“อาจฟังดูแปลก แต่นักวิทยาศาสตร์พบหลักฐานว่า
‘ใบหูและรูหู’ ของเราพัฒนาการมาจากเหงือกของปลา”
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นมีความสามารถทางการได้ยินที่ยอดเยี่ยม ค้างคาวได้ยินเสียงแมลงตัวเล็ก ๆ ที่บินอยู่ในความมืด ช้างจดจำเสียงของร้องเพื่อนได้ไกลเกือบ 2 กิโลเมตร และกระต่ายก็ตรวจจับเสียงนักล่าได้ก่อนที่จะถูกกระโจนใส่
“เมื่อเราเริ่มโครงการนี้(โครงการตามหาต้นกำเนิดหูชั้นนอก) ในเชิงวิวัฒนาการนั้นยังคลุมเครือมาก” เกจ ครัมป์ (Gage Crump) ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดและการแพทย์ฟื้นฟู ที่มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย กล่าว
วงการวิทยาศาสตร์ทราบเป็นอย่างดีแล้วว่าหูของเราประกอบด้วย 3 ชั้นคือชั้นใน ชั้นกลาง และชั้นนอก โดยชั้นกลางจะประกอบด้วยกระดูกเล็ก ๆ 3 ชิ้นที่มีต้นกำเนิดมาจากขากรรไกรปลายุคดึกดำบรรพ์ และนั่นทำให้พวกเขาตั้งคำถามต่อไป “มันทำให้เราสงสัยว่าหูชั้นนอกที่เป็นกระดูก อ่อนก็อาจมีต้นกำเนิดมาจากโครงสร้างบรรพบุรุษของปลาหรือไม่?” ครัมป์ กล่าว
หูชั้นนอกของเราและหูชั้นนอกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น ประกอบด้วยกระดูกอ่อนชนิดหนึ่งที่มีความยืดหยุ่นมากกว่าดูกอ่อน ที่มีอยู่ในจมูกและในหมอนรองกระดูกสันหลัง แต่กุญแจสำคัญในการสืบหาต้นกำเนิดนั้นต้องนำงานวิจัย 2 มาเรียงต่อกัน
เชื่อมโยงอย่างบังเอิญ
ในเอกสารฉบับหนึ่งที่เผยแพร่บนวารสาร Science เมื่อต้นเดือนมกราคมได้ให้เบาะแสว่าทำไมสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมถึงเป็นผู้ฟังที่ดี เนื่องจากทีมวิจัยได้บังเอิญค้นพบกระดูกอ่อนชนิดใหม่ในขณะที่เตรียมจะตรวจสอบเนื้อเยื่อหู พวกเขาก็สังเกตเห็นว่ากระดูกอ่อนชนิดนี้ดูแตกต่างจากกระดูกอ่อนชนิดอื่น
เซลล์ของมันเต็มไปด้วยไขมันซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำชนิดหนึ่งที่มักพบในเนื้อเยื่อไขมันมากกว่าจะอยู่ในกระดูกอ่อนที่เกี่ยวพันกัน พร้อมกับตั้งชื่อว่า ‘ลิโปคาร์ทิเลจ’ (lipocartilage) มันมีขนาดใกล้เคียงกันและเรียงกันแน่นคล้ายกับพลาสติกกันกระแทกหรือชิ้นเลโก้ที่เรียงต่อกัน
แม้ว่าเซลล์จะทำให้เนื้อเยื่อมีโครงสร้างที่เสถียร แต่ไขมันและกระดูกอ่อนดังกล่าวก็มีความยืดหยุ่นมากกว่ากระดูกอ่อนเช่นกัน แต่ประเด็นก็คือนักวิทยาศาสตร์พบมันในหูของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นด้วย แต่กลับไม่พบในนก สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก และสัตว์เลื้อยคลาน ซึ่งเป็น กลุ่มที่ไม่มีหูชั้นนอก
สิ่งนี้บ่งชี้ว่ากระดูกอ่อนดังกล่าว “อาจมีส่วนทำให้การได้ยินของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมดีขึ้น” มาร์เกต้า ควากวา (Markéta Kaucká) นักวิทยาศาสตร์ด้านชีววิทยาพัฒนาการที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อชีววิทยาวิวัฒนาการ กล่าว
ขณะเดียวกันงานวิจัยอีกชิ้นที่เผยแพร่บนวารสาร Nature เมื่อต้นเดือนมกราคมเช่นเดียวกันก็แสดงให้เห็นว่า ยีนที่หูชั้นนอกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นอาจเกิดจากยีนที่ใช้สร้างเหงือกของปลา โดยการศึกษาดังกล่าวต่อยอดจากงานวิจัยก่อนหน้าที่ชี้ให้เห็นว่ากระดูกขากรรไกรของปลาในสมัยโบราณนั้นวิวัฒนาการมาเป็นหูชั้นนอกอย่างที่กล่าวไปข้างต้น
ครัมป์และทีมวิจัยได้ค้นพบรูปแบบกิจกรรมของยีนและลำดับดีเอ็นเอที่คล้ายคลึงกันในเนื้อเยื่อเหงือกของปลาซิบราฟิชและกระดูกอ่อนใบหูของมนุษย์ ทั้งหมดนี้ต่างชี้ไปว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจมีอาวุธพิเศษที่ได้รับจากปลา
วิวัฒนาการอันน่าทึ่ง
นักวิจัยได้ใช้การย้อมโปรตีนเพื่อระบุตัวยีนเกี่ยวกับกระดูกอ่อนยืดหยุ่นดังกล่าวในปลาซิบราฟิช ปลาแซลมอนแอตแลนติก และปลาอื่นอีก 3 ชนิดโดยสายพันธุ์เหล่านี้ล้วนเป็นปลากระดูกแข็งในปัจจุบัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากระดูกอ่อนเป็นลักษณะทั่วไปของกลุ่มนี้
ต่อมาพวกเขาได้ทำการทดสอบความเชื่อมโยงทางวิวัฒนาการของกระดูกอ่อนชิ้นนั้นในเหงือกปลาและหูชั้นนอกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยม แต่เนื่องจากกระดูกอ่อนไม่สามารถรอดจากกระบวนการกลายเป็นฟอสซิลได้ นักวิทยาศาสตร์จึงใช้โมเลกุลในการตรวจสอบแทน
การทดลองกระตุ้นกิจกรรมในเเหงือกปลาชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามีสัญญาณเกิดขึ้นในทั้งเหงือกปลาและหูชั้นนอกของมนุษย์ และที่สำคัญเมื่อพวกเขานำยีนที่เกี่ยวข้องกับเหงือกปลาเข้าไปในจีโนมของหนูทดลอง พวกเขาก็พบว่ามันเข้ากันได้และเกิดกิจกรรมขึ้นเช่นเดียวกันอย่างน่าประทับใจ
“นั่นเป็นความมหัศจรรย์อย่างหนึ่งของชีวิตและวิวัฒนาการ” อะบิเกล ทักเกอร์ (Abigail Tucker) นักชีววิทยาพัฒนาการที่คิงส์คอลเลจลอนดอน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้ กล่าว “เครือข่ายการควบคุมยังคงอยู่และสามารถนำมาใช้ซ้ำอีกครั้ง คราวนี้เพื่อสร้างหูชั้นนอกแทนที่จเป็นเหงือก”
เหงือกปลาที่ใช้หายใจใต้นำไม่ได้เปลี่ยนเป็นหูชั้นนอกอย่างแท้จริง แต่เมื่อปลายุคดึกดำบรรพ์วิวัฒนาการมาเป็นสัตว์กระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่บนบก พวกมันก็ไม่ได้จำเป็นต้องสร้างหูชั้นนอกขึ้นมาใหม่ทั้งหมด แต่สามารถใช้โปรแกรมทางพันธุกรรมที่ใช้ในการสร้างเหงือก มาใช้ใหม่เป็นใบหูแทน
ทีมวิจัยระบุอีกว่ากลไกลทางพันธุกรรมเดียวกันนี้ก็สร้างเหงือกของ แมงดาทะเล (Horseshoe Crab) สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในช่วง 400 ล้านปีที่ผ่านมา ดังนั้นหูชั้นนอกที่ช่วยให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ‘ได้ยิน’ ดีขึ้นนั้นมีอดีตที่ไกลแสนไกลในประวัติศาสตร์
กระดูกอ่อนที่โค้งงอกได้ซึ่งอยู่ในหูชั้นนอกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์ปัจจุบันจึงอาจเป็น “กระดูกอ่อนของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่หลงเหลืออยู่ชิ้นสุดท้าย” ครัมป์ทิ้งท้าย
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://www.smithsonianmag.com
อ่านเพิ่มเติม : “ค้างคาว” สุดยอดผลงานวิวัฒนาการ
แพรวพราวยามโบยบิน ทนทานต่อโรคจนน่าฉงน
