การค้นพบนี้เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นเบาะแสของลายบนตัวเจ้าเหมียวและอาจเกิดขึ้นเช่นเดียวกับเสือตัวใหญ่ในป่า

คุณเคยสงสัยไหมว่าเจ้าตัวร้ายขนปุยที่นอนอยู่บนโซฟาทำไมมันถึงมีลายบนตัวเช่นนั้น หรือไม่ก็ลายประหลาดแปลกตาที่ดูแล้วก็น่าขบขันบนอินเตอร์เน็ต สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรนั้นเป็นคำถามที่นักวิทยาศาสตร์สนใจมาอย่างยาวนาน

อักษรตัว M บนหน้าผาก ลายสลิด ลายจุด หมุนวน และบางครั้งก็เป็นรูปหัวใจ ทั้งหมดเกิดจากพันธุกรรมที่ถูกกระตุ้นในเซลล์ผิวหนังของตัวอ่อนแมว การค้นพบนี้เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นเบาะแสของลายบนตัวเจ้าเหมียวของคุณ และอาจเกิดขึ้นเช่นเดียวกับเสือตัวใหญ่ในป่า

มันเป็นความน่าสงสัยที่แม้แต่ ชาล์ส ดาร์วิน เองก็เคยให้ความเห็นไว้ว่าแมวที่หูหนวกส่วนใหญ่แล้วมักมีแมวที่มีสีขาวและมีตาสีฟ้า นั่นหมายความว่าบางเกิดการเปลี่ยนแปลงอะไรบางอย่างภายในร่างกายที่ถูกส่งต่อและได้รับมา แม้ดาร์วินจะมองไม่เห็นพันธุกรรมสมัยใหม่ แต่เขาก็คิดถูก มันคือความผิดปกติทางพันธุกรรมที่สืบทอดมา

“เราคิดว่านี่เป็นครั้งแรกที่ได้เห็นสิ่งที่โมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนารูปแบบ(ลาย)” ดร. เกรกอรี่ เอส. บารสช์ (Dr. Gregory S. Barsh) หนึ่งในทีมวิจัยกล่าวกับ The New York Times

ทีมวิจัยได้ศึกษาผิวหนังตัวอ่อนแมวที่มีอายุ 25 ถึง 28 วันด้วยกล้องจุลทรรศน์ พบว่าเจ้าตัวเล็กเหล่านี้มีผิวหนังส่วนที่หนาและส่วนที่บาง ซึ่งเกิดรูปแบบสีชั่วคราวที่คล้ายกับสีของแมวที่โตเต็มวัย ไม่เพียงเท่านั้น รูปแบบดังกล่าวเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงต้นของการพัฒนาตัวอ่อนก่อนที่จะมีรูขมขนและเม็ดสี

ทำให้นักวิจัยต้องลงให้ลึกขึ้นเพื่อดูว่าเกิดอะไร เมื่อวิเคราะห์เซลล์ผิวหนังที่หนาและบาง พวกเขาพบแต่ละเซลล์มีชุดยีนที่แยกออกจากกันชัดเจน มันมีชื่อว่า ‘Dickkopf WNT Signaling Pathway Inhibitor 4’ หรือ DKK4 ซึ่งอยู่ในเซลล์ผิวหนังที่หนา

บารสช์ อธิบายเปรียบเปรยว่า DDK4 นี้ได้ส่งข้อความไปยังเซลล์อื่น ๆ รอบโดยบอกว่า “คุณเป็นคนพิเศษ คุณคือบริเวณที่เส้นขนสีเข้มจะเติบโตขึ้น” เมื่อทุกอย่างเป็นไปตามแผน เซลล์ที่มียีน DKK4 จะกลายเป็นรอยดำที่ทำให้เกิดลายบนตัวแมวในที่ แต่พันธุกรรมมักมีการกลายพันธุ์เสมอ เช่น จุดขาว หรือลายที่บางลง

ทำให้เราเห็นแมวที่มีลวดลายสะดุดตามากมาย แต่อะไรคือตัวกำหนดว่าลายนี้จะเกิดที่ตรงไหน หรือกล่าวง่าย ๆ ว่า ลายมาอยู่ตรงจุดนี้ได้อย่างไร? ต้องย้อนไปเมื่อประมาณ 70 ปีก่อนในชื่อแนวคิด ‘ปฏิกิริยาการแพร่กระจาย’ (reaction-diffusion) ของนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ อลัน ทัวริง (Alan Turing) ผู้ก่อตั้งสาขาวิชาชีววิทยาเชิงคณิตศาสตร์

ทฤษฎีของเขาคาดการณ์ไว้ว่าระบบสามารถจัดระเบียบตัวเองได้ในระหว่างการพัฒนาโดยมีโมเลกุล (ในกรณีของแมวนี้คือโมเลกุลที่ผลิตโดยยีน) เป็นตัวกระตุ้นและตัวยับยั้งที่เคลื่อนจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่งหรือแพร่ในอัตราที่แตกต่างกัน

ในทางคณิตศาสตร์ หากตัวยับยั้งแพร่กระจายไปไกลกว่าหรือเร็วกว่าตัวกระตุ้น ระบบจะแยกตัวเองออกไป กรณีของแมว ตัวยับยั้งคือยีน DKK4 ที่ไม่ให้เซลล์กระจายออกไปจึงกลายเป็นผิวหนังหนาและสร้างลวดลายขึ้นมา ขณะที่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบตัวกระตุ้นว่าคืออะไร

“เรามักจะนึกถึงเซลล์ที่เคลื่อนไปรอบ ๆ ในระหว่างการพัฒนา” เอเลน ออสตรานเดอร์ (Elaine Ostrander) นักพันธุกรรมศาสตร์จากสถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ สหรัฐฯ กล่าว “แต่การนึกถึงเซลล์เหล่านี้ในรูปแบบ 3 มิติตั้งแต่แรกที่กลายเป็นแถบหนา นั่นเป็นเรื่องที่ล้ำหน้าจริง ๆ”

ทีมงานสรุปว่า การผลิตลายสีของแมวเป็นกระบวนการสองขั้นตอน เริ่มแรกเซลล์ผิวหนังจะกำหนดว่าลายจะเป็นอย่างไร (ซึ่งเป็นกระบวนการทั้งหมดในงานวิจัยนี้) จากนั้นรูขมขนจะเติบโตและสร้างเม็ดสีขึ้นมา เมื่อพิจารณาว่าทั้งหมดเกิดอย่างไร อาจช่วยไขความลับการทำงานในสัตว์อื่น ๆ ด้วยเช่นกัน

“การสังเกตของเราจนถึงปัจจุบันมีเฉพาะในแมวบ้านเท่านั้น” บารสช์กล่าว “ มีความเป็นไปได้ว่า(กระบวนการนี้)จะนำไปใช้กับแมวป่าทั้งหมด 30 สายพันธุ์ แต่เราจำเป็นต้องศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับดีเอ็นเอเพื่อให้ทราบได้อย่างมั่นใจ”

.

ที่มา

Now we know how tabby cats get their stripes (nationalgeographic.com)

How do cats get their stripes? | Live Science

Developmental genetics of color pattern establishment in cats | Nature Communications

อ่านเพิ่มเติม : แมวป่านักล่าผู้ลี้ลับ