เรื่องชวนฉงนของแมลง กะการฉายแสงไส้เดือนดิน

เขียนโดย biology เมื่อ . หัวข้อ บทความ, บทความปี 2548

48-9-1

 

            เก็บข่าวมาเล่าในครั้งนี้ มีข่าวแปลกๆ เกี่ยวกับเรื่องท่อลมของแมลงและการฉายแสงไส้เดือนดิน (Earthworm) ถ้าจะนำมาเล่าทีละเรื่องก็ดูจะเบาเกินไป เลยหยิบเอามาต่อกันซะ จะได้ดูมีเนื้อหาแน่นๆ หน่อย 
            เรื่องแรกที่นำมาเล่า มาบอกกล่าวกันก็เป็นเรื่องของเกี่ยวกับท่อลม หรือ spiracle ของแมลง สำหรับแมลงทั่วๆ ไปแล้ว การหายใจเอาก๊าซออกซิเจนเข้าไปในตัวมากๆ อาจจะทำให้แมลงมีโอกาสตายได้ โดยพบว่าในระยะพักของผีเสื้อทั้งหลาย ถ้าหากยังมีการหายใจอยู่ตลอดเวลา ปริมาณของออกซิเจนที่เข้าไปมากๆ จะทำให้เนื้อเยื่อภายในตัวได้รับความเสียหายและถึงตายได้เลยทีเดียว 
            พื้นความรู้เดิมที่มีอยู่ ก็คือ สัตว์เกือบทั้งหมดก็จะใช้โปรตีนที่มีชื่อว่า “ฮีโมโกลบิน” สำหรับเป็นตัวช่วยควบคุมปริมาณของออกซิเจนที่จะเข้าสู่เนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกาย แต่สำหรับแมลงแล้วมันจะได้รับออกซิเจนโดยตรงเลยผ่านทางระบบท่อลมที่อยู่ตามลำตัว และในแมลงหลายชนิด รวมไปถึงมดและผีเสื้อระบบท่อลมจะเปิดและปิดเป็นจังหวะเมื่อมันอยู่ในระยะพักหรือไม่เคลื่อนไหว (inactive state) ซึ่งจากสมมุติฐานในอดีต นักกีฏวิทยาเชื่อกันว่ามันเป็นวิธีการที่แมลงใช้สำหรับเก็บรักษาน้ำไว้ในตัว และเพื่อปรับตัวให้สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมที่มีระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูง 
             มาถึงตอนนี้ Stefan Hetz แห่งมหาวิทยาลัย Humboldt ในนครเบอร์ลิน ประเทศเยอรมัน และ Timothy Bradley จากมหาวิทยาลัย California ได้เสนอแนวคิดที่เขาทั้งสองคนต่างเห็นพ้องต้องกันว่ารูปแบบการหายใจของแมลงแบบนี้น่าจะช่วยป้องกันเนื้อเยื่อของแมลงที่กำลังอยู่ในระยะพักไม่ให้ได้รับความเสียหายจากการที่หายใจเอาออกซิเจนเข้าไปมากเกินไป เลยสร้างรูปแบบการหายใจแบบเปิดปิดท่อลมข้างลำตัวให้เป็นจังหวะขึ้นมา

48-9-2

            นักวิจัยทั้งสองคนได้ทำการศึกษาโดยสอดท่อเล็กๆ เข้าไปในท่อลมของหนอนผีเสื้อกลางคืนชนิดหนึ่งเพื่อตรวจวัดปริมาณความเข้มข้นของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ภายในร่างกายของมัน ผลที่พบก็คือเจ้าตัวหนอนสามารถที่จะควบคุมระดับของออกซิเจนภายในร่างกายให้อยู่ที่ระดับ 1 ใน 4 ของความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศได้ ถึงแม้ว่าเราจะทำให้ระดับออกซิเจนในร่างกายมันขึ้นมาเป็น 2 เท่า เจ้าตัวหนอนก็สามารถที่จะปรับลดระดับความเข้มข้นของออกซิเจนให้ลงมาได้ในระดับปกติของมัน ทีมวิจัยจึงตั้งข้อสังเกตว่าระบบหายใจของแมลงถูกปรับมาให้เหมาะกับกิจกรรมหนักๆ ที่ต้องใช้ออกซิเจนมากๆ เช่น การบินเป็นต้น ดังนั้นเมื่อมันอยู่ในระยะพักมันจึงต้องปิดท่อลมของมันไว้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดพิษขึ้นเนื่องจากปริมาณของออกซิเจนที่ไหลเข้าสู่ร่างกายมากเกินไป

             เรื่องที่สองเป็นเรื่องการฉายแสงไส้เดือนดินบางคนอาจจะบอกว่าไม่แปลกก็ได้ แต่ผมเห็นว่าผลที่ออกมามีความแปลก เลยนำมาเล่าต่อ ข่าวที่ว่าก็คือการที่นักวิทยาศาสตร์พบว่า การฉายรังสีที่มีความเข้มของรังสีไม่มากนักจะทำให้ไส้เดือนดินเปลี่ยนรูปแบบของการสืบพันธุ์ จากเดิมที่เคยแตกตัวออกเป็นชิ้นเล็กๆ และเจริญเป็นตัวใหม่ หรือที่เรียกกันว่าเป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศไปเป็นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ 
            โดยไส้เดือนดินที่นำมาทดลองเป็นไส้เดือนดินที่พบอาศัยในประเทศญี่ปุ่น และชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Enchytraeus japonensis  ซึ่งโดยปกติทั่วไปแล้วไส้เดือนดินชนิดนี้ จะมีการเพิ่มจำนวนโดยการแบ่งตัวหรือแยกชิ้นส่วนลำตัวของมันออกเป็น 6-13 ชิ้นส่วน (fragmentation) สำหรับไส้เดือนที่เจริญเติบโตเต็มที่แล้ว และไส้เดือนดินแต่ละชิ้นส่วนก็จะเจริญเติบโตไปเป็นไส้เดือนตัวใหม่ต่อไป (regeneration) และใช้เวลาแค่ 4 วัน ชิ้นส่วนแต่ละชิ้น ก็จะเจริญจนเป็นตัวไส้เดือนสมบูรณ์ แต่ถ้าจะรอให้เจริญเติบโตจนมีความยาวสูงสุดก็จะใช้เวลาประมาณ 10 วัน และหลังจากนั้นก็จะมีการแบ่งชิ้นส่วนอีก เกิดเป็นวงจรเช่นนี้ไปเรื่อยๆ 
          
เรื่องของเรื่องที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ที่ชื่อว่า Yukihisa Miyachi และทีมวิจัยของเขาจาก International University of Health and Welfare ในเมือง Otawara ค้นพบความแปลกประหลาดนี้ ก็เพราะว่าเขาได้ลองนำไส้เดือนดินมาฉายรังสีเบต้าที่ระดับ 4.5 micrograys ต่อชั่วโมง ซึ่งความเข้มของรังสีนี้มีมากกว่าที่พบในธรรมชาติ 15 เท่า ผลก็คือ ทำให้ไส้เดือนดินเลิกแตกตัวเป็นชิ้นส่วนเพื่อเพิ่มจำนวน แต่พบว่า 85 เปอร์เซ็นต์ของไส้เดือนดินที่นำมาทดลอง หันกลับมาสร้างไข่ (eggs – ไส้เดือนดินจะสร้างทั้งไข่และอสุจิในตัวเดียวกัน) แทน และส่วนมากก็ยังสามารถเจริญไปเป็นไส้เดือนตัวอ่อนได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไส้เดือนดินหันมาใช้รูปแบบการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศแทน หลังจากที่โดนฉายรังสีที่ระดับ 4.5 micrograys ต่อชั่วโมงแล้ว งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Journal of Environmental Radioactivity (ค้นหารายละเอียดเพิ่มได้จากเอกสารอ้างอิง และสามารถอ่านงานวิจัยฉบับเต็มได้จากอินเทอร์เน็ตด้วย)

48-9-3

             เรื่องที่น่าแปลกของการศึกษาวิจัยครั้งนี้ก็คือ ทีมนักวิจัยพบว่าผลของพฤติกรรมการสืบพันธุ์ดังกล่าวจะหายไปเมื่อระดับความเข้มของรังสีเพิ่มไปเป็นที่ 30 micrograys ต่อชั่วโมง และหลังจากการฉายรังสีไปแล้วเพียงแค่ 14 ชั่วโมง ไส้เดือนดินก็หันกลับมาใช้วิธีการแตกตัวเป็นชิ้นส่วนเพื่อเพิ่มจำนวนเหมือนเดิม 
             จากงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ขาวญี่ปุ่นในเรื่องนี้ทำให้ Keith Baverstock นักรังสีวิทยา University of Kuopio ในฟินแลนด์ ได้กล่าวว่าการค้นพบในครั้งนี้เปรียบเหมือนกับเราค้นพบกรุสมบัติอันเก่าแก่ ที่จะบอกเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในอดีตได้เป็นอย่างดี เพราะว่าระดับของรังสีในโลกนี้ในสมัยที่ไส้เดือนดินมีวิวัฒนาการอยู่เมื่อ 100 ล้านปีมาแล้วเนี่ย จะมีระดับความเข้มของรังสีสูงมากกว่าในปัจจุบันถึง 10 เท่าเลยทีเดียว และการค้นพบในครั้งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจกลไกเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่มีทั้งแบบอาศัยเพศและแบบไม่อาศัยเพศมากขึ้นด้วย

 

 


 

 

แปลและเรียบเรียงจาก 
1. “Radiation turns earthworms on”. NewScientist, 5 February 2005, page 19. 
2. “Why insects resist a breath of fresh air”. NewScientist, 5 February 2005, page 19. 
3. “Gray-Microgray” – Science Terms. (Online). Available : 
           
http://www.bartleby.com/64/C004/037.html (Retrieved 20/04/05). 
4. “Low dose -emitter source induces sexual reproduction instead of fragmentation in 
           an earthworm, Enchytraeus japonensis”. 2005. Journal of Environmental Radioactivity. 
           Volume 79, Issue 1, Pages 1-5. Available : 
http://www.sciencedirect.com 
          (Retrieved 20/04/05).

424 total views, 0 views today