How evolution builds genes from scratch
กระบวนการวิวัฒนาการสร้างยีนส์จากศูนย์อย่างไร
นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่า เมื่อเกิดการวิวัฒนาการ ยีนส์ใหม่จะเกิดขึ้นมาจากการซ่อมแซมยีนส์เก่า แต่จริง ๆ แล้วกลับพบว่ากระบวนคัดสรรจากธรรมชาติมีประสิทธิผลมากกว่าที่คาดคิด
ปลาค็อด (cod fish) บางสปีชีส์มีการสร้างยีนส์เพื่อป้องกันความหนาวเย็นจากน้ำแข็ง เครดิตรูปภาพ Paul Nicklen / NG Image Collection
ในช่วงฤดูหนาว ใต้มหาสมุทรอาร์กติกมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศา ส่งผลให้ปลาหลายชนิดถูกแช่แข็ง แต่สำหรับปลาค็อดแล้วกลับไม่เป็นปัญหา
Helle Tessand Baalsrud นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย University of Oslo ได้ศึกษา จีโนม ของปลาค็อดแอตแลนติก พันธุ์ Gadus morhua โดยการศึกษานี้ค้นพบว่าโปรตีนในเลือดและเนื้อเยื่อของปลาจะไปจับกับเกร็ดผลึกแข็งที่อยู่ในเลือด ไม่ให้เป็นก้อนที่ใหญ่ขึ้นไปอีก จึงทำให้เลือดของปลาค็อดไม่แข็งตัว ยีนส์ดังกล่าวมีชื่อว่า AntiFreeze Proteins หรือตัวย่อคือ AFPs
(จีโนมคือsหน่วยที่ใหญ่ที่สุด โดยเป็นยีนส์ทั้งสายของ DNA ที่พบในเซลล์)
anti แปลว่า ต่อต้าน หยุด หรือห้าม
freeze แปลว่า เย็นจนแข็ง แช่แข็ง แข็งตัว
รวมกัน AntiFreeze Proteins ก็คือโปรตีนป้องกันการถูกแช่แข็ง หรือแข็งตัวนั่นเอง
จากภาพ Antifreeze protein จับตัวกับผนังน้ำแข็ง หยุดให้ผลึกน้ำแข็งโตขึ้น หรือขยายวงกว้างขึ้น
ในระยะแรกของการศึกษา Helle เข้าใจว่ายีนส์จะต้องกลายพันธุ์มาจากยีนส์เก่า
แต่จากการศึกษาตลอดระยะเวลา 5 ปีที่ผ่านมา พบว่าปลาค็อดที่สืบเชื้อสายทางตรงลงมา มีการสร้าง DNA ขึ้นมาใหม่โดยกระบวนการที่มีชื่อว่า ‘de novo’ genes
กระบวนการ ‘de novo’ genes นี้ ยังพบได้ในแมลงวันผลไม้ (fruit flies), หนู (mice), พืชไร่ (crop plants) รวมทั้งมนุษย์ (human) ด้วยเช่นกัน
มีการค้นพบว่า de novo genes ปรากฏในสมอง ลูกอัณฑะ รวมทั้งมะเร็งอีกหลายชนิดด้วย
นักวิทยาศาสตร์ต้องมาทบทวนทฤษฎีวิวัฒนาการกันใหม่ว่า จริง ๆ แล้วยีนส์ที่เกิดขึ้นใหม่ตามความเข้าใจเดิมจากที่กล่าวไปแล้วคือ เกิดจากยีนส์เก่าที่มีการทำซ้ำโดยไม่ได้ตั้งใจแล้วมารวมกับยีนส์อื่น หรือสูญเสียยีนส์
แต่ de novo genes อาจเกิดขึ้นเป็นปกติได้ จากการศึกษาพบว่า 1 ใน 10 ของยีนส์เกิดวิธีนี้ได้ และการเกิดยีนส์แบบนี้เกิดขึ้นได้ดีกว่าการทำซ้ำของยีนส์เสียอีก แต่การเกิดวิธีการแบบนี้ระบุได้ยากว่าขอบเขตของมันเกิดจากสิ่งใด แต่สิ่งที่ทราบคือ สารตั้งต้นสำหรับยีนใหม่บางตัวเป็น DNA ที่ไม่เข้ารหัส
แต่ก็ยังมีคำถามที่นักวิทยาศาสตร์สนใจก็คือ เกิดขึ้นได้อย่างไร เกิดบ่อยแค่ไหน และทำไมยีนส์ลักษณะนี้จะต้องเกิดขึ้น ทำไมไม่ไปเอายีนส์เก่ามาใช้และพัฒนา
ภาพอธิบายกระบวนการเกิดยีนส์ Birth of a gene
จากภาพอธิบายกระบวนการทำงานของยีนส์ได้ว่า DNA คือรหัสของโมเลกุลเพื่อใช้ในการสร้างโปรตีน โดย DNA จะถอดรหัสเป็น RNA จากนั้น RNA จะบอกให้เซลล์ถูกแปลงไปเป็นโปรตีนอีกทีหนึ่ง
ภาพการเกิด De novo genes
จากภาพ Non-genic DNA ซึ่งก็คือโปรตีนชนิดหนึ่งที่ไม่ได้ถูกเข้ารหัส DNA จะเกิดได้สองวิธีคือ
1. ถูก Transcription มาเป็นสายเส้นหนึ่ง จากนั้น DNA acquire codons จะบอกให้เซลล์แปลงเป็น proto-gene หรือ
2. ผ่าน acquire codons แล้ว DNA บอกให้เซลล์ถูกแปลงเป็น proto-gene
จากนั้นเกิดผลลัพธ์ได้สองทางคือ
1.กลายเป็นยีนส์ที่ถูกคัดเลือกผ่านการกดดันทางธรรมชาติ หรือ
2.กลายเป็นโปรตีนที่ก่อให้เกิดโรคภัยไข้เจ็บ
ข้าวพันธุ์ Oryza sativa japonica Credit: Jay Stocker
นอกจากนี้ ข้าวพันธุ์ Oryza sativa japonica ที่พบได้ในเอเชียตะวันออก พบว่ายีนส์ 175 ยีนส์ ถูกสร้างจากกระบวนการ de novo genes อีกด้วย
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
