"รหัสลับไขปริศนามนุษย์" ถึงเวลาที่ท่านจะต้องไปชงกาแฟอุ่นๆ ขนมปังนุ่มอร่อย จมตัวลงบนโซฟาตัวโปรด ลิ้มรสกาแฟและขนมปังพร้อมกับเรื่องราวของรหัสปริศนามนุษย์
ย้อนเวลากลับไปในปี 1865 หรือในพ.ศ. 2408 ปลายรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวแห่งราชวงศ์จักรี ในอาณาจักรออสเตรีย บาทหลวงรูปหนึ่งชื่อ เกรเกอร์ เมนเดล ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของต้นถั่วจนได้ค้นพบว่าลักษณะที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตได้ถูกส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น มีการค้นพบลักษณะเด่น ลักษณะด้อยทางพันธุกรรม เกิดเป็นกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรม Mendelian Inheritance
แต่ขณะนั้น ไม่มีใครทราบว่ามันถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้อย่างไร หรือแม้แต่การส่งผ่านลักษณะบางอย่างในคน หน้าตา รูปร่าง เส้นผม เรารู้เพียงว่าส่งต่อกันได้ แต่อย่างไรล่ะ... ปริศนายังคงทิ้งไว้ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่สิบเก้า
แต่ขณะนั้น ไม่มีใครทราบว่ามันถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้อย่างไร หรือแม้แต่การส่งผ่านลักษณะบางอย่างในคน หน้าตา รูปร่าง เส้นผม เรารู้เพียงว่าส่งต่อกันได้ แต่อย่างไรล่ะ... ปริศนายังคงทิ้งไว้ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่สิบเก้า
ในช่วงเวลาใกล้กันที่สวิส นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Friedrich Miescher ค้นพบสารบางอย่างในเซลล์เม็ดเลือดขาวมนุษย์ มันเป็นสารประกอบโปรตีนที่ไม่เคยมีใครรู้จักมาก่อนเพราะมีฟอสเฟต..เกลือฟอสฟอรัสอยู่เป็นจำนวนมาก และสารประกอบโปรตีนชนิดนี้ย่อยสลายยาก จับติดกันแน่นหนาอยู่ในใจกลางเซลล์ ในอวัยวะส่วนลึกของเซลล์ที่เรียกว่านิวเคลียส จึงเรียกโปรตีนใหม่นี้ว่า nuclein
ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในยุคสมัยปี 1860-1869 ยังไม่พัฒนาไปมาก ความรู้เรื่องพันธุศาสตร์จึงเรียนรู้กันในภาพใหญ่แบบที่เมนเดลพบ เรียกว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม เราต้องรอเวลาอีกกว่า 50 ปี เราจึงเริ่มรู้ว่า อะไรที่เป็นตัวการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ต้นศตวรรษที่ยี่สิบ ในราวปี 1910 ยุคสมัยที่วิทยาศาสตร์เจริญรุ่งเรืองมาก นักคิด นักวิจัยมากมาย เกิดทฤษฎีและความรู้มากกว่า 1900 ปีที่ผ่านมาอย่างก้าวกระโดด นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Phoebus Levene ได้ต่อยอดงานของ Miescher และใช้นิวเคลียสจากเซลล์ยีสต์มาทำการศึกษาต่อไป ว่าเจ้า nuclein นั้นประกอบด้วยน้ำตาลไรโบส หมู่ฟอสเฟต และไนโตรเจน จับตัวเรียงกันเรียกว่า polynucleotide
...เราเริ่มเข้าใกล้ความจริงเข้าไปแล้ว...
และยังค้นพบอีกด้วยว่า เบสไนโตรเจน ที่เป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอไทด์ จะประกอบด้วยเบสสองชนิดปริมาณสัดส่วนเท่ากัน คือ เบสพิวรีนและเบสไพริมิดีน เบสพิวรีนนั้นคือ Adenine และ Guanine ส่วนเบสไพริมิดีน คือ Cytosine, Thymine และ Uracil ใช่แล้วครับ ตอนนั้นเราเริ่มค้นพบตัวอักษรรหัสแห่งชีวิต A,G,C,T และ U รหัสที่เรา ๆ ท่าน ๆ ทราบว่านี่คือรหัส DNA
...ก่อนยุคสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง เรามีความรู้เพิ่มขึ้นเพียงเท่านี้ ใกล้เคียงขึ้น แต่ก็ยังไม่เข้าใกล้ความเป็นรหัสปริศนาแห่งชีวิตเพราะไม่รู้ความสัมพันธ์ของรหัสเหล่านี้ จนกระทั่ง
...ก่อนยุคสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง เรามีความรู้เพิ่มขึ้นเพียงเท่านี้ ใกล้เคียงขึ้น แต่ก็ยังไม่เข้าใกล้ความเป็นรหัสปริศนาแห่งชีวิตเพราะไม่รู้ความสัมพันธ์ของรหัสเหล่านี้ จนกระทั่ง
หลังสงครามโลกครั้งที่สอง Erwin Chargaff นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย ใช้เทคโนโลยีแยกสารทางเคมีที่เรียกว่า โครมาโตกราฟี พูดง่ายๆคือสารเคมีที่มีสมบัติต่างกันจะเคลื่อนที่ในตัวทำละลายได้มากน้อยต่างกันจึงสามารถแยกสารเคมีออกมาเป็นสีเป็นแถบได้ (chromo คือ สี,แถบสี)
ปี 1950 เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่า นิวคลีโอไทด์ของสัตว์แต่ละสปีชีส์จะแตกต่างกัน และเซลล์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตนั้นจะมีนิวคลีโอไทด์ที่เหมือนกัน และสัดส่วนของเบสพิวรีนต่อเบสไพริมิดีนของแต่ละสายพันธุ์จะเฉพาะกับสปีชีส์นั้น ๆ
ปี 1950 เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่า นิวคลีโอไทด์ของสัตว์แต่ละสปีชีส์จะแตกต่างกัน และเซลล์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตนั้นจะมีนิวคลีโอไทด์ที่เหมือนกัน และสัดส่วนของเบสพิวรีนต่อเบสไพริมิดีนของแต่ละสายพันธุ์จะเฉพาะกับสปีชีส์นั้น ๆ
ในมนุษย์นั้นสัดส่วนเบสพิวรีนต่อไพริมิดีนก็อยู่ในกฎนี้เช่นกัน โดย A จะเท่ากับ T และ C จะเท่ากับ G (เพราะว่าในสายดีเอ็นเอนั้น A จะจับกับ T และ C จะจับกับ G นั่นเองมันจึงเท่ากัน) Chargaff ได้ประกาศว่านิวคลีโอไทด์นี่แหละ น่าจะเป็นสารพันธุกรรมที่ถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ที่เกรเกอร์ เมนเดล และ ฟรีดิช มิสเชอร์ เคยคาดเดาไว้เมื่อกว่าร้อยปีที่แล้ว
.... แต่ทว่า เขายังไม่สามารถแกะปริศนาการเรียงตัวเป็นรหัส และถ่ายทอดแบบไม่ผิดเพี้ยนไปสู่ลูกหลานได้อย่างไร...
ก่อนจะไปต่อ เรามารู้จักนักวิทยาศาสตร์สี่คน ที่ใช้ชีวิตในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งและสอง ผู้ที่จะเป็นคนไขปริศนาแห่งชีวิตต่อไป
1.Francis Crick อาจารย์ชีววิทยาจากเกาะอังกฤษ ได้ศึกษาเรื่องชีววิทยาพันธุกรรมมาอย่างต่อเนื่อง มาสอนที่เคมบริดจ์ในปี 1947
2.James Watson นักเรียนหนุ่มจากชิคาโก้ สหรัฐอเมริกา ข้ามน้ำข้ามทะเลมาศึกษาวิจัยที่เคมบริดจ์และได้ทำงานร่วมกับศาสตราจารย์คริกส์ ในปี 1951
3.Rosalind Flanklin นักวิทยาศาตร์ชาวอังกฤษ ทำงานที่คิงส์คอลเลจ อังกฤษ ร่วมกับนักวิทยาศาตร์ในข้อสี่ของเรา
4.Maurice Wilkins นักวิทยาศาสตร์จากคิงส์คอลเลจเช่นกัน ทั้งวิลกินส์และแฟรงคลิน สนใจในการถ่ายภาพเซลล์รวมทั้งโมเลกุลของสิ่งต่าง ๆ ด้วยรังสีเอ็กซ์ ทำให้สามารถมองเห็น "เงา" โครงสร้างของเซลล์หรือโมเลกุลทางเคมี เทคนิคนี้คือ X-ray Crystallography
ในช่วงปี 1951-1953 วัตสันและคริก สนใจเรื่องนิวคลีโอไทด์และการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมผ่านนิวคลีโอไทด์ เขาได้วางโครงแบบการจัดเรียงตัวของ น้ำตาลไรโบส ฟอสเฟต และไนโตรเจนเบส ด้วยกฎของ Chargaff ที่ว่า พิวรีนจะต้องเท่ากับไพริมิดีน แต่จนแล้วจนรอดก็ยังคิดปริศนาสุดท้ายไม่ออก
ปี 1950 Linus Pauling นักวิทยาศาสตร์อังกฤษ ได้เสนอความคิดว่า มันต่อกันเป็นสายยาวและขดซ้อนกัน เป็นเกลียวเดี่ยว ซึ่งไม่สามารถอธิบายว่ามันจะถ่ายทอดหรือแบ่งตัวอย่างไร
...แต่ก็ถือว่าใกล้กับความจริงมากขึ้น..
...แต่ก็ถือว่าใกล้กับความจริงมากขึ้น..
จนกระทั่ง กุมภาพันธ์ 1953 นักวิทยาศาสตร์ทั้งสี่ คือ คริก วัตสัน วิลกินส์และ แฟรงคลิน ได้ถ่ายภาพโครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ด้วยเทคนิคเอ็กซเรย์ ว่ามันเป็นสายยาวขดเป็นเกลียวจริง แต่ไม่ได้มีหนึ่งเกลียว มันเป็นเกลียวสองเกลียวพันตัวกันอยู่ ...ท่านจินตนาการเหมือนบันไดลิงนะครับ เสาแต่ละข้างคือแกนน้ำตาลไรโบสกับฟอสเฟตยึดกัน ส่วนขั้นบันไดคือเบสไนโตรเจนที่ยื่นออกมาจับกันตรงกลาง.... ร่วมกับแบบจำลองของวัตสันและคริก ที่จำลองเกลียวคู่พันตัวกัน (double helix) เสาและขั้นบันไดตามที่ได้เปรียบเทียบนั่นแหละ ตรงกันพอดี
วัตสันและคริกใช้ภาพถ่ายนั้นสร้างเป็นแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าขั้นบันไดที่จับกันตรงกลางคือการจับกันของเบสพิวรีนกับไพริมิดีน คือ A จะจับกับ T และ C จะจับกับ G ทำให้กฎของ Chargaff ที่ว่า พิวรีนต้องเท่ากับไพริมิดีน เป็นจริงขึ้นมา
วัตสันและคริกใช้ภาพถ่ายนั้นสร้างเป็นแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าขั้นบันไดที่จับกันตรงกลางคือการจับกันของเบสพิวรีนกับไพริมิดีน คือ A จะจับกับ T และ C จะจับกับ G ทำให้กฎของ Chargaff ที่ว่า พิวรีนต้องเท่ากับไพริมิดีน เป็นจริงขึ้นมา
ไม่พอ...เขายังแสดงให้เห็นว่า หากเราแบ่งครึ่งบันไดลิงตรงกลาง เราจะแยกสายนิวคลีโอไทด์ออกมาได้สองสาย โดยขั้วต่อ A T C G พร้อมที่จะจับกับเบสที่เข้าคู่กันได้ และเสาไรโบสฟอสเฟตแค่เสาเดียว
...
...หยิบชิ้นส่วนใหม่
...
...หยิบชิ้นส่วนใหม่
...ต่อ A ด้วย T อีกฝั่งต่อ T ด้วย A
...ต่อ C ด้วย G อีกฝั่งต่อ G ด้วย C
...
...แล้วลากเสาน้ำตาลไรโบสใหม่กับฟอสเฟตใหม่มาประกบเป็นเสาใหม่ที่สร้างขึ้น เราจะได้สายนิวคลีโอไทด์สองสายที่เหมือนกันเป๊ะออกมา !!!! นี่คือการส่งต่อลักษณะทางพันธุกรรม การก๊อปปี้รหัสพันธุกรรมสู่เซลล์อื่นในการแบ่งตัวจากเซลล์สู่เซลล์นั่นเอง
...
...แล้วลากเสาน้ำตาลไรโบสใหม่กับฟอสเฟตใหม่มาประกบเป็นเสาใหม่ที่สร้างขึ้น เราจะได้สายนิวคลีโอไทด์สองสายที่เหมือนกันเป๊ะออกมา !!!! นี่คือการส่งต่อลักษณะทางพันธุกรรม การก๊อปปี้รหัสพันธุกรรมสู่เซลล์อื่นในการแบ่งตัวจากเซลล์สู่เซลล์นั่นเอง
และถ้าหากเซลล์นี้คือเซลล์สืบพันธุ์ ไข่และอสุจิ มันจะมีรหัสพันธุกรรมแค่ครึ่งเดียว เพื่อเอาไปประกอบร่างกับอีกฝ่ายเมื่อปฏิสนธิกัน เกิดเป็นลักษณะผสมของพ่อและแม่ เกิดเป็นลักษณะเด่นและด้อยตามที่เมนเดลวางไว้เมื่อร้อยปีก่อน
...
...ปริศนาทั้งหมดไขกระจ่างแล้ว
...
...ปริศนาทั้งหมดไขกระจ่างแล้ว
เรื่องราวนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อปี 1953 โด่งดังและพลิกวิชาพันธุศาสตร์จนเกิดความรู้ใหม่ ๆ ต่อยอดต่อไปมากมาย วัตสันและคริก ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1962 โดยทั้งคู่ยกให้ มัวริซ วิลกิ้นส์ ได้รับรางวัลในฐานะผู้ร่วมค้นพบ ส่วนแฟรงคลินช่างน่าสงสาร เธอเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งรังไข่ก่อนจะประกาศรางวัล เธอจึงไม่มีสิทธิได้รางวัลนั้น
วัตสันและคริกส์ ย้ายมาทำวิจัยที่สหรัฐอเมริกา คริกเสียชีวิตในปี 2004 ส่วน เจมส์ วัตสัน ได้เป็นผู้ทำโครงการแผนที่พันธุกรรมมนุษย์เพื่อศึกษายีนต่างๆของมนุษย์เป็นโครงการพันธุกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ Human Genome Project และปัจจุบันยังดำรงชีวิตอยู่ ด้วยวัย 90 ปี
วัตสันและคริกส์ ย้ายมาทำวิจัยที่สหรัฐอเมริกา คริกเสียชีวิตในปี 2004 ส่วน เจมส์ วัตสัน ได้เป็นผู้ทำโครงการแผนที่พันธุกรรมมนุษย์เพื่อศึกษายีนต่างๆของมนุษย์เป็นโครงการพันธุกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ Human Genome Project และปัจจุบันยังดำรงชีวิตอยู่ ด้วยวัย 90 ปี
ปัจจุบัน เรากำลังจะก้าวข้ามขีดจำกัดแห่งรหัสชีวิต โดยการรักษาทางพันธุกรรม การตัดต่อและปรับปรุงพันธุกรรม ใครจะรู้ว่าอนาคตเราอาจจะมีชีวิตอย่างยาวนานโดยชนะโรคร้ายต่างๆได้เกือบหมด หรือกลายเป็นการสร้าง ชาร์ลส์ เซเวียร์ และ เอริค เลนช์เชอร์ ขึ้นมาหรือไม่
เราคือผู้ตัดสินอนาคต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น