จีโนม คืออะไร

ขั้นสอน : หมีขั้วโลกสีขาวปุกปุย แท้ที่จริงแยกสายวิวัฒนาการมาจากหมีสีน้ำตาลแถบอะแลสกา (ภาพประกอบจากไซน์เดลี/U.S. Fish and Wildlife Service)

       "หมีขั้วโลก" สิ่งมีชีวิตในถิ่นขั้วโลกเหนือเพียงไม่กี่ชนิด และสัญลักษณ์สำคัญของสปีชีส์ที่ถูกคุกคามจากภาวะโลกร้อน แต่ก่อนที่เราอาจจะไม่ได้เห็นหมีขั้วโลกอีกต่อไป นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามค้นหาจุดเริ่มต้นวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกจนในที่สุดรู้ว่า แตกสายวิวัฒนาการมากจากหมีสีน้ำตาลเมื่อราว 1.5 แสนปีก่อน จากฟอสซิลหายากที่พบเมื่อหลายปีก่อน
       
       ในบรรดาหมีทั้งหลาย ดูเหมือนว่า "หมีขั้วโลก" จะเป็นสปีชีส์น้องใหม่ที่สุด จากการศึกษาซากฟอสซิลส่วนขากรรไกรของหมีขั้วโลกที่หาได้ยาก ซึ่งพบบนหมู่เกาะสฟาลบาร์ด (Svalbard archipelago) ในมหาสมุทรอาร์กติก ทางตอนเหนือของนอร์เวย์ เมื่อปี 2004 ทำให้นักวิจัยยืนยันได้ชัดว่า หมีขั้วโลกแยกสายวิวัฒนาการมาจากหมีสีน้ำตาล (brown bear) เมื่อประมาณ 150,000 ปีมาแล้ว
       
       ออยสไตน์ วิก (Oystein Wiig) ผู้เชี่ยวชาญด้านหมีขั้วโลกแห่งพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยา มหาวิทยาลัยออสโล (University of Oslo's Natural History Museum) ในนอร์เวย์ ให้ข้อมูลว่า ฟอสซิลของหมีขั้วโลกเป็นสิ่งหนึ่งที่หายาก และมีการค้นพบกันน้อยมาก เนื่องจากหมีขั้วโลกอาศัยอยู่บนแผ่นน้ำแข็ง เมื่อหมีขั้วโลกตายลง ซากก็จะร่วงลงสู่ก้นมหาสมุทร หรือสัตว์อื่นกินซากไป ไม่ได้ถูกเก็บรักษาไว้ในดินตะกอนเหมือนฟอสซิลของสัตว์อื่นๆ ทำให้การคาดคะเนช่วงเวลาการวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกว่า เกิดขึ้นเมื่อใดและอย่างไรเป็นไปอย่างหลากหลายและกว้างๆ
       
       กระทั่งเมื่อปี 2004 นักธรณีวิทยาชาวไอซ์แลนด์คนหนึ่ง สำรวจพบฟอสซิลส่วนขากรรไกรและเขี้ยวของหมีขั้วโลกได้บนหมู่เกาะสฟาลบาร์ และสามารถคำนวณอายุได้ราว 110,000-130,000 ปี จากนั้นฟอสซิลดังกล่าวได้ถูกส่งมาให้วิกได้ศึกษาวิจัยต่อ โดยเขาได้ร่วมมือกับชาร์ลอต ลินด์ควิสต์ (Charlotte Lindqvist) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยบัฟฟาโล (University at Buffalo) มลรัฐนิวยอร์ก สหรัฐฯ ซึ่งเคยทำวิจัยหลังปริญญาเอกอยู่ที่พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาที่วิกสังกัดอยู่
       
       ลินด์ควิสต์และทีมวิจัยของศูนย์ความเป็นเลิศด้านชีววิทยาศาสตร์และชีวสารสนเทศ รัฐนิวยอร์ก (New York State Center of Excellence in Bioinformatics and Life Sciences ) ได้ถอดรหัสดีเอ็นเอในไมโตคอนเดรีย (mitochondrial DNA) ที่สกัดได้จากฟอสซิลของหมีขั้วโลกยุคโบราณ และวิเคราะห์เปรียบเทียบกับดีเอ็นเอในไมโตคอนเดรียของหมีขั้วโลกในยุคปัจจุบันและหมีอื่นๆ พบว่าวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกอยู่ในสายวิวัฒนาการเดียวกับหมีสีน้ำตาล โดยหมีสีน้ำตาลจากเกาะแอดมิรอลตี บารานอฟ และชิคากอฟ (Admiralty Baranof, and Chichagof Islands) ในมลรัฐอะแลสกา สหรัฐฯ เป็นญาติใกล้ชิดที่สุดของหมีขั้วโลก
       
       "ผลการวิจัยของเรายืนยันว่าหมีขั้วโลกเป็นสปีชีส์รุ่นเยาว์ในสายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต โดยแยกออกจากหมีสีน้ำตาลเมื่อประมาณ 150,000 ปีที่แล้ว และวิวัฒนาการเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมากในช่วงปลายยุคไพลโตซีน (Pleistocene) บางทีอาจมีการปรับตัวเพื่อให้เข้ากับถิ่นที่อยู่อาศัยและแหล่งอาหาร ในช่วงเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศก่อนเข้าสู่ยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย" ลินด์ควิสต์ เปิดเผยในไซน์เดลี
       ทั้งนี้ การวิจัยนี้นับเป็นการถอดรหัสจีโนมจากไมโตคอนเดรียของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา และมีอายุเก่าแก่กว่าจีโนมของแมมมอธที่เคยถอดรหัสได้ถึง 2 เท่า ซึ่งการศึกษาดีเอ็นเอของฟอสซิลสิ่งมีชีวิตโบราณ นักวิทยาศาสตร์มักมุ่งไปที่การศึกษาจีโนมจากไมโตเดรีย เนื่องจากลักษณะทั่วไปเป็นประโยชน์ต่อการวิเคราะห์ในเชิงวิวัฒนาการ และยังสามารถสกัดออกมาจากตัวอย่างที่มีอายุเก่าแก่มากได้ไม่ยาก ซึ่งผลการวิจัยเรื่องนี้ได้ตีพิมพ์ลงในวารสารสมาคมวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ (Proceedings of the National Academy of Science: PNAS) เมื่อวันที่ 2 มี.ค. ที่ผ่านมา
       ลินด์ควิสต์ ระบุว่า เราพบว่ามีขั้วโลกอยู่รอดในช่วงอบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็ง ซึ่งโดยทั่วไปจะอบอุ่นกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่มันก็เป็นไปได้ว่าหมู่เกาะสฟาลบาร์อาจเป็นที่หลบภัยของหมีขั้วโลก แต่อย่างไรก็ตาม ภาวะการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันถูกเร่งให้เกิดเร็วขึ้น ซึ่งเราไม่รู้หรอกว่าหมีขั้วโลกจะยังได้รับการรักษาให้มีชีวีตอยู่รอดได้ต่อไปอีกหรือไม่

  ขั้นสรุป    ดังนั้น  วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจะเกิดได้เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง Genome นั่นเอง เช่น

       "สปีชีส์ของหมีขั้วโลกอาจมีข้อจำกัดในการวิวัฒนาการ เนื่องจากหมีขั้วโลกในปัจจุบันนี้มีลักษณะพิเศษมาก คือมีโครงสร้าง สรีรวิทยา และพฤติกรรม ที่ปรับให้เข้ากับการดำรงชีวิตอยู่บริเวณธารน้ำแข็งในทะเลอาร์กติกได้เป็นอย่างดี สามารถยังชีพอยู่ได้ด้วยแมวน้ำเพียงไม่กี่สปีชีส์" ลินค์ควิสต์ เผย ซึ่งขณะนี้ทีมวิจัยยังคงศึกษาจีโนมของหมีขั้วโลกอย่างเข้มข้น เพื่อหวังจะได้ข้อมูลการวิวัฒนาการของหมีขั้วโลกเพิ่มเติมมากยิ่งขึ้นโดยได้รับทุนสนับสนุนจากหลายหน่วยงาน"