1
ผมเชื่อว่าผู้อ่านหลายท่านคงมีเพื่อนหรือคนรู้จักที่เป็นฝาแฝดอยู่บ้าง
ผมเองก็มีเพื่อนที่มีน้องสาวฝาแฝดเหมือนกัน เป็นแฝดแบบฝาเดียว หรือที่เรียกว่า ‘แฝดเหมือน’ ซึ่งเกิดจากการปฏิสนธิของไข่หนึ่งใบและอสุจิหนึ่งตัว
เรียกได้ว่าตอนเกิดมาหน้าตาเหมือนกันอย่างกับแกะ
ในทางชีววิทยาแล้ว แฝดเหมือนมีชื่อเรียกทางวิทยาศาสตร์แบบเก๋ๆ ว่า monozygotic twins หรือก็คือฝาแฝดที่เกิดจากไซโกตเดียวกัน – คือเกิดจากไข่หนึ่งใบผสมกับอสุจิหนึ่งตัวนั่นแหละ – คุณลักษณะพิเศษของฝาแฝดแบบนี้คือ ทั้งคู่จะมีสารพันธุกรรม (Deoxyribonucleic acid – เอาง่ายๆ ก็คือ DNA นั่นแหละ) เหมือนกัน ดังนั้นแล้วแฝดลักษณะนี้จะเป็นเพศเดียวกันเสมอ
แต่ใครก็ตามที่พอจะรู้จักแฝดคู่นี้ก็คงจะพอบอกเลาๆ ได้ว่าคนน้องหน้าตาดีกว่าอยู่นิดหน่อย และผมเชื่อว่าใครก็ตามที่มีเพื่อนเป็นฝาแฝด ก็คงรู้สึกไม่ต่างกันว่าเพื่อนของคุณกับแฝดของเขาหรือเธอนั้นต่างกันชนิดว่าถ้าเดินมาคู่กันยังไงก็คงทักไม่ผิด
ทั้งๆ ที่ทั้งคู่มี DNA เหมือนกัน
คำถามคือ ทำไม?
2
ย้อนเวลากลับไปเมื่อ 20 ปีก่อนในปี 1996 แกะตัวที่โด่งดังที่สุดในโลกที่ชื่อ ดอลลี (Dolly) ได้ถือกำเนิดขึ้น ถือเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวแรกของโลกที่เกิดขึ้นจากการโคลนนิ่ง
ในทางปฏิบัติแล้ว ดอลลี่มีแม่ถึง 3 ตัว โดยตัวหนึ่งมอบเซลล์ไข่ ตัวที่สองให้ DNA และตัวสุดท้ายเป็นแม่อุ้มบุญ (ตั้งทอง)
โดยเซลล์ไข่จากแกะตัวแรกจะถูกนำมาดึงนิวเคลียสออก จากนั้นเซลล์นิวเคลียสจากต่อมน้ำนมของแกะตัวที่สองจะถูกใส่เข้าไปในเซลล์ไข่ของแกะตัวแรก หลังจากนั้นตัวอ่อนจะถูกนำไปฝากให้แกะตัวที่สามตั้งท้อง
แม้จะดูเหมือนว่าดอลลี่มีแม่ถึง 3 ตัว แต่หากดูเฉพาะในแง่พันธุกรรมแล้ว ดอลลี่เป็นลูกของแม่แกะตัวที่สองเท่านั้น เพราะ DNA ของดอลลี่และ DNA ของแม่แกะตัวที่สองนั้นเหมือนกันอย่างกับแกะ!
แต่เมื่อดอลลี่โตขึ้น เหล่านักวิทยาศาสตร์ก็ตระหนักว่าดอลลี่นั้นต่างจากแม่แกะเจ้าของต้นฉบับ DNA มาก ดอลลี่เริ่มเป็นโรคไขข้อตั้งแต่อายุยังน้อย และตายด้วยโรคปอดเมื่ออายุเพียง 6 ปีกว่า ทั้งที่จริงๆ แล้วแกะพันธุ์นี้น่าจะมีอายุได้ถึง 12 ปี
แม้ดอลลี่และแม่แกะตัวที่สองจะมี DNA เหมือนกันทุกระเบียบนิ้ว แต่ความแข็งแรงและสุขภาพของแกะสองตัวนี้กลับต่างกันไม่ต่างกับสีดำกับสีขาว
คำถามคือ ทำไม?
3
ในช่วงต้นๆ นับแต่ James Watson และ Francis Crick ค้นพบโครงสร้างของ DNA ในปี 1953 คนในวงการวิทยาศาสตร์จำนวนมากเชื่อว่าพวกเขาสามารถไขความลับของสิ่งมีชีวิตได้แล้ว เพียงถ้าพวกเขาสามารถถอดรหัสความหมายที่ซ่อนอยู่ในเบส 4 ตัว (A, C, G, T) ที่ประกอบสร้างกันขึ้นมาเป็น DNA ได้ ความลับของทุกชีวิตบนโลกก็จะถูกเปิดเผย
แต่ยิ่งมีความรู้เกี่ยวกับ DNA มากขึ้น สิ่งที่พวกเขาค้นพบหาใช่คำตอบ แต่คือปริศนา
ทำไมหนอนผีเสื้อและผีเสื้อที่มี DNA เหมือนกันทุกระเบียบนิ้ว กลับมีรูปลักษณ์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
ทำไมนางพญาผึ้งซึ่งโดยพื้นฐานแล้วมี DNA ไม่ได้ต่างไปจากผึ้งงาน จึงมีชีวิตยืนยาวกว่าถึง 20 เท่า ลองนึกภาพดูง่ายๆ ว่าหากมนุษย์มีชีวิตยืนยาวขนาดนั้น ตอนนี้ประเทศไทยจะยังอยู่ในยุคพระนเรศวรมหาราช และพระองค์ท่านคงมีอายุยืนยาวไม่น้อยกว่า 400 ปี
นี่ยังไม่นับว่าเซลล์เล็บเท้า หัวใจ และสมองของเราๆ ท่านๆ (รวมถึงเซลล์อื่นๆ ในทุกอวัยวะของเราทั้งหมด) ล้วนมี DNA เดียวกัน (ซึ่งทำให้คำกล่าวว่าบางคนคิดด้วยหัวใจ ส่วนบางคนคิดด้วยหัวแม่ตีน มีมูลความจริงอยู่ไม่น้อย) แล้วกลไกอะไรในร่างกายของเรากันเล่าที่คอยควบคุมไม่ให้เล็บนิ้วเท้าของเราไปงอกในสมอง?
ความโชคดีก็คือ ดูเหมือนว่านักชีววิทยาจะมีคำตอบให้กับคำถามเหล่านี้แล้ว ศาสตร์ใหม่ในทางชีววิทยาที่กำลังร้อนแรงในโลกตะวันตกในศตวรรษที่ 21 ที่อาจไขปริศนาแห่งชีวิตให้เราได้นี้มีชื่อว่า Epigenetics
4
Epigenetics มีฐานศัพท์มาจากคำว่า epi + genetics
epi แปลว่า ด้านบน, เหนือขึ้นไป ส่วนคำว่า genetics หมายถึง ศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับยีนส์ ดังนั้น epigenetics จึงหมายถึงศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งที่อยู่นอกเหนือยีนส์
ในขณะที่ genetics พยายามตอบคำถามว่ายีนส์ส่งผลต่อการทำงานและพฤติกรรมของเซลล์และสิ่งมีชีวิตอย่างไร epigenetics กลับพยายามหาคำตอบว่ามีกลไกอื่นอีกหรือไม่นอกเหนือไปจากยีนส์และ DNA ที่เป็นตัวกำหนดการทำงานรากฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งปวง
เพื่อให้เข้าใจสิ่งที่ epigenetics พยายามจะอธิบายมากขึ้น ผมอยากให้ท่านผู้อ่านดูภาพ DNA ในเซลล์ของเรา โดยทั่วไปแล้ว เวลาพูดถึง DNA เรามักนึกถึง DNA ที่มีลักษณะเป็นเส้นยาวบิดเป็นเกลียวและอยู่อย่างโดดเดี่ยว แต่ในความเป็นจริงแล้วไม่ได้เป็นเช่นนั้น DNA จะพันอยู่รอบโปรตีนที่ชื่อว่าฮิสโทน (Histone) จำนวน 8 ตัว โปรตีนทั้ง 8 ตัวนี้จะจับกลุ่มกันเป็นก้อนโดยมี DNA พันอยู่โดยรอบ โดยที่โปรตีนแต่ละตัวนั้นจะมี ‘หาง’ จำนวนมากโผล่ออกมาด้วย (ผมอยากให้ท่านผู้อ่านสังเกต ‘หาง’ เหล่านี้ไว้ให้ดี)
ขอให้ผู้อ่านลองจินตนาการว่า DNA นั้นเปรียบเสมือนเป็น ‘พิมพ์เขียว’ ที่บรรจุข้อมูลและคำสั่งสำหรับทุกฟังก์ชั่นในชีวิตของเรา และโดยตัวมันเองแล้ว ‘พิมพ์เขียว’ นั้นไร้ชีวิต หากปราศจากสถาปนิกผู้เข้ามาอ่าน ตีความ และสร้างสรรค์ผลงานตามแต่ที่เขียนไว้บนพิมพ์เขียวนั้น บ้านหลังงามก็ไม่มีทางปรากฏขึ้น
ทุกชีวิตบนโลกก็เช่นกัน
และเจ้า ‘โปรตีน 8 ตัว’ ที่ว่านี้เองที่เป็น ‘สถาปนิกแห่งชีวิต’ ผู้คอยอ่าน DNA และทำงานสั่งการให้เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บนโลกทำงานตามพิม์เขียวที่บรรจุไว้ใน DNA
ส่วนสถาปนิกคนไหนจะรังสรรค์เล็บเท้า หัวใจ หรือเซลล์สมองขึ้นมา ก็ขึ้นอยู่กับว่าสถาปนิกคนนั้นได้รับ ‘คำสั่ง’ แบบไหน ได้รับมอบหมายให้อ่าน DNA ส่วนไหน ต้องไม่ลืมว่าโดยปกติ DNA ของมนุษย์ยาวถึง 3 พันล้านคู่ และสามารถผสมผสานกันได้ไม่รู้จบ
‘หาง’ ที่งอกออกมาจากโปรตีนทั้ง 8 ตัวเหล่านี้เองที่เป็นตัวรับคำสั่ง เป็นเสมือนสวิทช์เปิดปิดคอยสั่งการการทำงานของเซลล์ เปิดสวิทช์นี้ ปิดสวิทช์นั้น แล้วเซลล์เล็บเท้าก็ถูกผลิตออกมา ปิดอีก 2 สวิทช์ตรงโน้น แล้วเปิดสวิทช์ 3 อันตรงนั้น แล้วเซลล์ที่ว่าก็กลายเป็นเซลล์สมอง
กระบวนการเปิด-ปิดสวิทช์ของยีนส์เหล่านี้ เกิดขึ้นตลอดนับตั้งแต่ทุกชีวิตเริ่มถือกำเนิด สวิทช์บางตัวถูกเปิดหรือปิดอย่างถาวร นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเล็บเท้าของเราถึงไม่ไปงอกในสมอง ในขณะเดียวกัน สวิทช์บางตัวก็ถูกปรับเปลี่ยนได้ตามสภาพแวดล้อม เช่นใครที่ดื่มเหล้ามากๆ สวิทช์ที่สั่งการให้เซลล์ในร่างกายย่อยแอลกอฮอล์จะถูกเปิดออก ทำให้ดื่มได้มากขึ้น ดังนั้นคอจะแข็งหรือเปล่า อยู่ที่การฝึกฝนล้วนๆ ครับ วิทยาศาสตร์พิสูจน์มาแล้ว
ต้องกล่าวไว้ด้วยว่า ความผิดปกติในปุ่มสวิทช์สั่งการเหล่านี้เอง ที่เป็นสาเหตุของโรคมากมาย เจ้าแกะดอลลี่ตอนต้นเรื่องของเราก็โดนโรครุมเร้าและตายไวด้วยเหตุผลนี้ เพราะสวิทช์ต่างๆ ในยีนส์ของเจ้าดอลลี่ไม่ได้ถูกรีเซทอย่างเหมาะสมเหมือนที่เกิดในกระบวนการสืบเผ่าพันธ์ตามธรรมชาติ และในปัจจุบันเองก็มีบรษัทยายักษ์ใหญ่หลายเจ้าพยายามผลิตยาเพื่อเข้าไปแก้ไขเจ้าสวิทช์ชีวภาพเหล่านี้ ทั้งเพื่อรักษามะเร็ง โรคทางสมอง กระทั่งการยืดอายุขัย
และที่จริงฝาแฝดเหมือนทั่วโลกก็แตกต่างกันด้วยเหตุนี้ เพราะสถาปนิกที่ติดตัวพวกเขาหรือเธอมานั้นแตกต่างกัน
5
ความรู้ทาง Epigenetics ที่สั่งสมมาหลายทศวรรษแสดงให้เราเห็นว่า ชุดคำสั่งหรือสวิทช์ที่ว่านี้สามารถส่งผ่านจากรุ่นสู่รุ่นได้ด้วย การทดลองในห้องแล็บแสดงให้เห็นว่าหนูรุ่นพ่อแม่ที่โดนช็อตด้วยไฟฟ้าเมื่อได้กลิ่นอาหารบางชนิด จะส่งต่อความกลัวที่ว่านี้ไปสู่รุ่นลูกและรุ่นหลานด้วย ลูกและหลานของหนูรุ่นแรกจะตัวสั่นและกลัวเมื่อได้กลิ่นอาหารชนิดดังกล่าว แม้ว่าตัวมันเองจะไม่เคยถูกช็อตสักครั้งเดียวเลยก็ตาม
ก่อนที่ทฤษฎีของดาร์วินว่าด้วยการอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด (survival of the fittest) จะออกสู่สายตาสาธารณะชนเป็นครั้งแรกในปี 1859 นักชีววิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งนาม ฌอน แบบติสต์ ลาร์มาค (Sean-Baptiste Lamarck) เคยได้เสนอแนวคิดไว้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 เกี่ยวกับคุณลักษณะที่ส่งต่อจากรุ่นพ่อแม่สู่รุ่นลูกหลาน โดยเขายกตัวอย่างว่าที่ยีราฟคอยาวนั้น เป็นเพราะยีราฟรุ่นพ่อรุ่นแม่พยายามที่จะยืดคอของตัวเองออกไปกินใบไม้ที่อยู่สูง และส่งต่อลักษณะความคอยาวนั้นไปให้ยีราฟรุ่นลูก
ทฤษฏีที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางของดาร์วินทำให้ที่ผ่านมาเราปฏิเสธแนวคิดเช่นนี้ และอธิบายว่าที่ยีราฟคอยาวนั้น เกิดจากการที่ยีราฟที่คอยาวที่สุดนั้นอยู่รอดในภาวะแวดล้อมดังกล่าว ดังนั้นจึงเป็นกลุ่มยีราฟที่อยู่รอด และให้กำเนิดยีราฟรุ่นต่อๆ มาที่คอยาวเช่นเดียวกับพ่อแม่
อย่างไรก็ดี ความเข้าใจใหม่ๆ ที่มาพร้อมกับ epigenetics อาจทำให้เราต้องทำความเข้าใจกับกระบวนการทางชีววิทยาใหม่
จุดสมดุลใหม่อาจอยู่กึ่งกลางระหว่างทฤษฏีของดาร์วินและของลามาร์ค ที่ยีราฟคอยาวขึ้น อาจเป็นเพราะยีราฟที่อยู่รอดคือยีราฟที่คอยาวที่สุด แต่ยีราฟที่คอยาวที่สุดอาจไม่ได้คอยาวมาแต่กำเนิด แต่อาจเป็นยีราฟที่พยายามทำให้ตัวเองคอยาวขึ้นอยู่เสมอก็เป็นได้
สุดท้ายนี้ต้องขออภัยท่านผู้อ่านทุกท่านที่บังเอิญผ่านมาอ่าน หากบทความนี้ยาวไม่ต่างจากคอยีราฟ แค่อยากส่งต่อเรื่องราวที่บังเอิญอ่านมาให้ท่านผู้อ่านเท่านั้นเอง…
