นักวิจัยไทย ฝ่าด่าน 7,000 นักวิทย์ทั่วโลกรับทุนสหภาพยุโรปเตรียมลุยศึกษาวิวัฒนาการราแมลง ด้วยเทคนิคพันธุศาสตร์ประชากรระดับจีโนม ไขความลับวิวัฒนาการต้นกำเนิดความหลากหลายทางพันธุกรรม ชูราแมลงมดซอมบี้เป็นโมเดลการศึกษา ปูทางพัฒนาเป็นสารฆ่าแมลงในอนาคต
ดร.นพพล คบหมู่ นักวิจัยห้องปฏิบัติการปฏิสัมพันธ์ของจุลินทรีย์ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศษสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ตลอดเวลากว่า 20 ปีคณะวิจัยไบโอเทคได้ทำการศึกษาความหลากหลายของราแมลงและออกสำรวจเก็บตัวอย่างราแมลงในพื้นที่อุทยานแห่งชาติและเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าทั่วประเทศไทย จนพบว่าในประเทศไทยมีราแมลงกว่า 400 ชนิด
ราแมลง หรือ เชื้อราก่อโรคในแมลง เป็นสิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจสำหรับศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากมีความหลากหลายสูงมาก และมีวิวัฒนาการที่น่าประหลาดใจบางอย่าง เพราะมันสามารถเข้าทำลายแมลงเจ้าบ้านได้หลายกลุ่ม โดยเชื้อราแมลงแต่ละกลุ่มจะมีความเฉพาะเจาะจงกับแมลงเจ้าบ้านมากน้อยแตกต่างกันไป
ดังนั้นนอกจากการสำรวจและเสาะหาสายพันธุ์ใหม่เพื่อตีพิมพ์เป็นราแมลงชนิดใหม่ของโลกแล้ว นักอนุกรมวิธานไบโอเทคจึงสนใจการศึกษาเชิงลึกว่า ความหลากหลายของราแมลงเกิดขึ้นได้อย่างไร และมีปัจจัยอะไรบ้างที่เกี่ยวข้อง โดยได้ดำเนินงานทางพันธุศาสตร์ประชากรเรื่อยมาติดต่อกันนานหลายปี
ดร.นพพล อธิบายว่า พันธุศาสตร์ประชากร (Population Genetics) หมายถึง การศึกษาการแปรผันของพันธุกรรมในประชากรสิ่งมีชีวิตและปัจจัยที่ทำให้เกิดการแปรผัน ส่วนพันธุศาสตร์ประชากรระดับจีโนม (Popular Genomics) เป็นส่วนหนึ่งของพันธุศาสตร์ประชากรแต่เป็นการศึกษาตลอดทั้งจีโนม ซึ่งเป็นเทคนิคที่ทันสมัย และได้ข้อมูลที่ครบถ้วนแม่นยำมากกว่า ที่จะช่วยให้นักอนุกรมวิธานกระจ่างข้อสงสัยเกี่ยวกับการแปรผันทางพันธุกรรม อันเป็นต้นกำเนิดของการเกิดสายพันธุ์สิ่งมีชีวิตใหม่ๆ
"การศึกษาความแปรผันทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตเมื่อประมาณ 20 ปีที่แล้วเราสามารถทำพีซีอาร์ หรือการเพิ่มจำนวนยีนซึ่งมีอยู่น้อยนิด นำลำดับเบสมาวิเคราะห์ เพื่อดูลักษณะของยีนต่างๆ ดูได้ทีละ 1-2 ยีนหลายๆ ครั้งมารวบรวมกัน ซึ่งแพงและใช้เวลามากจึงจะรู้ข้อมูลพันธุกรรมว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มใดใกล้เคียงกันบ้าง แต่ตอนนี้เรามีเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถระบุลำดับเบสในจีโนม หรือ สารพันธุกรรมทั้งหมดได้อย่างง่าย รวดเร็ว และมีราคาถูกมากขึ้น จึงไม่น่าแปลกที่ตอนนี้นักวิจัยจะเปลี่ยนจากการศึกษาจากพันธุศาสตร์ประชากรธรรมดามาเป็นระดับจีโนม แต่ตอนนี้ในประเทศไทยยังไม่แพร่หลาย
เพื่อให้งานวิจัยก้าวหน้าไปอีกขั้น ดร.นพพล จึงเขียนโครงร่างงานวิจัยเพื่อขอรับทุนมารี ชวาโดวสกา-คูรี อินดิวิดวล (Marie Sklodowska-Curie Individual Fellowship) ของสหภาพยุโรป ที่เปิดรับสมัครนักวิจัยทั่วโลกให้ไปทำวิจัยร่วมในหน่วยงานต่างประเทศซึ่งผ่านการคัดเลือกและได้รับการอนุมัติให้ดำเนินการศึกษาในหัวข้อ "การศึกษาวิวัฒนาการของความเฉพาะเจาะจงในราแมลง ด้วยวิธีทางพันธุศาสตร์ประชากรระดับจีโนม" หรือ GenoSpec ได้สำเร็จ โดยจะเดินทางไปทำวิจัยในเดือน พ.ย. ที่จะถึงนี้ ณ มหาวิทยาลัยปารีซุส (Université Paris-Sud) ทางตอนใต้ของปารีสร่วมกับ Dr.Tartiana Giraud เป็นเวลา 2 ปี
ดร.นพพล ระบุว่า วัตถุประสงค์ของโครงการนี้คือ การทำความเข้าใจกระบวนการทางพันธุกรรมซึ่งมีผลต่อการปรับตัวต่อเจ้าบ้านอย่างเฉพาะเจาะจงของราทำลายมด ในกลุ่มโอฟิโอคอร์ไดเซฟ ยูนิลาเทอราลิส (Ophiocordyceps unilateralis) โดยอาศัยเทคนิคทางด้านชีววิทยาเชิงโมเลกุล (Molecular Biology) และพันธุศาสตร์ประชากร(Population Genetics)
ดร.นพพล อธิบายเพิ่มว่า เชื้อราในกลุ่ม โอฟิโอคอร์ไดเซฟ ยูนิลาเทอราลิส (Ophiocordyceps unilateralis) เป็นโมเดลที่น่าสนใจในการนำมาใช้ศึกษาของเขา เนื่องจากเป็นเชื้อราที่พบได้ในเขตร้อนชื้นทั่วโลก โดยในประเทศไทยพบรากลุ่มนี้บนมดถึง 5 สายพันธุ์ในแหล่งเดียวกันและราสามารถเข้าทำลายมดไทยได้ถึง 15 สายพันธุ์ โดยที่มดต่างชนิดกันก็จะพบราในกลุ่มนี้ที่ต่างสายพันธุ์กันในระดับพันธุกรรมโดยไม่สามารถเข้าไปก่อโรคกับมดชนิดอื่นได้ ซึ่งเบื้องต้นตั้งข้อสันนิษฐานว่าน่าจะเกิดจากวิวัฒนาการที่ก่อให้เกิดการปรับตัวกับมดเจ้าบ้านแต่ละชนิดจนทำให้เชื้อมีความเฉพาะเจาะจงต่อเจ้าบ้านสูงมาก
"อีกอย่างที่เราสนใจคือ รากลุ่มโอฟิโอคอร์ไดเซฟ ในแวดวงเราจะเรียกมันว่า "รามดซอมบี้" เพราะตอนที่ราเข้าไปทำลายมดได้เข้าไปเปลี่ยนพฤติกรรมบางอย่าง ทำให้มดแทนที่จะเดินไปหาอาหารกลับเดินเซไปเซมา ไต่ขึ้นไปตามต้นไม้ กัดกิ่งไม้ใบไม้ ก่อนจะชักตาย ซึ่งจากหลักฐานในวารสารวิทยาศาสตร์ต่างๆ เชื่อว่าการเข้าไปเปลี่ยนพฤติกรรมแบบนี้เป็นการทำให้การแพร่กระจายของเชื้อรามีประสิทธิภาพดีขึ้น เพราะการไต่ขึ้นไปที่สูงจะทำให้สปอร์ของเชื้อราสามารถกระจายตัวได้ดีกว่า ซึ่งมันน่าสนใจมาก ว่ากลไกอะไรที่ทำให้เชื้อราเข้าไปปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของมดได้อย่างเฉพาะเจาะจง ซึ่งมันอาจจะมีศักยภาพทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบโมเลกุลใหม่ๆ ต่อระบบประสาทของสัตว์ก็ได้" ดร.นพพลกล่าว
ในโครงการนี้ ดร.นพพล จะเปรียบเทียบลำดับนิวคลีโอไทด์ของสารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอของเชื้อราโอฟิโอคอร์ไดเซฟ ยูนิลาเทอราลิส ซึ่งเฉพาะเจาะจงกับมดสามชนิดที่แตกต่างกัน เพื่อค้นหาความเปลี่ยนแปลงที่มีความเกี่ยวข้องกับการปรับตัว เช่น ยีนซึ่งมีสัญญาณของการคัดเลือกทางธรรมชาติ หรือ ยีนที่พบได้อย่างเฉพาะเจาะจงในราบนมดแต่ละชนิด
คล้ายคลึงกับการศึกษาด้วยเทคนิคพันธุศาสตร์จีโนมเรื่องวิวัฒนาการของมนุษย์และวานร ที่มีการระบุลำดับเบสในจีโนมของมนุษย์และวานรทั้งหลาย ที่มนุษย์พยายามเปรียบเทียบชิมแพนซีและมนุษย์เพื่อระบุว่ายีนไหนที่ปรับตัวจนทำให้ลิงวิวัฒนาการมาเป็นมนุษย์ได้ เช่น ยีนที่เกี่ยวข้องกับขนาดของสมอง, การสร้างระบบประสาท และระบบภูมิคุ้มกันต่างๆ
"โครงการที่ผมจะทำก็อยู่ในหลักการเดียวกันกับเรื่องพวกนี้ แต่จะทำกับราแมลง เพื่อหาคำตอบว่าราชนิดนี้มันมีกลไกอะไรที่ทำให้เชื้อราปรับตัว เข้ากับมดเจ้าบ้านอย่างเฉพาะเจาะจงจนเกิดมาเป็นความหลากหลายและเราจะเอาเทคนิคทางด้านพันธุศาสตร์ประชากรระดับจีโนมมาตอบคำถามตรงนี้ ส่วนทำไมต้องเป็นราแมลงเพราะว่ามันมีความหลากหลายมากกว่า 400 ชนิดทั่วโลก และประเทศไทยก็ถือว่าเป็นฮอตสปอตของความหลากหลายทางชีวภาพของแมลงด้วย" ดร.นพพลเผย
ดร.นพพลกล่าวแก่ทีมข่าวผู้จัดการวิทยาศาสตร์ว่า นอกจากความมุ่งหมายที่จะตอบคำถามด้านกลไกควบคุมพฤติกรรมที่มีในราแมลงอันจะนำไปสู่การต่อยอดการใช้เป็นสารฆ่าแมลงแล้ว ที่สำคัญที่สุดการเดินทางไปทำวิจัยและศึกษาเพิ่มเกี่ยวกับพันธุศาสตร์จีโนมที่ประเทศฝรั่งเศสซึ่งถือว่าก้าวหน้าไปกว่าไทยมาก ยังถือเป็นการบุกเบิกงานวิจัยทางด้านนี้ของนักวิจัยไทยซึ่งสามารถนำมาต่อยอดใช้กับงานอื่นๆ ของไบโอเทคในอนาคตได้ด้วย
ทั้งนี้ทุนวิจัย Marie Sklodowska-Curie Individual Fellowship เป็นทุนวิจัยในใต้กรอบ Horizon 2020 ของสหภาพยุโรปที่เปิดรับใบสมัครจากนักวิจัยทั่วโลกให้ไปทำวิจัยร่วมในหน่วยงานต่างประเทศ โดยจะคัดเลือกให้ทุนแก่นักวิจัยที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยม แสดงศักยภาพการพัฒนาอย่างเด่นชัด และมีโครงการวิจัยที่ดี โดยในรอบปี 2557 มีผู้สมัครจากทั่วโลกกว่า 7,000 คน โดยมีได้รับทุนนี้ประมาณ 1,300 คนจากทั่วโลก (คิดเป็นประมาณ 18%) สำหรับในภูมิภาคอาเซียน ดร. นพพล เป็น 1 ใน 4 นักวิจัยจากภูมิภาคที่ได้รับทุนอันทรงเกียรตินี้
