ไวรัส มีบทบาทอย่างไรในโลกมนุษย์- National Geographic Thailand

ความลี้ลับของไวรัส

ลองวาดภาพโลกที่ไร้ ไวรัส กันเถอะ

เราโบกไม้กายสิทธิ์ แล้ว ไวรัส ทั้งหมดก็หายไป ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้า ไวรัสโปลิโอ ไวรัสมฤตยู อีโบลา ไวรัสโรคหัด ไวรัสโรคคางทูม ไวรัสไข้หวัดใหญ่สารพัด พลันหายวับ ความทุกข์ทนและ การเสียชีวิตของมนุษย์ลดลงอย่างมหาศาล ไม่มีไวรัสเอชไอวี และหายนะจากโรคเอดส์ไม่เคยเกิดขึ้น ไม่มีใครต้องทุกข์ทรมานจากโรคอีสุกอีใส ตับอักเสบ งูสวัด หรือแม้แต่ไข้หวัดธรรมดาอีกต่อไป

ไวรัสโรคซาร์สที่เคยระบาดเมื่อปี 2003 และสร้างความตื่นตระหนกอันเป็นสัญญาณแรกของยุคการระบาดใหญ่ทั่วโลกในสมัยใหม่ก็หายไป และแน่นอน ไวรัส ร้ายกาจอย่างซาร์ส-โควี-2 บ่อเกิดของโรค โควิด-19 กับผลกระทบที่แสนอันตราย แพร่กระจายง่าย และแปรปรวนชวนปวดหัวของมัน ก็หายไปด้วย ฟังแล้วรู้สึกโล่งใจขึ้นใช่ไหม

อย่าเลย

ไวรัส, ประสาทวิทยา
เจสัน เชปเพิร์ด นักประสาทวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยยูทาห์ ถือภาพถ่ายจากการสร้างภาพสามมิติของแคปซูลโปรตีนคล้ายไวรัสที่มีบทบาทสำคัญต่อการรับรู้และความทรงจำ สัตว์บก มีกระดูกสันหลังได้รับยีน เออาร์ซี ซึ่งมีรหัสคำสั่งสร้างความอัศจรรย์ดังกล่าว จากบรรพบุรุษคล้ายไวรัสเมื่อราว 400 ล้านปีก่อน แคปซูลซึ่งดูคล้ายแคปซิดที่หุ้มจีโนมไวรัสนี้ส่งข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างเซลล์ประสาทในสมองมนุษย์ เช่นเดียวกับสมองสัตว์ชนิดอื่นๆอีกมาก (ภาพถ่าย: ซีมอน เอร์เลนด์ซอน, MRC LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY)

ฉากทัศน์นี้คลุมเครือกว่าที่เราคิด ความจริงก็คือ เราอยู่ในโลกของไวรัส ไวรัสที่มีมากมาย เกินคณานับ และหลากหลายเกินประมาณ ลำพังในมหาสมุทรก็อาจมีอนุภาคไวรัสมากกว่าดวงดาว ในเอกภพที่เรามองเห็นแล้ว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจมีไวรัสที่ต่างกันอย่างน้อย 320,000 ชนิดอยู่ในตัว พ้นจากตัวเลขมหาศาลก็คือผลกระทบอันมโหฬาร ไวรัสหลายชนิดเหล่านั้นมีข้อดี ไม่ใช่ข้อเสีย ที่ปรับใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตบนโลก รวมทั้งมนุษย์ด้วย

เราใช้ชีวิตต่อไปโดยไม่มีไวรัสไม่ได้ บรรพบุรุษของเราไม่มีทางโผล่พ้นโคลนตมได้ถ้าไม่มีไวรัส เช่นมีดีเอ็นเอสองสายที่เกิดจากไวรัสและตอนนี้ก็อยู่ในจีโนมของมนุษย์และไพรเมตอื่นๆ ข้อเท็จจริงที่เหลือเชื่อก็คือ ถ้าไม่มีดีเอ็นเอเหล่านี้ การตั้งครรภ์จะเป็นไปไม่ได้ สัตว์บกมีดีเอ็นเอไวรัสฝังอยู่ในยีน ที่ช่วยรวบรวมและเก็บรักษาความทรงจำไว้ในถุงโปรตีนขนาดจิ๋ว ยังมียีนอื่นๆที่ร่วมมือกับไวรัส เพื่อช่วยในการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ ควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน ต้านมะเร็ง อันเป็นผลกระทบสำคัญ

ไวรัส, เอ็มบริโอ
ภาพเอ็มบริโอมนุษย์ที่มีแค่แปดเซลล์ฉายอยู่ด้านหลังโจแอนนา วีซอกกา ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพัฒนาการที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด วีซอกกากับเพื่อนร่วมงานค้นพบว่า เรโทรไวรัสที่ฝังตัวในมนุษย์ อันเป็นลำดับทางพันธุกรรมที่ได้จากการติดเชื้อไวรัสยุคโบราณ จะทำงานในช่วงขั้นตอนพัฒนาการนี้และผลิตโปรตีน วีซอกกาเชื่อว่ายีนที่รู้จักในชื่อ เฮิร์ฟ-เค ปกป้องเอ็มบริโอจากการติดเชื้อไวรัส และช่วยควบคุมพัฒนาการของทารกในครรภ์ได้

ที่ตอนนี้เราเพิ่งจะเริ่มเข้าใจ ปรากฏว่าไวรัสมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นการเปลี่ยนผ่าน ทางวิวัฒนาการสำคัญๆ การกำจัดไวรัสให้หมดสิ้น ตามที่เราวาดภาพ จะทำลายความหลากหลาย ทางชีวภาพมหาศาลในโลกของเรา เหมือนบ้านไม้หลังสวยที่ถอนตะปูทุกตัวออกในฉับพลัน

ไวรัสคือปรสิตก็จริง แต่บางครั้ง ภาวะปรสิต (parasitism) กลับคล้ายภาวะอยู่ร่วมกันแบบอิงอาศัย (symbiosis) ที่ทั้งเจ้าบ้านและผู้อาศัยต่างได้ประโยชน์จากกันมากกว่า ไวรัสคือปรากฏการณ์ที่ไม่ได้ดีหรือแย่ไปทั้งหมด เหมือนกับไฟที่มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ทุกอย่างล้วนขึ้นอยู่กับหลายตัวแปร ทั้งไวรัส สถานการณ์ และสิ่งที่เราอ้างอิง มันคือเทวทูตสีดำแห่งวิวัฒนาการที่ทั้งน่าทึ่งและน่ากลัว และนั่นก็ ทำให้มันน่าสนใจเหลือเกิน

ไวรัส, เชื้อก่อโรค, เอ็มบริโอ
แม้จะเป็นที่หวาดกลัวในฐานะตัวก่อโรค แต่ไวรัสยังสร้างความอัศจรรย์ในวิวัฒนาการตั้งแต่แรกเริ่ม ดีเอ็นเอประมาณร้อยละแปดของเรามาจากไวรัสที่ติดบรรพบุรุษมนุษย์เมื่อนานมาแล้วและฝังยีนไวรัสไว้ในจีโนมของเรา ตอนนี้ยีนบางยีนที่ว่ามีบทบาทสำคัญในระยะแรกๆของพัฒนาการเอ็มบริโอมนุษย์และรกที่หุ้มทารกในครรภ์อายุ 13 สัปดาห์ในภาพนี้ (ภาพถ่าย: เลนนาร์ต นิลส์ซอน, TT/SCIENCE PHOTO LIBRARY (ภาพคอมโพสิตประกอบขึ้นจากภาพถ่าย สองภาพ)

เราจะเห็นคุณค่าความหลากหลายของไวรัสได้ต้องเริ่มจากเข้าใจข้อมูลพื้นฐานว่า ไวรัสเป็นและ ไม่เป็นอะไรก่อน การอธิบายสิ่งที่มันไม่ได้เป็นนั้นง่ายกว่า ไวรัสไม่ใช่เซลล์ของสิ่งมีชีวิต เซลล์ชนิด ที่รวมตัวกันจำนวนมากเพื่อประกอบเป็นร่างกายของมนุษย์ หรือดอกไม้สักดอก มีกลไกสลับซับซ้อนในการสร้างโปรตีน สะสมพลังงาน และทำหน้าที่พิเศษอื่นๆ ขึ้นอยู่กับว่าเซลล์นั้นรวมตัวเป็นเซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ท่อลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ หรือเซลล์ประสาท แบคทีเรียก็จัดเป็นเซลล์ที่มีคุณลักษณะคล้ายๆกันนี้ด้วย แต่มีโครงสร้างเรียบง่ายกว่ามาก ส่วนไวรัสไม่ใช่เซลล์ทำนองนี้เลย

คำจำกัดความต่างๆเปลี่ยนแปลงตลอดเวลากว่า 120 ปีที่ผ่านมา มาร์ตินุส ไบเยอริงก์ นักพฤกษศาสตร์ชาวดัตช์ผู้ศึกษาไวรัสใบด่างยาสูบ สันนิษฐานไว้เมื่อปี 1898 ว่า มันคือของเหลว ที่ทำให้ป่วย ต่อมา เรามองว่าไวรัสคือสิ่งที่มีขนาดเล็กซึ่งมองไม่เห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ มีเพียงจีโนมขนาดเล็กมากๆที่จำลองตัวเองในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แต่นั่นเป็นเพียงก้าวแรกของความเข้าใจที่ดีขึ้นเท่านั้น

ปอด,
ปอดของเด็กหญิงวัยสอง ขวบที่เก็บรักษาไว้หลัง เสียชีวิตเมื่อปี 1912 ที่โรงพยาบาลชารีเต ในกรุงเบอร์ลิน เผยหลักฐานว่า ไวรัสโรคหัด กระเซ็นเปื้อนจากปศุสัตว์ มาสู่มนุษย์ในศตวรรษที่สี่ก่อนคริสต์ศักราช หรือเร็วกว่าช่วงเวลาที่เคยคิดกัน กว่าหนึ่งพันปี  เซบาสเตียง กัลวีญัก-สปองเซ นักชีววิทยาวิวัฒนาการจาก สถาบันโรแบร์ทค็อค พบตัวอย่างนี้โดยบังเอิญที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์การแพทย์ในเบอร์ลิน  ภาพถ่าย มาร์คุส บาคมันน์

“ผมขอสนับสนุนมุมมองย้อนแย้งว่า ไวรัสคือไวรัส” อองเดร ลวอฟฟ์ นักจุลชีววิทยาชาวฝรั่งเศส เขียนไว้ใน “แนวคิดของไวรัส” ความเรียงทรงอิทธิพลที่ตีพิมพ์เมื่อปี 1957 คำจำกัดความของเขาไม่มีประโยชน์เท่าไรนัก แต่เป็นอีกวิธีที่จะบอกว่า “พิเศษเฉพาะตัว”

ลวอฟฟ์รู้ว่าการอธิบายไวรัสนั้นง่ายกว่าการนิยาม อนุภาคไวรัสแต่ละอนุภาคประกอบด้วยคำสั่งทางพันธุกรรม (ถ้าไม่อยู่ในดีเอ็นเอก็ในอาร์เอ็นเอ ซึ่งเป็นโมเลกุลเก็บรหัสข้อมูลอีกชนิดหนึ่ง) บรรจุอยู่ในแคปซูลโปรตีน (เรียกว่าแคปซิด) ในบางกรณี แคปซิดจะมีเยื่อหุ้มซึ่งคอยปกป้องและช่วยในการยึดเกาะเซลล์ ไวรัสจำลองตัวเองด้วยการเข้าไปในเซลล์และควบคุมสั่งการไรโบโซมซึ่งเปรียบเหมือนเครื่องพิมพ์สามมิติที่เปลี่ยนข้อมูลหรือรหัสพันธุกรรมให้เป็นโปรตีน

ไวรัส, ค้างคาว
นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามหาเงื่อนงำว่า ไวรัสโคโรนาที่รู้จักในชื่อ ซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) เกิดจากที่ใด เชื่อกันว่าค้างคาวเกือกม้าใหญ่และลิ่นจีน คือเจ้าบ้านที่น่าจะเป็นไปได้ ที่ผ่านมา ไวรัสที่พบในสัตว์สองชนิดนี้เกี่ยวข้องกับไวรัสก่อการระบาดใหญ่ทั่วโลกหลายครั้ง

ถ้าเซลล์เจ้าบ้านโชคร้าย อนุภาคไวรัสใหม่ๆจะทวีจำนวนอย่างมหาศาล ทำให้เซลล์เสียหาย การก่อความเสียหายลักษณะนี้ เช่น การที่ซาร์ส-โควี-2 ทำลายเซลล์เยื่อบุทางเดินหายใจของมนุษย์ คือส่วนหนึ่งที่ทำให้ไวรัสกลายเป็นจุลชีพก่อโรค

แต่ถ้าเซลล์เจ้าบ้านโชคดี ไวรัสอาจแค่ปักหลักในบ้านพักแสนสุขสบายนี้เฉยๆ โดยอาจอยู่ อย่างสงบหรือทำงานแบบย้อนกลับเพื่อฝังจีโนมจิ๋วๆของมันไว้ในจีโนมเจ้าบ้านและรอโอกาส ความเป็นไปได้ประการหลังทำให้เกิดการผสมจีโนมอย่างมากมายหลายรูปแบบจนทำให้เกิดวิวัฒนาการขึ้น แม้กระทั่งการสร้างตัวตนของเราในฐานะมนุษย์

ในหนังสือยอดนิยมเมื่อปี 1983 ปีเตอร์ เมดาวาร์ นักชีววิทยาชาวอังกฤษ กับจีน ภรรยาและบรรณาธิการ ยืนยันว่า “ไม่มีไวรัสใดที่เรารู้ว่าทำประโยชน์เลย ดังที่มีคำกล่าวว่า ไวรัสคือ ‘ข่าวร้ายในห่อโปรตีน’ ” พวกเขาเข้าใจผิด และทรรศนะนี้ยังเป็นที่เชื่อถือของคนที่รู้จักไวรัสเฉพาะในข่าวร้ายอย่างไข้หวัดใหญ่และโควิด-19 แต่ทุกวันนี้ เรารู้แล้วว่าไวรัสบางชนิดมีประโยชน์ สิ่งที่อยู่ในห่อโปรตีนคือพัสดุทางพันธุกรรมที่อาจเป็นข่าวดีหรือข่าวร้ายก็ได้ ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง

เรื่อง เดวิด ควาเมน
ภาพถ่าย เครก คัตเลอร์

สามารถติดตามสารคดี ไวรัสมีบทบาทอย่างไรในโลกมนุษย์ ฉบับสมบูรณ์ได้ที่นิตยสารเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย เดือนกุมภาพันธ์ 2564
.
สามารถสั่งซื้อได้ที่ https://www.naiin.com/category?magazineHeadCode=NG&product_type_id=2


อ่านเพิ่มเติม โรคปอดอักเสบ จากเชื้อโคโรนาไวรัส 2019

เรื่องแนะนำ

ภารกิจตามหาญาติของมนุษย์ฮอบบิท

บรรดาชนเผ่าปิ๊กมี่ (pygmies) ที่อาศัยอยู่บนหมู่เกาะฟลอเรส พวกเขามีร่างกายเล็กแคระไม่ต่างจากมนุษย์โฮโม ฟลอเรเสียนซิส หรือมนุษย์ฮออบบิทที่เคยมีชีวิตอยู่เมื่อหลายหมื่นปีก่อน และขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าพวกเขามีสายสัมพันธ์ข้องเกี่ยวกันหรือไม่?

ชมคลิปวิดีโอที่เผยกลไกการทำงานอันน่าทึ่งของปีกเต่าทองเป็นครั้งแรก

22 พฤษภาคม 2017 เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นกลไกการทำงานภายในปีกของเต่าทองได้อย่างชัดเจน ปีกของเต่าทองซึ่งเป็นแมลงในอันดับ Coleoptera (ด้วงชนิดต่างๆ) มีความยืดหยุ่นมากพอที่จะพับเก็บได้อย่างซับซ้อนน่าทึ่ง แต่แข็งแรงพอสำหรับใช้บิน ปกติแล้ว กระบวนการพับปีก (ชั้นใน) จะถูกซ่อนไว้เบื้องหลังปีกซึ่งมีลักษณะเป็นเกราะแข็ง (elytra เอกพจน์คือ elytron) ซึ่งเป็นปีกคู่แรกของแมลงเหล่านี้ และมีสีสันโดดเด่นเป็นเอกลักษณ์ เช่น แดง และดำ นักวิทยาศาสตร์สร้างปีกแข็งเทียมขึ้นแล้วนำไปติดไว้กับตัวแมลงเพื่อเผยกระบวนการพับปีกชนิดที่ทำให้เราเห็นรายละเอียดอันน่าทึ่ง การศึกษาการออกแบบและกลไกแห่งโลกธรรมชาตินี้อาจนำไปสู่การพัฒนาวิทยาการทางวิศวกรรมศาสตร์ของมนุษย์ให้ดีขึ้น   อ่านเพิ่มเติม : อะไรคือกุญแจสำคัญที่ทำให้ฉลามมาโกครีบสั้นเป็นฉลามที่รวดเร็วที่สุด?, แมลงสาบมีดีอะไรถึงอยู่มาได้หลายล้านปี ชมคลิปวิดีโอที่เผยความทรหดทนทายาดของสัตว์ที่ได้ชื่อว่า อึดที่สุดชนิดหนึ่งในโลก

ใบหน้าใหม่ของเคที

เรื่องราวต่อไปนี้อาจทำใจยากที่จะอ่าน แต่เราขอให้คุณติตดามการเดินทางอันน่าทึ่งของเคที สตับเบิลฟีลด์ หญิงสาวที่สูญเสียใบหน้าไปเมื่ออายุ 18 ปี และได้รับการปลูกถ่ายใบหน้าใหม่ตอนอายุ 21 ปี นี่คือเรื่องราวของบาดแผล อัตลักษณ์ การฟื้นตัว การอุทิศตน และปาฏิหาริย์ทางการแพทย์อันน่าทึ่ง

การผุพัง การกร่อน และการกัดเซาะ

การผุพัง (Weathering) คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของหินบนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นการแตกหัก ผุพัง หรือยุบสลายของหินจากปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติหรือจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งนับเป็นกระบวนการแรกเริ่มของการก่อกำเนิดดินและการเจริญงอกงามของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ  การผุพังสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ 1. การผุพังทางกายภาพ (Mechanical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหินที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขนาดและรูปร่างภายนอก โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเนื้อหิน โดยมีสาเหตุจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น  การกระทำของคลื่น ลม และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งตามแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างกันจนเกิดการผุพังและแตกสลาย การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ ในช่วงกลางวันและกลางคืน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อการขยายตัวและการหดตัวของหิน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำตามธรรมชาติ เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง ซึ่งก่อให้เกิดน้ำแข็งตามรอยแตกหรือรอยแยกของก้อนหิน สามารถสร้างแรงดันที่ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของรอยแตกร้าวและการผุพังได้ง่าย การกระทำของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทั้งจากพืช สัตว์ และมนุษย์ เช่น การเจริญเติบโตของพืชบนรอยแตกของหิน การขุดเจาะของสัตว์หรือกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์   2. การผุพังทางเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหิน จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างแร่ธาตุภายในหินและปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติ […]