มดตัดใบไม้ ‘แมลงมีเกราะ’ ที่พบครั้งแรกในโลกของแมลง

ไบโอไมเนอรัล (Calcareous biomineral) เป็นเปลือกหุ้มแข็งที่เหมือนเกราะซึ่งพบในสัตว์หลายชนิดในประวัติศาสตร์ของวิวัฒนาการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสัตว์จำพวกครัสเตเชียที่มีเปลือกเป็นเอกลักษณ์ของพวกมัน เช่น กุ้งและปู แต่ค่อนข้างน่าแปลกใจที่เกราะแบบนี้ไม่เคยเห็นมาก่อนในแมลงซึ่งอยู่ในกลุ่มเดียวกับสัตว์จำพวกครัสเตเชีย แต่ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบหลักฐานแรกของแคลไซต์ที่มีแมกนีเซียมสูงในเปลือกหุ้มโครงกระดูกภายนอกของมดตัดใบไม้ (Acromyrmex echinatior)

Advertisements

หลายปีที่ผ่านมา Cameron Currie ศาสตราจารย์ด้านแบคทีเรียวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน ได้ทำการศึกษาแบคทีเรียสเตรปโตไมซิส .. Currie และเพื่อนร่วมงานของเธอแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์เหล่านี้ ให้การป้องกันการติดเชื้อแก่มดตัดใบไม้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ทั้งมดและแบคทีเรียไมโครไบโอมของพวกมัน อาจกลายเป็นแหล่งใหม่ของยาปฏิชีวนะได้ โดยคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะอย่างน่ากลัว งานวิจัยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง และอาจถึงขั้นสำคัญที่สุดด้วยซ้ำ

ในขณะที่พวกเขากำลังศึกษามดตัดใบไม้ในความพยายามที่จะศึกษาเรื่องการป้องกันการติดเชื้อ .. Hongjie Li นักวิทยาศาสตร์จากห้องทดลองของ Currie ได้ค้นพบผลึกบนพื้นผิวของโครงสร้างภายนอก เมื่อตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนแล้ว ปรากฏว่ามันเป็นไบโอไมเนอรัล ซึ่งพบครั้งแรกในโลกของแมลง

ในเช้าวันที่ Li สแกนเอ็กซ์เรย์ของมด เขาแทบไม่เชื่อสายตาตัวเอง ..“ฉันส่งข้อความหา Cameron ทันที โดยพูดว่า ‘ฉันเจอมดหุ้มเกราะ’ ตอนนี้ฉันยังสัมผัสได้ถึงช่วงเวลาแห่งความสุข” Li ซึ่งเป็นผู้เขียนงานวิจัยชิ้นใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications กล่าวกับทาง ZME Science

Advertisements

การทดลองด้วยการเลี้ยงในหลอดทดลองครั้งต่อมาพบว่า เกราะแคลไซต์ที่อุดมด้วยแมกนีเซียมพัฒนาเมื่อมดโตเต็มที่ จึงเป็นการเพิ่มความแข็งของโครงกระดูกภายนอกของพวกมัน ..ปริมาณแมกนีเซียมสูงของเกราะนั้นน่าตื่นเต้นเป็นพิเศษ เพราะมันหายากมาก “ดังนั้น มดของเราจึงมีเกราะที่แข็งแรงและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว”

มดงานพร้อมกับเกราะเสริมภายนอกที่มีแร่ธาตุทางชีวภาพ มีแนวโน้มที่จะอยู่รอดเมื่อเผชิญหน้ากับมดทหาร (Atta cephalotes) ตามการสังเกตของนักวิจัย ยิ่งไปกว่านั้น ชุดเกราะยังช่วยป้องกันการติดเชื้อจากเชื้อรา Metarhizium anisopliae ที่ก่อให้เกิดโรคอีกด้วย

เห็นได้ชัดว่ามีเหตุผลบางประการที่ทำให้ชุดเกราะดังกล่าว ได้รับการสนับสนุนโดยการคัดเลือกจากธรรมชาติ แต่ที่น่าสนใจคือ นักวิจัยได้เปรียบเทียบการทำฟาร์มแบคทีเรียของมดกับการเกษตรของมนุษย์

“มดตัดใบไม้มีวิวัฒนาการเมื่อประมาณ 20 ล้านปีก่อน และมีความสำคัญทางนิเวศวิทยาในเขตร้อนของโลกใหม่ ความสำเร็จของพวกมันสอดคล้องกับบทบาทสำคัญของการเกษตรของมนุษย์ทั่วโลกในช่วง 10,000 ปีที่ผ่านมา ในเรื่องการเกษตรระหว่างมดและมนุษย์มีความคล้ายคลึงกัน

Advertisements

เช่นเดียวกับเชื้อก่อโรคในพืช ที่ก่อให้เกิดโรคระบาดตลอดช่วงประวัติศาสตร์การเกษตรของมนุษย์ พืชและมดมีความอ่อนไหวอย่างมากต่อเชื้อโรคเฉพาะทางที่วิวัฒนาการมาเพื่อเล่นงานพวกมัน เช่นเดียวกับที่มนุษย์พึ่งพาสารเคมีเพื่อปกป้องพืชผลที่ปลูกขึ้นมา มดได้พัฒนาการใช้แบคทีเรียเพื่อให้ได้ยาปฏิชีวนะเพื่อควบคุมการติดเชื้อในพืช” Currie กล่าวกับ ZME Science

“การค้นพบชุดเกราะไบโอไมเนอรัลในมดตัดใบไม้ของเรา ทำให้เกิดเรื่องใหม่ที่น่าตื่นเต้นกับมนุษย์ นั่นคือวิวัฒนาการของเกราะป้องกันสำหรับการทำสงครามการเกษตรกับศัตรูพืช” เธอกล่าวเสริม

อาจมีแมลงที่มีเกราะไบโอไมเนอรัลมากกว่านี้ สาเหตุหนึ่งที่ทำให้ไม่ปกติ เพราะแมลงส่วนใหญ่มีโครงกระดูกภายนอกที่แข็งแรงอยู่แล้ว ซึ่งโดยทั่วไปให้การป้องกันที่เพียงพอ ในอนาคต Currie และเพื่อนร่วมงานต้องการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมว่าไบโอไมเนอรัลก่อตัวอย่างไร ตลอดจนต้นกำเนิดวิวัฒนาการของเกราะของมดที่เติบโตในสวนของเชื้อรา

Advertisements

อ่านเรื่องอื่น

Advertisements
แหล่งที่มาzmescience