อ๊บ อ๊บ ระบบเพศกบนาที่ท้าทายกฎชีวะ

เรื่องโดย AGB Research Unit Team

ในผืนนาเขียวขจีที่ทอดยาวจรดขอบฟ้า กับแหล่งน้ำที่ชุ่มฉ่ำสะท้อนเงาของหมู่เมฆ “กบนา” (rice field frog: Hoplobatrachus rugulosus) ดำรงชีวิตอย่างเรียบง่าย พร้อมขับขานบทเพลงด้วยท่วงทำนองแห่งธรรมชาติอันแสนพิสุทธิ์ สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกชนิดนี้มิใช่เพียงแค่สิ่งมีชีวิตธรรมดา แต่เป็นดั่งบทเพลงแห่งความอุดมสมบูรณ์ที่ขับขานบอกเล่าเรื่องราวความหลากหลายทางชีวภาพอันน่าทึ่ง ซึ่งซ่อนเร้นความลับแห่งการดำรงเผ่าพันธุ์กบนาไว้ภายใต้รูปลักษณ์ภายนอกอันแสนเรียบง่าย

เบื้องหลังความงามอันแสนธรรมดาของกบนา ซุกซ่อนปริศนาแห่งการกำหนดเพศ (sex determination systems: SDS) ที่มีความซับซ้อนและแปรผันไปตามพันธุกรรม สภาพแวดล้อม หรือกลไก แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เพศกำหนดด้วยพันธุกรรมและมีโครโมโซมเพศที่ชัดเจน คือ ระบบ XY เป็นต้น ความลับแห่งชีวิตของกบนานี้ดึงดูดให้นักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย หรือผู้ที่สนใจด้านวิทยาศาสตร์ทุ่มเทแรงกายแรงใจ เพื่อไขว่คว้าความเข้าใจในกลไกแห่งการดำรงเผ่าพันธุ์ของกบนา

การเดินทางสู่ความลับแห่งการกำหนดเพศของกบนา

เพื่อไขปริศนาแห่งการกำหนดเพศในกบนา ทีมวิจัยได้ศึกษาการเจริญของเนื้อเยื่ออวัยวะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของกบนา และได้นำเทคโนโลยีอันทันสมัยมาใช้ในการศึกษาระบบกำหนดเพศของกบนา เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์จำนวนและรูปร่างโครโมโซมของกบนาเพศผู้และเพศเมีย และศึกษาข้อมูลจีโนมเปรียบเทียบโดยใช้เทคโนโลยี Diversity Arrays Technology Sequencing (DArTseq™) ที่เปรียบเสมือนการค้นหา ขยายลงไปจนเห็นลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ซ่อนเร้นอยู่ภายในกบนามานานแสนนาน การเดินทางสู่ความลับแห่งการกำหนดเพศของกบนามิใช่เพียงแค่การสำรวจทางวิทยาศาสตร์ หากแต่เป็นการเปิดประตูสู่ความเข้าใจในกลไกแห่งชีวิตที่ซับซ้อนและน่าทึ่งของกบนากับสภาพแวดล้อมที่พวกมันอาศัยอยู่ โดยที่พวกมันต้องปรับตัวให้อยู่รอดในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ให้ได้ !!!

บทเพลงแห่งอุณหภูมิที่กำหนดท่วงทำนองแห่งชีวิต

เจออะไรในกบนา… จากการศึกษาการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่ออวัยวะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในกบนา พบว่า ลูกอ๊อดทุกตัวเริ่มต้นการพัฒนาอย่างช้า ๆ จากเนื้อเยื่อเริ่มต้นจนกลายเป็นรังไข่ ก่อนที่การเปลี่ยนแปลงรูปแบบสมบูรณ์ (complete metamorphosis) จะเกิดขึ้น บางส่วนเริ่มแสดงการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเพศผู้ ผ่านภาวะ ‘อวัยวะเพศกำกวม’ (intersex gonad) ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่พบเนื้อเยื่ออัณฑะที่กำลังเจริญในขณะที่มีเซลล์ไข่ปรากฏอยู่ เมื่อกบนาโตเต็มวัย ภาวะนี้ก็จะค่อย ๆ เปลี่ยนแปลงไปเป็นอัณฑะที่สมบูรณ์ ภาวะเพศกำกวมนี้ไม่ใช่เรื่องผิดปกติ แต่เป็นขั้นตอนหนึ่งในกระบวนการสำคัญที่เรียกว่า ‘การแยกเพศ’ (sex differentiation) ของกบนา ซึ่งเป็นกลไกที่มีความซับซ้อนในตัวของมันเองอยู่แล้ว ประกอบกับผลการศึกษาที่เผยให้เห็นว่า กบนาเพศผู้และเพศเมียมีจำนวนโครโมโซม 2n = 26 ไม่แตกต่างกัน แต่ไม่สามารถกำหนดโครโมโซมเพศได้ ถึงแม้ว่าลักษณะสัณฐานวิทยาของกบนาเมื่อโตเต็มวัยจะต่างกันก็ตาม สิ่งที่ใช้สังเกตได้ชัดเจนว่ากบนาตัวไหนเป็นเพศผู้ตัวไหนเป็นเพศเมีย คือ ถุงเสียง (vocal sacs) ที่จะพบและเห็นค่อนข้างชัดในเพศผู้เพราะต้องใช้ส่งเสียงร้องอวดเพศเมียเพื่อหาคู่ในช่วงฤดูผสมพันธุ์

อย่างไรก็ตามสามารถแปลความหมายได้ว่า กบนามิได้ถูกผูกมัดด้วยพันธนาการแห่งโครโมโซมเพศหรือพันธุกรรม (genetic influence) หากแต่มีอิสระในการเลือกเส้นทางแห่งเพศของตนเองโดยมีอุณหภูมิ (environmental influence) เป็นดั่งวาทยกรที่ควบคุมท่วงทำนองการกำหนดเพศแห่งชีวิตนี้ ซึ่งอุณหภูมิที่สูงขึ้น (ประมาณ 29–34 องศาเซลเซียส) เปรียบเสมือนบทเพลงที่เร่งเร้าให้กบนาแปลงกายเป็นเพศผู้ (มากกว่าร้อยละ 80) ในขณะที่อุณหภูมิที่ต่ำเสมือนบทเพลงที่ขับกล่อมให้กบนาคงความเป็นเพศเมียไว้ ปรากฏการณ์นี้มิใช่เพียงแค่เรื่องราวของกบนา หากแต่เป็นดั่งกระจกสะท้อนถึงความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม การค้นพบนี้เปิดเผยให้เห็นถึงความสัมพันธ์อันแนบแน่นระหว่างกบนากับสภาพแวดล้อมที่มันอาศัยอยู่ ซึ่งเป็นดั่งบทเพลงแห่งชีวิตที่บอกเล่าถึงความสมดุลและความกลมกลืนของธรรมชาติ

กระบวนการพัฒนาของอวัยวะสืบพันธุ์ในกบนา จากรังไข่สู่การแยกเพศสมบูรณ์
ที่มาภาพ : ดัดแปลงจาก Traijitt et al. (2020)

กบนาสัญลักษณ์แห่งความหวังและความยั่งยืน

ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบการกำหนดเพศของกบนามิได้มีคุณค่าเพียงแค่ในเชิงวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ แต่ยังเป็นดั่งแสงสว่างที่นำทางสู่การพัฒนาการเพาะเลี้ยงกบนาอย่างยั่งยืน กบนานับเป็นสัตว์เศรษฐกิจที่เชื่อมโยงมนุษย์เข้ากับธรรมชาติอย่างกลมกลืน การเพาะเลี้ยงกบนาอย่างยั่งยืนช่วยสร้างความสมดุลระหว่างการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติกับการอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งจะนำไปสู่ความมั่นคงทางอาหาร การสร้างงาน และการอนุรักษ์ระบบนิเวศ

คาริโอไทป์ของกบนา เพศผู้ (a) และ เพศเมีย (b) มีจำนวนโครโซมเท่ากัน (2n = 26) และการตรวจด้วยสารเรืองแสง (fluorescence in situ hybridization : FISH) เพศผู้ (c) และ เพศเมีย (d) เครื่องหมายลูกศรสีขาว หมายถึงจุดสัญญาณ (the hybridization signals) ที่พบทั้งในเพศผู้และเพศเมีย
ที่มาภาพ : Panthum et al. 2021

ลักษณะสัณฐานวิทยาระหว่างเพศผู้ (a) กับเพศเมีย (b) เครื่องหมายลูกศรสีขาว หมายถึง vocal sacs ที่พบในเพศผู้
ที่มาภาพ : Panthum et al. 2021

บทเพลงแห่งชีวิตที่ยังคงขับร้อง “อ๊บ อ๊บ”

เรื่องราวการกำหนดเพศของกบนาเป็นดั่งบทเพลงแห่งชีวิตที่ยังคงขับขานถึงความหลากหลาย ความยืดหยุ่น และความสัมพันธ์อันแนบแน่นระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสภาพแวดล้อม เผยให้เห็นถึงความงามและความซับซ้อนของธรรมชาติ ซึ่งเป็นดั่งแรงบันดาลใจให้มนุษย์ร่วมกันสร้างสรรค์อนาคตที่ยั่งยืนและกลมกลืนกับธรรมชาติ กบนายังเชื่อมโยงกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) ได้หลายประการ ดังนี้

SDG 2 : ขจัดความหิวโหย (Zero Hunger) กบนาเป็นแหล่งโปรตีนที่สำคัญในหลายประเทศ การเพาะเลี้ยงกบนาอย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยเพิ่มความมั่นคงทางอาหาร โดยเฉพาะในชุมชนที่ขาดแคลน

SDG 8 : การจ้างงานที่มีคุณค่าและการเติบโตทางเศรษฐกิจ (Decent Work and Economic Growth) การเพาะเลี้ยงกบนาเป็นอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพในการสร้างงานและกระตุ้นเศรษฐกิจในท้องถิ่น

SDG 12 : การบริโภคและการผลิตที่ยั่งยืน (Responsible Consumption and Production) การส่งเสริมการบริโภคกบนาที่มาจากการเพาะเลี้ยงอย่างยั่งยืนจะช่วยลดแรงกดดันต่อประชากรกบในธรรมชาติ

SDG 15 : ระบบนิเวศบนบก (Life on Land) กบนาเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศในพื้นที่ชุ่มน้ำและนาข้าว การเพาะเลี้ยงกบนาอย่างยั่งยืนจะต้องไม่ส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพ

ดังนั้นการศึกษาระบบกำหนดเพศของกบนาไม่เพียงแต่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังมีส่วนช่วยในการบรรลุเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนอีกด้วย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

Panthum T, Singchat W, Laopichienpong N, Ahmad SF, Kraichak E, Duengkae P, Muangmai N, Kitana N, Srikulnath K. Genome-Wide SNP Analysis of Male and Female Rice Field Frogs, Hoplobatrachus rugulosus, Supports a Non-Genetic Sex Determination System. Diversity. 2021; 13(10):501. https://doi.org/10.3390/d13100501
Traijitt, T., Kitana, N., & Kitana, J. (2020). Pattern of gonadal sex differentiation in the rice field frog Hoplobatrachus rugulosus (Anura: Dicroglossidae). Zoological studies, 59, e51.