งานวิจัยพบ “ไวรัสโบราณที่ติดเชื้อในสัตว์มีกระดูกสันหลังเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อนมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของสมองขั้นสูงและร่างกายขนาดใหญ่ของเรา”
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ ‘Cell’ ได้ตรวจสอบต้นกำเนิดของเยื่อไมอีลิน (myelin) ซึ่งเป็นชั้นฉนวนของเนื้อเยื่อไขมันที่ก่อตัวรอบๆ เส้นประสาท และช่วยให้แรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเดินทางได้เร็วขึ้น
“ลำดับยีนที่ได้มาจาก ‘รีโทรไวรัส’ (retroviruses) ซึ่งเป็นไวรัสที่บุกรุก DNA ของโฮสต์นั้น มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตไมอีลิน และรหัสดังกล่าวพบได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และปลาสมัยใหม่” งานวิจัยระบุ
“สิ่งที่ผมพบว่าน่าทึ่งที่สุดคือความหลากหลายของสัตว์มีกระดูกสันหลังสมัยใหม่ที่เรารู้จัก และขนาดตัวของพวกมัน เช่น ช้าง ยีราฟ อนาคอนดา กบอเมริกันบูลฟร็อก แร้ง จะไม่เกิดขึ้น” โรบิน แฟรงคลิน นักเขียนอาวุโสและนักประสาทวิทยาจากสถาบันวิทยาศาสตร์อัลโตส แล็บส์-เคมบริดจ์บอกกับ AFP
ทีมวิจัยที่นำโดย ทาเนย์ โกช นักชีววิทยาด้านคอมพิวเตอร์และนักพันธุศาสตร์ในห้องทดลองของแฟรงคลิน ได้ค้นหาฐานข้อมูลจีโนมเพื่อพยายามค้นหาพันธุกรรมที่อาจเกี่ยวข้องกับเซลล์ที่สร้างไมอีลิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาสนใจที่จะสำรวจ ‘noncoding regions’ (ชิ้นส่วน DNA ที่ไม่ถูกถอดและแปลรหัสไปเป็นโปรตีนได้) อันลึกลับของจีโนมที่ไม่มีหน้าที่ที่ชัดเจน และครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นขยะ แต่ปัจจุบันได้รับการยอมรับว่ามีความสำคัญทางวิวัฒนาการ
การศึกษาของโกชเกิดขึ้นในลำดับเฉพาะที่ได้มาจากไวรัสรีโทรไวรัสภายในร่างกาย ซึ่งแฝงตัวอยู่ในยีนของเรามายาวนาน ซึ่งทีมงานได้ขนานนามว่า ‘รีโทรไมอีลิน’ (RetroMyelin)
เพื่อทดสอบการค้นพบนี้ นักวิจัยได้ทำการทดลองโดยทำลายลำดับรีโทรไมอีลินในเซลล์หนู และพบว่าพวกมันไม่ได้ผลิตโปรตีนพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการสร้างไมอีลินอีกต่อไป
ปฏิกิริยาเร็วขึ้น = ร่างกายใหญ่ขึ้น
จากนั้น ทีมก็ค้นหาลำดับที่คล้ายรีโทรไมอีลินในจีโนมของสปีชีส์อื่นๆ โดยค้นหารหัสที่คล้ายกันในสัตว์มีกระดูกสันหลัง ‘ที่มีขากรรไกร’ เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก ปลา สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ แต่ไม่ใช่ในสัตว์มีกระดูกสันหลังหรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ‘ที่ไม่มีขากรรไกร’
สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเชื่อว่าลำดับดังกล่าวปรากฏใน ‘ต้นไม้แห่งชีวิต’ (tree of life) ในช่วงเวลาเดียวกับขากรรไกร ซึ่งวิวัฒนาการครั้งแรกเมื่อประมาณ 360 ล้านปีก่อนใน ‘ยุคดีโวเนียน’ (Devonian period) ที่เรียกว่า ‘ยุคแห่งปลา’
“มีความกดดันด้านวิวัฒนาการอยู่เสมอที่จะทำให้เส้นใยประสาทนำกระแสไฟฟ้าเร็วขึ้น หากพวกเขาทำสิ่งนั้นเร็วกว่านั้น คุณก็สามารถดำเนินการได้เร็วขึ้น” แฟรงคลินกล่าว ซึ่งมันเป็นประโยชน์สำหรับทั้งผู้ล่าที่พยายามจับสิ่งของ และเหยื่อที่พยายามหลบหนี
ไมอีลินช่วยให้การนำกระแสกระตุ้นรวดเร็วโดยไม่ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของเซลล์ประสาทกว้างขึ้น ทำให้เซลล์เหล่านี้อยู่ใกล้กันมากขึ้น นอกจากนี้ยังให้การสนับสนุนด้านโครงสร้าง ซึ่งหมายความว่า ‘เส้นประสาทสามารถยาวขึ้นได้ จึงทำให้แขนขายาวขึ้นด้วย’
ในกรณีที่ไม่มีเยื่อไมอีลิน สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังได้ค้นพบวิธีอื่นในการส่งสัญญาณได้เร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น ปลาหมึกยักษ์ได้พัฒนาเซลล์ประสาทให้กว้างขึ้น แต่ทว่าในท้ายที่สุดนี้ ทีมงานต้องการเรียนรู้ว่าการติดเชื้อไวรัสรีโทรไวรัสเกิดขึ้นครั้งเดียวกับบรรพบุรุษสายพันธุ์เดียว หรือเกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้งหรือไม่?
ทีมวิจัยใช้วิธีการคำนวณเพื่อวิเคราะห์ลำดับรีโทรไมอีลินของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีขากรรไกร 22 ชนิด โดยพบว่าลำดับมีความคล้ายคลึงกันภายในมากกว่าระหว่างสายพันธุ์ต่างๆ ซึ่งบ่งบอกถึงการติดเชื้อหลายระลอก
นักวิจัยกำลังศึกษาเพิ่มเติม?
“คนเรามักจะคิดว่าไวรัสเป็นเชื้อโรคหรือสารที่ก่อให้เกิดโรค แต่ความเป็นจริงนั้นซับซ้อนกว่า…ณ จุดต่างๆ ในประวัติศาสตร์ รีโทรไวรัสได้เข้าสู่จีโนมและรวมตัวเข้ากับเซลล์สืบพันธุ์ของสปีชีส์ ซึ่งช่วยให้พวกมันสามารถส่งต่อไปยังรุ่นอนาคตได้” แฟรงคลินกล่าว
“ตัวอย่างหนึ่งที่รู้จักกันดีที่สุดคือ ‘รก’ ซึ่งเป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ ซึ่งเราได้มาจากเชื้อโรคที่ฝังอยู่ในจีโนมของเราในอดีตอันล้ำลึก และอาจมีการค้นพบอีกมากมายที่รอการค้นพบ” โกชกล่าว
แบรด ซูเชอร์โร นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยนี้กล่าวว่า “มันเติมเต็มส่วนสำคัญของปริศนาว่าไมอีลินเกิดขึ้นได้อย่างไรในช่วงวิวัฒนาการ” พร้อมทั้งบอกว่างานวิจัยนี้ “น่าตื่นเต้นและลึกซึ้ง”
