สำหรับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ (Nobel Prize in Physiology or Medicine) นั้น ได้ถูกประกาศไปเมื่อเวลาราวๆ 16.30 น. ตามเวลาประเทศไทยครับ โดยนักวิจัยชาวอเมริกันเป็นผู้ที่ได้รับรางวัล ซึ่งมีทั้งหมด 3 ท่าน ได้แก่ ศาสตราจารย์ ดร.เจฟฟรี่ย์ ซี. ฮอลล์ จากมหาวิทยาลัยเมน (University of Maine) ตามมาด้วยศาสตราจารย์ ดร.ไมเคิล รอสแบช จากมหาวิทยาลัยแบรนดีส (Brandeis University in Waltham) และสุดท้าย ศาสตราจารย์ ดร.ไมเคิล ดับบลิว. ยัง จากมหาวิทยาลัยร็อคกี้เฟลเลอร์ (Rockefeller University in New York)




บางคนอาจจะเคยได้ยินเกี่ยวกับนาฬิกาชีวิต (Circadian Rhythm หรือ Biological Clock) ซึ่งก็มีบทความเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภาษาไทยออกมาพอสมควร แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการอธิบายถึงกลไกในระดับโมเลกุล ส่วนใครที่ไม่รู้จักเรื่องนี้ ผมจะเกริ่นให้อ่านคร่าวๆ ครับ

การหมุนรอบตัวเองของโลกใบนี้ และการโคจรรอบดวงอาทิตย์ มีผลต่อทุกสรรพชีวิตบนโลก เราสามารถพูดได้ว่า สิ่งมีชีวิตนั้นมีวิวัฒนาการและปรับตัวให้เข้ากับการหมุนรอบโลกและการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ก็คงจะไม่ผิดนัก แน่นอนว่าความสัมพันธ์นี้ มีผลให้สิ่งมีชีวิตทั้งหลายรวมถึงมนุษย์นั้น มีนาฬิกาในตัวเอง นั่นคือ "นาฬิกาชีวิต" หรือ "นาฬิกาชีวภาพ" มีส่วนช่วยให้เราสามารถปรับพฤติกรรมในชีวิตประจำวันให้เข้ากับช่วงเวลาและสภาวะแวดล้อมตามธรรมชาติได้

แล้วมันมีผลต่อชีวิตประจำวันยังไง? นาฬิกาชีวภาพจะมีผลต่อทุกๆ อย่างในระบบร่างกายเรา ตั้งแต่ตอนตื่นนอน ทานอาหาร ทำงาน เดินทาง พักผ่อน ไปจนกระทั่งเวลานอนหลับ ซึ่งหลายคนที่มีโอกาสได้เดินทางไปต่างประเทศนั้น มักจะมีอาการที่เรียกว่า Jet Lag เกิดขึ้น ซึ่งนี่ก็เป็นผลจากการที่นาฬิกาชีวภาพนั้นไม่เป็นไปตามปรกติ แต่ร่างกายก็สามารถปรับตัวได้โดยต้องใช้เวลาซักพักนั่นเองครับ


เมื่อราวๆ ศตวรรษที่ 18 นักดาราศาสตร์ที่ชื่อ Jean-Jacques d'Ortous de Mairan (ขออภัย ผมอ่านได้แค่คำว่าจีน ขอพิมพ์ทับศัพท์ไปเลยแล้วกัน) ได้ทดลองศึกษาพืชที่เป็นไม้พุ่ม ใบไม้ของต้นนั้นปกติจะแผ่ออกในช่วงกลางวัน และหุบลงเมื่อเข้าสู่เวลากลางคืน เขาก็เกิดความสงสัยขึ้นมาว่า มันจะเป็นยังไงกันนะ ถ้าเราเอาต้นไม้นี่ไปไว้ในที่มืดตลอดเวลา? ซึ่งจากผลการทดลองนี้ ปรากฎว่าต้นไม้นั้นได้ทำพฤติกรรมเหมือนปกติที่ผ่านมาทุกอย่าง ทั้งๆ ที่ต้นไม้นั้นไม่ได้รับแสงแดด ทำให้เขาได้รับรู้ว่า ต้นไม้นั้นก็มีนาฬิกาชีวภาพในตัวเอง!


ซึ่งแน่นอน งานวิจัยอื่นๆ ที่ตามมาก็ได้ค้นพบอีกว่า ไม่ใช่แค่พืชเท่านั้น แต่ในสัตว์รวมถึงมนุษย์ ต่างก็มีนาฬิกาชีวภาพในตัวเองทั้งสิ้น! เพราะงั้นงานวิจัยเรื่องของนาฬิกาชีวภาพนั้นไม่ใช่งานวิจัยแนวใหม่เลย แต่มีการศึกษามานับสิบนับร้อยปี แต่มันก็มาถึงคำถามสำคัญที่ว่า แล้วมันทำงานได้ยังไงกันล่ะ?

ในปี 1984 ศจ.ฮอลล์ และ ศจ.รอสแบช ได้ทำการทดลองกับแมลงวันผลไม้ เพื่อศึกษาถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุล พวกเขาค้นพบว่ามียีนตัวนึงที่คอยควบคุมการทำงานของนาฬิกาชีวภาพเอาไว้ ซึ่งพวกเขาเรียกยีนตัวนี้ว่า "period" ที่แปลว่า "ระยะเวลา" นั่นแหละครับ ...ก็ ...เรียกง่ายดีเนอะ ยีนตัวนี้เนี่ย จะทำหน้าที่ผลิตโปรตีนที่ชื่อว่า PER protein ออกมาสะสมในตอนกลางคืน จากนั้นก็จะลดระดับลงในช่วงกลางวัน


แผนภาพนี้ได้อธิบายไว้ว่า เมื่อยีน period ทำงาน (ให้ตายเถอะ ผมเกลียดชื่อนี้จริงๆ) mRNA ก็จะผลิต PER protein ออกมา ซึ่งโปรตีนตัวนี้จะถูกสะสมไว้ที่นิวเคลียสของเซลล์ และไปบล็อคการทำงานของยีน period ด้วยตัวเองอีกทีนึง

แบบจำลองนี้นับได้ว่าน่าสนใจมาก แต่พวกเขาก็พบว่าจิ๊กซอว์บางอย่างมันหายไป พวกเขารู้แค่ว่า PER protein นั้นถูกผลิตขึ้นตอนกลางคืน และถูกเก็บไว้ที่นิวเคลียสของเซลล์ แต่มันเกิดขึ้นได้ยังไง? นั่นแหละที่เป็นปัญหา

อีก 10 ปีต่อมา (ในปี 1994) ศจ.ยัง ได้ค้นพบยีนตัวที่ 2 ที่มีผลต่อนาฬิกาชีวภาพ แถมตั้งชื่อว่า "timeless" อีกต่างหาก (เอาจริงๆ นะ ผมไม่เข้าใจมุกตลกของนักวิจัยเลยจริงๆ ทำไมเขาไม่ตั้งชื่อแบบ ยีนโครนอส หรือยีนคาสิโอ งี้ ให้เรียก "ยีนระยะเวลา" กับ "ยีนไม่มีเวลา" เนี่ยนะ?! ผมทำใจเรียกไม่ลงจริงๆ)

ยีน...ไม่มีเวลา ทำหน้าที่ผลิตโปรตีนอีกชนิดนึงที่เรียกว่า TIM protein ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทั้ง PER และ TIM โปรตีนนั้นจะมาเกาะกันและพากันเข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์ จากนั้นก็ไปบล็อคการทำงานของ ยีนระยะเวลา (เนี่ย คุณดูสิ มันตลกมั้ยเล่า?!)


ซึ่งแน่นอนว่าเมื่อตอบคำถามนี้ได้แล้ว มันก็นำมาถึงคำถามสำคัญอีกข้อนึงว่า สิ่งที่คอยควบคุมหรือหน่วงการปล่อยโปรตีนให้เป็นไปตามช่วงเวลานั้นคืออะไร? ซึ่งข้อนี้ ศจ.ยัง ได้ค้นพบอีกว่า มันมียีนอีกตัวนึงครับ ชื่อ "doubletime" (ผมจะไม่ล้อเรื่องชื่อยีนแต่ละตัวแล้วนะ) จะทำหน้าที่ผลิต DBT protein ซึ่งมาคอยถ่วงการปล่อย PER protein อีกทีนึงนั่นเองครับ

กลไกในระดับโมเลกุลที่พวกเขาได้ศึกษาในแมลงวันผลไม้นั้น สามารถนำมาตอบโจทย์เรื่องของนาฬิกาชีวภาพได้เป็นอย่างดี ซึ่งพวกเขาก็ได้นำมาสู่ข้อสรุปที่ว่า ไม่ได้มีแค่แมลงวันผลไม้เท่านั้น แต่สิ่งมีชีวิตทุกๆ ชนิดนั้น มีกลไกในระดับโมเลกุลเกี่ยวกับนาฬิกาชีวภาพแบบเดียวกัน

---

ทั้งหมดทั้งมวลผมแปลมาจากเว็บไซต์ Nobelprize.org โดยตรง โดยนำมาสรุปและเรียบเรียงใหม่อีกทีนึง ซึ่งหากมีตรงไหนผิดพลาดก็ขออภัยด้วยนะครับ ขอบคุณที่ติดตามอ่านและขอให้สนุกกับการติดตามการประกาศผลรางวัลโนเบลกันทุกคนนะครับ

และในส่วนของวันพรุ่งนี้ (วันอังคารที่ 3 ตุลาคม) จะเป็นการประกาศรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ซึ่งเป็นสาขาที่ผมชอบน้อยที่สุด (ฮา) ก็...เอาเป็นว่าถ้าผมมีเวลาอ่าน และสามารถแปลได้ก็จะรีบนำมาลงให้เร็วที่สุด แต่ถ้าหากเกินความสามารถของผม ซึ่งผมยอมรับว่าไม่เชี่ยวชาญสาขาฟิสิกส์เลย ก็ขอรบกวนให้เป็นผู้รู้ท่านอื่นในห้องหว้ากอมาประกาศผลรางวัลด้วยนะครับ ผมจะรอติดตามอ่านแน่นอน!!

---

ที่มา The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017
ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์หลักและ Nobel Prize Official Page on Facebook

ป.ล. ที่เพจหลักมีลงหลายคลิปและหลายบทความ น่าอ่านทั้งนั้นเลยครับ