นักวิทยาศาสตร์พบฟันแมมมอธโบราณเผยร่องรอยดีเอ็นเอแบคทีเรีย เก่าแก่ที่สุดที่เคยค้นพบ

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสต็อกโฮล์ม (Stockholm University) ประเทศสวีเดน ร่วมกับสถาบัน Paleogenetics ประเทศเยอรมนี ประสบความสำเร็จในการถอดรหัสดีเอ็นเอจากซากแมมมอธ ยักษ์ใหญ่แห่งยุคน้ำแข็ง และเผยให้เห็น “ชั้นข้อมูลใหม่” ที่ไม่เคยมีใครเข้าถึงมาก่อน นั่นคือดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ที่เคยอาศัยอยู่ร่วมกับพวกมัน ซึ่งถือเป็นร่องรอยจุลินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ

ไมโครไบโอม (Microbiome) ที่ถูกเปิดเผยจากการค้นพบครั้งนี้ อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าทำไมแมมมอธจึงสามารถปรับตัวให้อยู่รอดในสภาพอากาศหนาวจัด กินอะไรเพื่อความอยู่รอดในช่วงที่ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง รวมถึงการที่จำนวนประชากรลดลงส่งผลต่อระบบนิเวศอย่างไร และอาจให้เบาะแสใหม่ ๆ ว่าไมโครไบโอมมีบทบาทต่อการสูญพันธุ์ของพวกมันหรือไม่

คลังข้อมูลในซากฟันและกระดูก

นักวิจัยศึกษาซากฟัน กะโหลก และผิวหนังของแมมมอธไม่ได้เป็นเพียงร่องรอยของสัตว์สูญพันธุ์ แต่ยังเก็บรักษาหลักฐานของจุลินทรีย์ที่เคยอยู่ในร่างกายหรือสิ่งแวดล้อมรอบตัวเมื่อมันตาย ข้อมูลจุลินทรีย์เหล่านี้กำลังพิสูจน์ว่าเป็น นักเล่าเรื่องที่ทรงพลังช่วยให้เข้าใจโรค พฤติกรรมการกิน และความเปลี่ยนแปลงของประชากรในยุคโบราณได้อย่างลึกซึ้ง

การศึกษาที่เผยแพร่ในวารสาร Cell ระบุว่า ทีมวิจัยสามารถติดตามจุลินทรีย์ที่อยู่ร่วมกับแมมมอธตั้งแต่กว่า 1 ล้านปีก่อน จนถึงแมมมอธรุ่นสุดท้ายบนเกาะแรงเกล (Wrangel) เมื่อราว 4,000 ปีก่อน

ผลการวิเคราะห์กว่า 480 ตัวอย่าง

ทีมงานได้วิเคราะห์ข้อมูลจีโนม 483 ชุด จากซากแมมมอธ โดย 440 ชุด เป็นข้อมูลใหม่ที่ไม่เคยถูกจัดลำดับมาก่อน หนึ่งในนั้นคือซากแมมมอธทุ่งหญ้าสเตปป์อายุราว 1.1 ล้านปี ซึ่งใช้เทคนิคทางจีโนมและชีวสารสนเทศเพื่อจำแนกจุลินทรีย์ที่อยู่ในร่างกายกับจุลินทรีย์ที่เข้ามาภายหลังการตาย

เบนจามิน กิเนต์ (Benjamin Ginert) หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า “ผลการวิจัยนี้ช่วยผลักดันการศึกษาดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ให้ย้อนกลับไปได้ไกลกว่าหนึ่งล้านปี และเปิดโอกาสใหม่ในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการร่วมกันของจุลินทรีย์และโฮสต์ของมัน”

ค้นพบร่องรอยจุลินทรีย์โบราณ

ผลการวิเคราะห์พบจุลินทรีย์ 6 กลุ่มที่มีความเกี่ยวข้องกับแมมมอธอย่างต่อเนื่อง เช่น สายพันธุ์โบราณของ Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus และ Erysipelothrix ซึ่งบางชนิดมีลักษณะเป็นเชื้อก่อโรค ตัวอย่างเช่น จุลินทรีย์ที่คล้าย Pasteurella พบว่ามียีนบ่งชี้ถึงความรุนแรง และเกี่ยวข้องกับการระบาดร้ายแรงของโรคในช้างแอฟริกาในปัจจุบัน

ทีมวิจัยยังสามารถสร้างจีโนมบางส่วนของสายพันธุ์จุลินทรีย์โบราณ Erysipelothrix จากแมมมอธทุ่งหญ้าสเตปป์เมื่อ 1.1 ล้านปีก่อน ซึ่งถือเป็นดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดที่เคยค้นพบ และพบร่องรอยของมันในซากแมมมอธจากหลายภูมิภาคและหลายช่วงเวลา สะท้อนความสัมพันธ์ระยะยาวระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสอง

สัณฐานวิทยาของเซลล์และอาณานิคมของ Erysipelothrix rhusiopathiae ที่มาของภาพ Wikipedia

ข้อจำกัดและก้าวต่อไปของงานวิจัย

นักวิจัยยอมรับว่ามีข้อจำกัดหลายประการ เช่น ปริมาณดีเอ็นเอจุลินทรีย์ที่น้อย การปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อม และฐานข้อมูลจีโนมที่ยังไม่ครอบคลุม อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ครั้งนี้ได้ปูทางให้เกิดการศึกษาต่อเนื่องเพื่อทำความเข้าใจบทบาทของไมโครไบโอมต่อสุขภาพและโรคในสัตว์โบราณ

งานวิจัยในอนาคตอาจใช้เทคนิค “เหยื่อล่อทางพันธุกรรม” ที่ออกแบบเฉพาะแต่ละสายพันธุ์ เพื่อเก็บข้อมูลจุลินทรีย์ได้ละเอียดขึ้น และสร้างเส้นทางวิวัฒนาการที่แม่นยำกว่าเดิม นักวิทยาศาสตร์หวังว่า สิ่งเหล่านี้จะช่วยเปิดเผยยีนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการอยู่รอด การปรับตัว และแม้กระทั่งโรคที่มีผลต่อการสูญพันธุ์ของแมมมอธ