ยีนตัวเดียวในหนึ่งสปีชีส์สามารถทำให้สายพันธุ์อื่นสูญพันธุ์ได้

บางชนิดมีบทบาทเกินปกติในสิ่งแวดล้อมที่พวกมันอาศัยอยู่ บีเว่อร์สร้างเขื่อนที่สร้างบ่อเลี้ยงปลา นากในป่าสาหร่ายทะเลกินเม่นทะเลให้เพียงพอเพื่อให้สาหร่ายทะเลสามารถเติบโตได้โดยไม่ต้องกินก่อน สายพันธุ์หลักที่เรียกว่าเหล่านี้ยึดระบบนิเวศไว้ด้วยกัน

แต่จะเป็นอย่างไรถ้าระบบนิเวศน์ไม่เพียงแต่อาศัยเพียงสายพันธุ์เดียว แต่สามารถสร้างขึ้นหรือถูกทำลายได้ด้วยสิ่งมีชีวิตเพียงตัวเดียว ยีน? ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ศาสตร์, นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า “ยีนหลัก” การค้นพบนี้อาจมีความหมายว่านักวิทยาศาสตร์คิดอย่างไรเกี่ยวกับระบบนิเวศและสปีชีส์ในระบบนิเวศที่คงอยู่เมื่อเวลาผ่านไป

ในห้องแล็บ นักวิจัยได้สร้างระบบนิเวศขนาดเล็กหลายแห่งซึ่งแต่ละชนิดมีเพียงสี่ชนิดเท่านั้น ที่ด้านล่างของห่วงโซ่อาหารคือ Arabidopsis thalianaซึ่งเป็นพืชประจำปีขนาดเล็กที่เป็นที่ชื่นชอบของนักชีววิทยา (มีการจัดลำดับจีโนมเมื่อ 20 กว่าปีที่แล้ว) ในแต่ละระบบนิเวศ พืชทำหน้าที่เป็นอาหารของเพลี้ยสองชนิด ซึ่งจะเลี้ยงตัวต่อปรสิต

ระบบนิเวศขนาดกล่องขนมปังแต่ละอันประกอบด้วยหลายตัว Arabidopsis พืช. ในบางระบบ พืชมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกัน—เป็นการเพาะเลี้ยงแบบเชิงเดี่ยว ในอีกรูปแบบหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมได้รับการแนะนำโดยการเปิดและปิดยีนสามตัว—MAM1, AOP2 และ GSOHนักวิจัยมุ่งเน้นไปที่ยีนเหล่านี้เนื่องจากรักษาการผลิตสารประกอบที่เรียกว่าอะลิฟาติกกลูโคซิโนเลต ซึ่งปกป้องพืชโดยการยับยั้งเพลี้ยอ่อนที่หิวโหย ระบบนิเวศทดลองบางแห่งมีจำนวนของการผสมผสานทางพันธุกรรมที่แปรผันมากกว่าระบบนิเวศอื่นๆ นักวิจัยเฝ้าดูเพื่อดูว่าพืช เพลี้ยอ่อน และตัวต่อจะอยู่ร่วมกันได้ดีเพียงใดในแต่ละสถานการณ์

ตามที่ทีมคาดหวัง ระบบนิเวศที่มีพืชที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากขึ้นกลับกลายเป็นว่ามีเสถียรภาพมากขึ้น สำหรับพืชแต่ละชนิดที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมต่างกันซึ่งนักวิจัยได้เพิ่มเข้าไปในส่วนผสม อัตราการสูญพันธุ์ของแมลงลดลงเกือบ 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับพืชเชิงเดี่ยว

แต่สิ่งที่ทำให้นักวิจัยตกตะลึงก็คือผลลัพธ์นี้ดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับยีนตัวเดียว โดยไม่คำนึงถึงความหลากหลาย หากระบบมีพืชที่มีความแตกต่างหรืออัลลีลของ AOP2 ยีนอัตราการสูญพันธุ์ของแมลงลดลงร้อยละ 29 เมื่อเทียบกับระบบที่ไม่มี โดยพื้นฐานแล้วถ้าคุณเปลี่ยนสิ่งนั้น AOP2 อัลลีล คุณแพ้แมลง ความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เพิ่มขึ้นช่วยแมลงเพราะมันเพิ่มโอกาสที่เพลี้ยจะพบกับพืชด้วยตัวแปรยีนที่สำคัญตัวนี้ Matt Barbour ผู้เขียนนำและนักนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยซูริกกล่าวว่า “เราคาดหวังผลกระทบจากความหลากหลาย “แต่ผลกระทบอย่างใหญ่หลวงอย่างไม่คาดคิดของยีนเดี่ยว—นั่นน่าประหลาดใจมาก”

ที่น่าประหลาดใจก็คือกลไกที่ AOP2 อัลลีลส่งผลกระทบต่อเพลี้ย แม้ว่าตัวแปรดังกล่าวจะเปลี่ยนวิธีการผลิตสารประกอบยับยั้งเพลี้ยอ่อนของพืช แต่ก็ช่วยให้พืชเติบโตเร็วขึ้นด้วย สิ่งนี้ทำให้เพลี้ยอ่อนและตัวต่อที่อาศัยพวกมันเป็นอาหาร มีขนาดใหญ่ขึ้นเร็วขึ้น “เพลี้ยอ่อนที่กินพืชสามารถขยายพันธุ์ได้จริง และสามารถขยายพันธุ์ได้เร็วขึ้น ดังนั้นจำนวนประชากรของพวกมันจึงสามารถเติบโตได้เร็วขึ้น” บาร์เบอร์อธิบาย “ฉันไม่ได้คาดหวัง AOP2 ให้มีผลเช่นนี้”

ราเชล เจอร์เมน นักวิทยาศาสตร์ด้านความหลากหลายทางชีวภาพจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย กล่าวว่า “การแสดงให้เห็นว่ายีนตัวเดียวสามารถจัดระเบียบเครือข่ายระบบนิเวศใหม่ได้นั้นเป็นตัวอย่างที่ดีจริงๆ ของสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณนำพันธุศาสตร์และการวิจัยทางนิเวศวิทยาที่ทันสมัยมารวมกัน” ในการวิจัย “นี่เป็นการศึกษาประเภทแรกเช่นนี้ และฉันคิดว่าจะมีอีกมากที่จะเกิดขึ้น”

นักชีววิทยาด้านการอนุรักษ์ทราบมานานแล้วว่าระบบนิเวศที่หลากหลายนั้นยิ่งใหญ่กว่าผลรวมของส่วนต่างๆ ของพวกมัน และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกมันมีความเสถียรมากกว่า ในทำนองเดียวกัน ประชากรสปีชีส์ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากขึ้นมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดได้ เนื่องจากความสามารถที่เพิ่มขึ้นสำหรับพวกมันในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ผลกระทบคล้ายกับการกระจายพอร์ตการลงทุน: ไม่มีใครสามารถแน่ใจได้ว่ายีนใดจะนำไปสู่ความสำเร็จมากขึ้นในฐานะประชากร ดังนั้นยิ่งมีตัวเลือกมากขึ้นเท่าใด โอกาสที่บางสิ่งจะผ่านเข้ามาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

แต่การค้นพบครั้งใหม่นี้ชี้ให้เห็นถึงกลไกที่อาจทำให้ความหลากหลายทางพันธุกรรมมีความสำคัญต่อการคงอยู่ของระบบนิเวศ หากยีนที่แปรผันเฉพาะ—ยีนหลัก—สูญเสียไปจากประชากร อื่นๆ สายพันธุ์อาจสูญพันธุ์ได้ ไม่ใช่แค่เจ้าของยีนเท่านั้น Germain กล่าวว่า “มันไม่ได้เกี่ยวกับความหลากหลายทางพันธุกรรมจริงๆ แต่การมีแหล่งพันธุกรรมที่หลากหลาย คุณกำลังเพิ่มโอกาสในการค้นหาการกลายพันธุ์ที่สำคัญเฉพาะตัว” “นั่นเป็นหนึ่งในสิ่งที่เจ๋งเกี่ยวกับบทความนี้ — มันอาจจะเป็นสิ่งที่นักนิเวศวิทยาไม่มากที่คิดมากเกี่ยวกับเรื่องนี้”

Barbour กล่าวว่าเขาไม่สงสัยว่ายีนหลักจะยึดทุกระบบนิเวศไว้ด้วยกัน “ผมไม่คิดว่ามันจะเป็นเรื่องธรรมดา” เขากล่าว “แต่เมื่อพวกเขาอยู่ที่นั่น พวกเขาจะมีความสำคัญ”

บางที Barbour รำพึงถึงวิทยาศาสตร์ในที่สุดสามารถใช้ประโยชน์จากยีนหลักในการปกป้องและฟื้นฟูความหลากหลายทางชีวภาพ “มนุษย์ได้เพาะพันธุ์พืชมาเป็นเวลานานและมีการดัดแปลงพันธุกรรมเมื่อไม่นานมานี้” เขากล่าว “จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเรารู้จักยีนที่จะไม่เพียงแต่อยู่รอดได้ดีขึ้น แต่ยังส่งเสริมความหลากหลายทางชีวภาพด้วย? ฉันคิดว่านั่นเป็นความหมายที่ยิ่งใหญ่และน่าสนใจจริงๆ” แต่นั่นยังคงเป็นคำถามที่ต้องดำเนินการในอนาคต “เราเพิ่งอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพยายามแยกแยะผลกระทบของยีนเหล่านี้ต่อระบบนิเวศ” บาร์เบอร์กล่าวเสริม

.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*