ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ
รู้หรือไม่
‘มันฝรั่ง’ วิวัฒนาการมาจาก ‘มะเขือเทศ’ ?
เล่นเอางง… เมื่อได้อ่านงานวิจัยใหม่จากแดนมังกร “จากการวิเคราะห์จีโนมโดยละเอียด พบว่าหัวมันฝรั่งที่เราเอามาทอดเป็นเฟรนช์ฟรายกินกันอยู่นั้นวิวัฒนาการมาจากมะเขือเทศ!!”
โทมาโท โพทาโท โทเมโท โพเทโท … สรุปแล้วเป็นญาติกัน
แต่เรื่องราวนั้นเกิดขึ้นมานานแล้ว “ราวเก้าล้านปีก่อน ในเวลานั้น บรรพบุรุษของมันฝรั่งคือมะเขือเทศโบราณ” ฉีหยาง จาง (Zhiyang Zhang) นักวิจัยจากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์การเกษตรเผย ทีมของพวกเขาได้ศึกษาจีโนมของมันฝรั่งพันธุ์กว่า 450 ตัวอย่าง และมันฝรั่งป่าอีก 56 ตัวอย่าง และพบว่าพืชพันธุ์ทั้งหมดในตระกูลมันฝรั่งนี้มีต้นกำเนิดที่น่าพิศวง
พวกมันทั้งตระกูลเป็นลูกผสม บรรพบุรุษของมันเป็นพืชในตระกูลมันฝรั่งที่ไม่มีหัวที่เรียกว่า “อีทูเบอโรซัม (Etuberosum)” จับพลัดจับผลูมาผสมข้ามพันธุ์กันกับสายพันธุ์มะเขือเทศโบราณเมื่อราวๆ เก้าล้านปีก่อนหน้านี้ ซานเหวิน หวง (Sanwen Huang) สถาบันจีโนมทางการเกษตรแห่งเสินเจิ้น (Agricultural Genomics Institute at Shenzhen) ในประเทศจีนกล่าว
“เรื่องนี้มันไม่ชัดเจนตั้งแต่ต้น แต่ตอนนี้มันชัดแล้วว่าแม่ของพวกมันเป็นตระกูลมะเขือเทศโบราณ”
มะเขือเทศโบราณพวกนั้นเป็นมะเขือเทศป่าที่เติบโตอยู่ในแถบเทือกเขาแอนดีส (Andes)
“ส่วนพ่อของพวกมันเป็นพวกอีทูเบอโรซัม”
ถ้าดูเผินๆ ลำต้นของอีทูเบอโรซัมมีหน้าตาเหมือนกันกับลำต้นของมันฝรั่งยังกับแกะ แต่ถ้ากระชากมันออกมาจากดิน รากของอีทูเบอโรซัมกลับมีความแตกต่างไปจากมันฝรั่งโดยสิ้นเชิง พวกมันมีแต่ราก ไม่มีหัวหรืออะไรที่มีลักษณะคล้ายกับหัวเลยแม้แต่น้อย
พืชสองสายพันธุ์นี้น่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกัน…แต่ไม่รู้ว่าทำไม ต้นหนึ่งถึงมีหัว ในขณะที่อีกต้นมีแต่ราก
ยังมีจิ๊กซอว์ทางพันธุกรรมบางชิ้นที่ขาดหายไป ที่ทำให้ต้นมันฝรั่งวิวัฒนาการลักษณะหัวขึ้นมาในภายหลัง
ซานเหวินและทีมตัดสินใจที่จะเริ่มโครงการตามรอยบรรพบุรุษมันฝรั่ง
พวกเขาเลือกที่จะวิเคราะห์จีโนมของมันฝรั่งอย่างละเอียด รวมถึงพืชอื่นๆ ที่น่าจะเกี่ยวข้องด้วย และพบว่ามียีนที่สำคัญอยู่สองยีนสำหรับการสร้างหัวเก็บอาหาร ซึ่งก็คือยีน IT1 ที่พบในต้นอีทูเบอโรซัม และอีกยีนหนึ่งคือ SP6A ซึ่งพบในมะเขือเทศ
แม้มะเขือเทศจะไม่มีหัว แต่มันกลับมียีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างหัว ซานเหวินและทีมเริ่มหันเหความสนใจมาที่มะเขือเทศ “มะเขือ มะเขือเทศ ยาสูบ และมันฝรั่ง เป็นพืชในตระกูลเดียวกัน พวกมันเป็นพืชที่มีพันธุกรรมคล้ายกันมากและมีความสัมพันธ์ในเชิงพันธุกรรมที่ใกล้ชิด” ซานเหวินกล่าว “และนั่นคือสาเหตุที่ทำให้เราเริ่มมุ่งความสนใจไปที่มะเขือเทศ”
จากการวิเคราะห์ของพวกเขา ชัดเจนว่ายีน SP6A นั้นถูกผสมเข้าไปในอีทูเบอโรซัม และในภายหลังให้ลูกหลานออกมาเป็นบรรพบุรุษของมันฝรั่งในปัจจุบัน
แต่เดิม อีทูเบอโรซัมไม่สามารถสร้างหัวได้ด้วยตัวเอง แต่เมื่อได้ยีน SP6A จากฝั่งมะเขือเทศที่ทำหน้าที่ผลิตโปรตีนที่ช่วยส่งสัญญาณให้พืชเริ่มสร้างหัวใต้ดินเข้ามา ทำงานร่วมกับยีน IT1 จากอีทูเบอโรซัมสร้างโปรตีนที่ควบคุมการพัฒนาลำต้นใต้ดิน (stolon) ให้กลายเป็นหัวเก็บอาหาร พืชลูกผสมก็สามารถสร้างโครงสร้างใหม่ (หัวมัน) ที่สามารถกักเก็บพลังงานใต้ดินได้
ซึ่งเหมาะสมอย่างยิ่งต่อสภาพอากาศหนาว แห้ง และสูงของแอนดีสที่กำลังยกตัวในยุคนั้น
งานนี้เป็นตัวอย่างชัดเจนของ homoploid hybrid speciation หรือการเกิดสปีชีส์ใหม่จากการผสมข้ามสายพันธุ์โดยไม่เปลี่ยนจำนวนโครโมโซม ซึ่งให้สายพันธุ์ลูกมีความเสถียรและสืบพันธุ์ได้เอง
“หลังจากที่พวกมันวิวัฒน์ขึ้นมา พวกมันก็ได้ลักษณะเด่นที่มีความเหนือชั้นกว่าพืชอื่นในการอยู่รอด ด้วยหัวที่สามารถกักเก็บสารอาหารได้อย่างล้นเหลือ พวกมันจึงมีศักยภาพในการทนต่อสภาวะแวดล้อมที่โหดร้ายในแบบที่พืชอื่นๆ ทนไม่ได้ได้ ซึ่งช่วยให้พวกมันกระจายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็วและสะพรั่งกลายเป็นมันฝรั่งสปีชีส์ใหม่มากมาย” ซานเหวินตั้งข้อสังเกต
“งานนี้เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการเกิดสปีชีส์ใหม่จากการผสมข้ามสายพันธุ์ที่ไม่เปลี่ยนจำนวนโครโมโซม ทำให้สายพันธุ์ของรุ่นลูกหลานมีความเสถียรและสามารถสืบพันธุ์ได้เอง”
เรื่องนี้น่าสนใจ ซานดรา แนป (Sandra Knapp) นักพฤกษศาสตร์จากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติในลอนดอนกล่าว “นั่นอาจจะเป็นสาเหตุที่ผู้คนในแถบแอนดีสมีมันฝรั่งหลากหลายสายพันธุ์มาก ในขณะที่สายพันธุ์มันฝรั่งในยุโรปนั้นมีเพียงแค่ราวๆ ห้าสายพันธุ์ ทั้งหมดมีต้นตอมาจากมันฝรั่งสปีชีส์เดียว Solanum tuberosum”
ต่อมา ในศตวรรษที่ 16 มันฝรั่งพวกนี้ถูกส่งออกจากแอนดีสไปในเรือของพวกนักล่าอาณานิคมชาวสเปน ทำให้พวกมันแพร่กระจายไปเป็นวงกว้าง ไปทั่วทวีปยุโรปและทั่วโลก
“การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าการผสมข้ามพันธุ์สามารถกระตุ้นให้เกิดอวัยวะชนิดใหม่ และนำไปสู่การเกิดสายพันธุ์ใหม่เป็นสปีชีส์ใหม่ที่หลากหลาย” เจมส์ มัลเลต (James Mallet) ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยฮาร์เวิร์ดกล่าวอย่างตื่นเต้น “การทดลองนี้เป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่”
เพราะนอกจากความสำคัญในเชิงความรู้ความเข้าใจในด้านวิวัฒนาการแล้ว การค้นพบนี้ยังมีศักยภาพอย่างมหาศาลต่อวงการเกษตร เพราะถ้าหากเราเข้าใจกลไกการควบคุมการสร้างหัวเก็บอาหารอย่างถ่องแท้ นักปรับปรุงพันธุ์และวิศวกรชีวภาพก็อาจจะพัฒนาสายพันธุ์มันฝรั่งสายพันธุ์ใหม่ให้ทนแล้ง ทนโรค หรือปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ดีขึ้น
แน่นอน
แน่นอนว่าเทคโนโลยีที่พวกเขาใช้ในการศึกษา รวมถึงการสร้างลูกผสมเลียนแบบกระบวนการวิวัฒนาการนี้อาจจะช่วยให้เราสามารถออกแบบและสร้างพืชสายพันธุ์ดีเพื่อช่วยบรรเทาปัญหาวิกฤตอาหารที่กำลังร้อนระอุไม่แพ้อุณหภูมิโลกก็เป็นได้
“โปรเจ็กต์ต่อไปที่พวกเรากำลังทำอยู่ก็คือสร้างมันฝรั่งสายพันธุ์ที่แพร่พันธุ์ผ่านทางเมล็ดได้แทนการปลูกด้วยหัวพันธุ์” ซานเหวินเผย ซึ่งถ้าทำได้สำเร็จจริงๆ ก็จะช่วยลดการสะสมของโรค และเพิ่มความหลากหลายทางสายพันธุ์ให้มีมากยิ่งขึ้นอีกด้วย
ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าผลของมันจะออกมาเหมือนกับผลของมะเขือเทศหรือไม่!?
และอีกหนึ่งแผนสุดพิสดารที่พวกเขาวางแผนที่จะทำต่อไปก็คือลองตัดต่อเอายีน IT1 และยีนอื่นๆ ที่สำคัญในการสร้างหัวจากมันฝรั่งไปใส่ในมะเขือเทศ เพื่อทำให้มะเขือเทศสายพันธุ์ใหม่มีหัวใต้ดินไว้กักเก็บอาหารได้เหมือนมันฝรั่ง
แม้ว่าในตอนนี้ ทุกๆ อย่างจะยังอยู่ในระหว่างการดำเนินการ แต่ซานเหวินและทีมก็ตื่นเต้นมากกับโครงการนี้ เพราะถ้ามันสำเร็จลุล่วงไปได้จริงๆ มะเขือเทศคงไม่ได้เป็นแค่ส่วนหนึ่งแห่งอดีตของการวิวัฒนาการของมันฝรั่ง แต่จะมีส่วนสำคัญในการพัฒนาสายพันธุ์มันฝรั่งรุ่นใหม่สำหรับอนาคตอีกด้วย
ไม่แน่ว่าพืชสายพันธุ์ใหม่เหล่านี้อาจจะกลายเป็นอัศวินขี่ม้าขาวที่จะมาช่วยสร้างความมั่นคงทางอาหารและช่วยกำจัดปัญหาแห่งวิกฤตอาหารของมวลมนุษยชาติให้สิ้นไปก็ได้
แต่คำถามถัดมาก็คือ “ต่อไปเราจะเรียกพืชลูกผสมพวกนี้ว่าอะไรดี?”
โพเมโท โพมาโท โทเทโท หรือ โททาโท… (เย้ยยย)
