หมึกแวมไพร์จากนรกกุญแจไขอดีต 300 ล้านปี แชมป์จีโนมใหญ่ที่สุดในกลุ่มเซฟาโลพอด

วันที่ 21 พฤศจิกายนที่ผ่านมา วงการวิทยาศาสตร์ทางทะเลและการศึกษาพันธุกรรมทั่วโลกต่างให้ความสนใจกับการค้นพบครั้งสำคัญ เมื่อทีมนักวิจัยนานาชาติประสบความสำเร็จในการจัดลำดับพันธุกรรมหรือจีโนมของสิ่งมีชีวิตลึกลับแห่งท้องทะเลลึกอย่าง เช่น หมึกแวมไพร์จากนรก (Vampyroteuthis infernalis) ผลการศึกษาไม่เพียงแต่เผยให้เห็นขนาดของชุดข้อมูลทางพันธุกรรมที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกในกลุ่มสัตว์ตระกูลเซฟาโลพอด แต่ยังเปรียบเสมือนกุญแจดอกสำคัญที่ไขความลับวิวัฒนาการที่ซ่อนเร้นมากว่า 300 ล้านปี ระหว่างหมึกยักษ์และหมึกกล้วย บรรพบุรุษแห่งท้องทะเล

การค้นพบครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญของวงการชีววิทยาทางทะเล โดยไฮไลท์สำคัญอยู่ที่ขนาดจีโนมของหมึกแวมไพร์ที่มีความยาวมากกว่า 11 พันล้านคู่เบส ตัวเลขนี้สร้างความตกตะลึงให้กับทีมนักวิจัยเป็นอย่างมาก เนื่องจากเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พบว่าจีโนมของมันมีขนาดใหญ่กว่าจีโนมของมนุษย์ถึงประมาณ 4 เท่า และใหญ่กว่าจีโนมของหมึกชนิดที่เคยครองสถิติใหญ่ที่สุดถึง 2 เท่า โดยสาเหตุหลักของขนาดที่มหึมานี้ ร้อยละ 62 เกิดจากองค์ประกอบที่ซ้ำกัน (Repetitive elements) หรือส่วนของ DNA ที่มีการทำซ้ำไปซ้ำมา ซึ่งทำให้โครงสร้างจีโนมพองตัวขึ้นโดยไม่ได้เพิ่มลำดับรหัสพันธุกรรมใหม่แต่อย่างใด

สำหรับหมึกแวมไพร์นั้น แม้จะมีชื่อที่ฟังดูน่าสะพรึงกลัวอย่าง Vampyroteuthis infernalis ซึ่งแปลว่าหมึกแวมไพร์จากนรก แต่ในความเป็นจริงแล้ว พวกมันไม่ใช่สัตว์ร้ายที่ดุร้ายแต่อย่างใด พฤติกรรมตามธรรมชาติของมันไม่ได้ดูดเลือดหรือออกล่าเหยื่ออย่างเกรี้ยวกราด แต่กลับดำรงชีวิตด้วยการกินอนุภาคอาหารที่ลอยมาตามกระแสน้ำในระดับความลึกที่มนุษย์ไม่สามารถอาศัยอยู่ได้ คือ มากกว่า 600 เมตร หรือราว 2,000 ฟุต ลงไป สิ่งมีชีวิตชนิดนี้ถือเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีชีวิต (Living fossil) ที่สืบทอดสายพันธุ์มายาวนานกว่า 183 ล้านปี โดยยังคงรูปลักษณ์และลักษณะทางชีวภาพหลายประการของบรรพบุรุษเอาไว้อย่างครบถ้วน ซึ่งตัวอย่างสำคัญที่นำมาสู่การวิจัยครั้งนี้ ได้รับการสนับสนุนจากเรือวิจัย T/V Hokuto ของมหาวิทยาลัย Tokai ประเทศญี่ปุ่นที่สามารถจับหมึกแวมไพร์ได้โดยบังเอิญในระหว่างปฏิบัติการสำรวจ บริเวณอ่าวซูรูกะ (Suruga) จังหวัดชิซูโอกะ (Shizuoka) ประเทศญี่ปุ่น

เมื่อพิจารณาในเชิงเปรียบเทียบเพื่อให้เห็นภาพชัดเจนขึ้น ข้อมูลจากการจัดลำดับ DNA ระบุว่าขนาดจีโนมของหมึกแวมไพร์อยู่ที่ 11 ถึง 14 กิกะเบส (Gigabases) ในขณะที่ญาติในตระกูลเซฟาโลพอดอื่น ๆ มีขนาดเล็กกว่าอย่างเห็นได้ชัด อาทิ หมึกกระดองทั่วไป (Sepia officinalis) ซึ่งเคยเป็นเจ้าของสถิติเดิม มีขนาดเพียง 5.5 กิกะเบส ตามมาด้วยหมึกกล้วย (Doryteuthis pealeii) ที่ 4.4 กิกะเบส และหมึกยักษ์ธรรมดา (Octopus vulgaris) ที่มีขนาดจีโนมเพียง 2.7 กิกะเบสเท่านั้น ความแตกต่างอย่างมหาศาลนี้เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่บ่งชี้ถึงความพิเศษทางพันธุกรรมของหมึกแวมไพร์

สำหรับนัยสำคัญของการค้นพบนี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่เรื่องขนาด แต่ยังนำไปสู่การไขความลับเรื่องบรรพบุรุษร่วมกันของสัตว์ตระกูลเซฟาโลพอด โดย โอเล็ก ซิมาคอฟ (Oleg Simakov) นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวียนนา อธิบายว่า หมึกแวมไพร์เปรียบเสมือนจุดเชื่อมต่อทางวิวัฒนาการระหว่างหมึกยักษ์ (Octopuses) และหมึก (Squids) ซึ่งทั้งสองสายพันธุ์นี้ได้แยกสายวิวัฒนาการออกจากกันเมื่อประมาณ 300 ล้านปีก่อน แม้ว่าหมึกแวมไพร์จะถูกจัดอยู่ในกลุ่ม Octopodiform หรือกลุ่มที่มี 8 หนวด แต่โครงสร้างโครโมโซมของมันกลับยังคงรักษาลักษณะที่คล้ายคลึงกับญาติในกลุ่ม Decapodiformes หรือพวกที่มี 10 หนวดเอาไว้ ซึ่งเป็นหลักฐานทางพันธุกรรมที่ชัดเจนที่สุดว่า บรรพบุรุษดั้งเดิมของพวกมันอาจมีลักษณะคล้ายคลึงกับหมึก (Squid-like) มากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยคาดการณ์ไว้

นอกจากนี้ การศึกษายังชี้ให้เห็นถึงกระบวนการวิวัฒนาการที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ในขณะที่หมึกยักษ์ยุคใหม่ผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจีโนมอย่างรวดเร็ว ด้วยกระบวนการหลอมรวมและเคลื่อนย้ายตำแหน่งของชิ้นส่วน DNA หรือ Fusion-with-mixing เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม แต่หมึกแวมไพร์กลับเลือกที่จะรักษาโครงสร้างโครโมโซมแบบดั้งเดิมเอาไว้ แม้ว่าจีโนมจะขยายขนาดขึ้นก็ตาม เอเมเซ ทอธ (Emese Tóth) นักพันธุศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวียนนา กล่าวเสริมว่า หมึกแวมไพร์ได้เก็บรักษามรดกทางพันธุกรรมที่มีมาก่อนหน้าการแยกสายพันธุ์ของทั้งหมึกและหมึกยักษ์ ทำให้มันกลายเป็นเสมือนแท่งหินศิลาโรเซตตา (Rosetta Stone) บันทึกข้อมูลแห่งโลกชีววิทยา ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตีความและปะติดปะต่อเรื่องราววิวัฒนาการอันซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตกลุ่มเซฟาโลพอดได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ผลงานวิจัยชิ้นประวัติศาสตร์นี้ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารวิชาการชั้นนำ iScience ซึ่งถือเป็นการเปิดประตูบานใหม่ให้แก่นักชีววิทยาและผู้สนใจทั่วโลก ได้ทำความเข้าใจถึงที่มาและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่แสนมหัศจรรย์ใต้ท้องทะเลลึกเหล่านี้