บนโลนี้มีสิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาดอยู่มากมาย แต่จะมีพืชสักกี่สายพันธุ์ที่เดินได้ หรือจะมีสัตว์สักกี่สายพันธุ์ที่สังเคราะห์แสงได้!

เจ้า “ทากใบไม้” Elysia chlorotica เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีทั้งสองสิ่งที่กล่าวมาในตัวเดียวกัน จึงได้ฉายานามว่า “ครึ่งสัตว์-ครึ่งพืช” ชนิดแรกของโลก!

เจ้าทากทะเลน้ำเค็ม (Sea Slug) มีขนาดเล็กถึงขนาดกลาง ความยาวประมาณ 5-6 เซนติเมตร หน้าตาคล้ายใบไม้สีเขียว อาศัยบริเวณน้ำตื้น ชายฝั่งทางตะวันออกของอเมริกาเหนือ แถบอเมริกา และแคนาดา

แล้วเป็นไปได้อย่างไรที่ทากทะเลจะสามารถสังเคราะห์แสงได้? เพราะจากที่เราทราบกันดีว่ากระบวนการสังเคราะห์แสงจะต้องใช้ "คลอโรพลาสต์" ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในการสังเคราะห์แสงของพืช เป็นสิ่งที่พืชใช้เปลี่ยนน้ำและแร่ธาตุต่างๆเป็นแป้งและน้ำตาลเพื่อใช้เป็นพลังงานในการดำรงชีวิต แต่ว่าเหตุใดนักอนุกรมวิธานจึงไม่จัดเจ้าทากสีเขียวนี้ให้เป็นพืชในเมื่อตัวมันสามารถสังเคราะห์แสงได้เช่นเดียวกับพืช?

เนื่องจากความสามารถในการสังเคราะห์แสงของเจ้าทากตัวนี้ เกิดจากการที่มันกินสาหร่ายสีเขียวแกมเหลือง “Vaucheria litorea” เป็นอาหาร และความสามารถพิเศษของมันคือ “ไม่ย่อยคลอโรพลาสต์” ทำให้เจ้าทากใบไม้ตัวนี้มีโรงงานสังเคราะห์แสงของสาหร่ายเก็บไว้ในตัวมัน เราเรียกปรากฏการณ์ขโมยคลอโรพลาสต์ว่า “kleptoplasty” และเรียกคลอโรพลาสต์ที่อยู่ในตัวทากว่า “kleptoplast” โดยในคลอโรพลาสต์ ประกอบไปด้วยคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นรงควัตถุสีเขียวที่สำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสง และยังเป็นสิ่งที่ทำให้ทากทะเลมีสีเขียวอีกด้วย ซึ่งการที่มันเป็นสัตว์ที่มีโรงงานสังเคราะห์แสงเป็นของตัวเอง ทำให้มันไม่ต้องกินอะไรเลยยกเว้นแสงอาทิตย์เป็นเวลา 9-12 เดือน จนกว่าคลอโรพลาสต์จะสลายหมดไป และกินสาหร่ายใหม่อีกครั้ง เท่ากับว่าไอ้เจ้าทากสีเขียวตัวนี้กินอาหารเพียงปีละ 1 ครั้งเท่านั้น

แต่ก็มีประเด็นให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยเป็นอย่างมาก เนื่องจากกลไกการสังเคราะห์แสงของพืชไม่ได้ใช้แค่คลอโรพลาสอย่างเดียวแล้วจะสามารถสังเคราะห์แสงได้ แต่ต้องใช้โปรตีนที่ถูกถอดรหัสมากจาก DNA ของสาหร่ายจาก 2 แหล่ง คือ จากนิวเคลียส และจากคลอโรพลาสต์ นั่นก็คือ โปรตีน Phosphoribulokinase (PRK) และ โปรตีนรูบิสโก (Rubisco) โดยโปรตีนสองตัวนี้เป็นโปรตีนที่จำเป็นในกระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่าย แต่เจ้าทากตัวนี้มันขโมยมาแต่ kleptoplast หรือคลอโรพลาสต์ของสาหร่ายมา ทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่ามันเอาโปรตีน PRK มาจากไหนในการสังเคราะห์ด้วยแสง?

นักวิทยาศาสตร์จึงทำการทดลองและหาคำตอบมาได้ว่า มีสารพันธุกรรมจากนิวเคลียสสาหร่าย หนึ่งในนั้นคือ PRK แทรกตัวอยู่ในนิวเคลียสของเจ้าทาก E. chlorotica ด้วย ทำให้เจ้าทากชนิดนี้ เป็นสัตว์ที่น่าทึ่งไปอีกระดับ เพราะมันมี DNA แสนแปลกประหลาดที่สามารถทำงานกับ DNA ของพืชได้ด้วย และนี่เป็นตัวอย่างของเทคนิคพันธุวิศวกรรมที่เกิดขึ้นโดยมนุษย์ นั่นก็คือ “Horizontal Gene Transfer” หรือ “การส่งต่อยีนแนวราบ” พูดให้เข้าใจง่ายๆ คือเป็นการส่งต่อพันธุกรรมแบบไม่ผ่านการสืบพันธุ์ ไม่ต้องเป็นพ่อแม่ลูกกันก็สามารถส่งต่อพันธุกรรมให้กันได้ จึงทำให้การส่งสารพันธุกรรมของสาหร่ายให้ทากเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างมาก เพราะมันคือ Horizontal Gene Transfer ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ซึ่งความพิเศษของทากชนิดนี้อาจเป็นองค์ความรู้และแนวทางในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในอนาคตได้ เพราะหากต่อไปมนุษย์สามารถนำกระบวนการเหล่านี้มาใช้กับสิ่งมีชีวิตชั้นสูงชนิดอื่นได้ ก็อาจจะทำให้โลกของเราประหยัดทรัพยากรได้มากยิ่งขึ้น ลองคิดเล่นๆว่าในอนาคตเราอาจไม่ต้องผลิตอาหารสัตว์จำนวนมากเพื่อใช้เลี้ยงสัตว์ เราอาจจะเห็นฝูงวัวพลังแสงอาทิตย์ ตัวสีเขียว กำลังเดินเล่นรับแสงยามเช้าอยู่ทุ่งหญ้าก็เป็นได้

อ้างอิงเนื้อหา :

1. Rumpho M.E., Worful J.M., Lee J. and Manhart J.R. Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slug Elysia chlorotica. 2008. The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). 105 (46): 17867-17871
2. Blanchet, 2012. “Elysia chlorotica” (On-line), Animal Diversity Web. Accessed October 02, 2022 https://animaldiversity.org/accounts/Elysia_chlorotica/
3. Havurinne V., and Tyystjärvi E. Photosynthetic sea slugs induce protective changes to the light reactions of the chloroplasts they steal from algae. 2020. eLife, 9: e57389.

อ้างอิงรูปภาพ :

1. https://plantlet.org/elysia-chlorotica-the-solar-powered-half-animal-half-plant-sea-slug/
2. https://blog.acceleratelearning.com/solar-power-slugs