Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

เมตาไวโรมิกส์ เทคนิคมหัศจรรย์ที่ช่วยผ่าไวรัส

เมตาไวโรมิกส์ เทคนิคมหัศจรรย์ที่ช่วยผ่าไวรัส

“ไวรัส” เป็นชื่อที่หลายคนได้ยินก็รู้สึกหวั่นกลัวขึ้นมาทันที นับเป็นเรื่องไม่น่าแปลกใจเท่าไร เพราะไวรัสหลายชนิดเป็นตัวก่อโรคร้ายแรงที่คร่าชีวิตผู้คนไปจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นเอชไอวีที่ทำให้เกิดโรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง ไข้เลือดออก ไข้หวัดใหญ่ กลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง หรือซาร์ส (SARS) ไปจนถึงอีโบลา

แต่ใช่ว่าไวรัสจะรับบทบาทเป็นผู้ร้ายอยู่เพียงฝ่ายเดียว ทีมนักวิทยาศาสตร์ค้นพบความลับที่น่าสนใจเกี่ยวกับไวรัสมากขึ้นเรื่อยๆ จนอาจนำมาสู่การใช้ประโยชน์เพื่อความอยู่รอดของมนุษย์ได้ในอนาคต

จุดเริ่มต้นของการศึกษาไวรัส

ย้อนไปเมื่อปี ค.ศ. 1892 หนึ่งในการทดลองที่ปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์และแพทยศาสตร์ได้ถือกำเนิดขึ้น

นักพฤกษศาสตร์ชาวรัสเซีย ดมิทรี อิวานอฟสกี (Dmitry Ivanonsky) สนใจโรคใบด่างในใบยาสูบ จึงเก็บเอาน้ำเลี้ยงจากต้นที่ติดโรคมากรองผ่านกระดาษกรองที่มีขนาดเล็กจนแบคทีเรียไม่สามารผ่านออกมาได้ จากนั้นนำของเหลวดังกล่าวมาทาบริเวณใบของต้นที่ยังมีสุขภาพดีอยู่พบว่าต้นยาสูบดังกล่าวติดโรค

มาร์ตินุส เบเยอริงก์ (Martinus Beijerinck) นักจุลชีววิทยาซึ่งชำนาญโรคพืชด้วย ได้ตั้งชื่อตัวการก่อโรคดังกล่าวว่าไวรัส (virus) ซึ่งหมายถึง “พิษ”  ในตอนนั้นนักวิทยาศาสตร์ยังมองไม่เห็นว่าไวรัสมีหน้าตาเป็นอย่างไร จนกระทั่งการมาถึงของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในปี ค.ศ. 1931 ไวรัสใบด่างในต้นยาสูบ (Tobacco mosaic virus) จึงเป็นไวรัสชนิดแรกที่เผยโครงสร้างของตัวเองออกมา

นับแต่นั้นเป็นต้นมา ไวรัสหลายพันชนิดได้ถูกค้นพบ แต่นั่นก็ยังมิอาจเทียงเคียงได้กับความหลากหลายของไวรัสบนโลก

ไวรัสไม่ใช่เซลล์ แต่เป็นสารพันธุกรรมที่ถูกห่อหุ้มด้วยโปรตีน ความแตกต่างหลากหลายของมันจึงขึ้นอยู่กับรหัสพันธุกรรม การศึกษาและจำแนกไวรัสจากลักษณะของสารพันธุกรรมและโปรตีนห่อหุ้มทีละตัวๆ มีข้อจำกัดค่อนข้างมาก เพราะไวรัสไม่สามารถอยู่ได้ด้วยตัวเอง มันจะต้องฝังตัวเข้าไปในเซลล์อื่นๆ ซึ่งหากไม่เหมาะสม ไวรัสก็เพิ่มจำนวนไม่ได้

ด้วยความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีชีวภาพและวิทยาการคอมพิวเตอร์อันก้าวล้ำ นักไวรัสวิทยาได้พัฒนาเทคนิค “เมตาไวโรมิกส์” (metaviromics) ขึ้นมา เพื่อถอดรหัสพันธุกรรมของไวรัสทั้งหมดในทีเดียวจากตัวอย่างที่เก็บมาจากธรรมชาติ

ทีมนักวิจัยนำโดย อาร์วินด์ วาร์ซานี (Arvind Varsani) ได้ร่วมกันตีพิมพ์บทความที่สังเคราะห์ขึ้นมาจากผลงานวิจัยนับร้อยชิ้น ว่าด้วยมุมมองและข้อมูลใหม่ๆ เกี่ยวกับไวรัสในพืช ผ่านวารสาร Nature Reviews Microbiology เมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2019 นี้

ความมหัศจรรย์ที่เคยถูกมองข้าม

เทคนิคทางเมตาไวโรมิกส์ช่วยเผยให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นและตระหนักถึงความมหัศจรรย์ในโลกใบจิ๋วได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น

ในปี ค.ศ. 2019 ประชากรมนุษย์มีอยู่ราวเจ็ดพันล้านคน นับเป็นจำนวนเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณจุลินทรีย์ในดินอันอุดมสมบูรณ์เพียงหนึ่งช้อนโต๊ะ และถ้านำสารพันธุกรรมของไวรัสทุกอนุภาคมาต่อกัน มันจะยาวได้ถึง 250 ล้านปีแสง ซึ่งเป็นระยะทางจากโลกไปจนถึงกระจุกดาวเพอร์ซิอุสเลยทีเดียว

นอกจากนี้ การวิเคราะห์หาจุดร่วมของลำดับดีเอ็นเอก็ทำให้เราต้องประหลาดใจ เพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่พบว่ามียีนที่ทำให้ไวรัสทุกตัวมีจุดร่วมเดียวกัน ต่างจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่ ณ ขณะนี้ยอมรับกันว่าเซลล์ทุกเซลล์บนโลกมีบรรพบุรุษร่วมกัน

หลักฐานจากการศึกษาเชิงเมตาไวโรมิกส์ยืนยันว่า ไวรัสมีต้นกำเนิดอันหลากหลาย ซึ่งก่อนหน้านี้มันอาจจะเคยเป็นเซลล์มาก่อน แต่สูญเสียคุณสมบัติของความเป็นเซลล์ไป อาจจะเกิดจากสารพันธุกรรมของเซลล์ที่หลุดออกมา หรืออาจจะเคยอยู่ได้อย่างอิสระ แต่สุดท้ายต้องมาอาศัยอยู่กับเซลล์อื่น

ในแง่ของบทบาททางนิเวศวิทยา ความสัมพันธ์ระหว่างไวรัสกับพืชส่งผลกระทบต่อความกินดีอยู่ดีของมนุษย์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เกษตรกรที่ปลูกพืชอาหารรวมถึงไม้ดอกไม้ประดับต่างสูญเสียรายได้ไปถึงหกหมื่นล้านบาทต่อปี เพราะโรคจากไวรัส

การทำความเข้าใจกลไกการติดต่อโรคของไวรัสในพืชจึงสำคัญ

ทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่าโรคไวรัสในพืชติดต่อกันต่างจากไวรัสในสัตว์ เพราะโดยพื้นฐานแล้ว สัตว์สามารถเคลื่อนไหวหรือเคลื่อนที่ได้ จึงติดต่อกันผ่านการสัมผัสเป็นหลัก แต่พืชเคลื่อนไหวไม่ได้ จึงมักติดต่อโดยอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นพาหะ เช่น แมงมุม เชื้อรา หนอนตัวกลม รวมถึงโปรโตซัวบางชนิด ล้วนเป็นพาหะของไวรัสในพืช แต่ส่วนใหญ่แล้วการติดเชื้อไวรัสของพืชมีสาเหตุมาจากแมลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มตัวมวน

ไวรัสจะแฝงตัวเองเข้ามากับน้ำเลี้ยงของพืช ตัวมวนที่ไปกินน้ำเลี้ยงจะพาอนุภาคไวรัสแพร่พันธุ์ไปสู่พืชต้นใหม่ทางน้ำลาย

ไวรัสพืชบางชนิดมีกลไกติดเชื้อที่ซับซ้อนไปกว่านั้นอีก โดยที่มันจะแบ่งสารพันธุกรรมของตัวเองออกเป็นหลายๆ กลุ่ม แล้วติดเชื้อเข้าไปพร้อมๆ กัน ซึ่งยังเป็นปริศนาอยู่ว่ากลยุทธ์ดังกล่าวมีประโยชน์อย่างไร

สายสัมพันธ์อันสลับซับซ้อนระหว่างพืช-สัตว์-ไวรัสเป็นสิ่งจำเป็นที่นักวิทยาศาสตร์จะต้องไปไขความลับออกมาให้ได้

ยังไม่นับรวมถึงการทำลายล้างระบบนิเวศโดยมนุษย์ที่อาจจะไปทำให้โยงใยอันเปราะบางนี้พังทลายลง และส่งผลกระทบเชิงลบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในที่สุด

บทความโดย  อาจวรงค์  จันทมาศ

 

อ้างอิง

https://phys.org/news/2019-07-viruses-reshaping-world.html

Date

สิงหาคม 13, 2019

Category

STEM NEWS