คนทั่วไปอาจจะรู้จัก “ไวรัส” ในฐานะ “เชื้อก่อโรค” ไม่ว่าจะเป็นหวัด หัด เอดส์ ฝีดาษ พิษสุนัขบ้า โควิด-19 ฯลฯ

แต่รู้หรือไม่ว่าไวรัสคือหนึ่งในตัวละครที่ทรงอิทธิพลที่สุดของระบบนิเวศน์ และเป็นผู้ลิขิตเส้นทางวิวัฒนาการของแทบทุกชีวิตบนโลกรวมทั้งมนุษย์เราด้วย

ไวรัสดำรงชีพเป็นปรสิตอย่างสมบูรณ์ ไวรัสที่อยู่นอกเซลล์เป็นเพียงอนุภาคไร้ชีวิตไม่สามารถขยับเขยื้อนเคลื่อนไหว วิ่งไล่ ชอนไชหรือกระโดดเกาะใคร ได้เพียงรอนิ่งๆ เหมือน “กับระเบิด” ให้เซลล์ที่เป็นเหยื่อพลาดไปสัมผัสและหลงกลดึงมันเข้าไป

เมื่อเข้าสู่เซลล์ไวรัสก็จะตื่นขึ้นมาปล้นยึดกลไกต่างๆ ในเซลล์และเปลี่ยนเซลล์เป็นโรงงานผลิตไวรัสออกมาอีกเยอะๆ กลายเป็นกับระเบิดไร้ชีวิตรอคอยเหยื่อรายต่อไป

สิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิดที่เรารู้จักมีไวรัสอย่างน้อยหนึ่งชนิดเป็นศัตรูคู่อาฆาต ทั้งโลกมีอนุภาคไวรัสอยู่ราวๆ 1,031 ตัว มากกว่าจำนวนดาวทั้งจักรวาลสิบล้านเท่า

การต่อสู้และปรับตัวของสิ่งมีชีวิตต่างๆให้อยู่รอดท่ามกลางไวรัสเหล่านี้เป็นแรงคัดเลือกที่สำคัญอันดับต้นๆ ของการวิวัฒนาการ

ไวรัสหลายชนิดยังสามารถเอาข้อมูลพันธุกรรมของมันแทรกเข้าไปปนอยู่กับพันธุกรรมในจีโนมของเซลล์เป้าหมาย ไวรัสซ่อนเร้นพวกนี้เติบโตเพิ่มจำนวนไปเรื่อยๆ พร้อมกับเซลล์เจ้าบ้าน เมื่ออยู่ในภาวะเหมาะสมค่อยออกมาเป็นตัวไวรัสใหม่

ไวรัสที่เข้าๆ ออกๆ จีโนมแบบนี้เป็นพาหะชั้นดีในการโยกย้ายข้อมูลพันธุกรรมจากเซลล์หนึ่งข้ามไปอีกเซลล์ บ้างก็เป็นยีนของไวรัสเอง บ้างก็เป็นยีนของเซลล์ที่บังเอิญติดมาด้วย

ในมุมนี้ไวรัสก็เหมือนพันธุวิศวกรตามธรรมชาติที่เอาพันธุกรรมจากเซลล์นั้นเซลล์นี้ผสมข้ามกันไปมา

สิ่งมีชีวิตชั้นสูงทุกชนิดที่เรารู้จักมีชิ้นส่วนพันธุกรรมไวรัสแทรกปกอยู่ในจีโนม มนุษย์เราเองก็มีจีโนมไวรัสกลุ่มที่เรียกว่า Endogenous Retro Virus (ERVs) แทรกอยู่ถึงราวๆ 8% ของจีโนมทั้งหมด ไวรัสพวกนี้หลายตัวอยู่กับเรามานานจนกลายพันธุ์และเสียความสามารถในการดำรงชีพเป็นไวรัสอิสระแล้ว

ขณะที่เซลล์เจ้าบ้านเองบางครั้งก็หยิบเอายีนจากไวรัสมาใช้ประโยชน์ซะงั้น

ตัวอย่างคลาสสิคอันหนึ่งก็คือยีนที่ชื่อ Syncytin-1 จาก ERVs ที่เข้าแทรกในจีโนมบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตั้งแต่กว่า 100 ล้านปีที่แล้ว เดิมทีไวรัสใช้โปรตีนจากยีนตัวนี้ในเชื่อมต่อเยื่อหุ้มไวรัสเข้ากับเซลล์เจ้าบ้านระหว่างการบุกรุก แต่เมื่อยีนนี้มาฝังอยู่ในจีโนมนานๆ ก็ถูกวิวัฒนาการดัดแปลงไปให้มีหน้าที่ใหม่คือเชื่อมเยื่อหุ้มเซลล์ที่ผิวรกเข้าด้วยกันกลายเป็นกำแพงกั้นระบบไหลเวียนโลหิตของแม่กับของทารกในครรภ์

กำแพงนี้เป็นจุดแลกเปลี่ยนแร่ธาตุสารอาหารระหว่างแม่กับทารกแต่ไม่ให้เลือดมาปนกันโดยตรงและป้องกันการส่งต่อไวรัสจากแม่สู่ลูกด้วย Syncytin-1 มีบทบาทสำคัญมากในการพัฒนารกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมทั้งมนุษย์ด้วย

เรื่องราวการเปลี่ยนศัตรูเป็นมิตรระหว่างไวรัสกับเจ้าบ้านยังไม่จบลงแบบแฮปปี้เอนดิ้งแค่นี้เพราะเจ้า Syncytin-1 ที่เราไปรับมาดันก่อผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์อีกอย่าง

กระบวนการเชื่อมเยื่อหุ้มเซลล์ของโปรตีน Syncytin-1 ต้องอาศัยโปรตีนคู่ตรงข้ามอีกตัวชื่อ ASCT2 ทั้ง โปรตีนสองตัวนี้แสดงออกที่ผิวเซลล์ที่อยู่ใกล้ชิดกันและมาประกบเข้าคู่กันเหมือน “ลูกกุญแจ” กับ “แม่กุญแจ” เพื่อเริ่มต้นกระบวนการหลอมรวมเซลล์ระหว่างการสร้างรก ปัญหาคือเจ้า ASCT2 ดันเป็นทางเข้าของไวรัสก่อโรคอีกหลายชนิดในตระกูลเดียวกับไวรัสต้นกำเนิด Syncytin-1

เรื่องนี้ไม่น่าแปลกอะไรเพราะ Syncytin-1 เองก็เคยถูกใช้เป็นกุญแจไขเข้าเซลล์เหมือนกัน

แต่ในมุมของวิวัฒนาการนี่คือสภาวะกลืนไม่เข้าคายไม่ออกของเซลล์เจ้าบ้าน เพราะแม้ ASCT2 เป็นจุดอ่อนของการบุกรุกโดยไวรัส แต่จะกำจัดทิ้งก็ไม่ได้เพราะมันยังจำเป็นต่อการสร้างรก

ทีมวิจัยของ Cedric Frechotte จากมหาวิทยาลัยคอร์แนลตั้งสมมุติฐานว่าพระเอกของวิกฤตการณ์นี้อาจจะเป็นไวรัสปริศนาอีกตัวที่มาช่วยอุดรูกุญแจส่วนเกินและปิดทางเข้าผ่าน ASCT2 ของไวรัสก่อโรค

ปรากฏการณ์แบบนี้เคยมีรายงานสัตว์หลายชนิดอย่างหนู แมว และแกะ แต่ยังไม่เคยมีรายงานมาก่อนในมนุษย์

ทีมวิจัยสแกนสำรวจฐานข้อมูลจีโนมมนุษย์เพื่อหายีนจาก ENVs ที่น่าจะผลิตโปรตีนที่สามารถจับกับโปรตีนผิวเซลล์ (ซึ่งรวมถึง ASCT2 ด้วย) ภายในสมมุติฐานว่าความสามารถดังกล่าวอาจช่วยกีดขวางไม่ให้ไวรัสเข้าสู่เซลล์

ทีมวิจัยเจอยีนพวกนี้ราวๆ 1,500 ตัว และเกือบครึ่งของจำนวนนี้ยังแสดงออกได้ในเซลล์มนุษย์

ยีนหลายตัวแสดงออกได้ดีในสเต็มเซลล์และรกของเด็กในครรภ์

และหลายตัวยังเพิ่มระดับการแสดงออกเมื่อเซลล์ติดเชื้อไวรัส

นั่นแปลว่าในจีโนมของมนุษย์ยังมียีนจาก ENVs อีกเป็นจำนวนมากที่อาจจะช่วยปกป้องเราจากไวรัสใหม่ๆ ที่เข้ามารุกรานโดยเฉพาะในช่วงที่อยู่ในครรภ์แม่

ทีมวิจัยสนใจยีน ENVs ตัวหนึ่งที่ชื่อว่า Suppressyn (SUPYN) เป็นพิเศษ

ยีนตัวนี้แสดงออกในรกตลอดช่วงการพัฒนาของทารกในครรภ์ โปรตีนที่ผลิตจากยีนนี้มีโครงสร้างที่สามารถจับกับ ASCT2 ได้เช่นเดียวกับ Syncytin แต่ว่าตัวมันเองไม่ได้มีส่วนที่เกาะติดอยู่กับเยื่อหุ้มเซลล์

ดังนั้น ทีมวิจัยคาดว่า SUPYN ไม่ได้มีหน้าที่เชื่อมเซลล์เข้าให้กันแต่อาจจะมีฤทธิ์รบกวนไวรัสที่เข้าสู่เซลล์ผ่านทาง ASCT2

เพื่อทดสอบสมมุติฐานว่า SUPYN นี้เกี่ยวข้องกับการป้องกันไวรัส ทีมวิจัยสร้างไวรัสลูกผสมขึ้นมาหลายๆ ชนิด บางชนิดเป็นแบบที่เข้าสู่เซลล์ผ่านทาง ASCT2 บางชนิดเข้าสู่เซลล์ผ่านเส้นทางอื่น จากนั้นก็ลองนำไวรัสลูกผสมพวกนี้ไปใส่เซลล์เพาะเลี้ยงที่แสดงออก SUPYN ตามธรรมชาติ (เช่น เซลล์จากรก) เทียบกับเซลล์ที่ไม่ได้แสดงออก SUPYN

พบว่าไวรัสที่กลุ่มที่ต้องเข้าเซลล์ผ่าน ASCT2 เข้าเซลล์ที่แสดงออก SUPYN น้อยกว่าเซลล์อื่นๆ มาก

เมื่อทีมวิจัยลองวิศวกรรมเซลล์ให้แสดงออก SUPYN น้อยลงก็พบว่าเซลล์สูญเสียความสามารถต้านไวรัสกลุ่มนี้ไป

ในทางกลับกันการพันธุวิศวกรรมให้เซลล์ที่ปกติแล้วไม่ได้แสดงออก SUPYN ให้แสดงออกยีนตัวนี้เซลล์เหล่านั้นก็กลับมีความสามารถต้านการเข้ามาของไวรัส ทั้งนี้ การมีหรือไม่มี SUPYN (ไม่ว่าจะจากธรรมชาติหรือตัดแต่งใส่เข้าไป) ไม่ได้มีผลอะไรกับไวรัสอื่นๆ ที่ไม่ได้เข้าเซลล์ทาง ASCT2

ดังนั้น ทีมวิจัยสรุปว่า SUPYN น่าจะมีช่วยปกป้องเซลล์จากการบุกรุกของไวรัสผ่าน ASCT2 แน่ๆ

คำถามที่ตามมาคือพันธมิตรรายนี้เข้ามาอยู่กับต้นตระกูลพวกเราตั้งแต่เมื่อไหร่?

และคงอยู่กับพวกเราตลอดสายวิวัฒนาการไหม?

ผลการศึกษาเปรียบเทียบจีโนมทั้งของมนุษย์และลิงสายพันธุ์ต่างๆ พบว่า ERV ที่เป็นเจ้าของ SUPYN เข้ามาฝังตัวในจีโนมบรรพบุรุษร่วมของพวกเราตั้งแต่กว่า 60 ล้านปีที่แล้ว ก่อนการแยกสายวิวัฒนาการกันระหว่าง “ลิงใหญ่” (hominid, great ape) อย่างชิมแปนซี กอริลลา อุรังอุตัง และมนุษย์ กับ “ลิงโลกเก่า” อย่างพวกลิงแสม ค่าง วอก บาบูน ฯลฯ เมื่อราว 30 ล้านปีก่อน

ที่แปลกคือยีน SUPYN ที่พบในจีโนมลิงใหญ่ทั้งหลายอยู่ในสภาพสมบูรณ์ใกล้เคียงกัน ขณะที่ SUYPN ในลิงโลกเก่าอยู่ในสภาพผุพังกลายพันธุ์ไปจนใช้การไม่ได้ นั่นแปลว่ายีนตัวนี้น่าจะสำคัญกับวิวัฒนาการของพวกเราชาวลิงใหญ่มากกว่าลิงโลกเก่า เหตุผลตรงนี้ยังต้องศึกษากันต่อไป

เรื่องราวของ Syncytin-1 และ SUYPN น่าจะเป็นเพียงเศษเสี้ยวเดียวของความซับซ้อนในความพันธ์ระหว่างไวรัสและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง รวมทั้งมนุษย์ ในจีโนมของพวกเรายังมีเศษซากของไวรัสพวกนี้อยู่อีกมากทั้งที่ตายสนิทแล้วและที่ยังฟื้นคืนมาได้ใหม่ ทั้งที่เป็นศัตรู ที่เป็นมิตร และที่เป็นศัตรูของศัตรูที่กลายเป็นมิตร จีโนมของเราเปรียบเหมือนสำนักงานที่เต็มไปด้วยการเมืองภายในการชิงดีหักเหลี่ยมแข่งขันกันปั่นป่วนวุ่นวาย แต่ก็ยังดำเนินกิจการโดยรวมไปได้ปกติเหมือนไม่มีปัญหาอะไร

ความเข้าใจในความซับซ้อนของกลไกเหล่านี้ไม่เพียงแต่จะช่วยเราตอบคำถามว่าเรามาจากไหนแต่ยังอาจนำมาสู่การประยุกต์ใช้เช่นเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมใหม่ๆ ที่ปกป้องเราจากไวรัสอื่นๆ ที่จ้องจะเล่นงานเราในอนาคต

 

 

---

อ้างอิง
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36302021/
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade4942

 

 

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022