“ผีเสื้อจักรพรรดิ” เป็นผีเสื้อชนิดที่รู้จักกันดีที่สุดในโลกชนิดหนึ่งจากสีสันเหลืองทองสดใสแล้วยังเป็นเพราะการยกขบวนกันอพยพครั้งใหญ่ในทุกๆ ปี จากทางเหนือสุดของแคนาดาไปยังพื้นที่ริมฝั่งอ่าวเม็กซิโก สร้างความสนใจให้กับนักวิทยาศาสตร์มาเนิ่นนานในหลายๆ เรื่อง ตั้งแต่เรื่องของพัฒนาการของผีเสื้อจักรพรรดิเอง เรื่อยไปจนถึงพื้นที่ที่ผีเสื้อเหล่านี้อพยพไป
งานวิจัยเกี่ยวกับผีเสื้อจักรพรรดิชิ้นใหม่ โนอาห์ ไวท์แมน นักชีววิทยาของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ที่เขียนรายงานการวิจัยเผยแพร่ในวารสารวิชาการ เจอร์นัล เนเจอร์ เมื่อเร็วๆ นี้ ช่วยไขปริศนาสำคัญอีกอย่างหนึ่งเกี่ยวกับการอพยพของผีเสื้อจักรพรรดิได้ นั่นคือความลับที่ว่า ผีเสื้อจักรพรรดิสามารถวิวัฒนาการความสามารถในการเปลี่ยนตัวเองให้เป็น “พิษ” จนทำให้ไม่ตกเป็นเหยื่อถูกสัตว์นักล่าจับกินเป็นอาหารในระหว่างเส้นทางอพยพยาวนานนั้น
เมื่อตอนที่ยังเป็นหนอนผีเสื้อ ผีเสื้อจักรพรรดิกินใบของต้น “มิลค์วีด” เป็นอาหาร มิลค์วีด เป็นวัชพืชเขตร้อนที่มีต้นกำเนิดในทวีปอเมริกา มีหลายสายพันธุ์ ที่พบในไทยมีเพียงสายพันธุ์เดียว เรียกว่า “ไฟเดือนห้า” เพราะเป็นไม้มีพิษถึงขนาดทำให้สัตว์เจ็บป่วยหรือล้มตายได้ เนื่องจากวัชพืชชนิดนี้สามารถผลิตสาร “คาร์ดิแอค ไกลโคไซด์” สารออกฤทธิ์ต่อความสามารถของเซลล์ในการสูบฉีดเกลือ (โซเดียม) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมระดับเกลือในร่างกาย หากร่างกายของสัตว์ที่มีหัวใจทำหน้าที่สูบฉีดเลือกแบบเดียวกับคน จะส่งผลถึงกับทำให้เกิดภาวะหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลัน เสียชีวิตได้
มิลค์วีด พัฒนาสารนี้ขึ้นมาเพื่อป้องกันไม่ให้แมลงที่เป็นศัตรูพืชมากัดกิน แต่หนีไม่พ้นผีเสื้อจักรพรรดิและแมลงชนิดอื่นๆ อีกราว 20 สปีชีส์ ที่สามารถกินมันได้
การศึกษาที่ผ่านมาพบว่า ผีเสื้อจักรพรรดิไม่ได้ย่อยสารพิษดังกล่าวนี้ แต่จะใช้กระบวนการที่เรียกว่า ซีเควสเทรชัน หรือการจำแนกสารพิษนี้ออกมากักไว้เป็นการเฉพาะเพื่อนำ คาร์ดิแอค ไกลโคไซด์ เข้าไปในภายในร่างกายตอนที่สร้างรังดักแด้ เรื่อยไปจนกระทั่งกลายเป็นผีเสื้อที่สามารถบินได้
ความสามารถในการแยกและเก็บ คาร์ดิแอค ไกลโคไซด์ ไว้ในตัวของผีเสื้อจักรพรรดิ (และแมลงอื่นๆ อีก 20 ชนิด) ทำให้มันแทบไม่มีคู่แข่งมาแย่งอาหารอย่างต้นมิลค์วูด จนมีอาหารเหลือเฟือในการดำรงชีวิตขณะเป็นหนอน ในขณะเดียวกันการที่มีสารพิษชนิดนี้อยู่ในตัว ก็ช่วยให้ผีเสื้อจักรพรรดิรอดพ้นจากการตกเป็นเหยื่อของสัตว์กินแมลงอื่นๆ เพราะความเป็นพิษ
ข้อเสียก็คือ การกักสารพิษไว้ในตัวนั้นสิ้นเปลืองพลังงานไปไม่น้อย แทนที่จะนำพลังงานเหล่านี้ไปใช้ในการกินอาหารหรือการขยายพันธุ์เป็นต้น
แต่ผีเสื้อจักรพรรดิสามารถจัดการกับสารพิษนี้ได้ดีกว่าแมลงที่สามารถกินมิลค์วีดเป็นอาหารอื่นๆ อยู่มาก และนักชีววิทยาต้องการรู้ว่าอะไรทำให้เป็นเช่นนั้น
เพื่อให้เกิดความเข้าใจมากขึ้นต่อบทบาททางพันธุกรรมที่มีต่อขีดความสามารถในการต้านพิษของผีเสื้อจักรพรรดิ ทีมวิจัยตัดสินใจใช้วิธีตัดแต่งพันธุกรรมของ แมลงวันผลไม้ ด้วยพันธุกรรมกลายพันธุ์ของ ผีเสื้อจักรพรรดิ
พันธุกรรมกลายพันธุ์ 2 ตัวของผีเสื้อจักรพรรดิที่นำมาตัดแต่งให้กับแมลงวันผลไม้นั้น มีการศึกษาวิจัยอยู่ก่อนแล้วว่า มีผลในการป้องกัน คาร์ดิแอค ไกลโคไซด์ ไม่ให้ออกฤทธิ์ต่อการทำหน้าที่สูบฉีดโซเดียมของเซลล์ แต่เมื่อตัดแต่งพันธุกรรมกลายพันธุ์ 2 ตัวนี้เข้ากับยีนเดี่ยวตัวที่ทำหน้าที่ควบคุมการสูบฉีดโซเดียมของแมลงวันผลไม้ แมลงวันผลไม้กลับเกิดอาการชักเกร็งได้ง่าย และตายลงอย่างรวดเร็ว แต่เมื่อเพิ่มยีนกลายพันธุ์ตัวที่ 3 ซึ่งยังไม่เคยมีการศึกษาวิจัยมาก่อนหน้านี้เข้าไปด้วย กลับช่วยชดเชยผลกระทบที่เกิดขึ้นจาก ยีนกลายพันธุ์ 2 ตัวแรกและทำให้มันสามารถต้านพิษของต้นมิลค์วีดได้สำเร็จ
มาร์คัส ครอนฟอร์สต์ นักนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยชิคาโกหนึ่งในทีมวิจัย เปิดเผยว่า เมื่อทดลองการกลายพันธุ์ทีละตัว ก็เท่ากับว่า ทีมวิจัยสามารถทบทวนซ้ำกระบวนการวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นกับผีเสื้อจักรพรรดิใหม่ทั้งหมดได้ รวมทั้งข้อเท็จจริงที่ว่า วิวัฒนาการดังกล่าวต้องเกิดขึ้นตามลำดับที่เหมาะสม ไม่เช่นนั้น ผีเสื้อจักรพรรดิ ก็จะตายก่อนที่การกลายพันธุ์จะทำให้มันต้านพิษได้สำเร็จนั่นเอง
ไวท์แมน ระบุว่า การทดลองครั้งนี้ยังแสดงผลข้างเคียงอีกประการ นั่นคือ แมลงวันผลไม้ที่กลายเป็นแมลงวันจักรพรรดินั้น แสดงอาการเปราะบางต่อความเคลื่อนไหวรอบตัวมาก เช่น ถ้าให้บินอยู่ในหลอดทดลองแล้วเคาะหลอด แมลงวันจักรพรรดิจะตกลงพื้นหลอดทันที แล้วต้องใช้เวลานานถึง 2 นาทีถึงจะบินได้อีกครั้ง กลายเป็นแมลงวันที่ป่วยหนักและเปราะบางอย่างยิ่งไป
ไวท์แมนเชื่อว่านั่นเป็นผลจากการตัดแต่งพันธุกรรมที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ขึ้น แสดงให้เห็นว่ากรรมวิธีที่ใช้ตัดแต่งพันธุกรรมนั้น ยังไม่ปลอดภัยพอที่จะนำมาใช้กับมนุษย์นั่นเอง
