ค้นพบล่าสุด ! “แมวส้ม” มีขนสีส้ม คำตอบอยู่ใน “ยีน”

ทำไม ? เวลาเราเจอ “แมวส้ม” อย่างเช่นเจ้าการ์ฟิลด์ในการ์ตูน จึงแทบจะเดาได้ทันทีว่ามันเป็นแมวตัวผู้ โดยไม่ต้องไปยกหางมันดูอวัยวะ เพราะตามลักษณะทางพันธุกรรมแล้ว แมวส้มส่วนใหญ่นั้นเป็นตัวผู้ ขณะที่พวกแมวลาย 2 สี อย่างเช่น แมวสีกระดองเต่า (tortoiseshell ส้มปนดำ ทั่วตัว) และแมวสามสี (calico ส้ม ดำ ขาว เป็นหย่อม ๆ) นั้น ส่วนใหญ่ก็จะเป็นตัวเมีย

เรื่องนี้เป็นปริศนาทางวิทยาศาสตร์มานานหลายสิบปีแล้ว ว่ายีนของแมว ยีนไหน ที่ทำให้เกิดขนสีส้มขึ้น และทำให้เกิดลวดลายเป็นหย่อม ๆ แบบพวกแมวลายสามสี และแมวสีกระดองเต่า แต่จากงานวิจัยล่าสุดซึ่งเผยแพร่ใน bioRxiv รศ. ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์ อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาฯ ได้ให้ความรู้ว่า มีการค้นพบถึงการกลายพันธุ์ของยีนและโปรตีน ที่ส่งผลต่อสีขนของแมวแล้ว

พวกแมวสามสีและแมวสีกระดองเต่านั้น จะเป็นลูกผสมระหว่างแมวดำ กับแมวส้ม และพวกแมวลายลูกผสมเหล่านี้แทบทุกตัวจะเป็นตัวเมีย (มีโครโมโซมเพศ เป็น XX) ซึ่งแสดงว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับความผันแปรให้เกิดขนสีส้มหรือขนสีดำเช่นนี้ จะต้องอยู่บนโครโมโซมเอ็กซ์ (X chromosome)

ส่วนลูกผสมที่เป็นตัวผู้นั้น (มีโครโมโซมเพศ เป็น XY) มักจะมีแค่สีเดียว เพราะพวกมันได้รับโครโมโซมเอ็กซ์ ไม่จากตัวพ่อ ก็จากตัวแม่ เท่านั้น ตัวอย่างเช่น ถ้าเราเจอแมวส้ม ก็เดาได้ว่าแม่ของมันจะต้องมียีนที่ทำให้เกิดขนสีส้ม และถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมนี้ผ่านโครโมโซมเอ็กซ์ของมันมาให้กับลูก

ซึ่งตามความรู้พื้นฐานทางพันธุกรรมของแมว แมวตัวเมียถึงแม้ว่าจะมีโครโมโซมเอ็กซ์ 2 โครโมโซม แต่พวกมันไม่ได้ถูกใช้พร้อมกันทั้งคู่ในเซลล์ โดยระหว่างที่ตัวอ่อนเอ็มบริโอเจริญเติบโตในมดลูกนั้น จะเกิดการแสดงออกการทำงานของโครโมโซมเอ็กซ์เพียงแค่ 1 โครโมโซม ขึ้นโดยสุ่ม ภายในแต่ละเซลล์ ขณะที่อีกโครโมโซมเอ็กซ์นั้น จะไม่ทำงาน (หรือที่เรียกว่า X inactivation)

ผลที่เกิดขึ้น ทำให้ได้เป็นแมวลาย แบบแมวสีกระดองเต่า ที่มีขนสีส้ม และขนสีดำ ขึ้นเป็นหย่อม ๆ ตามแต่ว่าโครโมโซมเอ็กซ์ตัวไหนจะทำงาน หรือหยุดทำงานในเซลล์ผิวหนังบริเวณนั้น

ส่วนพวกแมว 3 สี จะมีขนสีขาว เพิ่มผสมขึ้นมาอีกสีหนึ่ง ซึ่งเกิดจากอีกกลไกหนึ่งทางพันธุกรรม ที่ไปหยุดยั้งการสร้างเม็ดสี (pigment) ขึ้นในบางเซลล์

คำถามของเรื่องนี้คือ ยีนอะไร ที่ให้เกิดขนสีส้มขึ้น ? สำหรับมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมส่วนใหญ่ การมีขนสีออกแดง ผมแดง เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่สร้างโปรตีนชื่อว่า Mc1r ที่บริเวณผิวหนัง ซึ่งโปรตีน Mc1r นี้ เป็นตัวกำหนดว่าเซลล์ผิวหนังที่ชื่อว่า เมลาโนไซต์ (melanocyte) จะสร้างเม็ดสี สีเข้ม หรือสีจาง (สีแดง-สีเหลือง) ขึ้นบนผิวหนังหรือในขน โดยถ้าเกิดการกลายพันธุ์ขึ้น จนโปรตีน Mc1r ทำงานได้น้อยลง ก็จะส่งผลให้เซลล์เมลาโนไซต์นั้นจะสร้างได้แค่เม็ดสีที่จางกว่า

แต่ปัญหาคือ เจ้ายีนที่สร้างโปรตีน Mc1r นี้ ไม่น่าจะเกี่ยวกับการที่แมวมีขนสีส้ม เพราะมันไม่ได้อยู่บนโครโมโซมเอ็กซ์ แถมแมวส้มส่วนใหญ่ ก็ไม่ได้เกิดการกลายพันธุ์ขึ้นกับยีน Mc1r ของมันด้วย

จากงานวิจัยล่าสุด ที่เก็บตัวอย่างผิวหนังของตัวอ่อนแมว มาตรวจวัดการแสดงออกของยีนในเซลล์ผิวหนังแต่ละเซลล์ ด้วยการวัดปริมาณของ อาร์เอ็นเอ (RNA) ที่เซลล์เมลาโนไซต์แต่ละเซลล์สร้างขึ้น และพยายามตามหาว่ายีนใด ที่เป็นตัวสร้างอาร์เอ็นเอนั้น ๆ

พบว่า เซลล์เมลาโนไซต์จากแมวส้ม สร้างอาร์เอ็นเอของยีนที่ชื่อว่า Arhgap36 มากกว่าแมวสีอื่น ๆ ถึง 13 เท่า โดยที่ยีนนี้อยู่บนโครโมโซมเอ็กซ์ และเชื่อว่าน่าจะเกี่ยวข้องกับการสร้างขนสีส้ม

ที่แปลกคือ ยีน Arhgap36 ที่อยู่ในแมวส้มนี้ ก็ไม่ได้มีการกลายพันธุ์อะไรที่แตกต่างไปจากแมวสีอื่น ๆ ในการสร้างโปรตีน Arhgap36 ส่วนของพันธุกรรมที่แตกต่างกัน กลับเป็นบริเวณลำดับดีเอ็นเอที่อยู่ใกล้เคียงกับยีน Arhgap36 ซึ่งขาดหายไป ความแตกต่างนี้ไม่ได้ส่งผลให้เกิดความผิดปกติในลำดับกรดอะมิโนของโปรตีน Arhgap36 ที่สร้างขึ้น แต่มันอาจจะเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีนในเซลล์

เมื่อตรวจสอบกับฐานข้อมูลจีโนมของแมวกว่า 188 ตัวแล้ว พบว่าความแตกต่างของลำดับดีเอ็นเอในการควบคุมยีน Arhgap36 ดังกล่าวนี้ พบในแมวสีส้มทุกตัว รวมถึงแมวสามสี และแมวสีกระดองเต่า ทุกตัวในฐานข้อมูลด้วย

งานวิจัยล่าสุดอีกชิ้นหนึ่ง ก็บังเอิญทำการทดลองคล้ายกัน ได้นำมาสู่คำตอบที่เหมือนกัน คือค้นพบการขาดหายไปของดีเอ็นเอในตำแหน่งเดียวกันนั้น และยังพบด้วยว่า ผิวหนังของแมวสามสี จะมีอาร์เอ็นเอของยีน Arghap36 ในบริเวณผิวที่มีขนสีส้ม มากกว่าที่เป็นขนสีน้ำตาล-ดำ

นอกจากนี้ หลังจากเปรียบเทียบยีน Arhgap36 ในแมว หนู และมนุษย์แล้ว พบด้วยว่า มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่างที่ไปหยุดการทำงานของมันบนโครโมโซมเอ็กซ์ หนึ่งในสองโครโมโซมของตัวเมีย แปลว่ายีนนี้ถูกควบคุมตามกระบวนการ X inactivation ด้วย

ผลจากวิจัยของทั้งสองชิ้นนี้ ยังพบตรงกันว่า ปริมาณที่เพิ่มขึ้นของโปรตีน Arhgap36 ในเซลล์เมลาโนไซต์ จะกระตุ้นเส้นทางปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เซลล์สร้างเม็ดสีจาง-สีแดง ได้ด้วย โดยไม่ขึ้นกับว่าโปรตีน MC1r จะทำงานหรือไม่

เรื่องที่โปรตีน Arhgap36 ส่งผลต่อสีผิวหรือสีขนนี้ นับเป็นความรู้ใหม่ที่ไม่เคยมีใครทราบมาก่อน เพราะที่เคยรู้กันนั้น ยีน Arhgap36 เป็นยีนที่เกี่ยวกับการเจริญเติบโตของตัวอ่อน และถ้ามีการกลายพันธุ์เกิดขึ้นจนส่งผลต่อการทำงานของมันในเซลล์ร่างกาย ก็อาจจะทำให้สัตว์นั้นถึงแก่ความตายได้ แต่การกลายพันธุ์ที่พบในเซลล์เมลาโนไซต์ของแมว กลับยังคงทำให้แมวมีสุขภาพดีอยู่ แถมน่ารักขึ้นด้วย

นับว่าเป็นการแก้ปริศนาที่มีมาอย่างยาวนาน ว่ายีนใดบ้างที่ทำให้เกิดสีขนที่ต่างกันของแมว และกลไกความสัมพันธ์ในการทำงานของยีนเหล่านี้ยังมีความซับซ้อน และยังต้องค้นหาคำตอบต่อไป อย่างเช่นว่า การกลายพันธุ์ดังกล่าวเกิดขึ้นตั้งแต่เมื่อไหร่และบริเวณใดในประวัติศาสตร์ของแมว (มีหลักฐานว่า แมวมัมมี่ ของอียีปต์นั้น เป็นแมวส้ม) และสิ่งแวดล้อมส่งผลอย่างไรบ้างต่อการแสดงออกของยีน
 

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : science, รศ. ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech