บทความ พิษจากสัตว์ พัฒนาขึ้น (ตั้งแต่แรกเริ่ม) ได้อย่างไร และ ทำไมสัตว์ต่างๆถึงได้มีความรุนแรงของพิษที่ต่างกันไป

กระทู้สนทนา

ชีววิทยา วิทยาศาสตร์ วิวัฒนาการ (Evolution) หน้าต่างโลก สัตว์ป่า

ในบทความนี้ เราจะพูดถึงที่ตัวของ ความเป็นพิษ (Toxicity)
ซึ่งจริงๆ แล้วเราสามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบอีกนะครับ

1. Being poisonous - ถูกล่าแล้วผู้ล่าตาย
2. Being venomous - ไปล่าเหยื่อแล้วเหยื่อตาย

ซึ่งแบบ 1 เนี่ย ส่วนใหญ่ ก็จะเป็นเหยื่อ ที่สะสมพิษจากแหล่งอื่นมาอีกที

ในขณะที่แบบ 2 มักจะเป็นผู้ล่า ที่มีการสร้างพิษอันเฉพาะตัวของตัวเองขึ้นมาเองเลย

และก็มีหลายสปีชีส์นะครับที่มีความเป็นทั้ง 2 แบบในตัวเดียวกัน

ดังนั้นบทความนี้เราก็จะเน้นไปที่ Being venomous นะครับ

THE ORIGIN OF VENOMS

งู แมงมุม แมงกะพรุน แมงป่อง ล้วนแต่เป็นตัวอย่างของ สัตว์นักล่าที่มีพิษ (Venomous animals)

การมีพิษในตัว อย่างไรก็จะสร้างผลประโยชน์ให้เจ้าตัวสักทางหนึ่ง ไม่การหาอะไรให้อิ่มท้อง ก็การทำให้ตัวเองปลอดภัยยิ่งขึ้น

แต่ว่า.. สัตว์พวกนี้มันไปรู้จักการสร้างพิษขึ้นตั้งแต่แรกได้อย่างไรกันล่ะ !

ทั่วโลกเรามีสัตว์ที่มีพิษมากกว่า 100,000 สายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม สัตว์พวกนี้ไม่ได้มีพิษโดยบรรพบุรุษหรอกนะครับ

ในความเป็นจริงแล้ว ความสามารถในการสร้างพิษนั้นคือ ผลลัพธ์จากการกลายพันธ์แบบสุ่ม (Random mutation) ที่จงใจอัพเกรดเจ้าตัว

ซึ่งเป็นผลลัพธ์จากปฏิกิริยาทางเคมีในร่างกาย อันเกิดจากความเครียดทางสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะการที่ตัวเองหาเหยื่อได้น้อยเกินไป

ด้วยเหตุผลนี้ เหล่าสัตว์ต่างชนิดในสภาพแวดล้อมเดียวกัน ก็สามารถมีการพัฒนาในแบบของตัวเอง (Convergent evolution)

และทำให้มีพิษที่เป็นแบบเฉพาะของสายพันธ์ุหรือกลุ่มสายพันธ์ุขึ้นมาในท้ายที่สุด

ระบบนิเวศหนึ่งจึงสามารถมีสัตว์มีพิษได้หลายสายพันธุ์ โดยที่ความเป็นพิษของสัตว์แต่ละสายพันธ์นั้นไม่ซ้ำกัน

จนปัจจุบัน ทฤษฎีการสร้างพิษในสัตว์ที่น่าเชื่อถือที่สุด คือมาจาก Gene duplication หรือ การทำซ้ำยีน (เรามีเซลล์ที่ตายไปและสร้างใหม่ตลอดเวลา โดยที่เราสร้างเซลล์ใหม่แบบ copy and paste จากเซลล์เดิมที่มันยังไม่ตายไป)

เชื่อว่า มาจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำ Gene duplication ที่ทำให้โปรตีนที่ไร้พิษภัย อยู่ๆก็กลายเป็นโปรตีนอันตรายขึ้นมา (สารพิษคือสารประกอบโปรตีน) และ Gene expression ที่เป็นพิษนั้นก็ถูกเก็บในต่อมพิษที่สร้างขึ้นมาพิเศษ (Specialized venom gland)

เราเรียกการทำซ้ำยีนที่เกิดฟังค์ชั่นใหม่นี้ ว่า Neofunctionalization
ซึ่งคือการ ทำให้เกิด Ancestral paralog หรือความเป็นปกติเดิมไร้การเปลี่ยนแปลงกับเจ้าตัว (เจ้าตัวสร้างภูมิคุ้มกันต่อพิษนั้นควบคู่ไป)
แต่กับสัตว์ที่โดนพิษนั้นไม่มีการสร้างภูมิคุ้มกันไว้ ก็เลยได้รับ Neofunctionalized paralog หรือ รับผลกระทบจากพิษนั้นๆ

ตัวอย่างหนึ่งของการมีพิษ ด้วย Neofunctionalization

Serine Protease คือโปรตีนหนึ่งที่มีบทบาทในการแข็งตัวเป็นก้อนของเลือด (Coagulation process of blood) ที่ทำให้งูไม่เลือดออกจนตายเมื่อมันมีบาดแผล แต่การกลายพันธุ์ โดยเฉพาะในงูกลุ่ม ไวเปอร์ (Viper) ก็ทำให้เกิด Neofunctionalization ขึ้นและเป็นส่วนหนึ่งของพิษเก็บในต่อมพิษที่ออกแบบมาเฉพาะ เมื่องูกัดเหยื่อ โปรตีนพิษจะไปทำลาย Coagulating factors หรือ สิ่งที่ทำให้เลือดแข็งตัวของเหยื่อ ทำให้เหยื่อเลือดออกจนตาย จากการกัดหรือจากการบาดเจ็บครั้งต่อไป

โดยปกติ โปรตีนพิษ ก็จะถูกเก็บแค่ในต่อมพิษ ไม่กระจายไปทั่วร่างกาย เพราะมันเองก็ได้รับอันตรายจากพิษได้เช่นกัน (มีแค่สัตว์พิษบางกลุ่มที่สร้าง Antibody ไว้ฉุกเฉินกรณีได้รับพิษตัวเอง)

แต่บางสปีชีส์ ในกลุ่มเดียวกัน ก็มีปัญหาได้บ้าง เช่น

งูบัชมาสเตอร์หัวดำ (Lachesis melanocephala)

ที่ Serine Protease ไม่สามารถพัฒนาความเป็นพิษได้ สุดท้ายแล้วก็เลยเป็นโปรตีนอ่อนหัดที่มีอยู่ทั่วร่างกาย

และมีโปรตีนเฉพาะอันอื่นขึ้นมาเพื่อใช้ผสมกับโปรตีนนี้ ให้มันเป็นพิษได้ โดยเก็บในต่อมพิษ

NATURE'S ARMS RACE

ถ้าหากการกลายพันธุ์ที่สร้างพิษ พิสูจน์ได้ว่าทำให้สัตว์นั้นๆมีอัตรารอดชีวิตที่สูงขึ้น พิษนั้นๆ ก็จะเป็นที่จดจำ

แต่ทั้งนักล่าและเหยื่อ จะไม่สามารถพึ่งพาเพียงพิษเดิมๆของตัวเองไปได้ตลอด

เมื่อเวลาผ่านไป เหยื่อก็วิวัฒนาการให้รับมือพิษได้ดีขึ้น โดยเฉพาะจากกรณีที่ตัวแม่ตายแต่ลูกๆในท้องรอดจากพิษ ตัวลูกจะเกิดความเครียดและพยายามสร้างการกลายพันธุ์ให้รับมือดีขึ้น สัตว์ที่มีพิษก็จึงต้องทำให้พิษตัวเองแรงขึ้นด้วย

สุดท้ายแล้วนี่ก็จะเป็น ศึกงัดข้อที่ไม่มีวันจบ จากธรรมชาติเอง

BEING TOO VENOMOUS ?

ทำไมสัตว์บางสายพันธุ์ถึงได้มีพิษแรงกว่าสายพันธุ์อื่นในชนิดเดียวกันล่ะ !

คุณอาจจะเคยได้ยินอะไรแบบว่า "งูชนิดนี้กัดทีนึงฆ่าได้พันคน" มาบ้าง

จริงๆแล้วเค้าก็ไม่ได้เกณฑ์นักโทษประหารไปเป็นเหยื่อทดลองอะไรหรอกนะ

เค้าแค่ทดลองกับหนู แล้วเทียบสเกลเอาว่าถ้าเป็นมนุษย์มันจะเป็นอย่างไร

ซึ่งนี่เป็นข้อมูลที่ต้องทำอย่างพิถีพิถันและพลาดน้อยที่สุด

พิษงูบางสายพันธุ์ อันตรายกับสัตว์เลื้อยคลานมากกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เพราะอาหารหลักงูนั้นคือกิ้งก่า

ข้อจำกัดอะไรแบบนี้ก็มีผลอย่างมากต่อการคำนวนความแรงพิษ

กลับมาที่คำถามของเรา ทำไมงูทุกสายพันธุ์ถึงไม่ แค่มีพิษให้มันแรงเท่าๆกัน จบๆไปง่ายๆ

จากที่บอกไปก่อนหน้า ว่าการที่อยู่ๆ สัตว์มีพิษขึ้นมา มันคือการกลายพันธุ์จากความเครียด โดยเฉพาะทางการออกหาอาหาร (Foraging) ดังนั้นยิ่งมีความตึงเครียดทางอาหารสูง พิษก็ยิ่งแรง เพื่อให้ล้มสัตว์ใหญ่กว่าลิมิตเดิมของตัวเองให้ได้ หรือให้ล่ากับสัตว์ที่มีพิษแรงกว่าเดิมได้

ยังมีอีกปัจจัยหนึ่งที่ควบคุมความแรงของพิษ นั่นคือ การสร้างพิษขึ้นมา ใช้พลังงานมหาศาล ยิ่งพิษแรง ก็ยิ่งใช้มาก

ดังนั้นสัตว์ที่วิวัฒนาการให้มีพิษ จึงต้องรับผิดชอบชีวิตตัวเองด้วยการหาเหยื่อให้ได้พลังงานสะสมตามเป้าเช่นกัน

แบบนี้การมีพิษแรง ก็เป็นเหมือนคำสาปสิ และจะมีทางแก้มั้ย ?

มีครับ ! สัตว์บางสายพันธุ์ เมื่อแก่ลงก็พิษเบาลง

นี่ยังเป็นสิ่งที่เข้าสู่วิวัฒนาการได้ด้วย

ช่วงหลังๆมา มีการค้นพบว่างูทะเลบางสายพันธุ์ เปลี่ยนเหยื่อ จากปลาว่ายน้ำเร็ว เป็นปลาที่ว่ายน้ำช้า หรือแม้กระทั่ง ไข่ปลา ซึ่งก็เป็นการปรับตัวตามอาหารหลักที่มีน้อยลง จนตัวเองแบกรับพลังงานที่ต้องใช้สร้างพิษไม่ไหว เลยลดความแรงพิษลง

หรือแม้แต่ อนาคอนดา งูขนาดยักษ์อันเลื่องชื่อ ที่ล่าเหยื่อด้วยการโอบรัด ก็มีความเชื่อว่า ครั้งหนึ่งมันเคยมีพิษมาก่อน แต่ได้ถอดความเป็นพิษออกในภายหลัง

FEAR OF ENVENOMATION IS INHERITED

การมีพิษ นอกจากจะช่วยให้การล่า ทำได้ง่ายขึ้น แล้ว

มันก็ยังช่วย ให้สามารถป้องกันตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ด้วยเช่นกัน

ถ้าสัตว์ชนิดหนึ่ง มีการปลดปล่อยพิษอันเจ็บปวดออกมาเมื่อมันโดนโจมตี

นักล่า ก็จะคิดอีกครั้งเมื่อจะโจมตีมันในครั้งต่อไป

เซนส์แห่งอันตรายเมื่อกัด และ ความกลัวจากการถูกกัด คือสิ่งที่สืบทอดไปยังรุ่นลูกหลานผ่านทางพันธุกรรม และนี่คือสิ่งที่ให้ผลประโยชน์ทั้งกับฝั่งผู้ล่าและฝั่งเหยื่อ

คุณอาจจะเคยเห็นวีดีโอแกล้งแมวด้วยการวางแตงกวาไว้ใกล้ๆมาบ้าง จากข้อมูลที่ส่งผ่านพันธุกรรมมาทำให้แมวรู้ได้ด้วยสัญชาตญาณว่านั่นคือ งู และเกิดความกลัวขึ้นแม้ทั้งชีวิตจะไม่เคยเจองู มาก่อน

ความกลัวนั้นสามารถมีความเฉพาะเจาะจงได้แบบสุดๆ ไม่ใช่เพียงแค่กว้างๆอย่างเช่นงูใดๆก็ตามเหมือนตัวอย่างข้างบน

ความกลัวอะไรต่างๆเฉพาะของบางคน ถ้าไม่ใช่ด้วยประสบการณ์ตรง ก็อาจจะเพราะบรรพบุรุษเค้าเคยได้รับอันตรายร้ายแรงจากสิ่งนั้นมาก่อนและฝังใจถ่ายทอดมา

เคยมีการทดลองเอาหนูรุ่นพ่อแม่ไปโจมตีทางเสียง ทุกครั้งที่มีกลิ่นแปลกๆมา จะมีเสียงดังสนั่นตามมาเสมอ ผลคือในหนูรุ่นลูก แม้มีเพียงกลิ่นมา หนูเหล่านั้นก็แสดงความวิตกกังวลแล้ว แต่ไม่เกิดในหนูกลุ่มอื่น

สัตว์บางชนิดก็ปลอมตัวให้ดูคล้ายสายพันธุ์อื่นที่มีพิษ เป็นทริคราคาถูก ที่ทำให้ไม่ต้องเปลืองพลังงานสร้างพิษขึ้นมาเอง เช่น