โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต

        ทีมวิจัยระดับนานาชาติได้เปิดเผยคำตอบสำหรับคำถามที่มีมานานหลายสิบปีว่า พืชจะลืมได้อย่างไร เหมือนกันกับมนุษย์ พืชก็มีความทรงจำเช่นกัน แม้ว่าความทรงจำนั้นจะแตกต่างกันก็ตาม ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดรู้สึกและจดจำความเย็นเป็นเวลานานในช่วงฤดูหนาว เพื่อให้แน่ใจว่า พืชเหล่านั้นจะออกดอกในฤดูใบไม้ผลิ

      ความจำที่เกิดจาก epigenetic หรือการเปลี่ยนแปลงของการแสดงออกของยีนที่เกิดจากกระบวนการอื่น นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอนี้ ซึ่งเกิดขึ้นโดยการดัดแปลงโปรตีนพิเศษที่เรียกว่าฮิสโตน (histones) ซึ่งมีความสำคัญสำหรับการบรรจุและการจัดการดีเอ็นเอในเซลล์

       หนึ่งในฮิสโตนที่ถูกดัดแปลง เรียกว่า H3K27me3 เป็นเครื่องหมายของหลายยีนที่ถูกปิด ในกรณีของการออกดอก สภาวะความเย็นทำให้ H3K27me3 สะสมในหลายยีนที่ควบคุมการออกดอก งานวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า H3K27me3 นั้นส่งผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้อย่างไร เพื่อว่าในฤดูใบไม้ผลิ พืชจะจำได้ว่าฤดูหนาวสิ้นสุดลง ทำให้พืชนั้นออกดอกในเวลาที่เหมาะสม

       เมื่อพืชออกดอกและติดเมล็ดแล้ว เมล็ดจะต้องลืม“ ความทรงจำ” ของความหนาว เพื่อที่เมล็ดเหล่านั้นเมื่อเจริญเติบโตเป็นต้นจะไม่ออกดอกเร็วเกินไปเมื่อฤดูหนาวมาถึงอีกครั้ง เนื่องจาก H3K27me3 ถูกคัดลอกมาจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง พืชจะลืมความทรงจำนี้ในเมล็ดได้อย่างไร

        ทีมวิจัยนำโดย ดร. Michael Borg ในห้องทดลองของ Dr. Frédéric Berger ที่สถาบัน Gregor Mendel แห่งชีวโมเลกุลพืช (Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology – GMI) ของสถาบันการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งออสเตรีย (Austrian Academy of Sciences) ได้วิเคราะห์ฮิสโตนของละอองเกสร โดยตั้งสมมติฐานว่า กระบวนการลืมจะเกิดขึ้นในตัวสเปิร์ม (sperm) ที่ฝังตัวอยู่ในละอองเกสร

        นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่พบว่า H3K27me3 ในสเปิร์มหายไปอย่างสมบูรณ์ และยังพบว่า สเปิร์มที่สะสมฮิสโตนพิเศษไม่สามารถนำพา H3K27me3 ได้ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการดัดแปลงจะถูกลบออกจากยีนนับร้อย ไม่เพียงแต่ฮิสโตนที่ป้องกันการออกดอก แต่ยังรวมถึงฮิสโตนที่ควบคุมการทำงานที่สำคัญมากมายในเมล็ด ซึ่งถูกผลิตขึ้นเมื่อสเปิร์มถูกนำไปโดยละอองเกสรเพื่อผสมกับเซลล์ไข่ของพืช  ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “epigenetic resetting” และเป็นเหมือนการลบและฟอร์แมตข้อมูลในฮาร์ดไดรฟ์

         ครับ เป็นความรู้ใหม่ที่พอจะตอบคำถามได้ว่า พืชจำและลืมได้อย่างไร และทุกอย่างเป็นการเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

         อ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://www.oeaw.ac.at/gmi/detail/news/article/how-plants-forget-new-work-uncovers-how-epigenetic-marks-are-specifically-reset-in-sperm