ฟีโรโมนนำทางของมดตัดใบไม้
ฟีโรโมนนำทางของมดตัดใบไม้
ดูเหมือนว่า มดหรือแมลงจะมีความคล้ายคลึงกับมนุษย์ในเรื่องของความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของกลุ่มจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกาย เมื่อการศึกษาใหม่เผยให้เห็นว่า สารเคมีนำทางที่มดใช้ในการสื่อสารระหว่างกันนั้นอาจไม่ได้ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากมดทั้งหมด แต่มีส่วนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่อยู่ภายในลำไส้ของพวกมัน
เคมีนำทางหรือที่เรียกว่า ฟีโรโมน (Pheromone) นั้นเป็นสารประกอบเคมีที่สำคัญที่ถูกใช้เป็นสื่อกลางในการติดต่อประสานงานระหว่างประชากรของมดตัวเพื่อประโยชน์ในการทำกิจกรรมร่วมกัน เช่น การรวบรวมทรัพยากรในด้านอาหารหรือพฤติกรรมเตือนภัย (Alarm behaviors) อย่างไรก็ดีการค้นพบที่น่าสนใจนี้เกิดขึ้นในมดตัดใบไม้ (Leafcutter ant) สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่รัฐเท็กซัสตลอดจนทางตอนเหนือของประเทศอาร์เจนตินาในแถบอเมริกาใต้
การศึกษาพบว่า มดตัดใบไม้มีความสัมพันธ์กับแบคทีเรียที่ผลิตสารประกอบเคมีที่เรียกว่า Pyrazines โดยสารดังกล่าวนี้เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (Heterocyclic compounds) ธรรมชาติที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไปว่า เป็นสารประกอบระเหยในฟีโรโมนนำทาง (Trail pheromone) ที่หลั่งออกมาจากต่อมสร้างพิษ (Poison gland) ในมดตัดใบไม้
นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเซาเปาลู ประเทศบราซิลค้นพบว่า แบคทีเรีย Serratia marcescens ที่อาศัยอยู่ภายในลำไส้ของมดตัดใบไม้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการผลิตสารระเหย Pyrazines รวมทั้งอาจเชื่อมโยงถึงการเป็นสื่อกลางการติดต่อสื่อสารภายในอาณาจักรของมดอีกด้วย แต่ถึงเช่นนั้นนักชีววิทยาก็ยังคงไม่แน่ใจในกระบวนการทำงานและยังมีข้อสงสัยที่ว่า เชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ผลิตฟีโรโมนนำทางขึ้นหรือเพียงแค่มีส่วนช่วยในกระบวนการทั้งหมดเท่านั้น
ด้วยข้อสงสัยที่ทำให้นักชีววิทยาสนใจนี้ ทีมนักวิจัยจึงได้รวบรวมฝูงมด รวมทั้งมดราชินี เพื่อนำมาใช้ทำการศึกษา โดยทำการแยกเชื้อแบคทีเรียจากมดและเลี้ยงเชื้อไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ (Culture medium) และจากผลการศึกษาปรากฏว่า เชื้อที่แยกได้จากแบคทีเรีย S. marcescens ที่เพาะเลี้ยงไว้นั้นมีกลิ่นเช่นเดียวกับมด ทีมนักวิจัยจึงได้ทำการตรวจสอบสารประกอบระเหยที่ผลิตโดยแบคทีเรียเพิ่มเติม โดยในกรณีของมดตัดใบไม้สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa นั้นตรวจพบสาร 2,5-dimethylpyrazine และ 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine ซึ่งถูกระบุว่าเป็นสารประกอบเคมีที่เป็นฟีโรโมนนำทางในมด อย่างไรก็ดีจากการศึกษายังพบแบคทีเรียในต่อมสร้างพิษของมดด้วย นั่นจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ยังคงข้องใจถึงกระบวนการสังเคราะห์สาร เนื่องด้วยมีความเป็นไปได้ว่า แบคทีเรียอาจมีการผลิตสารเคมีนี้ขึ้นก่อนที่มดตัดใบไม้จะเก็บสารดังกล่าวไว้ในต่อมสร้างพิษของพวกมัน
แม้ว่าการศึกษาครั้งนี้จะเป็นครั้งแรกที่มีการรายงานถึงการสังเคราะห์ทางเคมีที่เกิดขึ้นในมดและแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง แต่การค้นพบสาร Pyrazines ซึ่งผลิตขึ้นจากกลุ่มจุลินทรีย์ของมดตัดใบไม้ก็เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของบทบาทของสารเคมีที่เฉพาะกลุ่ม ทั้งนี้ทีมงานวิจัยยังคงมีความตั้งใจที่จะศึกษาเพิ่มเติมในรายละเอียดของมดตัดใบไม้เพื่อจำกัดกระบวนการสังเคราะห์สาร Pyrazines ให้แคบลง รวมทั้งยังมีศึกษาเชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ในมดชนิดอื่นๆ อีกด้วย
แหล่งที่มา
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). สืบค้นเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2563, จาก https://www.scimath.org/article?start=1212
สารคดี สัตว์โลก ตอน เจ้ามดตัวจิ๋ว. สืบค้นเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2563, จาก https://www.youtube.com/watch?v=BVPeHB1Cmh0
ดูเหมือนว่า มดหรือแมลงจะมีความคล้ายคลึงกับมนุษย์ในเรื่องของความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของกลุ่มจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกาย เมื่อการศึกษาใหม่เผยให้เห็นว่า สารเคมีนำทางที่มดใช้ในการสื่อสารระหว่างกันนั้นอาจไม่ได้ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากมดทั้งหมด แต่มีส่วนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่อยู่ภายในลำไส้ของพวกมัน
ภาพที่ 1 การสื่อสารซึ่งกันและกันระหว่างมด
เคมีนำทางหรือที่เรียกว่า ฟีโรโมน (Pheromone) นั้นเป็นสารประกอบเคมีที่สำคัญที่ถูกใช้เป็นสื่อกลางในการติดต่อประสานงานระหว่างประชากรของมดตัวเพื่อประโยชน์ในการทำกิจกรรมร่วมกัน เช่น การรวบรวมทรัพยากรในด้านอาหารหรือพฤติกรรมเตือนภัย (Alarm behaviors) อย่างไรก็ดีการค้นพบที่น่าสนใจนี้เกิดขึ้นในมดตัดใบไม้ (Leafcutter ant) สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่รัฐเท็กซัสตลอดจนทางตอนเหนือของประเทศอาร์เจนตินาในแถบอเมริกาใต้
การศึกษาพบว่า มดตัดใบไม้มีความสัมพันธ์กับแบคทีเรียที่ผลิตสารประกอบเคมีที่เรียกว่า Pyrazines โดยสารดังกล่าวนี้เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (Heterocyclic compounds) ธรรมชาติที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไปว่า เป็นสารประกอบระเหยในฟีโรโมนนำทาง (Trail pheromone) ที่หลั่งออกมาจากต่อมสร้างพิษ (Poison gland) ในมดตัดใบไม้
ภาพที่ 2 มดตัดใบไม้ (Leafcutter ant) สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa
นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเซาเปาลู ประเทศบราซิลค้นพบว่า แบคทีเรีย Serratia marcescens ที่อาศัยอยู่ภายในลำไส้ของมดตัดใบไม้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการผลิตสารระเหย Pyrazines รวมทั้งอาจเชื่อมโยงถึงการเป็นสื่อกลางการติดต่อสื่อสารภายในอาณาจักรของมดอีกด้วย แต่ถึงเช่นนั้นนักชีววิทยาก็ยังคงไม่แน่ใจในกระบวนการทำงานและยังมีข้อสงสัยที่ว่า เชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ผลิตฟีโรโมนนำทางขึ้นหรือเพียงแค่มีส่วนช่วยในกระบวนการทั้งหมดเท่านั้น
ด้วยข้อสงสัยที่ทำให้นักชีววิทยาสนใจนี้ ทีมนักวิจัยจึงได้รวบรวมฝูงมด รวมทั้งมดราชินี เพื่อนำมาใช้ทำการศึกษา โดยทำการแยกเชื้อแบคทีเรียจากมดและเลี้ยงเชื้อไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ (Culture medium) และจากผลการศึกษาปรากฏว่า เชื้อที่แยกได้จากแบคทีเรีย S. marcescens ที่เพาะเลี้ยงไว้นั้นมีกลิ่นเช่นเดียวกับมด ทีมนักวิจัยจึงได้ทำการตรวจสอบสารประกอบระเหยที่ผลิตโดยแบคทีเรียเพิ่มเติม โดยในกรณีของมดตัดใบไม้สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa นั้นตรวจพบสาร 2,5-dimethylpyrazine และ 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine ซึ่งถูกระบุว่าเป็นสารประกอบเคมีที่เป็นฟีโรโมนนำทางในมด อย่างไรก็ดีจากการศึกษายังพบแบคทีเรียในต่อมสร้างพิษของมดด้วย นั่นจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ยังคงข้องใจถึงกระบวนการสังเคราะห์สาร เนื่องด้วยมีความเป็นไปได้ว่า แบคทีเรียอาจมีการผลิตสารเคมีนี้ขึ้นก่อนที่มดตัดใบไม้จะเก็บสารดังกล่าวไว้ในต่อมสร้างพิษของพวกมัน
แม้ว่าการศึกษาครั้งนี้จะเป็นครั้งแรกที่มีการรายงานถึงการสังเคราะห์ทางเคมีที่เกิดขึ้นในมดและแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง แต่การค้นพบสาร Pyrazines ซึ่งผลิตขึ้นจากกลุ่มจุลินทรีย์ของมดตัดใบไม้ก็เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของบทบาทของสารเคมีที่เฉพาะกลุ่ม ทั้งนี้ทีมงานวิจัยยังคงมีความตั้งใจที่จะศึกษาเพิ่มเติมในรายละเอียดของมดตัดใบไม้เพื่อจำกัดกระบวนการสังเคราะห์สาร Pyrazines ให้แคบลง รวมทั้งยังมีศึกษาเชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ในมดชนิดอื่นๆ อีกด้วย
แหล่งที่มา
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). สืบค้นเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2563, จาก https://www.scimath.org/article?start=1212
สารคดี สัตว์โลก ตอน เจ้ามดตัวจิ๋ว. สืบค้นเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2563, จาก https://www.youtube.com/watch?v=BVPeHB1Cmh0
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น