ย้ายเหนือหนูและแมลงวันผลไม้ ห้องปฏิบัติการชีววิทยาทางทะเลในวูดส์โฮล รัฐแมสซาชูเซตส์ กำลังยุ่งอยู่กับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไปสำหรับวิทยาศาสตร์
เพียงผ่านแผ่น “ปลาหมึกลงชื่อออก” ที่ชั้นล่างของอาคารอิฐอันโอ่อ่าของห้องปฏิบัติการชีววิทยาทางทะเล (MBL) ในวูดส์โฮล รัฐแมสซาชูเซตส์ คนกลุ่มหนึ่งสวมเสื้อกาวน์แล็บที่แหวกระหว่างแถวของถังขนาดไมโครเวฟ พวกเขาตรวจสอบคุณภาพน้ำ จัดการอาหาร จดบันทึก และอย่างอื่นเกี่ยวกับธุรกิจการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของการวิจัยทางชีววิทยาทางทะเล
นำโดยพ่อมดปลาหมึก Bret Grasse พนักงานที่นี่ที่ศูนย์ทรัพยากรทางทะเลของ MBL กำลังพยายามฝึกฝนวิทยาศาสตร์ในการเลี้ยงปลาหมึก ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีปลาหมึก ปลาหมึก และปลาหมึกยักษ์ในการกักขัง น้ำทะเลเคปค้อดสดที่หลั่งไหลมาจากทางเข้าที่อยู่ติดกันไหลผ่านเครือข่ายท่อทำให้เกิดความสับสนวุ่นวายในห้องแล็บเปียกที่กว้างขวางแต่แน่นขนัด เมื่อทัวร์ของฉันดำเนินต่อไป ลำดับก็ปรากฏขึ้น สิ่งที่ดูเหมือนขวดพลาสติกที่วางผิดที่ในแทงค์ในตอนแรกกลายเป็นขวดโค้กเก่าที่วางไว้กลางแท็งก์เพื่อฟักไข่ปลาหมึก ท่ออากาศเข้าไปในขวดแต่ละขวดช่วยให้ไข่โปร่งแสงขนาดเท่าลูกเกดแกว่งอยู่ข้างใน พ่อแม่ปลาหมึกบางตัวให้ออกซิเจนแก่ไข่ของพวกมันจนกว่าพวกมันจะฟักเป็นตัว แต่ Grasse ได้พัฒนาตู้อบขวดโซดาเพื่อให้งานเป็นไปโดยอัตโนมัติ ปล่อยพ่อแม่พันธุ์ออกไข่ชุดต่อไป นี่เป็นหนึ่งในนวัตกรรมเทคโนโลยีต่ำหลายอย่างที่ทีมนำมาใช้กับปลาหมึกที่ผลิตจำนวนมากเป็นสัตว์ทดลอง หากพวกเขาทำสำเร็จ พวกเขาจะช่วยนำสิ่งมีชีวิตจำลองทางทะเลรุ่นใหม่ล่าสุดของโลก
สิ่งมีชีวิตจำลองถูกใช้เป็นระบบทดสอบเพื่อเปิดเผยความจริงสากลของชีววิทยา แบบจำลองสามารถเป็นตัวแทนของสัตว์กลุ่มใหญ่ หรือทำหน้าที่เป็นตัวแทนสำหรับมนุษย์หรือสายพันธุ์อื่นๆ ความรู้ส่วนใหญ่ของเราเกี่ยวกับพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต รวมถึงพันธุกรรม มาจากการวิจัยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตจำลองจำนวนหนึ่ง เช่น แมลงวันผลไม้ พยาธิตัวกลม ปลาม้าลาย หนู และหนู สัตว์เหล่านี้เป็นสัตว์ขนาดเล็กที่มีช่วงเวลาการสร้างสั้นซึ่งง่ายต่อการเลี้ยงและขยายพันธุ์ และมีจีโนมของสัตว์เหล่านี้ที่เราสามารถวิเคราะห์และแก้ไขได้ง่ายเพื่อศึกษาการทำงานร่วมกันของพันธุกรรม ชีววิทยา และโรค จากนั้นจึงพยายามใช้ข้อมูลเชิงลึกกับมนุษย์ด้วย
นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงสัตว์ทะเลชนิดอื่นๆ เพื่อใช้ในห้องทดลองได้อยู่แล้ว และได้ใช้สัตว์เหล่านี้เพื่อ กระตุ้นการ ค้นพบเกี่ยวกับทุกสิ่งตั้งแต่การส่งผ่านประสาท การปฏิสนธิ ไปจนถึงกลไกเบื้องหลังการเรียนรู้และความจำ แต่ในขณะที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ยอมรับการศึกษาพันธุศาสตร์ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา ความต้องการแบบจำลองทางทะเลแบบใหม่ที่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ ซึ่งก็คือสัตว์ทดลองที่มียีนที่สามารถจัดการได้ง่ายได้กลายเป็นที่ประจักษ์ชัด MBL ต้องการเติมเต็มช่องว่างด้วยการผลิตแบบจำลองสิ่งมีชีวิตจำพวกปลาหมึกที่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้เป็นครั้งแรกของโลก
เมื่อพูดถึงสิ่งที่เราอาจเรียนรู้จากปลาหมึก มีความเป็นไปได้มากมาย
นักวิทยาศาสตร์จัดสัตว์ออกเป็นไฟลาประมาณ 35 ไฟลา แต่ศึกษารายละเอียดเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แคโรไลน์ อัลเบอร์ติน นักชีววิทยาสัตว์จำพวกปลาหมึกที่ MBL กล่าว ซึ่งทำให้เกิดช่องว่างในความรู้ทางชีววิทยาของเรา คล้ายกับว่าต้องการเข้าใจสรีรวิทยาของมนุษย์แต่กลับศึกษาแต่ผู้ชาย
“มีโลกชีวภาพมากมายที่เราเข้าไม่ถึง” อัลเบอร์ตินกล่าว ในปี 2558 เธอเป็นส่วนหนึ่งของทีมแรกที่จัดลำดับจีโนมของปลาหมึกยักษ์ เซฟาโลพอดมีความเหมือนกันหลายอย่างกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง เธอกล่าวว่า “สิ่งต่างๆ เช่น สมองขนาดใหญ่ ตากล้อง และระบบไหลเวียนเลือดแบบปิด” แต่พวกมันวิวัฒนาการอย่างเป็นอิสระต่อกันโดยสิ้นเชิง “พวกมันมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับหอยชนิดอื่นๆ เช่น หอยทากและหอยกาบ ซึ่งไม่มีลักษณะเหล่านี้” เธอกล่าวเสริม
การศึกษายีนของสัตว์จำพวกปลาหมึกและเอ็มบริโอวิทยาของพวกมัน—วิธีนำยีนเหล่านั้นไปใช้ในระหว่างการพัฒนา—สามารถช่วยเราปรับปรุงความรู้เรื่องวิวัฒนาการและชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต ดังที่อัลเบอร์ตินชี้ให้เห็น การตรวจสอบความแตกต่างของระบบประสาทขนาดใหญ่ของปลาหมึกอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสมองของมนุษย์ และการหาคำตอบว่าปลาหมึกสร้างแขนของพวกมันขึ้นมาใหม่ได้อย่างไร แม้ว่าจะมีเส้นประสาทขนาดใหญ่ไหลลงมาก็ตาม อาจนำไปสู่ความก้าวหน้าในการจัดการกับอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังของมนุษย์
ผู้เชี่ยวชาญด้านปลาหมึกอื่นๆ เช่น นักชีววิทยาโมเลกุลประสาท Josh Rosenthal ผู้ดูแลโครงการพัฒนาสิ่งมีชีวิตแบบจำลองปลาหมึกที่ MBL รู้สึกตื่นเต้นกับโอกาสในการศึกษานวัตกรรมเพิ่มเติมที่ปลาหมึกวิวัฒนาการขึ้นมา เช่น ความสามารถในการแก้ไขข้อมูลทางพันธุกรรมของพวกมันเอง หัวใจสามดวงของปลาหมึกยักษ์และความสามารถในการจับคู่สี ลวดลาย และรูปร่างของสภาพแวดล้อมยังทำให้นักชีววิทยาหลงใหลด้วยความหวังที่จะค้นพบหลักการทางชีววิทยาของลักษณะเหล่านั้น
แต่ก่อนที่ MBL จะสร้างโมเมนตัมเกี่ยวกับการวิจัยปลาหมึกได้ นักวิทยาศาสตร์ในทีมต้องเชี่ยวชาญศิลปะในการทำให้ตัวที่ดิ้นมีความสุขและออกลูกจำนวนมากในกรงขัง ซึ่งยากกว่าปลาหมึกมากเมื่อเทียบกับหนู
MBL ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ University of Chicago มีความภาคภูมิใจในการศึกษาธรรมชาติผ่านวิธีการลงมือปฏิบัติจริงมากกว่าการเรียนผ่านหนังสือ ไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลุ่มนักวิจัยที่เชื่อมโยงกับองค์กรไม่แสวงหากำไรแห่งนี้ได้เริ่มหารือเกี่ยวกับการพัฒนาแบบจำลองสัตว์ทะเลชนิดใหม่ด้วยระบบพันธุกรรมที่สามารถจับต้องได้ ความใกล้ชิดของ MBL กับส่วนที่อุดมสมบูรณ์ของมหาสมุทร ที่ซึ่งกระแสน้ำเขตร้อนที่ไหลมาจาก Gulf Stream ไหลมาบรรจบกับน้ำเย็นของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ ช่วยทำให้ที่นี่กลายเป็นศูนย์กลางระดับโลกสำหรับการวิจัยทางทะเล นักเรียนและนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากมาเข้าร่วมการฝึกอบรมและการวิจัยในแต่ละฤดูร้อน สร้างความรู้สึกตื่นเต้นอย่างเห็นได้ชัดเกี่ยวกับการไขความลึกลับของธรรมชาติ นักวิจัยทราบดีว่าสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นที่นี่น่าจะได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วจากนักวิทยาศาสตร์ที่มาเยี่ยมชมซึ่งจะนำแนวคิดและเทคนิคใหม่ ๆ กลับไปที่ห้องทดลองที่บ้านของพวกเขา
ในที่สุดกลุ่มก็เห็นด้วยกับปลาหมึก และในเดือนเมษายน พ.ศ. 2560 MBL เริ่มงานสร้างแบบจำลองสายพันธุ์ใหม่ให้เป็นจริง หนึ่งในสายแรกคือ Grasse
