ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ
แม้ในอดีต นักชีววิทยาการสืบพันธุ์หลายคนจะมอง “seminal fluid” เหมือนเป็นแค่ลูกเมียน้อยที่ไม่ค่อยมีบทบาทเท่าไรในเรื่องการสืบพันธุ์
แต่หลังจากที่ทีมวิจัยของซาราห์ โรเบิร์ตสัน (Sarah Robertson) จากมหาวิทยาลัยแอดีเลด (University of Adelaide) ได้ตีพิมพ์ผลงานที่แสดงให้เห็นชัดเจนว่า seminal fluid ในน้ำเชื้อนั้นอาจมีบทบาทสำคัญในการสืบพันธุ์มากกว่าที่เคยคิดเคยเชื่อกัน
ตั้งแต่กระตุ้นให้เซลล์ช่องคลอดและเซลล์ในระบบสืบพันธุ์เพศเมียหลั่งสารไซโตไคน์ คีโมไคต์ และสารสัญญาณอื่นๆ ออกมาเพื่อช่วยปรับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของเพศเมียให้เริ่มรู้จักกับเซลล์ของตัวผู้
ทำให้เซลล์ของหนูตัวเมีย say yes กับเซลล์ของหนูตัวผู้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มโอกาสในการอยู่รอด ช่วยในการฝังตัวของตัวอ่อน และเอื้อต่อการพัฒนาของรก ซึ่งมีเซลล์ของหนูตัวผู้ (ที่เป็นเหมือนสิ่งแปลกปลอม) ผสมปนเปอยู่ด้วยอย่างมากมายมหาศาล
เรียกว่าช่วยปรับสภาพแวดล้อมรอรับ …ว่าที่ทายาทตัวใหม่แห่งเผ่าพันธุ์ตั้งแต่เนิ่นๆ เนิ่นมาก ตั้งแต่ตอนยังไม่ฟีเจอริ่งกัน
แต่สำหรับ แมททิว ดี. ดีน (Matthew D. Dean) นักอณูชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย (University of Southern California) สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับ seminal fluid ก็คือ ของเหลวเหล่านี้สามารถเปลี่ยนสภาพจากของเหลวธรรมดาๆ ไปกลายเป็นโครงสร้างแข็งที่เรียกว่า copulatory plug หรือ “จุกอุดหลังการผสมพันธุ์” ได้
ถ้าถามว่าจุกอุดนี้มีไว้ทำอะไร ชื่อของมันก็บอกหน้าที่อยู่ส่วนหนึ่งแล้ว มันคือก้อน seminal fluid ที่แข็งตัวขึ้นหลังการหลั่ง แล้วไปอุดอยู่บริเวณช่องสืบพันธุ์ของตัวเมีย ช่วยกีดขวางไม่ให้ตัวผู้รายอื่นเข้ามาผสมพันธุ์ต่อได้ง่ายๆ ขณะเดียวกันก็ช่วยกักน้ำเชื้อที่หลั่งเข้าไปแล้วในช่องคลอด ไม่ให้ไหลย้อนกลับออกมาหลังการผสม
สำหรับดีน หน้าที่เหล่านี้เห็นได้ค่อนข้างชัดหลังจากที่เขาและทีมสร้างหนูที่น็อกเอาต์ยีน Tgm4 ซึ่งสร้างเอนไซม์ transglutaminase 4 หรือ TGM4 เอนไซม์ตัวนี้มีบทบาทสำคัญในการเชื่อมขวาง (cross-link) โปรตีนจาก seminal fluid ให้จับตัวกันเป็นจุกอุด เมื่อไม่มี TGM4 หนูตัวผู้จึงแทบไม่สามารถสร้างจุกอุดได้
ผลที่ตามมาก็เป็นไปอย่างที่คาด ระบบสืบพันธุ์ของตัวเมียกักน้ำเชื้อได้น้อยลง สเปิร์มเข้าสู่มดลูกได้ลดลง โอกาสในการปฏิสนธิก็ลดลง และเมื่อมีตัวผู้รายอื่นเข้ามาผสมต่อ ตัวผู้ตัวแรกก็จะเสียเปรียบ
แต่บางทีหน้าที่ของ seminal fluid และจุกอุด อาจไม่ได้จบอยู่เพียงเท่านั้น
ข้อได้เปรียบสำคัญของการมีหนูน็อกเอาต์ Tgm4 อยู่ในมือก็คือ ดีนสามารถเปรียบเทียบหนูที่ “มีจุกอุด” กับหนูที่ “ไม่มีจุกอุด” ได้อย่างตรงไปตรงมา แล้วถามต่อได้อีกสารพัดว่า เมื่อเอาจุกก้อนนี้ออกจากสมการแล้ว จะมีอะไรเปลี่ยนแปลงตามมาอีกบ้าง
และคำถามที่เขาสนใจต่อจากนั้น ไม่ได้อยู่ที่สเปิร์มเพียงอย่างเดียว แต่อยู่ที่ “ร่างกายของตัวเมียเอง”
เพราะถ้าจุกอุดเป็นเพียงก้อนที่ทำหน้าที่อุดประตู เรื่องก็ควรจะจบลงเมื่อสเปิร์มผ่านเข้าไปถึงไข่แล้ว แต่ข้อมูลของดีนกลับบอกเป็นนัยว่า แม้การปฏิสนธิจะเกิดขึ้นได้ ก็ไม่ได้หมายความว่าจะฝังตัวได้ และจะตั้งครรภ์ได้สำเร็จ
คำถามก็คือ “จุกอุดกำลังทำอะไรกับสรีรวิทยาของตัวเมียหลังจากการผสมพันธุ์กันแน่”
ซึ่งอาจจะฟังดูประหลาด เพราะถ้ามองจากหน้าที่พื้นฐานของการสืบพันธุ์ เราอาจคิดว่าเมื่อสเปิร์มเดินทางไปถึงไข่และเกิดการปฏิสนธิสำเร็จแล้ว ภารกิจสำคัญก็น่าจะจบลงตรงนั้น
แต่สำหรับสัตว์ฟันแทะ เรื่องอาจไม่ได้ง่ายขนาดนั้น
นักสรีรวิทยาการสืบพันธุ์รู้อยู่มานานแล้วว่า การผสมพันธุ์ไม่ได้ทำหน้าที่เพียงนำสเปิร์มเข้าไปในตัวเมียเท่านั้น แต่การสัมผัส การเล้าโลมและการกระตุ้นทางกายภาพที่เกิดขึ้นระหว่างการสอดใส่เองก็เป็นส่วนสำคัญของกระบวนการสืบพันธุ์
ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 มิลตัน ไดมอนด์ (Milton Diamond) นักวิจัยจากโรงเรียนแพทย์ มหาวิทยาลัยฮาวาย (University of Hawaii) เคยเสนอแนวคิดที่น่าสนใจว่า แบบแผนของการสอดใส่ระหว่างการผสมพันธุ์อาจทำหน้าที่เป็นเหมือน “รหัส” ที่ทำให้ร่างกายของตัวเมียรับรู้ได้ว่ามีการผสมพันธุ์เกิดขึ้นเสร็จสมบูรณ์แล้ว
เขาเรียกแนวคิดนี้ว่า รหัสช่องคลอดของสปีชีส์ (species vaginal code)
เพราะในสัตว์ฟันแทะ การผสมไม่ได้เกิดขึ้นในลักษณะสอดใส่เพียงครั้งเดียวแล้วหลั่งน้ำเชื้อทันที แต่ตัวผู้จะมีการขึ้นคร่อม สอดใส่ ถอนออก เว้นจังหวะ แล้วกลับมาสอดใส่อีกหลายครั้ง ก่อนจะถึงการหลั่งในที่สุด
จำนวนครั้ง ระยะห่าง และจังหวะของการสอดใส่เหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงรายละเอียดเล็กๆ ของพฤติกรรมทางเพศ หากแต่สามารถเปลี่ยนการตอบสนองทางสรีรวิทยาของตัวเมียได้จริง
การกระตุ้นบริเวณช่องคลอดและปากมดลูกซ้ำๆ จะส่งสัญญาณผ่านระบบประสาทเข้าสู่สมอง และไปกระตุ้นระบบฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ หนึ่งในเหตุผลสำคัญคือการช่วยค้ำจุนให้คอร์ปัสลูเทียม (corpus luteum) ยังคงทำงานต่อไป และสร้างโปรเจสเตอโรนในระดับที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมมดลูกให้พร้อมรับการฝังตัวของตัวอ่อน
ในสัตว์ฟันแทะบางชนิด การกระตุ้นดังกล่าวยังสามารถนำไปสู่ภาวะที่เรียกว่า การตั้งท้องเทียม หรือ pseudopregnancy ได้ แม้ว่าจะไม่ได้เกิดการปฏิสนธิขึ้นจริงก็ตาม
นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมในการย้ายตัวอ่อนหรือการผสมเทียมของหนู นักวิจัยมักต้องให้ตัวเมียผสมกับตัวผู้ที่ทำหมันด้วยการผูกท่อนำอสุจิแล้ว หรือ vasectomized male เสียก่อน ตัวผู้เหล่านี้ไม่สามารถทำให้ไข่ปฏิสนธิได้ แต่ยังคงสามารถผสมพันธุ์และกระตุ้นระบบสืบพันธุ์ของตัวเมียให้เข้าสู่ภาวะพร้อมรับการตั้งครรภ์ได้
พูดอีกอย่างก็คือ การเอาสเปิร์มเข้าไปให้ถึงไข่อาจยังไม่เพียงพอ ร่างกายของตัวเมียยังต้องได้รับ “สัญญาณว่าการผสมพันธุ์เกิดขึ้นแล้ว” ด้วย และตรงนี้เองที่ทำให้ดีนเริ่มสงสัยว่าจุกอุดพวกนี้อาจมีหน้าที่มากกว่าการเป็นเพียงจุกที่กั้นน้ำเชื้อไม่ให้ไหลย้อนกลับ หรือกันตัวผู้รายอื่นไม่ให้เข้ามาผสมต่อ
เพราะหลังจากตัวผู้ถอนอวัยวะเพศออกไปแล้ว จุกอุดยังคงติดอยู่บริเวณช่องคลอดและปากมดลูกของตัวเมียต่อไปอีกเป็นเวลาหลายชั่วโมง หรือในบางกรณีก็นานกว่านั้น เป็นไปได้หรือไม่ว่า จุกอุดที่ยังค้างคาอยู่นี้จะยังคงสร้างแรงกดหรือการกระตุ้นเชิงกลต่อบริเวณช่องคลอดและปากมดลูกต่อไป หลังจากที่การผสมพันธุ์สิ้นสุดลงแล้ว
หรืออีกทางหนึ่ง ตัวมันเองอาจทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บสารจาก seminal fluid แล้วค่อยๆ ปล่อยสัญญาณทางชีวเคมีบางอย่างออกมาในช่วงเวลาหลังการผสม
หากเป็นเช่นนั้น จุกแห่งการสืบพันธุ์ก็อาจไม่ได้ทำหน้าที่เพียงแค่ “อุดรู” หลังจากตัวผู้จากไป เพื่อกีดกันตัวผู้ตัวอื่นๆ แต่ยังอาจทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของสัญญาณที่ตัวผู้แอบฝากรักเอาไว้ในร่างกายของตัวเมีย เพื่อบอกให้หนูสาวได้รับรู้ว่าการผสมพันธุ์นี้ได้เกิดขึ้นและเสร็จสมบูรณ์เรียบร้อยแล้ว ได้เวลาเตรียมมดลูกให้พร้อม เพื่อรอรับสิ่งที่จะตามมา … อย่างเช่นตัวอ่อน
และนี่คือคำถามที่ดีนกับทีมได้กลับมาทดสอบอย่างจริงจังในงานปี 2021
ปัญหาก็คือ ถ้าจะถามว่าจุกอุดมีผลต่อการฝังตัวของตัวอ่อนหรือไม่ เราต้องแยกเรื่อง “การปฏิสนธิ” ออกจาก “การฝังตัว” ให้ได้เสียก่อน เพราะจากงานก่อนหน้านี้เรารู้อยู่แล้วว่า เมื่อไม่มีจุกอุด สเปิร์มจะถูกกักอยู่ในระบบสืบพันธุ์ของตัวเมียได้น้อยลง และโอกาสในการปฏิสนธิก็ลดลงด้วย ดังนั้น หากพบว่าหนูน็อกเอาต์ที่ไม่มีจุกอุดมีลูกน้อยลง ก็ยังตอบไม่ได้เต็มปากว่าเป็นเพราะตัวอ่อนฝังตัวไม่สำเร็จ หรือเพียงเพราะไข่ถูกปฏิสนธิน้อยกว่าอยู่แล้วตั้งแต่ต้น
ดีนและทีมจึงใช้วิธีที่แยบคายมากๆ พวกเขาตัดเรื่องสเปิร์มและการปฏิสนธิออกจากสมการไปเลย แล้วใช้เม็ดบีด (bead – เหมือนลูกปัดเล็กๆ) ใส่เข้าไปในมดลูกของตัวเมียแทน
แนวคิดก็คือ ถ้ามดลูกของตัวเมียอยู่ในสภาวะพร้อมสำหรับการฝังตัวจริง เนื้อเยื่อรอบๆ เม็ดบีดจะมีการตอบสนองเช่นเดียวกันกับที่เกิดขึ้นเวลาตัวอ่อนมาฝังตัว นักวิจัยจึงสามารถใช้เม็ดบีดนี้เป็นเหมือน “ตัวอ่อนจำลอง” เพื่อทดสอบความพร้อมของมดลูก
จากการเปรียบเทียบระหว่างหนูตัวเมียสองกลุ่ม
กลุ่มแรกผ่านการผสมมากับตัวผู้ปกติที่สามารถสร้างจุกอุดได้
และอีกกลุ่มผ่านการผสมกับหนูตัวผู้ที่น็อกเอาต์ยีน Tgm4 ออกไปทำให้ไม่สามารถสร้างจุกอุดได้
ชัดเจนว่าหนูตัวเมียที่ผสมกับตัวผู้ปกติ จะมีการตอบสนองต่อเม็ดบีดในลักษณะที่สอดคล้องกับการฝังตัวอย่างชัดเจน
ในขณะที่หนูตัวเมียที่ผสมกับตัวผู้น็อกเอาต์ มีการตอบสนองเรื่องการฝังตัวน้อยกว่ามาก
นี่ทำให้สมมุติฐานที่ว่าจุกอุดเป็นเพียงอุปกรณ์สำหรับกักน้ำเชื้อหรือกีดขวางคู่แข่ง อาจจะไม่เพียงพออีกต่อไป จุกอุดอาจมีหน้าที่ทางสรีรวิทยากับตัวเมียโดยตรง
ซึ่งพวกเขาเชื่อว่ากระบวนการนี้น่าจะเกี่ยวกับการสร้างฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนที่มีบทบาทสำคัญต่อการเตรียมมดลูกและการฝังตัวของตัวอ่อน
หากการไม่มีจุกอุดทำให้ระดับโปรเจสเตอโรนลดลง เรื่องทั้งหมดก็น่าจะอธิบายได้ไม่ยากนัก
แต่ผลที่ได้ออกมากลับตาลปัตร
หนูตัวเมียที่ผสมกับตัวผู้น็อกเอาต์ Tgm4 ยังคงมีการตอบสนองของโปรเจสเตอโรนอยู่ นั่นหมายความว่าความแตกต่างของระดับฮอร์โมนไม่น่าจะมากพอที่จะอธิบายได้ว่าทำไมการฝังตัวจึงลดลงอย่างชัดเจน
จุกอุดน่าจะกำลังทำอะไรบางอย่างที่ซับซ้อนกว่าการเปิดสวิตช์โปรเจสเตอโรนเพียงตัวเดียว
บางทีจุกอุดอาจช่วยกัก seminal fluid เอาไว้ในระบบสืบพันธุ์ของตัวเมียนานขึ้น ทำให้ตัวผู้มีเวลาในการส่งสัญญาณต่อเยื่อบุหรือระบบภูมิคุ้มกันของตัวเมียได้ยาวนานขึ้น
หรือบางทีตัวจุกเองอาจจะค่อยๆ ปล่อยโปรตีนหรือโมเลกุลสัญญาณออกมาหลังการผสมก็เป็นได้
แต่อีกความเป็นไปได้หนึ่งที่ชวนให้นึกถึงงานของมิลตัน ไดมอนด์ ก็คือ ตัวจุกอาจสร้างแรงกดหรือการกระตุ้นเชิงกลต่อบริเวณช่องคลอดและปากมดลูกต่อเนื่องหลังจากที่ตัวผู้จากไปแล้ว ทำให้ระบบประสาทของตัวเมียได้รับสัญญาณนานหรือมากพอที่จะผลักระบบสืบพันธุ์เข้าสู่สภาวะที่เหมาะกับการฝังตัว
แต่จนถึงตอนนี้ เรายังไม่รู้แน่ชัดว่ากลไกไหนเป็นคำตอบ และนี่อาจเป็นเสน่ห์ที่น่าสนใจที่สุดของเรื่องนี้
เพราะยิ่งเราศึกษาและพยายามเข้าใจจุดอุดมากเท่าไร มันก็ยิ่งดูไม่เหมือน “จุก” มากขึ้นเท่านั้น
References :
Diamond, M. (1970). Intromission pattern and species vaginal code in relation to induction of pseudopregnancy. Science, 169(3949), 995-997. https://doi.org/10.1126/science.169.3949.995
Lough-Stevens, M., Young, K. A., & Dean, M. D. (2021). Male-derived copulatory plugs enhance implantation success in female Mus musculus. Biology of Reproduction, 104(3), 684-694. https://doi.org/10.1093/biolre/ioaa228
Robertson, S. A., Guerin, L. R., Bromfield, J. J., Branson, K. M., Ahlstr?m, A. C., & Care, A. S. (2009). Seminal fluid drives expansion of the CD4+CD25+ T regulatory cell pool and induces tolerance to paternal alloantigens in mice. Biology of Reproduction, 80(5), 1036-1045. https://doi.org/10.1095/biolreprod.108.074658
