05
Sep
2022

ราชินีมดและปลวกจะมีอายุยืนยาวได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อทำความเข้าใจบรรพบุรุษผู้ซึ่งสามารถอยู่รอดได้หลายสิบปีในขณะที่ใช้พลังงานจำนวนมหาศาลในการสืบพันธุ์

สัตว์ตัวเล็กมักจะไม่แก่มาก เนื่องจากพวกมันมักเสี่ยงที่จะเป็นอาหารว่างของสัตว์เลื้อยคลานอีกตัวหนึ่ง วิธีที่ดีที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่ายีนของพวกมันจะทำให้มันเป็นรุ่นต่อไปคือการมีลูกเป็นฝูงโดยเร็วที่สุด นี่เป็นเรื่องจริงสำหรับแมลง ซึ่งยกเว้นจักจั่นที่มีชื่อเสียง เช่น จักจั่น มักมีอายุขัยเฉลี่ยเป็นวัน สัปดาห์ หรือเดือนได้ดีที่สุด

ในทางตรงกันข้ามสัตว์เช่นช้างและมนุษย์เลี้ยงลูกเพียงไม่กี่ตัวและมีร่างกายที่อยู่รอดมานานหลายทศวรรษ : หากขนาดหรือรูปแบบการใช้ชีวิตของคุณให้ความคุ้มครอง คุณสามารถใช้เวลาได้

รูปแบบที่ตัดกันนี้เป็นเรื่องธรรมดามาก ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเนื่องจากการสืบพันธุ์และการบำรุงรักษามีค่าใช้จ่ายสูง สัตว์จึงไม่สามารถขยายทั้งสองอย่างให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้ ดังนั้นยิ่งพลังงานและสารอาหารที่แต่ละคนลงทุนในการผลิตลูกหลานมากเท่าไร มันก็จะยิ่งแก่เร็วเท่านั้น และอายุของมันก็จะสั้นลงเท่านั้น

แต่ในแมลงสังคมเช่น ปลวก มด ผึ้ง และตัวต่อ ราชินีดูเหมือนจะพบวิธีที่จะกินเค้กของพวกมันแล้ว

ในอาณานิคมหลายแห่ง ราชินีที่วางไข่หลายร้อยฟองทุกวันสามารถมีชีวิตอยู่ได้นานหลายปีหรือหลายสิบปี ในขณะที่คนงานที่ไม่เคยวางไข่เลยสักครั้งในชีวิตจะเสียชีวิตภายในเวลาไม่กี่เดือน เห็นได้ชัดว่าสปีชีส์เหล่านี้ได้พบเส้นทางที่ช่วยให้อย่างน้อยบางชนิดของพวกมันสามารถหลีกเลี่ยงข้อจำกัดที่บังคับให้สัตว์อื่นๆ เลือกระหว่างอายุขัยและลูกหลานจำนวนมาก

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทีมนักชีววิทยานานาชาติได้เริ่มศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถดึงมันออกมาได้อย่างไร และถึงแม้จะยังมีอะไรให้เรียนรู้อีกมาก แต่ผลลัพธ์แรกของโครงการก็เริ่มที่จะเสนอเบาะแส

แมลงวันผลไม้บอกความแก่

ความแตกต่างในรหัสพันธุกรรมไม่สามารถอธิบายการมีอายุยืนยาวอย่างผิดปกติของราชินีได้เมื่อเทียบกับคนงาน คนงานทุกคนเป็นธิดาของพระราชินี และในหลายกรณี ธิดาเหล่านั้นคนใดคนหนึ่งสามารถเติบโตเป็นราชินีได้หากพวกเขาได้รับการรักษาของราชวงศ์ที่เหมาะสมเมื่อพวกมันยังเป็นตัวอ่อน

ความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมที่ใกล้ชิดนี้เป็นเหตุที่สมเหตุสมผลที่คนงานอุทิศชีวิตเพื่อดูแลราชินีและลูกหลานของเธอ บำรุงรักษาและปกป้องรังของอาณานิคมและหาอาหาร ด้วยการรักษาพระราชินีให้ปลอดภัยและจัดหาทรัพยากรมากมายที่เธอต้องการเพื่อผลิตไข่เป็นเวลานานหลายปี พนักงานแต่ละคนช่วยในการแพร่กระจายของยีนของตัวเอง

และเนื่องจากราชินีเป็นเพียงคนเดียวในอาณานิคมที่วางไข่ อาณานิคมที่มีราชินีอายุยืนจึงมีแนวโน้มที่จะเติบโตขึ้นและส่งราชินีหนุ่มออกไปเพื่อสร้างรังใหม่ รวมทั้งตัวผู้เพื่อให้ปุ๋ยกับพวกมัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์หลายคนให้เหตุผลว่า ต้องมีแรงกดดันในการคัดเลือกอย่างเข้มข้นเพื่อให้พระราชินีมีชีวิตอยู่ได้นานที่สุดโดยการพัฒนาการชราภาพแบบล่าช้า

แต่จะสำเร็จได้อย่างไร? แมลงชนิดอื่นมีสารตะกั่วที่เป็นไปได้

ปรากฏว่าบางชนิดสามารถเอียงการลงทุนในการบำรุงรักษาร่างกายและการสืบพันธุ์ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งขึ้นอยู่กับสถานการณ์ จากการศึกษาพบว่า เมื่อแมลงหวี่ Drosophila melanogasterได้รับอาหารที่มีข้อจำกัดมันสามารถยืดอายุของมันได้อย่างมาก แต่จะผลิตไข่น้อยลง

นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายยีนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ถึงสารอาหาร เช่น กรดอะมิโนและคาร์โบไฮเดรต มีส่วนรับผิดชอบต่อผลกระทบนี้ เมื่ออาหารขาดแคลน เครือข่ายนี้จะส่งสัญญาณที่ชะลอการสืบพันธุ์ในขณะที่เพิ่มอายุขัยของสัตว์และการลงทุนในกระบวนการต่างๆ เช่น การซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ซึ่งอาจทำให้แต่ละคนสามารถรอวันที่ดีกว่าที่จะมาถึงได้ นักวิทยาศาสตร์บางคนยังแสดงให้เห็นว่าอายุขัยของแมลงวันสามารถยืดเยื้อได้เมื่อยีนสำคัญบางตัวที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายการรับสารอาหารนี้ถูกปิดใช้งาน

งานแมลงวันผลไม้นี้แสดงให้เห็นว่าอัตราการแก่ชราไม่ได้ถูกกำหนดไว้ในหิน แต่สามารถปรับให้เข้ากับขอบเขตส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อลงทุนทรัพยากรอย่างดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการทำซ้ำเมื่อมีทรัพยากรเหลือเฟือ และในการบำรุงรักษาเมื่อไม่มีทรัพยากร

“เมื่อเราพูดถึงกลไกของความชรา เรามักจะพูดถึงการเสื่อมสภาพเท่านั้น” Thomas Flatt นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัย Fribourg ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งทำงานส่วนใหญ่เกี่ยวกับแมลงวันผลไม้และเป็นผู้เขียนร่วมของบทความเกี่ยวกับการแก่ของแมลงกล่าวในการทบทวนกีฏวิทยาประจำปี “สิ่งที่เรามักจะลืมไปก็คือด้านพลิกของความชรา นั่นคือกลไกสำคัญที่ชะลอการเสื่อมสภาพ”

รับคนงานวางไข่

แมลงในสังคมอาจใช้ยีนเดียวกันกับที่แมลงหวี่ใช้ปรับอัตราการแก่ – ในกรณีของพวกมันเพื่อชะลอความแก่ในราชินีหรือไม่?

การศึกษาการแก่ชราในราชินีเป็นเรื่องยาก เพราะโดยปกติแล้วจะมีราชินีเพียงตัวเดียวในทุกอาณานิคม และต้องใช้เวลาหลายปีหรือหลายสิบปีกว่าที่ราชินีจะเติบโต ในการหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว นักวิจัยสามารถกำจัดราชินี ซึ่งมักจะกระตุ้นให้คนงานบางคนเริ่มผลิตไข่ของตนเอง

แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนคนงานให้กลายเป็นราชินีอย่างสมบูรณ์ แต่การทดลองแสดงให้เห็นว่ามันส่งผลดีต่อสุขภาพคล้ายกับที่ราชินีอายุยืนยาว ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2564 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธแคโรไลนา กรีนส์โบโร พบว่าผึ้งงานซึ่งกระตุ้นรังไข่ของพวกมันจะมีความยืดหยุ่นมากขึ้นต่อไวรัสที่อาจทำให้เกิดการติดเชื้อร้ายแรงได้

ผึ้งงานที่มีรังไข่ทำงานอยู่ก็มีแนวโน้มที่จะรอดชีวิตจากการฉีดยาพาราควอต ซึ่งเป็นสารกำจัดวัชพืชที่ทำให้โปรตีน ดีเอ็นเอ และส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์เสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ความเสียหายประเภทนี้ยังเกิดขึ้นได้ช้ากว่าโดยของเสียจากกระบวนการเผาผลาญตามปกติ และเป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการแก่ก่อนวัย

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยในเยอรมนีสองแห่งได้เห็นบางสิ่งที่คล้ายคลึงกันในคนงานของมดสามสายพันธุ์ ในสองสายพันธุ์ ความต้านทานต่อความเครียดออกซิเดชันเพิ่มขึ้นเมื่อราชินีถูกถอดออก เกือบสองเท่าของโอกาสที่คนงานจะรอดชีวิตจากการรักษาด้วยพาราควอต ในหนึ่งสายพันธุ์นั้น เจ้าหน้าที่ได้กระตุ้นการทำงานของรังไข่เพื่อตอบโต้ ในทางกลับกัน พวกเขาไม่ได้ทำเช่นนั้น แต่ในกรณีนี้ ชีวิตที่ยืนยาวอาจซื้อเวลาให้กับคนงานในการเลี้ยงดูราชินีองค์ใหม่ เหตุผลคือ Romain Libbrecht นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่ Johannes Gutenberg University of Mainz ผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้

บทเรียนจากปลวก

นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ Judith Korb จากมหาวิทยาลัยไฟรบูร์กในเยอรมนีกล่าวว่าเบาะแสเกี่ยวกับกลอุบายในการต่อต้านวัยของแมลงสังคมอาจถูกรวบรวมจากสายพันธุ์ปลวกต่างๆ สิ่งมีชีวิตที่เป็นแมลงสาบทางสังคมโดยพื้นฐานแล้ว

ปลวกชนิดหนึ่งที่เธอศึกษาคือ ปลวกไม้แห้งCryptotermes secundusไม่เคยออกจากรังเลย มันแค่เจาะรูตามต้นไม้ที่ตายแล้ว กินเนื้อไม้จากภายใน คนงานไม่ต้องทำงานหนักมาก และพวกเขายังคงความสามารถในการขยายพันธุ์ พร้อมเสมอที่จะย้ายออกไปเพื่อพยายามตั้งอาณานิคมของตนเองที่อื่นเมื่ออาหารหมด

Korb และเพื่อนร่วมงานพบว่าเมื่อคนงานอายุน้อยกว่าและไม่แพร่พันธุ์ยีนที่เกี่ยวข้องกับการต่อสู้กับความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันจะทำงานมากขึ้น แต่เมื่อโตขึ้นและเจริญเติบโตเต็มที่ กิจกรรมของยีนดังกล่าวจะลดลง ตอนนี้โฟกัสไปที่การสืบพันธุ์เป็นส่วนใหญ่

ในสายพันธุ์นี้ คนงานสามารถมีชีวิตอยู่ได้หลายปี ในขณะที่กษัตริย์และราชินีอาจมีอายุยืนยาวถึงสิบปีหรือมากกว่านั้น แต่สำหรับปลวกชนิดอื่นๆ ส่วนใหญ่ โครงสร้างทางสังคมนั้นซับซ้อนกว่า และในบางชนิดนั้น คนงานก็ปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์และจะไม่มีโอกาสวางไข่ด้วยตัวของมันเอง นี่คือจุดที่มองเห็นความแตกต่างของอายุขัยระหว่างคนงานและราชินีอย่างมาก

“คนงานเหล่านี้มักจะมีชีวิตอยู่เพียงไม่กี่เดือน ในขณะที่กษัตริย์และราชินีของพวกเขามีอายุยืนยาวมาก” คอร์บกล่าว ในMacrotermes bellicosusซึ่งเป็นปลวกที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก ราชินีสามารถมีชีวิตอยู่ได้นานกว่า 20 ปี

เมื่อสมาชิกในอาณานิคมหมดความหวังที่จะมีลูกเป็นของตัวเอง ดูเหมือนว่า “พระราชินีจงทรงพระเจริญ” จะกลายเป็นลัทธิของอาณานิคมอย่างแท้จริง

แมลงแต่ละตัวทำไม่เหมือนกัน

เพื่อพยายามเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้ราชินีในแมลงสังคมมีอายุยืนยาว ทีมนักวิจัยซึ่งรวมถึง Korb, Libbrecht และ Flatt ได้ตัดสินใจเปรียบเทียบระดับการทำงานของยีนต่างๆ ในปลวก มด และผึ้งโดยแต่ละชนิดมี 2 สายพันธุ์ โดยรวมแล้ว พวกเขาศึกษา 157 คน รวมถึงแมลงที่มีอายุต่างกันและวรรณะต่างกัน

ไม่น่าแปลกใจเลยที่ทีมวิจัยพบว่ายีนที่ทราบว่ามีบทบาทสำคัญในการสืบพันธุ์แสดงรูปแบบกิจกรรมในราชินีที่ต่างกันมากกว่าที่ทำในคนงานที่ปลอดเชื้อ ยีนเหล่านี้บางตัวซึ่งมีคำแนะนำในการสร้างโปรตีนที่เรียกว่าไวเทลโลเจนิน มีบทบาทในราชินีของทุกสายพันธุ์

หน้าที่หลักของไวเทลโลเจนินคือการสนับสนุนการผลิตไข่แดงสำหรับไข่ แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนสงสัยว่าไวเทลโลเจนินอาจทำมากกว่านั้น: อย่างน้อยในผึ้ง การวิจัยพบว่าไวเทลโลเจนินยังทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระด้วย หากไวเทลโลเจนินทำสิ่งเดียวกันในแมลงสังคมอื่นๆ พวกมันอาจส่งผลต่อการต้านทานของราชินีต่อการเกิดออกซิเดชัน

ทีมงานยังพบความแตกต่างในการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือการซ่อมแซมความเสียหายดังกล่าว ระหว่างราชินีกับคนงานวางไข่เมื่อเปรียบเทียบกับคนงานที่ปลอดเชื้อ แต่ยีนที่แม่นยำที่เกี่ยวข้องนั้นแตกต่างกันอย่างมากจากสายพันธุ์หนึ่งไปอีกสายพันธุ์หนึ่ง เห็นได้ชัดว่าแต่ละสปีชีส์มีวิวัฒนาการวิธีการในการรักษาราชินีของมันให้มีอายุยืนยาวขึ้น Korb ผู้นำการศึกษากล่าว

นักวิทยาศาสตร์ยังได้ตรวจสอบเครือข่ายยีนที่รับรู้สารอาหารซึ่งสามารถยืดอายุขัยเมื่อถูกแมลงวันผลไม้และไม่พบรูปแบบที่ชัดเจนตามวัยและวรรณะ แต่พวกเขาพบอย่างอื่น: ความแตกต่างในกิจกรรมของยีนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและผลกระทบของสารที่เรียกว่าฮอร์โมนเด็กและเยาวชน โมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบร่างกายของแมลงที่สุกเต็มที่ที่สุด

นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าฮอร์โมนชนิดเดียวกันที่ช่วยให้แมลงเติบโตเต็มที่อาจช่วยให้พวกมันชะลอความชราได้ แต่อีกครั้ง อย่างแม่นยำว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับฮอร์โมนในเด็กเหล่านี้ได้รับการปรับขึ้นหรือลงอย่างไรในแต่ละสายพันธุ์

สำหรับ Korb ความหลากหลายที่น่าสับสนนี้ในสายพันธุ์ต่างๆ เผยให้เห็นบทเรียนที่สำคัญเกี่ยวกับธรรมชาติของการแก่ชรา: ไม่มีปุ่มหรือสวิตช์เพียงปุ่มเดียวที่ช่วยให้สายพันธุ์ลงทุนมากขึ้นหรือน้อยลงในการบำรุงรักษาหรือการขยายพันธุ์ แต่มีแผงควบคุมทั้งหมด ถูกตั้งค่าแตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละสายพันธุ์

“การประนีประนอมระหว่างอายุขัยและการสืบพันธุ์นั้นเห็นได้ชัดว่าไม่ได้เดินสาย – มันมีความยืดหยุ่นมากกว่าที่คนคิดมาก” เธอกล่าว “สปีชีส์ได้พัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน” ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางสังคมและธรรมชาติของพวกมันเอง

และถึงแม้ว่าจะมีประโยชน์อย่างเห็นได้ชัดที่จะรู้จักสายพันธุ์ไม่กี่ชนิดผ่านและผ่าน การค้นพบเหล่านี้ยังเป็นคำเตือนที่จะไม่ถือว่าสิ่งมีชีวิตที่มีการศึกษาอย่างเข้มข้นหนึ่งหรือสองตัว เช่นแมลงหวี่ Drosophila melanogaster ที่มีชื่อเสียง สามารถสอนเราได้ทุกอย่าง Flatt กล่าว “มีความหลากหลายมหาศาลให้ค้นพบว่าเรายังไม่รู้ด้วยซ้ำ”

หน้าแรก

เว็บพนันออนไลน์, สล็อตออนไลน์, เซ็กซี่บาคาร่า

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.