“Fern” พืชที่ขโมยดีเอ็นเอจากสิ่งมีชีวิตอื่น จนเอาชีวิตรอดใต้ป่ามืดได้สำเร็จ

เฟิร์นดูเหมือนพืชธรรมดาที่ขึ้นตามพื้นป่าชื้น ๆ แต่ภายในเซลล์ของมันกลับซ่อนเรื่องราวที่แทบเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์

เพราะบรรพบุรุษของเฟิร์นบางกลุ่มไม่ได้รอให้ยีนใหม่ค่อย ๆ วิวัฒนาการขึ้นเอง

พวกมันกลับได้รับยีนสำคัญจากพืชอีกสายพันธุ์หนึ่ง แล้วนำมาใช้เป็นของตัวเอง

นักวิทยาศาสตร์เรียกเหตุการณ์เช่นนี้ว่า การถ่ายโอนยีนแนวนอน หรือ Horizontal Gene Transfer หมายถึงการที่สารพันธุกรรมเดินทางข้ามจากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งไปสู่อีกชนิด 

ยีนที่ช่วยให้เฟิร์นมองเห็นแสงในความมืด

ยีนสำคัญดังกล่าวมีชื่อว่า นีโอโครม หรือ neochrome ทำหน้าที่สร้างตัวรับแสงชนิดพิเศษ ซึ่งรวมความสามารถในการตอบสนองต่อแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินไว้ในโมเลกุลเดียว

ความสามารถนี้ช่วยให้เฟิร์นหันใบและจัดตำแหน่งคลอโรพลาสต์เพื่อรับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้จะอาศัยอยู่ใต้เรือนยอดของต้นไม้ใหญ่ ซึ่งมีแสงส่องลงมาถึงพื้นป่าเพียงเล็กน้อย 

สำหรับเฟิร์น นี่ไม่ใช่เพียงความสามารถเสริมเล็ก ๆ แต่เปรียบได้กับการได้รับ “ดวงตาสำหรับมองในที่มืด” ในช่วงเวลาที่โลกของพืชกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง

เจ้าของยีนเดิมคือพืชจิ๋วชื่อฮอร์นเวิร์ต

เมื่อนักวิจัยนำลำดับยีนของเฟิร์นไปสร้างแผนภูมิวงศ์ตระกูล พวกเขากลับพบว่ายีน neochrome ของเฟิร์นไม่ได้อยู่ใกล้กับยีนของพืชญาติสนิทอย่างที่ควรจะเป็น

มันกลับไปอยู่ท่ามกลางยีนของ ฮอร์นเวิร์ต พืชขนาดเล็กคล้ายมอสที่ชอบขึ้นเป็นแผ่นตามดินชื้น โขดหิน หรือเปลือกไม้

เฟิร์นและฮอร์นเวิร์ตแยกสายวิวัฒนาการจากกันมานานอย่างน้อยราว 400 ล้านปี แต่ยีน neochrome ของทั้งสองกลุ่มแยกจากกันเมื่อประมาณ 179 ล้านปีก่อน ช่องว่างของเวลานี้ทำให้นักวิจัยสรุปว่า ยีนไม่ได้ตกทอดมาจากบรรพบุรุษร่วม แต่กระโดดข้ามจากฮอร์นเวิร์ตมาสู่เฟิร์นในภายหลัง 

ดีเอ็นเอกระโดดข้ามพืชได้อย่างไร?

เฟิร์นและฮอร์นเวิร์ตอาจเคยขึ้นชิดกันในสภาพแวดล้อมที่ชื้นมาก จนเซลล์หรือสารพันธุกรรมมีโอกาสสัมผัสกัน อีกความเป็นไปได้คือ เชื้อรา ไวรัส แบคทีเรีย หรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่นทำหน้าที่เป็นพาหะ นำชิ้นส่วนดีเอ็นเอจากพืชชนิดหนึ่งไปสู่อีกชนิด

ยีนที่หลุดเข้าไปยังต้องบังเอิญแทรกอยู่ในเซลล์ซึ่งสามารถส่งต่อไปยังลูกหลาน และต้องสร้างประโยชน์มากพอที่จะไม่ถูกกำจัดทิ้งในเวลาต่อมา กลไกจริงของเหตุการณ์เมื่อเกือบ 180 ล้านปีก่อนจึงอาจไม่มีวันถูกพิสูจน์อย่างสมบูรณ์ 

ของขวัญที่มาถูกเวลา

ช่วงที่เฟิร์นได้รับยีนดังกล่าวใกล้เคียงกับยุคที่พืชดอกเริ่มขยายพันธุ์และครอบครองระบบนิเวศบนบก ต้นไม้ดอกขนาดใหญ่สร้างเรือนยอดหนาทึบ จนพืชรุ่นเก่าบนพื้นป่าต้องเผชิญการแข่งขันด้านแสงอย่างหนัก

การได้รับ neochrome จึงอาจช่วยให้เฟิร์นบางสายพันธุ์เปลี่ยนจากผู้แพ้ในที่มืด กลายเป็นผู้เชี่ยวชาญในการอาศัยอยู่ใต้ร่มเงา นักวิจัยมองว่ายีนนี้อาจมีส่วนสำคัญต่อการกระจายความหลากหลายของเฟิร์นในป่าที่พืชดอกครองพื้นที่ 

ต่อมายีนดังกล่าวยังดูเหมือนจะกระโดดข้ามระหว่างสายพันธุ์เฟิร์นด้วยกันอีกหลายครั้ง ทำให้ความสามารถรับแสงแพร่กระจายไปไกลกว่ากลุ่มที่ได้รับยีนเป็นครั้งแรก 

เฟิร์นอาจไม่ได้ขโมยแค่ยีนเดียว

เมื่อมีการศึกษาจีโนมของเฟิร์นละเอียดขึ้น นักวิจัยยังพบร่องรอยว่าเฟิร์นบางชนิดอาจได้รับยีนจากแบคทีเรีย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างสารเคมีป้องกันแมลงและสัตว์กินพืช

นั่นหมายความว่า ประวัติวิวัฒนาการของเฟิร์นอาจไม่ได้เป็นเส้นตรงจากบรรพบุรุษสู่ลูกหลานเท่านั้น แต่คล้ายผืนผ้าที่นำยีนจากสิ่งมีชีวิตหลายกลุ่มมาถักรวมกัน 

เรื่องของเฟิร์นจึงทำให้ภาพ “ต้นไม้แห่งชีวิต” ซึ่งแตกกิ่งก้านอย่างเป็นระเบียบดูซับซ้อนขึ้น เพราะบางครั้งยีนสามารถกระโดดข้ามกิ่ง จากสิ่งมีชีวิตที่ห่างไกลกันมาก ไปสร้างความสามารถใหม่ให้ผู้รับได้

ดีเอ็นเอที่ถูก “ยืมมา” เมื่อเกือบ 180 ล้านปีก่อน อาจเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทุกวันนี้เรายังเห็นใบเฟิร์นสีเขียวแผ่ตัวอยู่ใต้เงามืดของป่าทั่วโลก