้งนี้กล่าว ซึ่งทีมนักวิจัยหวังว่าการถอดรหัสจีโนมของปลาซีลาแคนท์นั้นจะเผยถึงข้อมูลการกำเนิดของสัตว์บกมากยิ่งขึ้น

ทว่า ผลการศึกษาจีโนมบ่งบอกว่า ปลาซีลาแคนท์ไม่ได้เป็นญาติที่ใกล้ ชิดที่สุดของสัตว์สี่เท้า แต่กลับเป็น “ปลาปอด” (lungfish) ซึ่งเป็นฟอสซิลมีชีวิต และมีครีบเนื้อ 2 คู่ เช่นเดียวกับปลาซีลาแคนท์ อย่างไรก็ตาม อเมมียาระบุว่า ไม่น่าจะเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะถอดรหัสจีโนมทั้งหมดของปลาปอดได้สำเร็จในเร็วๆ นี้ เพราะว่าจีโนมของปลาปอดมีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากกว่าของปลาซีลาแคนท์

“เราเลือกยีนจำนวน 251 ยีน ที่มีความคล้ายกันมากๆ จากในจีโนมทั้งหมดที่เราศึกษา แล้วนำข้อมูลยีนเหล่านั้นมาสร้างแผนภาพให้เห็นว่าแต่ละสปีชีส์มีความสัมพันธ์กันอย่างไร จากแผนภาพก็เป็นที่ชัดเจนว่า ปลาปอดมีความใกล้ชิดกับพวกเตตระพอดส์มากกว่าปลาซีลาแคนท์” คำอธิบายเพิ่มเติมของ ศ.เคิร์สติน ลินด์บลาด-โตห์ (Prof Kerstin Lindblad-Toh) นักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญด้านจีโนม จากมหาวิทยาลัยอัปซาลา (Uppsala University) ประเทศสวีเดน ที่เคยมีผลงานโดดเด่นในการถอดรหัสจีโนมสุนัขเป็นผลสำเร็จเมื่อหลายปีก่อน และเธอยังเป็นคณะกรรมการของสถาบันเทคโนโลยีแห่ง แมสซาชูเซตส์ หรือเอ็มไอที (Massachusetts Institute of Technology : MIT) และมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) ในสหรัฐฯ อีกด้วย

นอกจากนี้ บทความที่ตีพิมพ์ในเนเจอร์ยังได้กล่าวถึงวิวัฒนาการอันเอื่อยเฉื่อยของปลาซีลาแคนท์เพิ่มเติมด้วยว่า ในปี 2555 นักวิจัยในญี่ปุ่นและแทนซาเนียได้ศึกษาเปรียบเทียบดีเอ็นเอระหว่าปลาซีลาแคนท์แอฟริกาและซีลาแคนทธ์อินโดนีเซีย โดยมุ่งศึกษาที่ยีน HOX ซึ่งเป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับพัฒนาการของตัวอ่อน ผลการศึกษาพบว่ายีน HOX ของปลาซีลาแคนท์ทั้ง 2 สปีชีส์นั้นคล้ายกันอย่างน่าประหลาด ทั้งที่ซีลาแคนท์แอฟริกาและซีลาแคนท์อินโดนีเซีย มีวิวัฒนาการแยกจากกันมานานกว่า 6 ล้านปีแล้ว โดยความแตกต่างของยีนดังกล่าวในซีลาแคนท์ 2 สปีชีส์ มีความแตกต่างกันน้อยกว่าความแตกต่างของยีนนี้ในมนุษย์และชิมแปนซี ซึ่งแยกสายวิวัฒนาการออกจากกันเมื่อประมาณ 6-8 ล้านปีก่อน

เหตุที่ปลาซีลาแคนท์มีวิวัฒนาการไปอย่างเชื่องช้านั้น นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าอาจเป็นเพราะสภาพแวดล้อมในโพรงใต้ทะเลลึกที่ปลาซีลาแคนท์ทั้ง 2 ชนิดอาศัยอยู่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปจากเดิมมากนัก และขาดแรงกดดันจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection) ซึ่งเป็นกลไกพื้นฐานของการเกิดกระบวนการวิวัฒนาการในสิ่งมีชีวิต

อย่างไรก็ดี การค้นหาปริศนาของปลาซีลาแคนท์ยังไม่สิ้นสุดแต่เพียงเท่านี้ เพราะบีบีซีนิวส์รายงานเพิ่มเติมว่า ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติภายใต้การนำของ แอนโดรมีด โอเชียโนโลจี (Andromede Oceanology) ซึ่งเป็นองค์กรวิจัยในประเทศฝรั่งเศส และพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยา (Natural History Museum) ในกรุงปารีส ปฏิบัติการติดตั้งอุปกรณ์ติดตามที่เรียกว่า อะคูสติค แทรคกิ้ง (acoustic tracking device) ไว้กับปลาซีลาแคนท์แอฟริกา เพื่อบันทึกพฤติกรรมการดำรงชีวิตในโพรงใต้ทะเลลึกของพวกมัน รวมทึกบันทึกภาพการเคลื่อนไหวของครีบและหางในรูปแบบ 3 มิติ ในขณะที่พวกมันว่ายน้ำด้วย