ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

ชันสูตร ‘ถุงชา’ หาดีเอ็นเอ ‘แมลง’

 

สําหรับผม การนั่งจิบชายามบ่ายท่ามกลางแสงแดดอุ่นที่ส่องลอดผ่านใบไม้ภายในสวนอันร่มรื่น กับหนังสือที่ชอบ เคล้าคลอไปด้วยเสียงน้ำตกบางเบา ก็ถือเป็นความสุขของชีวิตแล้ว

แต่เปเปอร์ล่าสุดที่เพิ่งตีพิมพ์ออกมาในวารสาร Biology letters ได้ทำลายความรู้สึกอยากดื่มด่ำบรรยากาศจิบชายามบ่ายของผมไปเสียจนแทบหมดสิ้น

ทำไมน่ะหรือครับ?

ก็เพราะนักพันธุนิเวศวิทยา เฮนริก เครเฮนวิงเกล (Henrik Krehenwinkel) จากมหาวิทยาลัยเทรียร์ (Trier University) และทีมวิจัยจากประเทศเยอรมนี ได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถตรวจเจอดีเอ็นเอจากแมลงและสัตว์ขาข้อได้นับพันได้จากถุงชาที่ขายตามในร้านสะดวกซื้อ…

เปเปอร์ของเขาพาดหัวเอาไว้เด็ดดวง “แมลงในถ้วยชา การติดตามความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ขาข้อ และพืชโดยใช้ดีเอ็นเอจากสิ่งแวดล้อมจากตัวอย่างพืชอบแห้ง (The bug in a teacup-monitoring arthropod-plant associations with environmental DNA from dried plant material)”

แค่ชื่อก็บอกไว้ชัดเจนมากว่าอยากจะทำอะไร

เฮนริกเขียนเล่าในเปเปอร์ของเขาว่าสิ่งที่เขาสนใจหลักๆ เลยก็คือเรื่องความหลากหลายของพวกสัตว์ขาข้อ และบทบาทของพวกมันในระบบนิเวศน์

แต่ปัญหาก็คือการติดตามความหลากหลายของพวกสัตว์ขาข้อในธรรมชาตินั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะส่วนใหญ่จะยังยึดติดอยู่กับการวางกับดักเพื่อจับพวกมันมาจำแนกและศึกษา ซึ่งปัญหาก็คือข้อมูลที่ได้ ที่มักจะไม่สมบูรณ์ ขึ้นกับว่าตัวอะไรจะหลงมาติดกับดักที่วางไว้บ้าง

ยิ่งถ้าอยากรู้ความสัมพันธ์ของแมลงกับพืช ยิ่งแล้วใหญ่ เพราะการแยกดีเอ็นเอจากชิ้นพืชมักจะเน้นการชะล้างสารพันธุกรรมแมลงออกมาจากผิวของพืช ซึ่งก็จะได้แต่ดีเอ็นเอของพวกแมลงที่กัดกินแล้วทิ้งคราบหรือร่องรอยไว้บนผิวพืชเท่านั้น อย่างเช่น คราบรอยกัด หรือของเสียที่มันปล่อยเอาไว้ให้เป็นที่ระลึก

ซึ่งดีเอ็นเอที่พวกแมลง (หรือสัตว์ขาข้อ) พวกนี้ ทิ้งไว้บนผิว มักจะอยู่บนตัวอย่างพืชได้ไม่นานนัก ส่วนใหญ่จะเสียหายจากรังสียูวีในแสงแดด หรือไม่ก็อาจจะถูกน้ำฝนชะจนเจือจางหายไป

และเมื่อ pain point ชัดเจน แต่ก็ยังไม่มีใครแก้ เฮนริกก็เริ่มคิดนอกกรอบ เพื่อหาคำตอบให้ปัญหานี้ และคิดว่าจริงๆ ในธรรมชาติ ไม่ว่าจะทำอะไร เกาะ เจาะ วางไข่ ผสมเกสร หรือแม้แต่สร้างรัง พวกสัตว์ขาข้ออาจจะทิ้งร่องรอยอะไรภายในต้นหรือใบพืชมากกว่าที่เราคิด

และร่องรอยเหล่านั้นจะต้องมีดีเอ็นเอของพวกมันอยู่

ร่องรอย “ดีเอ็นเอ” ที่สิ่งมีชีวิตทิ้งไว้ในสภาพเเวดล้อมรอบๆ ตัวมัน ไม่ว่าจะเป็นดิน น้ำ อากาศ ถิ่นที่อยู่ หรือแม้แต่อาหาร จะเรียกว่า “ดีเอ็นเอจากสิ่งแวดล้อม (environmental DNA)” หรือสั้นๆ ก็คือ อีดีเอ็นเอ (eDNA)

เฮนริกเชื่อว่า อีดีเอ็นเอจากรอยขย้ำ หรือรูเจาะ นอกจากจะติดอยู่บนผิวแล้ว ก็น่าจะมีที่ติดฝังอยู่ในเนื้อเยื่อพืชด้วย คือไม่ว่าจะมีความสัมพันธ์อะไรก็ตาม หรือแม้แต่แค่มาอิงอาศัย ยังไงก็ต้องมีเศษซากร่องรอยของอีดีเอ็นเอหลงเหลือติดอยู่ในเนื้อเยื่อไม่มากก็น้อย

และจากประสบการณ์ของเขา ดีเอ็นเอจากตัวอย่างแห้งนั้น คงทนถาวรมาก บางตัวอย่างแม้จะถูกทำแห้งเก็บอยู่ในพิพิธภัณฑ์มาแล้วนานนับหลายทศวรรษ พอเอามาสกัด ก็ยังได้ดีเอ็นเอออกมา

น่าสนใจ! เฮนริกเริ่มมีประเด็นให้ฉุกคิด ไอเดียของเขาเริ่มพุ่งกระฉูด แล้วถ้าเป็นพืชอบแห้งที่ขายกันในท้องตลาดล่ะ ไม่แน่ว่าอาจจะมีตัวอย่างอีดีเอ็นเอที่น่าสนใจก็เป็นได้

และตัวอย่างที่เขาเริ่มสนใจศึกษา ก็คือ ใบชาชนิดต่างๆ ส่วนกาแฟนั้น เขายังไม่สนใจ “ในตัวอย่างอย่างเมล็ดกาแฟที่ผ่านกระบวนการมาอย่างโชกโชน คุณอาจจะแทบไม่เหลืออีดีเอ็นเอ” เขากล่าว “เราก็เลยตัดสินใจจะลองอะไรที่มันใกล้เคียงธรรมชาติมากที่สุดเท่าที่จะทำได้”

เขาเชื่อว่า ถ้าตัวอย่างไม่ได้ต้องผ่านกระบวนการผลิตอะไรเยอะแยะ ยังไงก็น่าจะมีอีดีเอ็นเออะไรที่น่าสนใจหลงเหลืออยู่บ้าง

 

พอตัดสินใจได้ เฮนริกก็เริ่มเดินหน้าสำรวจใบชา หาตัวอย่างเพื่อการทดลองในทันที “คือผมก็เข้าไปสำรวจร้านสะดวกซื้อสองสามแห่ง แล้วก็กวาดใบชาสารพัดชนิดเท่าที่จะหาได้มาเกือบหมด” เขาเล่า

“พวกเขาต้องคิดว่าผมเป็นพวกคลั่งดื่มชาแบบหนักๆ แน่เลย” เฮนริกพูดติดตลก

ทีมเฮนริกจะโฟกัสแค่กับอีดีเอ็นเอที่แยกมาจากชาสมุนไพรที่ทำมาจากใบพืชแค่สี่ชนิด ซึ่งก็คือ คาโมมายล์ (chamomile) มิ้นต์ (mint) ชา (tea) และพาร์สลีย์ (parsley)

เขาเผยว่าอีดีเอ็นเอที่แยกออกมาแล้วได้เยอะสุดคือดีเอ็นเอของพืช “น่าจะ 99.999 เปอร์เซ็นต์ที่เราสกัดได้เป็นดีเอ็นเอของพืช” ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจอะไร “แต่ก็มีส่วนน้อยนิดที่เหลือ ที่เป็นของพวกสัตว์ขาข้อ” เฮนริกกล่าว “ซึ่งก็ดีสำหรับผู้นิยมชมชอบชา เพราะพวกเขาคงต้องการดื่มน้ำชา ไม่ใช่น้ำต้มแมลง”

แต่ปัญหาคือจะทำยังไงให้อีดีเอ็นเอของแมลงนั้นโดดเด่นขึ้นมา เฮนริกขอให้ทีมเปรียบเทียบลำดับพันธุกรรมของยีน COI ของพืชและสัตว์ในกลุ่มสัตว์ขาข้ออย่างละเอียด และใช้ลำดับดีเอ็นเอในส่วนที่ต่างกันมาออกแบบไพรเมอร์ทำจำเพาะสำหรับเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอสัตว์ขาข้อให้โดดเด่นขึ้นมาโดยใช้เทคนิคพีซีอาร์

เฮนริกและทีมทำได้สำเร็จ พวกเขาสามารถจำแนกสัตว์ขาข้อกว่า 200 ชนิดโดยเฉลี่ยในถุงชาแต่ละตัวอย่าง ส่วนใหญ่จะมีความสัมพันธ์ชัดเจนกับพืช และสอดคล้องกับแหล่งที่มาทางภูมิศาสตร์ของพืชนั้นๆ ด้วย เช่น ชนิดของแมลงที่พบในชามิ้นต์ส่วนใหญ่จะตรงกับชนิดของแมลงที่พบในแถบแปซิฟิกนอร์ธเวสต์ (Pacific Northwest region) ของสหรัฐอเมริกาที่นิยมปลูกเปเปอร์มิ้นต์เพื่อส่งออก ในขณะที่ชนิดของแมลงที่เจอในชาเขียว ก็จะตรงกับชนิดของแมลงที่พบมากในแถบเอเชียตะวันออก (ญี่ปุ่น จีน) เป็นต้น

แต่ก็มีแมลงบางชนิดที่ทางทีมยังไม่สามารถจำแนกได้ว่าเป็นแมลงหรือแมงประเภทไหน บางชนิดอาจจะเป็นสัตว์ขาข้อสายพันธุ์ใหม่ที่ยังไม่เคยมีใครค้นพบมาก่อนเลยก็เป็นได้

ซึ่งเป็นอะไรที่น่าตื่นเต้นมาก

 

รวมทั้งหมดแล้ว การศึกษาอีดีเอ็นเอของแมลงในถุงชาของพวกเขาเจอแมลงกว่า 1,200 ชนิด ซึ่งน่าสนใจมาก ต้องบอกว่าข้อมูลแน่นกว่าวางกับดักอยู่อักโข… เล่นเอานักนิเวศวิทยาแมลงหลายคนต่างก็ตื่นเต้นกับงานนี้ไปด้วย

สำหรับเอวา เอจลิงก์ ซิกสการ์ด (Eva Egelyng Sigsgaard) นักอณูนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยออฮูส (Aarhus University) ประเทศเดนมาร์ก งานนี้ถือเป็นการพลิกโฉมการเก็บตัวอย่างทางนิเวศวิทยา

เดิมทีนักกีฏนิเวศวิทยามักจะติดปัญหาอยู่ที่ปริมาณตัวอย่างที่เก็บได้จากธรรมชาติซึ่งมักจะได้น้อยมากๆ ซึ่งทำให้การวิเคราะห์นั้น ตีความได้ไม่ครบ

แต่การประยุกต์เอาถุงชาสำเร็จรูปมาใช้เป็นตัวอย่างนั้น จะช่วยทำให้นักวิจัยสามารถหาตัวอย่างได้อย่างเหลือเฟือและน่าจะช่วยทำให้เราสามารถศึกษาความหลากหลายและการกระจายของแมลงทั่วโลกได้อย่างง่ายดาย (แค่ไปช้อป)

ซึ่งสามารถเอามาต่อยอดเป็นวิธีตรวจเช็กตัวอย่างใบชาและพืชอื่นๆ ที่ด่านกักก่อนเข้าประเทศได้ด้วย ว่าในผลผลิตทางการเกษตรนี้มีแมลงหรือแมงศัตรูพืชอะไรติดมาเป็นของแถมหรือเปล่า แล้วที่จริง ผลผลิตพวกนี้น่าจะมีแหล่งผลิตอยู่ที่ไหนในโลก เหมือนที่ระบุไว้หรือเปล่า

สำหรับเฮนริก อีกประเด็นที่น่าผลักดันคือการสนับสนุนให้เกิดงานวิจัยจากภาคสังคม เพราะแค่เอาพืชมาอบหรือทำแห้งมันไม่ได้ยากและไม่ได้ใช้อุปกรณ์อะไรซับซ้อน อาจจะทำเป็นโครงการวิทยาศาสตร์ภาคประชาชนไปเลย ให้ครูและนักเรียนตามโรงเรียนต่างๆ ช่วยดูเรื่องพืชในท้องถิ่น อบแห้งแล้วส่งมาให้ทีมของพวกเขาหาลำดับพันธุกรรมของแมลง ซึ่งอาจจะช่วยในการสร้างแผนที่การกระจายตัวของแมลงในแต่ละพื้นที่ได้อย่างละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมีมา

และถ้าพวกเขาสามารถเข้าถึงตัวอย่างพืชอบแห้งที่เก็บอยู่ในพิพิธภัณฑ์พืชได้…งานนี้จะยิ่งน่าสนใจขึ้นไปอีก

 

จูลี่ ล็อกวูด (Julie Lockwood) นักนิเวศวิทยา จากมหาวิทยาลัยรัตเกอส์ (Rutgers University) ประเทศสหรัฐอเมริกาให้ความเห็น การเปรียบเทียบชนิดของแมลงที่พบในตัวอย่างพืชปัจจุบัน และตัวอย่างพืชที่เก็บในพิพิธภัณฑ์มาตั้งแต่ทศวรรษก่อนอาจจะช่วยทำให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงระดับประชากรของแมลงตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน และอาจจะช่วยทำให้เราเห็นภาพของวิกฤตการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพที่กำลังเกิดขึ้นในปัจจุบันได้แจ่มชัดขึ้น และอาจจะช่วยให้เราสามารถออกแบบวิธีการที่จะหยุดยั้งหรือชะลอมันได้ดีขึ้นก็เป็นได้

แต่ที่ชัดเจนที่สุด งานนี้จะช่วยเติมจิ๊กซอว์ที่จะทำให้เราเห็นภาพความสัมพันธ์ระหว่างแมลงกับพืชได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น ซึ่งภาคส่วนที่จะได้ประโยชน์แน่ๆ ก็คือภาคเกษตรกรรม เพราะเราจะประเมินได้หมดว่าแมลงใดมีประโยชน์ แมลงใดมีโทษ จะมีกลยุทธ์ช่วยแมลงผสมเกสรได้อย่างไร แล้วจะขับไล่แมลงศัตรูพืชได้ด้วยวิธีไหน หรือว่าจะทำอย่างไรให้แมลงผู้ล่าของพวกแมลงศัตรูพืชเข้ามาช่วยควบคุมการระบาด

ชัดเจนเทคนิคนี้น่าจะเปิดประตูสู่งานวิจัยที่สามารถแปรเปลี่ยนมาเป็นเทคโนโลยีที่มีประโยชน์ได้อีกมาก แต่สำหรับผม แค่จินตนาการว่ามีดีเอ็นเอแมลงในถุงชา ความสุนทรีย์ในการดื่มด่ำรสชาติแห่งใบชาก็หดหายไปหลายส่วน…

คงต้องขอทำใจอีกสักพัก อย่างน้อยก็มีใบชามากกว่า 99.999 เปอร์เซ็นต์แหละน่า…

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022