ปฏิวัติตำรา! เมื่อนักวิจัยพบ ยูคาริโอตไม่มีไมโทคอนเดรีย

ปฏิวัติตำรา! เมื่อนักวิจัยพบ ยูคาริโอตไม่มีไมโทคอนเดรีย

ยูคาริโอตไม่มีไมโทคอนเดรีย

อาจจะถึงคราวที่เราต้องชำระ Campbell กันเสียใหม่แล้ว เมื่อทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยในยุโรปและแคนาดา นำโดย Dr. Anna Karnkowska จากมหาวิทยาลัย British Columbia เมือง Vancouver ได้ค้นพบสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวจำพวก ยูคาริโอตไม่มีไมโทคอนเดรีย เป็นออร์แกเนลล์หรืออวัยวะภายในเซลล์เป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นผิดไปจากตำราที่เคยเรียนๆ กันมาทั้งหมดโดยยูคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตจำพวกโปรโตซัวในสกุล Monocercomonoides ที่อาศัยอยู่ในกระเพาะอาหารและลำไส้ของหนูชินชิลา (Chinchilla) ที่เป็นสัตว์เลี้ยงของนักทดลองเอง ในระหว่างที่กำลังจัดเรียงลำดับจีโนมหรือรหัสพันธุกรรมของโปรโตซัวชนิดนี้อยู่

Light micrograph of Monocercomonoides sp. (PA203). Credit: Dr Naoji Yubuki.
โปรโตซัว Monocercomonoides sp. (PA 203) เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์
(ภาพโดย Dr.Naoji Yubuki)

พบ ยูคาริโอตไม่มีไมโทคอนเดรีย อาจต้องเปลี่ยนตำราเรียนใหม่

สำหรับคนที่ไม่เคยเรียนชีววิทยาแบบเจาะลึกหรือเคยเรียนแต่ลืมไปแล้ว อาจจะต้องย้อนกลับไปทบทวนเนื้อหาชีวะ ม.ปลายกันเสียใหม่ ว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกที่มีเซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิตสามารถจำแนกได้ตามโครงสร้างของนิวเคลียส พวกแรกคือโปรคาริโอต (Prokaryote) พวกนี้จะไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ทำให้สารพันธุกรรมต่างๆ กระจัดกระจายอยู่ทั่วเซลล์ สิ่งมีชีวิตที่จัดอยู่ในกลุ่มนี้ได้แก่ แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ส่วนพวกยูคาริโอตจะมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส และมีออร์แกเนลล์ที่ซับซ้อนหลายชนิดทำหน้าที่ภายในเซลล์ สิ่งมีชีวิตตั้งแต่พวกโพรทิสต์ เห็ดรา พืช สัตว์ รวมถึงมนุษย์อย่างเราๆ ล้วนจัดอยู่ในกลุ่มยูคาริโอตนี้

 

Mitochondrion_mini.svg
โครงสร้างของไมโทคอนเดรีย
 (ภาพจาก Wikipedia.org)

โดยปกติแล้วยูคาริโอตจะมีไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่ผลิตพลังงานให้แก่เซลล์ไม่มากก็น้อย เนื่องจากเซลล์สร้างพลังงานเองไม่ได้ ไมโทคอนเดรียจึงสำคัญต่อการมีชีวิตอยู่ของเซลล์มากๆ

สำหรับโปรโตซัวที่พบในหนูชินชิลาชนิดนี้กลับไม่พบร่องรอยไมโทคอนเดรียอยู่เลย รวมถึงไม่พบโปรตีนที่สร้างจากไมโทคอนเดรียด้วย

คำอธิบายของ Dr.Karnkowska

[spoiler title=”คลิกเพื่ออ่าน”]
AnnaKarnkowska
Anna Karnkowska หนึ่งในนักชีววิทยาผู้ค้นพบยูคาริโอตไร้ไมโทคอนเดรีย

Dr.Karnkowska อธิบายว่า โปรโตซัวที่อาศัยอยู่ในสิ่งแวดล้อมที่มีแก๊สออกซิเจนต่ำอย่างระบบทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นมักจะดูดซึมสารอาหารที่โฮสต์หรือผู้ให้อาศัยย่อยแล้วมาใช้ โดยมีเอนไซม์คอยย่อยสารอาหารเพื่อดึงพลังงานออกมาใช้อยู่ภายในเซลล์ จึงอาจวิวัฒนาการให้ไมโทคอนเดรียเล็กลงหรือเปลี่ยนรูปไปแต่ยังมีไว้เนื่องจากไมโทคอนเดรียยังมีบางหน้าที่ที่จำเป็นต่อการมีชีวิตของเซลล์ ดังเช่นโปรโตซัวชนิด Giardia intestinalis ที่อาศัยอยู่ในลำไส้เล็กของคนเรา มีไมโทคอนเดรียที่เล็กมากยากต่อการสังเกต แต่สำหรับ Monocercomonoides ชนิดนี้กลับไม่พบร่องรอยกิจกรรมของไมโทคอนเดรียเลย กลับพบยีน SUF หรือ cytosolic sulfur mobilization system กระบวนการสร้างกระจุกของธาตุเหล็กและกำมะถัน (Fe/S Cluster) ซึ่งปกติจะพบในแบคทีเรียเท่านั้น เชื่อว่าโปรโตซัวนี้ได้ไปดึงยีนดังกล่าวมาจากแบคทีเรียในลำไส้แล้ววิวัฒนาการจนสามารถใช้ยีนนี้สังเคราะห์กำมะถันได้เอง จึงสามารถทดแทนกระบวนการสร้างพลังงานโดยใช้ออกซิเจนของไมโทคอนเดรียได้

SUF
ภาพเปรียบเทียบกระบวนการสังเคราะห์ Fe/S ระหว่างเซลล์ยูคาริโอตที่มีไมโทคอนเดรีย ออร์แกเนลล์คล้ายไมโทคอนเดรีย (MRO) และ SUF ของโปรโตซัว Monocercomonoides sp.
(ภาพจาก Current Biology)

ทั้งนี้ นักชีววิทยาทราบร่องรอยการมีอยู่ของไมโทคอนเดรียได้จากการวิเคราะห์ mDNA หรือดีเอ็นเอของไมโทคอนเดรีย ซึ่งมีความแตกต่างจาก DNA ในโครโมโซมตรงที่พบได้ในไมโทคอนเดรียและถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากแม่สู่ลูกเท่านั้น (เนื่องจากอสุจิของพ่อมีเพียงดีเอ็นเอที่ถ่ายทอดมา ที่เหลือมาจากเซลล์ไข่ของแม่ ในทางนิติวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้วิธีนี้สืบหาแม่ของลูกได้)[/spoiler]

 

อย่างไรก็ตาม ยังต้องมีการทดลองซ้ำเพื่อยืนยันว่าโปรโตซัวชนิดนี้จะไม่มีไมโทคอนเดรียอยู่จริงๆ ซึ่งถ้าหากเป็นจริงก็จะถือเป็นการปฏิวัติวงการชีววิทยาครั้งสำคัญเลยทีเดียว หลังจากการค้นพบครั้งนี้ ด็อกเตอร์และทีมยังต้องค้นหากันต่อไปว่า สิ่งมีชีวิตชนิดนี้เริ่มวิวัฒนาการให้ไม่มีไมโทคอนเดรียตั้งแต่เมื่อไหร่ และยังมียูคาริโอตชนิดอื่นอีกไหมที่ไม่ต้องใช้ไมโทคอนเดรียในการดำรงชีวิต 

สำหรับคนที่ต้องการอ่านรายงานการวิจัยเต็ม สามารถอ่านได้จาก ลิงก์นี้

อ้างอิง: IFLScience.comPhys.org, Current Biology

เขียนโดย

Pakawee Surarittikul

นิสิตคณะวิทยาศาสตร์รุ่นที่ 80 ภาควิชาฟิสิกส์ ชอบเขียนบทความวิทยาศาสตร์ รวมถึงสุขภาพและการดูแลตนเอง
 
Tags: , , , ,