ถอดรหัสมนุษย์โบราณ ไขความลับวิวัฒนาการ กับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ 2022

ผลรางวัลโนเบลวันแรกของปี ค.ศ. 2022 ได้ประกาศอย่างเป็นทางการแล้ว โดยวันที่ 3 ตุลาคม เป็นการประกาศผลรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ซึ่งในปีนี้มอบให้แก่ คุณสวานเต แพโบ (Svante Pääbo) นักพันธุศาสตร์ชาวสวีเดน กับผลงานการค้นพบจีโนมของมนุษย์โบราณที่สูญพันธุ์ไปแล้ว และเชื่อมโยงองค์ความรู้เข้ากับการวิวัฒนาการของมนุษย์ นอกจากผลงานที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลแล้ว เขาก็ยังเป็นคนแรก ๆ ที่มุ่งมั่นในการศึกษาเรื่องพันธุศาสตร์วิวัฒนาการ และเป็นผู้คิดค้นวิทยาศาสตร์แขนงใหม่ที่เรียกว่า Paleogenetics หรือบรรพชีวินพันธุศาสตร์ อีกด้วย ซึ่งเป็นคำที่ผสมมาจากแขนงวิชาวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่แล้ว 2 คำ คือ คำว่า Paleontology หรือบรรพชีวินวิทยา ที่ศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตโบราณจากซากฟอสซิลหรือหลักฐานอื่น ๆ และคำว่า Genetics หรือพันธุศาสตร์ ที่ศึกษาเกี่ยวรหัสพันธุกรรมใน DNA และการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั่นเอง และในวันนี้ เราจะพาทุกคนมาทำความรู้จักกับนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลคนนี้ พร้อมกับผลงานที่ทำให้เขาได้รับรางวัลด้วย ไปดูกัน

ชีวิตและผลงานเจ้าของรางวัลโนเบล

สวานเต แพโบ (Svante Pääbo) เกิดวันที่ 20 เมษายน ค.ศ. 1955 ในกรุงสต็อกโฮล์ม ประเทศสวีเดน โดยมีคุณแม่เป็นนักเคมีชาวเอสโตเนียชื่อว่า คาเรน แพโบ (Karin Pääbo) และคุณพ่อเป็นนักชีวเคมีชื่อว่า ซุนเนอ แบร์กสเตริม (Sune Bergström) ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลอีกคนหนึ่ง ที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี ค.ศ. 1982 จากการค้นพบพรอสตาแกลนดินและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้อง แต่เนื่องจาก สวานเต แพโบ เป็นลูกนอกสมรส ทำให้ ซุนเนอ แบร์กสเตริม เพิ่งได้มีโอกาสรู้ถึงการมีอยู่ของลูกชายของเขาคนนี้เมื่อปี ค.ศ. 2004 เท่านั้นเอง

อย่างที่กล่าวไปว่า แพโบเป็นผู้บุกเบิกแขนงวิชาบรรพชีวินพันธุศาสตร์ ซึ่งใช้กระบวนการทางพันธุศาสตร์ในการศึกษาสิ่งมีชีวิตยุคโบราณ โดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตในกลุ่มมนุษย์ และประชากรโบราณ โดยในปี ค.ศ. 1997 แพโบและทีมวิจัยได้รายงานผลความสำเร็จในการวิเคราะห์ลำดับเบสบนดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรีย (mitochondrial DNA, mtDNA) ภายในเซลล์ที่ค้นพบจากฟอสซิลมนุษย์โบราณที่อยู่ในกลุ่มนีแอนเดอทัล (Neanderthal) ที่พบในหุบเขานีแอนเดอร์ ประเทศเยอรมนี

ในปี ค.ศ. 2006 แพโบประกาศว่าเขาและทีมสามารถถอดรหัสพันธุกรรมของนีแอนเดอทัลทั้งหมดได้เป็นผลสำเร็จแล้ว ทำให้ในปีต่อมา แพโบได้รับการเสนอชื่อเป็น 1 ใน 100 ผู้ทรงอิทธิพลที่สุดแห่งปี โดยนิตยสาร Time และในปี ค.ศ. 2009 สมาคมเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อเมริกัน หรือ AAAS ได้ประกาศว่า สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อการศึกษาวิวัฒนาการด้านมนุษย์ (Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology) ที่แพโบสังกัดอยู่ ร่วมกับบริษัทด้านเทคโนโลยีชีวภาพชื่อว่า 454 Life Science ประสบความสำเร็จในการจำลองรหัสพันธุกรรมของนีแอนเดอทัลได้เป็นจำนวนเกิน 3 พันล้านคู่เบสเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

นอกจากนี้ในปี ค.ศ. 2010 แพโบและทีมนักวิจัยค้นพบหลักฐานการผสมข้ามสายพันธุ์ระหว่างนีแอนเดอทัลกับมนุษย์สมัยใหม่ ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฏีที่ว่ามีการผสมข้ามสายพันธุ์ระหว่างมนุษย์โบราณกับมนุษย์สมัยใหม่ที่แวดวงนักวิทยาศาสตร์เชื่อกันมาก่อนหน้านี้ โดยที่การผสมข้ามสายพันธุ์นี้เกิดขึ้นในตอนใต้ของยุโรป ช่วงเวลาคร่าว ๆ ประมาณ 50,000 – 60,000 ปีก่อน

หลังความสำเร็จในการศึกษาพันธุกรรมของนีแอนเดอทัลแล้ว ในปี ค.ศ. 2010 แพโบและผู้ร่วมวิจัยตีพิมพ์ผลงานการวิเคราะห์ DNA กระดูกนิ้วมือมนุษย์โบราณในสกุล Homo เช่นเดียวกับเรา ซึ่งสูญพันธุ์ไปแล้วเช่นกัน แต่ก็มีความแตกต่างจากมนุษย์โบราณสายพันธุ์อื่น ๆ เช่น นีแอนเดอทัล อยู่พอสมควร โดยการค้นพบในครั้งนี้ พบที่ถ้ำดีนิซอวา (Denisova Cave) ในไซบีเรีย ประเทศรัสเซีย และถือเป็นการค้นพบหลักฐานการมีอยู่ของมนุษย์สายพันธุ์ใหม่ที่เรียกว่า มนุษย์ดีนิซอวา เป็นครั้งแรก และเป็นการค้นพบมนุษย์สายพันธุ์ใหม่ด้วยวิธีการตรวจสอบหลักฐานดีเอ็นเอเป็นครั้งแรกอีกด้วย

และในปี ค.ศ. 2022 นี้เอง สุดท้ายแล้วความพยายาม และผลลัพธ์ความสำเร็จของเขา ก็ส่งผลให้แพโบได้รับรางวัลโนเบลในสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ประจำปี ค.ศ. 2022 ไปครอง ในขณะที่เขาอายุ 67 ปี และกำลังดำรงตำแหน่งเป็นนักวิจัยในสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อการศึกษาวิวัฒนาการด้านมนุษย์ ประเทศเยอรมนี กับเป็นอาจารย์ในสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโอกินาวา ประเทศญี่ปุ่น

ความสำคัญที่ทำให้เขาสมควร

สิ่งที่แพโบศึกษามาตลอดชีวิตนั้น ควรค่าแก่การได้รับรางวัลโนเบลอย่างแท้จริง เพราะการที่เรารู้จักธรรมชาติของร่างกายมนุษย์ในทุกวันนี้มากขึ้น เช่น ระบบภูมิคุ้มการทำงานอย่างไรเพื่อต่อต้านการติดเชื้อ ส่วนหนึ่งก็มาจากการศึกษาของแพโบ ที่ใช้วิธีการสมัยใหม่อย่างการศึกษารหัสพันธุกรรม ในการเปิดโลกทัศน์ใหม่ในการมองย้อนไปในอดีตผ่านร่องรอยของสิ่งมีชีวิตโบราณที่ทิ้งเอาไว้เมื่อหลายหมื่นปีก่อน ซึ่งอาจสรุปได้ว่า หากอยากรู้จักปัจจุบันมากขึ้น ต้องลองเรียนรู้จากอดีต

ในอดีตกาลแล้ว มนุษย์เรามาจากไหน? ทุกวันนี้มีหลักฐานมากมายที่ให้คำตอบของคำถามนี้ได้แล้ว จากการศึกษาทั้งโบราณคดีและบรรพชีวินวิทยาพบว่า มนุษย์สายพันธุ์ โฮโม เซเปียนส์ (Homo sapiens) ปรากฎหลักฐานการมีอยู่ที่เก่าแก่ที่สุดอยู่ที่ทวีปแอฟริกา เมื่อประมาณ 300,000 ปีก่อน ส่วนมนุษย์สายพันธุ์ที่มีความใกล้เคียงกันอย่างนีแอนเดอทัลมีพัฒนาการและหลักฐานการตั้งรกรากนอกทวีปแอฟริกา พบได้ทั้งทวีปยุโรป และเอเชียตะวันตก ตั้งแต่ 400,000 ปีก่อน และสูญพันธุ์ไปเมื่อ 70,000 ปีก่อน โดยหลักฐานต่าง ๆ ที่มีการค้นพบนั้นแสดงให้เห็นว่าทั้ง โฮโม เซเปียนส์ และนีแอนเดอทัล ปรากฏอยู่ในบริเวณต่าง ๆ เป็นวงกว้างทั่วทั้งผืนทวีปยูเรเซียนานนับหลักหมื่นปี แต่เรากลับไม่มีความรู้ที่สามารถเชื่อมโยงความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์ทั้งสองสายพันธุ์นี้ได้เลยว่ามีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร สวานเต แพโบ จึงเล็งเห็นว่าวิธีการทางพันธุศาสตร์สามารถหาทางออกพวกนั้นได้

แต่ไม่เชื่อเรื่องง่าย ๆ ที่จะตรวจสอบดีเอ็นเอจากสิ่งมีชีวิตโบราณ ความยากของงานนี้คือดีเอ็นเอที่มีอายุนับพันนับหมื่นปีเหลือเพียงเศษซากจากปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ และการเสื่อมสภาพตามกาลเวลา รวมถึงการปนเปื้อนจุลินทรีย์ต่าง ๆ ในดีเอ็นเอที่ค้นพบ แพโบจึงต้องมองหาวิธีใหม่ในการศึกษา สุดท้ายเขาก็ตัดสินใจหันเหจากดีเอ็นเอโดยตรงจากนิวเคลียสของเซลล์ที่พบในมนุษย์โบราณ มาศึกษาที่ดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียแทน ถึงแม้ว่าดีเอ็นเอในไมโตคอนเดรียนั้นเล็กกว่าดีเอ็นเอทั่วไปที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์แล้ว แต่ด้วยจำนวนของไมโตคอนเดรียที่มีอยู่มาก ทำให้มีสำเนาดีเอ็นเออยู่หลายชุด เพิ่มโอกาสในการนำดีเอ็นเอมาศึกษาได้มากขึ้น แพโบจึงเลือกศึกษาดีเอ็นเอที่อยู่ในไมโตคอนเดรียของเซลล์กระดูกอายุ 40,000 ปีของนีแอนเดอทัล และนั่นกลายเป็นครั้งแรกที่มีการวิเคราะห์ลำดับดีเอ็นเอของมนุษย์โบราณที่สูญพันธุ์ไปแล้วได้สำเร็จ และนั่นทำให้เราสามารถเชื่อมโยง และอธิบายความแตกต่างระหว่างลิงชิมแปนซี มนุษย์ยุคปัจจุบัน และนีแอนเดอทัลได้ ผ่านวิธีการศึกษาทางพันธุศาสตร์

วิธีการศึกษาฟอสซิลสิ่งมีชีวิตโบราณผ่านกระบวนการทางพันธุศาสตร์ถูกพัฒนามาเรื่อย ๆ นับแต่นั้น และนั่นทำให้แวดวงนักวิทยาศาสตร์มีวิธีการที่ดี และนำมาสู่ผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจเราจึงเข้าใจวิวัฒนาการกับการอพยพของมนุษย์ในอดีต เช่น แหล่งที่อยู่หลักของนีแอนเดอทัลอยู่ทางตะวันตกของแผ่นทวีปยูเรเซีย แหล่งที่อยู่หลักของดีนิซอวาอยู่ทางฝั่งตะวันออก และแหล่งที่อยู่ โฮโม เซเปียนส์ เริ่มต้นที่แอฟริกา ก่อนที่จะอพยพออกไปอาศัยอยู่ทั่วทั้งผืนทวีป นอกจากนี้การศึกษาทั้งหมดยังทำให้เราเข้าใจธรรมชาติของร่างกายมนุษย์ในปัจจุบันมากยิ่งขึ้น เช่น หลักฐานบางประการแสดงให้เห็นว่ายีนที่ส่งต่อมาจากดีนิซอวา ช่วยให้มนุษย์มีชีวิตรอดบนที่สูงได้ดีขึ้น พบยีนชนิดนี้ได้จากผู้คนชาวทิเบตในปัจจุบัน และยีนของนีแอนเดอทัลก็ทำให้ภูมิคุ้มกันร่างกายสามารถตอบสนองต่อการติดเชื้อหลายรูปแบบได้ ทั้งหมดนี้เป็นองค์ความรู้ที่ผ่านการศึกษาด้วยเทคนิคและแขนงวิชาที่เรียกว่า บรรพชีวินวิทยาพันธุศาสตร์ ซึ่ง สวานเต แพโบ เป็นคนคิดค้นขึ้น และเป็นคุณประโยชน์ต่อวงการวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมากในทุกวันนี้

จุดประสงค์สูงสุดจากการศึกษาอดีต

ทุกวันนี้เรารู้กันดีว่ามนุษย์ในสกุล Homo ทั้งหมด เหลือเพียง โฮโม เซเปียนส์ อย่างพวกเราเท่านั้นที่มีชีวิตรอดมาจนถึงปัจจุบัน เพราะพวกเราเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเอกลักษณ์โดดเด่นกว่ามนุษย์สายพันธุ์อื่นอย่างแน่นอน จึงทำให้เราสามารถข้ามน้ำข้ามทะเล เพื่ออาศัยอยู่ในพื้นที่ต่าง ๆ เป็นวงกว้างทั่วทุกมุมโลก รวมถึงยังสามารถสร้างสรรค์วัฒนธรรมที่ซับซ้อน นวัตกรรมที่มีประโยชน์ และผลงานศิลปะที่สวยงามได้มากมาย ในเมื่อรหัสพันธุกรรมที่อยู่ในตัวพวกเราทุกคน ก็ไม่ได้แตกต่างกันมากจากมนุษย์โบราณสายพันธุ์อื่น ๆ มันจึงยังมีปริศนาที่รอใครสักคนมาค้นพบว่าความแตกต่างระหว่าง โฮโม เซเปียนส์ กับมนุษย์โบราณสายพันธุ์อื่นในส่วนไหนที่ทำให้ช่วงเวลาหลักหมื่นปี เหลือเพียงพวกเราที่ได้ใช้ชีวิตต่อบนโลกใบนี้ จุดหมายสูงสุดของคุณแพโบคือการอธิบายเอกลักษณ์นั้นของมนุษย์ให้ได้นั่นเอง

แม้ว่าเราจะรู้จักปัจจุบันผ่านอดีตมากขึ้นแล้ว แต่นั่นก็ยังไม่ใช่องค์ความรู้ทั้งหมดที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยใคร่รู้ ยังเหลือพื้นที่อีกมากที่รอให้นักวิจัยหน้าใหม่ได้ทดลอง ศึกษา และวิจัย เพื่อให้เกิดองค์ความรู้ใหม่ที่สร้างประโยชน์ให้กับคนอื่น ๆ ได้ ไม่แน่นะว่าผลงานของคุณชิ้นต่อไป อาจได้เป็นเจ้าของรางวัลโนเบลก็ได้

อ้างอิง

Svante Pääbo

Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022