มาทำความเข้าใจกันเกี่ยวกับการจัดหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต ตามแนวการจัดระบบใหม่ (ตอนจบ)
มาทำความเข้าใจกัน … เกี่ยวกับการจัดหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต ตามแนวการจัดระบบใหม่ (ตอนจบ)
โดย…ดร.วนิดา ธนประโยชน์ศักดิ์
ความรู้ทางด้านระบบชีวโมเลกุล
ในขณะที่โลกของจุลินทรีย์ได้มีการค้นพบกันมากขึ้น เช่น จุลินทรีย์พวกที่อาศัยลึกลงไปใต้ดิน เป็นต้น และการที่นักจุลชีววิทยาได้เรียนรู้ว่าจะมีการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์เหล่านี้ให้มีปริมาณมากขึ้นได้อย่างไร จึงไม่ต้องสงสัยเลยว่ากลุ่มสิ่งมีชีวิตใหม่ ๆ ที่ถูกค้นพบเหล่านี้ จะถูกนำมาจัดหมวดหมู่ใหม่กันเกิดขึ้น ความรู้ทางด้านระบบชีวโมเลกุลได้เริ่มมาจากการที่นักจุลชีววิทยาได้มีการเปรียบเทียบลำดับยีนของพวกโพรคาริโอตมากันตั้งแต่ปี ค.ศ.1970-1979 โดยใช้หน่วยย่อยเล็ก ๆ ของไรโบโซมอล อาร์เอ็นเอ [small subunit ribosomal RNA (SSU-rRNA)] ในการตรวจสอบหาความสัมพันธ์ทางสายวิวัฒนาการ นักจุลชีววิทยาได้วิเคราะห์ข้อมูลทางพันธุกรรมและในบางกรณีก็ต้องวิเคราะห์ถึงระดับจีโนม และพบ หลักฐานที่ปรากฏออกมาคือ สิ่งมีชีวิตพวกโพรคาริโอตมีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากมาย และพบว่าในทุก ๆ ปีข้อมูลทางพันธุกรรมของโพรคาริโอตก็ถูกนำมาเพิ่มอยู่เรื่อย ๆ ในแขนงย่อยของสายวิวัฒนาการ นักจุลชีววิทยาบางท่านกล่าวว่าแขนงย่อย ๆ เหล่านี้จะปรากฏอยู่ในอาณาจักรใหม่ ๆ แน่นอน ในขณะที่มีโพรคาริโอตจำนวน 4,500 สปีชีส์ที่ได้มีการระบุคุณลักษณะเอาไว้แล้ว และที่พบในดินนั้นก็มีมากกว่า 10,000 สปีชีส์
ในปี ค.ศ. 1977 Woese และ Fox ได้ตรวจสอบหาความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตจากสิ่งมีชีวิตจำนวน 13 ชนิดที่ได้มาเป็นตัวแทน และพบว่ามีสิ่งมีชีวิตอยู่ 4 ชนิดที่จัดเป็นพวกแบคทีเรีย ซึ่งอันที่จริงถึงแม้ว่าพวกแบคทีเรีย (โพรคาริโอต) จะมีน้อยกว่าพวกยูคาริโอตก็ตาม Woese และ Fox ก็ได้เสนอให้มีการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตระบบใหม่ขึ้นมาเหนือระดับอาณาจักร เรียกว่า ยูอาร์คิงดอม (Urkingdom) (บางคนอ่านว่า เออร์คิงดอม) ซึ่งประกอบด้วย ยูแบคทีเรีย อาร์เคียแบคทีเรีย และยูคาริโอต ต่อมายูอาร์คิงดอมก็ได้กลายมาเป็น 3 โดเมน ซึ่งโดเมนอาร์เคียจะมีต้นกำเนิดมาจากกลุ่มของแบคทีเรียทั้ง 4 ชนิดเหล่านั้น ปัจจุบันนี้เราทราบว่ามีอาร์เคียอยู่นับพันชนิดและพวกนี้ก็มีความสำคัญต่อไบโอสเฟียร์มากเช่นกัน
ดังที่ทราบมาแล้วข้างต้นว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเมื่อมีการจัดจำแนกออกเป็นหมวดหมู่แล้วจะต้องอยู่ในโดเมนใดโดเมนหนึ่ง ซึ่งนักวิจัยได้จัดทำแผนภาพสรุปกำเนิดของสิ่งมีชีวิตเอาไว้ในรูปแบบของแผนภูมิของต้นไม้ที่เรียกว่าแผนภูมิต้นไม้ของชีวิต (tree of life) ซึ่งมีแขนงกิ่งก้านแตกออกไปดังภาพที่ 4 โดยมีส่วนสำคัญอยู่สองประการ ดังนี้
ภาพที่ 4 แผนภูมิต้นไม้ของชีวิต
1. แผนภูมิต้นไม้ของชีวิตนี้ประกอบด้วยโดเมนหลัก 3 โดเมน ได้แก่ โดเมนแบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาเรีย โดเมนแบคทีเรียประกอบด้วยโพรคาริโอตที่เรารูจักกันดีอยู่แล้ว รวมทั้งพวกแบคทีเรียที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียด้วย โดเมนอาร์เคีย ประกอบด้วยกลุ่มของสิ่งมีชีวิตพวกโพรคาริโอตที่อาศัยอยู่ตามสิ่งแวดล้อมทั่ว ๆ ไป อาร์เคียบางชนิดนี้สามารถใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งของพลังงานได้และบางชนิดก็มีความสำคัญต่อการเป็นแหล่งแก๊สธรรมชาติที่พบผ่านผิวเปลือกโลก ส่วนโดเมนยูคาเรีย ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ที่มีนิวเคลียสที่แท้จริง โดเมนนี้จะมีกลุ่มสิ่งมีชีวิตอยู่จำนวนมากทั้งสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำพวกพืช ฟังไจ และสัตว์
2. ประวัติแรกเริ่มของโดเมนเหล่านี้ยังไม่ชัดเจน การเปรียบเทียบจีโนมที่สมบูรณ์จากทั้งสามโดเมนแสดงให้เห็นว่า ในระยะเริ่มแรกของชีวิต มีการแลกเปลี่ยนยีนระหว่างสิ่งมีชีวิตในต่างโดเมนเกิดขึ้นกลไกการแลกเปลี่ยนยีนเกิดขึ้นจากการที่ยีนถูกเคลื่อนย้ายจากจีโนมหนึ่งไปยังอีกจีโนมหนึ่งผ่านการแลกเปลี่ยนสสาร และบางทีก็อาจมีการรวมกันของสิ่งมีชีวิตที่ต่างชนิดกันด้วย ดังนั้นยูคาริโอตกลุ่มแรกเกิดขึ้นจากการรวมกันระหว่างบรรพบุรุษของแบคทีเรียและบรรพบุรุษของอาร์เคีย เพราะว่าสายวิวัฒนาการมีฐานข้อมูลมาจากข้อสันนิษฐานที่ว่ายีนถูกส่งผ่านตรงขึ้นไปจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่ง อย่างไรก็ตามการแบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็นสามโดเมนก็นับว่าค่อนข้างจะมีเสถียรภาพมาก
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ได้มีการเปรียบเทียบคุณลักษณะของสิ่งมีชีวิตทั้ง 3 โดเมนเอาไว้เพื่อให้เห็นความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตพวกแบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาเรีย ดังตารางที่ 2
ตารางที่ 2 เปรียบเทียบคุณลักษณะของสิ่งมีชีวิตทั้ง 3 โดเมน
จากข้อมูลในเชิงเปรียบเทียบดังกล่าวมานี้ จึงได้มีการจัดสิ่งมีชีวิตตามสายวิวัฒนาการในระบบใหม่เกิดขึ้น ดังภาพที่ 5
ภาพที่ 5 แผนผังสรุปสายวิวัฒนาการในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต ตามระบบใหม่
จากข้อมูลที่กล่าวมาแล้วนี้ คงจะช่วยให้ครูผู้สอนเข้าใจมากยิ่งขึ้นในการจัดหมวดหมู่สิ่งมีชีวิตตามสายวิวัฒนาการในระดับโดเมน อย่างไรก็ตามการจัดหมวดหมู่สิ่งมีชีวิตก็ยังคงเป็นสมมติฐานที่ได้ผ่านการตรวจสอบและอาศัยข้อมูลเชิงประจักษ์ต่าง ๆ มาประกอบจนทำให้เกิดการยอมรับกันอย่างกว้างขวาง ในการจัดการเรียนการสอนเรื่องอาณาจักรสิ่งมีชีวิต ครูผู้สอนจะเลือกใช้ระบบการจัดตามแบบของใครก็ย่อมได้ แต่ขอให้ระบุด้วยว่าระบบที่ใช้นั้นเป็นของใครเพื่อไม่ให้เกิดความสับสนเกิดขึ้นแก่นักเรียน
เอกสารอ้างอิง
Campbell, N.A. and J.B. Reece. 2005. Biology. 7th edition. San Francisco: Pearson Education.
Baumgartner, L.K. and N.R.Pace. 2007. Current Taxonomy in Classroom instruction: How to teach the new understanding of higher-level taxonomy. The Science Teacher 74 (7): 46-51.
14,213 total views, 2 views today