เปลือกหอยทากญี่ปุ่นวนซ้ายหรือขวาเกิดจากอะไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

หอยทากสองตัวอาจดูคล้ายกันทุกอย่าง แต่เมื่อมองเปลือกใกล้ ๆ วงเกลียวของตัวหนึ่งวนไปอีกทางหนึ่ง ราวกับเป็นภาพสะท้อนของอีกตัว รูปทรงซ้ายขวาที่ต่างกันนี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่ลวดลายบนเปลือก เพราะร่างกายของหอยก็จัดวางเป็นภาพกลับด้านตามไปด้วย

นักชีววิทยาเรียกแบบนี้ว่า chirality คือรูปร่างสองแบบที่เป็นภาพสะท้อนกันแต่ทับซ้อนกันไม่ได้ หอยบางกลุ่มพบเปลือกวนทางเดียวเป็นส่วนใหญ่ ขณะที่บางกลุ่มมีทั้งแบบวนซ้ายและวนขวาอยู่ในธรรมชาติ

งานศึกษาหอยป่ากลุ่ม Euhadra ในญี่ปุ่นตั้งคำถามว่า เหตุใดหอยชนิดใกล้กันจึงสร้างเปลือกและร่างกายคนละด้าน นักวิจัยติดตามทั้งความแปรผันทางพันธุกรรมและรูปแบบการพัฒนาของหอยสองแบบ เพื่อหาจุดเริ่มของความต่างตั้งแต่ระยะแรก

นักวิจัยพบความแปรผันในยีน Myosin I a/b ที่สัมพันธ์กับทิศทางการขดของเปลือก ยีนนี้สร้างโปรตีนไมโอซินซึ่งช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่และเปลี่ยนรูปร่าง ทีมวิจัยเสนอว่าความต่างเล็ก ๆ ของโปรตีนอาจมีผลต่อการบิดตัวของเซลล์ในช่วงแรกของตัวอ่อน จนชี้ทิศทางซ้ายหรือขวาของหอยที่โตขึ้น

ไมโอซินมักถูกพูดถึงเมื่ออธิบายการทำงานของกล้ามเนื้อ แต่โปรตีนตระกูลนี้ยังทำงานร่วมกับโครงร่างภายในเซลล์ ช่วยให้เซลล์เปลี่ยนรูปร่างและเคลื่อนตัวได้ การเปลี่ยนแปลงของโปรตีนในช่วงที่ตัวอ่อนเริ่มแบ่งเซลล์จึงอาจส่งผลต่อการจัดวางเนื้อเยื่อ ก่อนที่เปลือกจะค่อย ๆ เติบโตตามลำตัว

หอย Euhadra ทั้งแบบวนซ้ายและวนขวาพัฒนาได้ตามปกติ งานวิจัยพบว่าทั้งสองแบบเป็นสัตว์ที่มีชีวิตและเจริญเติบโตได้ ไม่ใช่ความผิดปกติที่ทำให้ตัวอ่อนเสียหาย จุดนี้ทำให้หอยกลุ่มดังกล่าวต่างจากหอยบางชนิดที่การวนซ้ายเกิดจากยีนอีกตัวและมาพร้อมปัญหาในการพัฒนา

สิ่งที่ทำให้ประชากรญี่ปุ่นกลุ่มนี้น่าสนใจยิ่งขึ้นคือ หอยที่วนคนละทางอาศัยอยู่ในพื้นที่ภูเขาเดียวกันและยังผสมพันธุ์แลกเปลี่ยนยีนกันได้ ในหอยชนิดอื่น การวางตัวของอวัยวะสืบพันธุ์ที่กลับด้านอาจทำให้คู่ที่วนคนละทางผสมพันธุ์กันได้ยาก การพบประชากรที่ต่างกันแต่ยังผสมพันธุ์ได้จึงเปิดทางให้นักวิจัยศึกษาความแปรผันนี้ในธรรมชาติ

อย่างไรก็ดี ทิศทางของเปลือกไม่ได้เกิดจากยีนเพียงอย่างเดียวทุกขั้น งานจำลองทางชีวฟิสิกส์อีกชิ้นเสนอว่ารูปร่างของเปลือกหอยยังได้รับอิทธิพลจากแรงระหว่างลำตัวอ่อนนุ่มกับเปลือกแข็งที่หอยสร้างเพิ่มตรงปากเปลือก แบบจำลองนี้ช่วยอธิบายรูปทรงการขดหลายชนิด แต่ไม่ได้ทดสอบยีน Myosin ของหอยญี่ปุ่นโดยตรง

ความต่างนี้สำคัญต่อการอ่านข่าววิทยาศาสตร์ เพราะผลจากหอย Euhadra ไม่ได้แปลว่ายีนตัวเดียวกำหนดว่าหัวใจหรืออวัยวะของมนุษย์จะอยู่ซ้ายหรือขวา งานนี้ช่วยชี้ให้เห็นตัวอย่างหนึ่งว่าความต่างระดับเซลล์อาจเกี่ยวข้องกับการสร้างรูปร่างซ้ายขวาอย่างไร ส่วนเส้นทางจากโปรตีนไปสู่รูปทรงของทั้งร่างกายยังมีรายละเอียดที่ต้องศึกษา

เปลือกที่วนคนละทางจึงเป็นร่องรอยของความแตกต่างซึ่งเริ่มตั้งแต่ระดับเซลล์ ไม่ใช่เพียงความบังเอิญของลายบนเปลือก งานในหอยญี่ปุ่นชี้ไปที่ยีน Myosin I a/b ขณะที่กลไกว่าความเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ในเซลล์จัดระเบียบทั้งตัวอ่อนได้อย่างไร ยังเป็นคำถามที่วิทยาศาสตร์กำลังไล่ต่อ