ถอดรหัสชีวิต...แก้ปัญหาพืชยุคโลกร้อนด้วยชีววิทยาระบบ

จันทร์ ๒๒ เมษายน ๒๐๑๙ ๑๕:๓๕
จากสภาวะอากาศร้อนที่ประเทศต่าง ๆ ในโลกรวมถึงประเทศไทยประสบ ทวีความรุนแรงขึ้นอย่างชัดเจนในปีนี้ ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ โดยเฉพาะการเกษตรซึ่งรับผลโดยตรง ทำให้ผลผลิตลดลด รวมถึงสายพันธุ์เดิม ๆ ที่ไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ได้ สถิติจากงานวิจัยก่อนหน้าชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นทุก 1 องศาเซลเซียส จะทำให้ผลผลิตทางการเกษตรลดลงอย่างชัดเจนมากกว่า 16 % แต่ประเด็นคือ จะทำอย่างไรให้การพัฒนาและปรับปรุงพันธุ์ทำได้อย่างรวดเร็ว และแม่นยำมากที่สุด ในทุกสภาวะการเปลี่ยนแปลง

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วโรดม เจริญสวรรค์ อาจารย์ภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นักวิจัยสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) หัวหน้าโครงการวิจัย ชีววิทยาระบบของการแสดงออกทางพันธุกรรมในพืชเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ กล่าวว่า "สิ่งมีชีวิตมีรหัสพันธุกรรมคือ DNA ซึ่งเรียกรวมว่าจีโนม (Genome) ขนาดใหญ่มาก มีความซับซ้อนและทำงานเชื่อมโยงกัน อีกทั้งการแสดงออกทางพันธุกรรมนั้นสามารถปรับเปลี่ยนไปตามสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง การศึกษาวิจัยทางชีววิทยารูปแบบเดิมจึงอาจยังไม่สามารถเข้าถึงความซับซ้อนและหน้าที่ของรหัสเหล่านี้ได้ หรือใช้เวลานานมาก ดังนั้นกลุ่มวิจัยจึงนำศาสตร์ที่เรียกว่าชีวสารสนเทศ (Bioinformatics) และ ชีววิทยาระบบ (Systems biology) ซึ่งเป็นการนำข้อมูลเชิงปริมาณขนาดใหญ่ (Big data) มาวิเคราะห์อย่างบูรณาการจากความรู้ด้าน วิศวกรรมศาสตร์ คณิตศาสตร์ คอมพิวเตอร์ เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงปริมาณที่ช่วยให้เข้าใจระบบชีววิทยาที่ซับซ้อนได้มากขึ้น การถอดรหัสพันธุกรรมในส่วนต่าง ๆ ของพืชที่ได้รับผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ จึงใช้เวลาน้อยลง มีความแม่นยำ และประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้นนั่นเอง"

โดยทีมวิจัยได้ทำการสร้างแบบจำลองการควบคุมการแสดงออกของยีนในพืชต้นแบบที่ใช้เป็นตัวแทนของข้าวอย่าง "อะราบิดอฟซิส (Arabidopsis)" ในพ่อแม่พันธุ์และลูกผสมที่อุณหภูมิต่างกัน โดยใช้เทคโนโลยีการศึกษาทางชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ RNA-seq และ ChIP-seq แสดงให้เห็นว่ามีโปรตีน 2 ชนิด คือ ทรานสปริปชัน แฟคเตอร์ (Transcription Factors, TFs) และ ฮิสโตน (Histones) ทำงานสัมพันธ์กันในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของพืช โดยทางกลุ่มวิจัยได้แปลงข้อมูลที่ซับซ้อนทางพันธุกรรมให้เป็นกลายเป็นข้อมูลทางดิจิตอลที่สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยคอมพิวเตอร์ และแสดงผลออกมาในรูปแผนที่ ซึ่งง่ายในการนำไปใช้ประโยชน์ต่อ รวมทั้งค้นพบกลไกใหม่ ๆ ที่พืชใช้ตอบสนองการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ ซึ่งถือเป็นองค์ความรู้พื้นฐานสำคัญในการพัฒนาพันธุ์พืชและวิธีเพาะปลูกให้เหมาะสมสภาวะโลกร้อน และสภาพภูมิอากาศที่ผันผวนในปัจจุบัน

ผศ. ดร.วโรดม กล่าวว่า "สิ่งที่ทีมวิจัยกำลังทำอยู่นี้เหมือนการสร้าง "แผนที่ชีวโมเลกุล" เปรียบเสมือน Google map ซึ่งแม้ไม่มีมูลค่าในตัวเอง แต่เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่มีความจำเป็นในการต่อยอดแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ได้มากมาย "แผนที่ชีวโมเลกุล" จึงเป็นการสร้างความเข้าใจในระบบชีววิทยาอย่างลึกซึ้ง โดยข้อมูลดังกล่าวจะช่วยให้ผู้ที่ต้องการพัฒนา หรือ ปรับปรุงสายพันธุ์ และวิธีการเพาะปลูกทำงานได้เร็วขึ้น ประหยัดได้ทั้งเวลาและต้นทุนในการดำเนินงาน เพราะจะเห็นการเปลี่ยนแปลงหรือการทำงานร่วมกันของยีนส์ทั้งระบบในการศึกษาครั้งเดียว นอกจากนี้ปัจจุบันทางกลุ่มวิจัยยังได้เริ่มนำองค์ความรู้ด้านชีววิทยาระบบไปประยุกต์ใช้ในด้านการแพทย์อย่างแม่นยำ (Precise medicine) เพื่อรักษาโรคที่ได้อย่างเหมาะสมกับผู้ป่วยเฉพาะรายอีกด้วย"

ข่าวประชาสัมพันธ์ล่าสุด

๒๘ มี.ค. องค์การบรรจุภัณฑ์โลก จับมือ อินฟอร์มา มาร์เก็ตส์ ประเทศไทย ร่วมจัดกิจกรรมสัมมนาออนไลน์
๒๘ มี.ค. การแข่งขันกีฬาขี่ม้าโปโลรายการ King Power International Ladies' Polo Tournament 2024
๒๘ มี.ค. DEXON ปักธงรายได้ปี 67 ทะลุ 700 ลบ. โชว์ Backlog เฉียด 280 ลบ. ล็อคมาร์จิ้น 35-40%
๒๘ มี.ค. JPARK ร่วมงาน Dinner Talk ผู้บริหารจดทะเบียนพบนักลงทุน จ.ราชบุรี
๒๘ มี.ค. นีเวีย ซัน และ วัตสัน จับมือต่อปีที่สองชวนดูแลท้องทะเล กับโครงการ เพราะแคร์ จึงชวนแชร์ ร่วมพิทักษ์รักษ์ทะเลไทย
๒๘ มี.ค. Cloud เทคโนโลยีที่อยู่ใกล้ตัว เพียงแค่คุณไม่รู้เท่านั้นเอง
๒๘ มี.ค. โรยัล คานิน ร่วมกับ เพ็ทแอนด์มี จัดงาน Royal Canin Expo 2024: PAWRENTS' DAY เพื่อสร้างโลกที่ดีขึ้นสำหรับน้องแมวและน้องหมา
๒๘ มี.ค. STEAM Creative Math Competition
๒๘ มี.ค. A-HOST ร่วมวาน MFEC Inspire ขึ้นบรรยายพร้อมจัดบูธ Cost Optimization Pavilion
๒๘ มี.ค. ฟินเวอร์! ส่องความคิ้วท์ 'ฟอส-บุ๊ค' ควงคู่ร่วมงาน Discover Thailand เสิร์ฟโมเมนต์ฉ่ำให้แฟนๆ ได้ดับร้อนกันยกด้อมรับซัมเมอร์ และร่วมส่งต่อความสุขในกิจกรรม 'Exclusive Unseen Food Trip กับ คู่ซี้