บั๊กทางพันธุกรรมที่เหลืออยู่ในราชาแห่งท้องทะเล? ปริศนา DNA ของฉลามขาวที่ยังไม่สามารถแก้ไขได้ - การแยกตัวที่ไม่สามารถอธิบายได้ที่เกิดขึ้นกับผู้ล่าที่อยู่บนสุดซึ่งรอดชีวิตจากยุคน้ำแข็ง

“เรื่องราวยีนคู่” ที่ยิ่งแปลกประหลาดขึ้น

ไม่มีนักล่าทางทะเลใดที่มีชื่อเสียงเท่าฉลามขาว แต่ประวัติศาสตร์ทางพันธุกรรมของมันยังคงเป็นหนึ่งในปริศนาที่ซับซ้อนที่สุดในโลก IFLScience ได้เผยแพร่บทความรีวิวใหม่ที่นำเสนอการวิจัยล่าสุดที่ท้าทายความเชื่อเดิมที่มีมานาน พร้อมสรุปด้วยคำพูดของนักวิจัยว่า "ข้อสรุปคือ 'ไม่รู้'" ปัญหาหลักคือ DNA นิวเคลียร์มีความคล้ายคลึงกันทั่วภูมิภาค แต่ DNA ไมโตคอนเดรีย (mtDNA) กลับแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละภูมิภาค ซึ่งเป็น “เรื่องราวคู่” ที่น่าสนใจ 

ยุคน้ำแข็งที่ก่อให้เกิดคอขวดและสามกลุ่ม

ทีมวิจัยได้ใช้ข้อมูลขนาดใหญ่ที่รวมถึงจีโนมนิวเคลียร์และตำแหน่งยีนที่สืบทอดจากแม่ เพื่อสร้างภาพการเคลื่อนไหวของประชากรในอดีต ผลการวิจัยพบว่า เมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อนในช่วงปลายยุคน้ำแข็ง ฉลามขาวได้หดตัวลงเป็นกลุ่มเดียวที่ผสมผสานกันดีในลักษณะคล้าย "การกักกันทางทะเล" ในมหาสมุทรอินเดีย-แปซิฟิกตอนใต้ และ การแยกตัวเริ่มขึ้นอีกครั้งเมื่อประมาณ 7,000 ปีก่อน จนเกิดเป็นสามกลุ่มพันธุกรรมในปัจจุบัน (ซีกโลกใต้, แอตแลนติกเหนือ, แปซิฟิกเหนือ) จำนวนประชากรทั้งหมดมีเพียง ประมาณ 20,000 ตัวทั่วโลก Florida Museum

การฟื้นฟูนี้สอดคล้องกับข้อเท็จจริงทางธรณีวิทยาที่น้ำแข็งได้กักเก็บน้ำทะเลไว้และระดับน้ำทะเลลดลงประมาณ 40 เมตร เมื่อธารน้ำแข็งละลายและทรัพยากรในทิศเหนือที่มีแมวน้ำเป็นเหยื่อฟื้นตัว ฉลามขาวจึงขยายตัวอีกครั้งตามการคาดการณ์ Florida Museum

การตรวจสอบสมมติฐาน “ตัวเมียกลับถิ่น-ตัวผู้เคลื่อนย้าย” ที่ดำเนินมากว่า 20 ปี

การวิจัยคลาสสิกที่เริ่มขึ้นในปี 2001 ได้เสนอคำอธิบายว่า "ตัวเมียกลับไปยังที่ผสมพันธุ์เดิมเกือบทุกปี (ฟิโลพาทรี) ทำให้ mtDNA แยกกันในแต่ละภูมิภาค ขณะที่ตัวผู้เคลื่อนย้ายในวงกว้างทำให้ DNA นิวเคลียร์เป็นเนื้อเดียวกัน" ซึ่งกลายเป็นความเชื่อทั่วไป แต่ในครั้งนี้ ไม่มีร่องรอยของ “การกลับถิ่น” ใน DNA นิวเคลียร์ และแม้แต่ การจำลองที่รวมความเร็วในการแยกตัวของ mtDNA ก็ไม่สามารถอธิบายความแตกต่างที่สังเกตได้ กล่าวคือ สมมติฐานนี้เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ได้ Florida Museum

การเลือกที่ "โหดร้ายถึงตาย"? ทางตันที่ยังคงอยู่

อะไรที่ทำให้ mtDNA แตกต่างอย่างมาก? การลอยทางพันธุกรรม ที่เกิดขึ้นได้ง่ายในกลุ่มเล็กๆ ไม่สามารถทำงานเฉพาะในไมโตคอนเดรียโดยไม่ปรากฏในนิวเคลียร์ได้ จึงถูกปฏิเสธ การเลือกโดยธรรมชาติ ยังคงเป็นตัวเลือก แต่ การสร้างความแตกต่างใน mtDNA ในกลุ่มประชากรเล็กๆ ต้องการการเลือกที่ "โหดร้ายถึงตาย (brutally lethal)" ทีมวิจัยกล่าว ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานแน่ชัด “คำตอบที่ซื่อสัตย์คือ ไม่รู้”—นี่คือข้อสรุปทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด Florida Museum

ความรู้พื้นฐาน: DNA นิวเคลียร์และ mtDNA ต่างกันอย่างไร?

DNA นิวเคลียร์ได้รับการถ่ายทอดจากพ่อแม่และรับผิดชอบต่อ "พิมพ์เขียวของร่างกาย" ส่วนใหญ่ เช่น รูปร่างและพฤติกรรม ในขณะที่ mtDNA มักจะสืบทอดจากแม่ในสัตว์หลายชนิด และเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ การเผาผลาญพลังงานของเซลล์ ความเป็นไปได้ที่การเปลี่ยนแปลงใน mtDNA อาจทำงานอย่างละเอียดอ่อนต่อปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิของน้ำ รูปแบบการเคลื่อนไหว และทรัพยากรอาหาร ได้รับการอภิปรายมาเป็นเวลานาน แต่การรวมกันของ "นิวเคลียร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันและไมโตคอนเดรียที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างมาก" ในฉลามขาวยังคงยากที่จะอธิบาย PNAS

ข้อมูลเบื้องต้นของการวิจัยอยู่ที่ PNAS

บทความวิจัยที่ผ่านการตรวจสอบนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน PNAS และได้ตรวจสอบ สมมติฐานการกระจายตัวที่เอนเอียงไปทางตัวเมีย (ฟิโลพาทรี) ในระดับจีโนม นอกจากนี้ ข่าววิจัยจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติฟลอริดาได้สรุปกระบวนการฟื้นตัวจากคอขวดในยุคน้ำแข็งและการปฏิเสธหรือการระงับความเชื่อทั่วไปอย่างกระชับ ผู้อ่านที่ต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติมควรอ้างอิงทั้งสองแหล่ง PNASFlorida Museum

ทำไม "ปริศนา" ถึงมีความสำคัญ

โครงสร้างพันธุกรรมของนักล่าชั้นยอดสามารถเป็นตัวชี้วัดความมั่นคงและความยืดหยุ่นของระบบนิเวศทั้งหมด ข้อเท็จจริงที่ว่า **ประชากรมีน้อย (ประมาณ 20,000 ตัว)** แสดงให้เห็นว่า การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการจัดสรรเหยื่อใหม่ อาจส่งผลกระทบมากขึ้น ผลลัพธ์นี้ได้ชี้ทางที่ชัดเจนสำหรับการทดลองและการสังเกตครั้งต่อไป เช่น **การออกแบบการเก็บตัวอย่าง (ที่ไหน เมื่อไหร่ และจากเพศใด)** และ การวิเคราะห์หน้าที่ของยีนการเผาผลาญพลังงาน รวมถึง การประเมินแรงกดดันจากการเลือกในระดับอุณหภูมิ Florida Museum

ปฏิกิริยาของสื่อและโซเชียลมีเดีย

"ข้อสรุปที่แปลกประหลาด" นี้ได้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วในสื่อต่างๆ ScienceAlert, Discover, และ Interesting Engineering ได้แนะนำประเด็นสำคัญ โดยมีการเน้นย้ำถึง "การปฏิเสธความเชื่อเดิมในการทดสอบ" และคำว่า "เราไม่มีความคิด" เป็นหัวข้อหลัก ScienceAlertDiscover MagazineInteresting Engineering

องค์กรวิจัย พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติฟลอริดา ได้โพสต์บน X (เดิมคือ Twitter) ว่า **"นักวิจัยงงงวยกับความแตกต่างที่แปลกประหลาดระหว่าง DNA นิวเคลียร์และไมโตคอนเดรีย"** มีการประกาศใน Facebook และ Threads ด้วยเนื้อหาเดียวกัน ในส่วนความคิดเห็นมีการแสดงความคิดเห็นที่หลากหลาย ตั้งแต่ "ควรเขียนตำราใหม่หรือไม่" และ "ถ้าเพิ่มจำนวนตัวอย่างจะเห็นอะไรบางอย่างแน่นอน" ไปจนถึง "เกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อนหรือแรงกดดันจากมนุษย์หรือไม่?" X (formerly Twitter)FacebookThreads

ในขณะเดียวกัน บทความต้นฉบับของ IFLScience ได้จัดระเบียบ ประวัติการฟื้นตัวจากยุคน้ำแข็งและการกระจายตัวของสามกลุ่มในปัจจุบัน การตรวจสอบความเชื่อเดิม อย่างชัดเจน ในความคิดเห็นของผู้อ่านมีการแสดงความคิดเห็นว่า "ทัศนคติของวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับ 'ความไม่รู้' อย่างตรงไปตรงมานั้นดี" IFLScience

ก้าวต่อไป: สมมติฐานที่ควรตรวจสอบ

• การตรวจสอบสมมติฐานการเลือกทางสิ่งแวดล้อม: การประเมินใหม่ของความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ตรงกันในเส้นทางการเผาผลาญที่เกี่ยวข้องกับ mtDNA (คอมเพล็กซ์ I-V) กับอุณหภูมิของน้ำและรูปแบบการว่ายน้ำ โดยใช้จีโนมิกส์ของประชากร PNAS

• การสุ่มตัวอย่างตามลำดับเวลาของโครงสร้างเพศและอายุ: เพื่อกำจัดเหตุผลที่การกลับถิ่นไม่ทิ้งร่องรอยในนิวเคลียร์ โดยการออกแบบการวิเคราะห์ที่แยกแยะระหว่างปลาที่โตเต็มวัยและยังไม่โตเต็มวัย Florida Museum

• การขยายตัวอย่างในวงกว้าง: การเก็บตัวอย่างเน้นในเขตแดนของแปซิฟิกเหนือ แอตแลนติกเหนือ และซีกโลกใต้ (ทางเดินที่อาจเกิดการผสมผสาน) Florida Museum##HTML_TAG_