ดีเอ็นเอในเซลล์มนุษย์ยาวเท่าไรและเก็บอยู่ได้อย่างไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เวลาเห็นภาพเซลล์ในหนังสือ เรามักเห็นนิวเคลียสเป็นวงกลมเล็ก ๆ อยู่ข้างใน แต่สิ่งที่อยู่ในนั้นมีข้อมูลสำหรับการสร้างและดูแลร่างกายเก็บไว้มากมาย หนึ่งในนั้นคือดีเอ็นเอ ซึ่งถ้าคลายออกมาแล้วนำมาต่อกัน จะยาวแค่ไหน?

สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติสหรัฐฯ อธิบายว่า หากนำดีเอ็นเอจากเซลล์มนุษย์ทั่วไปที่มีโครโมโซมสองชุดมาเหยียดและต่อปลายเข้าด้วยกัน จะได้ความยาวประมาณ 2 เมตร หรือราว 6 ฟุต ตัวเลขนี้เป็นค่าประมาณ และไม่ได้ใช้กับเซลล์ทุกชนิดในร่างกาย

ความยาวดังกล่าวนับรวมดีเอ็นเอจากโครโมโซมหลายแท่ง ไม่ใช่สายเส้นเดียวที่ขดอยู่ในนิวเคลียส เซลล์ร่างกายทั่วไปมีโครโมโซม 46 แท่ง แบ่งเป็น 23 คู่ โดยได้รับโครโมโซมแต่ละคู่มาจากพ่อและแม่อย่างละชุด

ยาวขนาดนั้นแล้วเก็บเข้าไปได้อย่างไร?

ดีเอ็นเอมีลักษณะคล้ายบันไดที่บิดเป็นเกลียวคู่ และมีขนาดเล็กมาก เมื่ออยู่ในนิวเคลียส ดีเอ็นเอจะพันรอบโปรตีนที่เรียกว่า “ฮิสโตน” คล้ายเส้นด้ายพันรอบหลอด จากนั้นจึงจัดตัวร่วมกับโปรตีนเป็นโครมาตินและพับเก็บให้กระชับขึ้น จนบรรจุอยู่ในพื้นที่เล็ก ๆ ได้

การจัดเก็บไม่ได้มีหน้าที่เพียงประหยัดพื้นที่ เซลล์ยังต้องเข้าถึงบางส่วนของดีเอ็นเอเพื่อใช้ข้อมูลสร้างโปรตีนและควบคุมการทำงานด้วย บริเวณที่จัดตัวแน่นหรือคลายออกจึงสัมพันธ์กับการที่เซลล์นำข้อมูลส่วนต่าง ๆ ไปใช้

ส่วนภาพโครโมโซมเป็นรูปตัว X ที่คุ้นตากันนั้น เป็นลักษณะที่เห็นได้ในช่วงหนึ่งของการแบ่งเซลล์ หลังจากดีเอ็นเอถูกจำลองแล้วและโครโมโซมขดตัวแน่น ไม่ได้หมายความว่าดีเอ็นเออยู่ในรูปร่างนี้ตลอดเวลา

ทำไมจึงบอกว่าไม่ใช่ทุกเซลล์?

เซลล์เม็ดเลือดแดงของมนุษย์เมื่อเจริญเต็มที่จะไม่มีนิวเคลียส จึงไม่มีดีเอ็นเอในนิวเคลียสให้คลายออกมาวัด ส่วนเซลล์สืบพันธุ์อย่างอสุจิและเซลล์ไข่มีโครโมโซมเพียงชุดเดียว ปริมาณดีเอ็นเอจึงต่างจากเซลล์ร่างกายทั่วไป อีกทั้งปริมาณดีเอ็นเอในเซลล์ยังเปลี่ยนได้ตามช่วงของการแบ่งเซลล์ เพราะมีการจำลองดีเอ็นเอก่อนแบ่งตัว

นอกจากนี้ ดีเอ็นเอส่วนใหญ่อยู่ในนิวเคลียส แต่ยังมีอีกส่วนเล็ก ๆ อยู่ในไมโทคอนเดรีย ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเซลล์ที่ช่วยเปลี่ยนพลังงานจากอาหารให้อยู่ในรูปที่เซลล์นำไปใช้ได้

ดังนั้น ประโยคที่ว่า “เซลล์มนุษย์ทุกเซลล์มีดีเอ็นเอยาว 2 เมตรในนิวเคลียส” จึงกว้างเกินไป ถ้าพูดถึงเซลล์ร่างกายทั่วไปที่มีโครโมโซมสองชุดก่อนจำลองดีเอ็นเอ ตัวเลขประมาณ 2 เมตรช่วยให้เห็นภาพได้ว่า ร่างกายจัดเก็บสารพันธุกรรมเส้นเล็กยาวไว้ในพื้นที่จิ๋วได้อย่างเป็นระเบียบเพียงใด