Caenorhabditis elegans

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
บทความเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนี้มีชื่อบทความเป็นชื่อวิทยาศาสตร์ เนื่องจากไม่มีชื่อสามัญเป็นภาษาไทย?
Caenorhabditis elegans
An adult hermaphrodite C. elegans worm
การจำแนกชั้นทางวิทยาศาสตร์
อาณาจักร: Animalia
ไฟลัม: Nematoda
ชั้น: Secernentea
อันดับ: Rhabditida
วงศ์: Rhabditidae
สกุล: Caenorhabditis
ชนิด: C. elegans
ชื่อทวินาม
Caenorhabditis elegans
Maupas, 1900[1]

Caenorhabditis elegans เป็นหนอนนีมาโทดาที่โปร่งใส มีความยาวประมาณ 1 มิลลิเมตร[2] C. elegans อาศัยอยู่ในดินในเขตอบอุ่น และเริ่มถูกใช้ในงานวิจัยทางด้านอณูชีววิทยาและชีววิทยาการเจริญ มาตั้งแต่ ปีค.ศ. 1974 โดย Sydney Brenner และก็ถูกใช้เป็นแบบจำลองสิ่งมีชีวิตเรื่อยมาตั้งแต่นั้น[3]

ชีววิทยา[แก้]

Movement of Wild-type C. elegans
Video recording of the Wild type C. elegans hermaphrodite

C. elegans เป็นสิ่งมีชีวิตที่ unsegmented, vermiform, และ bilaterally symmetrical โดยมีผิวชั้นนอกปกคลุม เส้นหนังกำพร้าหลัก 4 เส้น และมีช่องที่เต็มไปด้วยของเหลว

สิ่งมีชีวิตในสปีชีส์ C. elegans มีระบบอวัยวะต่างๆเหมือนกับสัตว์อื่นๆ ในธรรมชาติ C. elegans จะกินแบคทีเรียที่ทำให้ผักเน่าเป็นอาหาร C. elegans มี 2 เพศ: hermaphrodite และ ตัวผู้[4] โดยประชากรเกือบทั้งหมดจะเป็น hermaphrodite โดยจะมีตัวผู้อยู่ประมาณแค่ 0.05% โดยเฉลี่ย พื้นฐานทางสรีรวิทยาของ C. elegans จะมี ปาก, คอหอย, ลำไส้, ต่อมบ่งเพศ, และ ผิวนอกที่เป็นคอลลาเจน ตัวผู้จะมีต่อมบ่งเพศซีกเดี่ยว (single-lobed gonad), ท่อนำสเปิร์ม (vas deferens) และหางพิเศษสำหรับการผสมพันธุ์ Hermaphrodites มี 2 รังไข่, ท่อรังไข่, spermatheca, และมดลูกหนึ่งอัน Hermaphrodite จะออกลูกเป็นไข่ หลังจากไข่ฝักเป็นตัวแล้ว C. elegans จะเป็นตัวอ่อนโดยพัฒนาผ่าน 4 ระยะ (L1–L4) ถ้าเกิดภาวะอาหารขาดแคลนขึ้นขณะเป็นตัวอ่อน C. elegans สามารถพัฒนาเข้าสู่ระยะที่สามแบบพิเศษที่เรียกว่าสถานะ dauer โดยตัวอ่อนในสถานะ Dauer นี้จะมีความต้านทานต่อความเครียด(จากภาวะแวดล้อม)และจะไม่แก่ขึ้น Hermaphrodites จะผลิตสเปิร์มขึ้นมาในระยะที่ L4 (สเปิร์ม 150 ตัวต่อ gonadal arm) และจากนั้นจะเปลี่ยนไปสร้างเซลล์ไข่ (oocyte) แทน สเปิร์มจะถูกเก็บในต่อมบ่งเพศบริเวณเดียวกับเซลล์ไข่ จนกระทั่งเซลล์ไข่ดันสเปิร์มเข้าไปสู่ท่อรังไข่ ซึ่งเป็นเสมือนห้องที่เซลล์ไข่ถูกผสมโดยสเปิร์ม[5] C. elegans ตัวผู้สามารถที่จะผสมกับ hermaphrodite ได้ hermaphrodite สามารถใช้สเปิร์มจากทั้งที่ผลิตมาเองและได้จากตัวผู้ได้ สเปิร์มทั้งสองชนิดจะถูกเก็บอยู่ในท่อรังไข่เหมือนกัน โดยถ้าใช้สเปิร์มที่ผลิตเอง C. elegans ที่เป็น wide-type (หรือชนิดที่ไม่มีการกลายพันธุ์) จะวางไข่ประมาณ 300 ฟอง ถ้าใช้สเปิร์มที่ได้รับจากตัวผู้ C. elegans สามารถจะวางไข่ได้มากกว่า 1,000 ฟอง ที่อุณหภูมิ 20 °C, C. elegans สายพันธุ์ห้องทดลองจะมีอายุขัยโดยเฉลี่ยราวๆ 2–3 สัปดาห์ และมี generation time ประมาณ 4 วัน

C. elegans มี ออโตโซม 5 คู่ และ โครโมโซมเพศ 1 คู่ เพศของ C. elegans จะขึ้นกับ X0 sex-determination system Hermaphrodite C. elegans จะมีคู่ของโครโมโซมเพศ (XX) C. elegans ตัวผู้ที่เป็นส่วนน้อยของประชากรจะมี โครโมโซมเพศตัวเดียว (X0) สเปิร์มของ C. elegans จะคล้ายอะมีบา (ไม่มี flagella หรือ อะโครโซม)

Longitudinal section through the hermaphrodite C. elegans

นิเวศวิทยา[แก้]

Caenorhabditis สปีชีส์ต่างๆจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารและแบคทีเรียที่หลากหลาย Caenorhabditis สปีชีส์ ไม่ได้สามารถเป็นประชากรแบบยั่งยืนได้ด้วยตนเองในดินเพราะว่ามันไม่มีสารอินทรีย์ที่เพียงพอ C. elegans สามารถอยู่ได้ด้วยการกินแบคทีเรียหลายๆชนิด (แต่ไม่ใช่ทุกชนิดของแบคทีเรีย) แต่เรื่องสภาพนิเวศตามธรรมชาติของ C. elegans มีอีกมากที่ยังไม่รู้

สารพันธุ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในห้องทดลองจะพบจากสภาพแวดล้อมที่ถูกมนุษย์ดัดแปลงแล้วเช่น ในสวน หรือกองปุ๋ยหมัก อย่างไรก็ตาม C. elegans สามารถพบได้ในสารอินทรีย์ที่กำลังเน่าโดยเฉพาะผลไม้ที่กำลังเน่า[6]. ตัวอ่อนในสถานะ Dauer ของ C. elegans อาจถูกเคลื่อนย้ายได้โดยพวกสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (เช่น กิ้งกือ, แมลง, ไร และ ทาก) และเมื่อ ตัวอ่อนในสถานะ Dauer เข้าไปอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมมันก็จะเปลี่ยนสถานะออกจากสถานะ Dauer ได้ เช่นในห้องทดลองมันจะเปลี่ยนออกมากินพาหะไม่มีกระดูกสันหลังของมันที่ตายลง[7]

สัตว์พวกนีมาโทดมีความสามารถในการทดกับสภาพแห้งแล้งจัด (desiccation) ได้ และ C. elegans ก็มีกลไกสำหรับความสามารถในการทดสภาพแห้งแล้งจัดนี้ด้วยโดยกลไกนั้นได้ถูกสาธิตว่าคือ Late Embryogenesis Abundant (LEA) proteins.[8]

การใช้การทดลอง[แก้]

C. elegans ถูกใช้ศึกษาเป็น model organism จากหลายๆเหตุผลด้วยกัน มันเป็นยูแคริโอตหลายเซลล์ที่ง่ายพอที่จะใช้ศึกษาอย่างละเอียด สายพันธุ์ของ C. elegans ก็ราคาถูกในการผสมและขยายพันธุ์ และก็สามารถถูกแช่งแข็งได้ โดยเมื่อละลายแล้วมันก็ยังใช้งานได้อยู่ ทำให้การเก็บไว้ใช้งานระยาวทำได้ง่าย

นอกจากนั้น C. elegans ยังโปร่งใส ช่วยให้การศึกษาเกี่ยวกับ cellular differentiation และกระบวนการพัฒนาการอื่นๆ สามารถทำได้ง่าย การพัฒนาของ somatic cell ทุกๆเซลล์ (959 เซลล์ใน hermaphrodite ตัวเต็มวัย; 1031 เซลล์ใน ตัวผู้เต็มวัย) ได้ถูกศึกษาแล้วโดยละเอียด[9][10]

Wild-type C. elegans hermaphrodite stained with the fluorescent dye Texas Red to highlight the nuclei of all cells

และ C. elegans ก็ยังเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนน้อยที่สุดที่มีระบบประสาท hermaphrodite มีเซลล์ประสาท 302 เซลล์[11] whose pattern of connectivity, or "connectome", has been completely mapped and shown to be a small-world network.[12] มีงานวิจัยที่ศึกษากลไกของระบบประสาทที่เกี่ยวกับพฤติกรรมต่างๆของ C. elegans เช่น chemotaxis, thermotaxis, mechanotransduction, และการจับคู่ของตัวผู้

คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อย่างหนึ่งของ C. elegans ก็คือ มันค่อนข้างจะตรงไปตรงมาในการที่จะรบกวนการทำงานเฉพาะของแต่ละยีนส์โดย RNA interference (RNAi) การปิดการทำงานของยีนส์ในลักษณะนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถอนุมานหน้าที่ยีนส์แต่ละตัวได้

C. elegans ยังมีประโยชน์ในการศักษาเกี่ยวกับไมโอซิสอีกด้วย ระหว่างที่สเปิร์มและไข่เคลื่อนที่ลงตามความยาวของต่อมบ่งเพศ มันก็จะผ่านพัฒนาการตามระยะเวลาของกระบวนการไมโอซิส ซึ่งการตำแหน่งของนิวเคลียสในต่อมบ่งเพศก็สามารถใช้ประมาณกับระยะของกระบวนการไมโอซิสได้

C. elegans ก็ยังถูกใช้เป็นโมเดลสำหรับการติดนิโคตินได้ด้วย เพราะว่า C. elegans มีพฤติกรรมตอบสนองกับนิโคตินที่คล้ายกับพฤติกรรมที่สังเกตได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม[13]

จีโนม[แก้]

C. elegans เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ชนิดแรกที่จีโนมของมันถูกถอดรหัสออกมาอย่างสมบูรณ์ รหัสพันธุ์กรรมของ C. elegans ถูกตีพิมพ์เผยแพร่ในปี ค.ศ. 1998 [14] โดยที่มีช่องว่างอยู่บ้าง; ช่องว่างสุดท้ายได้ถูกแก้ไขเสร็จสิ้นในเดือนตุลาคม ปีค.ศ. 2002 hermaphrodite ตัวเต็มวัยมี 959 somatic nuclei ความหนาแน่นของยีนคือประมาณ 1 gene/5kb โดยมี Intron อยู่ 26% ของจีโนม รหัสจีโนมของ C. elegans มีความยาวประมาณ 100 ล้าน base pair และบรรจุยีนส์ที่เก็บรหัสด้วยโปรตีนอยู่ประมาณ 20,100 ยีนส์[15] จำนวน RNA gene ของ C. elegans เชื่อว่ามีมากกว่า 16,000 RNA genes[16]

จีโนมอย่างเป็นทางการของ C. elegans ถูกแก้ไขอยู่เรื่อยๆ เมื่อมีการค้นพบใหม่ๆหรือการพบข้อบกพร่องในการศึกษาก่อนหน้า เช่น the WS169 release ของ WormBase (ธันวาคม ค.ศ. 2006) รายงานการเพิ่ม base pair ขึ้นมา 6 base pairs เข้าไปจีโนม[17] Occasionally more extensive changes are made, as in the WS159 release of May 2006, which added over 300 bp to the sequence.[17]

วิวัฒนาการ[แก้]

ในปี ค.ศ. 2000 มีรายงานการศึกษาที่พบว่า ฟองน้ำทะเลมีกลุ่มของโปรตีนที่คล้ายกับของมนุษย์มากกว่าของ C. elegans.[18] ซึ่งอาจบอกได้ว่า บรรพบุรุษของ C. elegans ได้มีอัตราการวิวัฒนาการที่รวดเร็ว ในรายงานยังระบุว่า C. elegans ไม่มียีนส์โบราณหลายชนิด

ข่าว[แก้]

C. elegans ได้ตกเป็นข่าวเมื่อพบว่ามันสามารถรอดชีวิตได้จากโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบีย ในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2003[19] ต่อจากนั้นเดือนมกราคม ค.ศ. 2009, C. elegans ถูกส่งไปอยู่ในสถานีอวกาศนานาชาติ 2 สัปดาห์เพื่อศึกษาถึงผลของสภาพไร้น้ำหนักต่อพัฒนาการของกล้ามเนื้อ โดยการศึกษาจะเน้นเกี่ยวกับด้านพันธุ์กรรมของmuscle atrophy ซึ่งจะผลการศึกษาจะเกี่ยวข้องกับการท่องเที่ยวอวกาศ และรวมถึงคนที่นอนป่วย ผู้ป่วยสูงอายุ และ ผู้ป่วยโรคเบาหวาน[20]

อ้างอิง[แก้]

  1. Maupas, Émile (1900). "Modes et formes de reproduction des nematodes". Archives de Zoologie Expérimentale et Générale 8: 463–624. สืบค้นเมื่อ 2009-05-27. 
  2. Wood, William Barry (1988). "Chapter 1: Introduction to C. elegans Bioloogy". In Wood, William Barry. The Nematode Caenorhabditis elegans. Cold Spring Harbor Laboratory Press. p. 1. ISBN 0-87969-433-5. สืบค้นเมื่อ 2009-12-13. 
  3. Brenner, S. (May 1974). "The Genetics of Caenorhabditis elegans" (PDF). Genetics 77: 71–94. PMID 4366476. 
  4. Alberts, B. et al. (2008). Molecular Biology of the Cell, 5th edition. Chapter 22, page 1321.
  5. Nayak, S., J. Goree & T. Schedl, S; Goree, J; Schedl, T (Jan 2004). "fog-2 and the Evolution of Self-Fertile Hermaphroditism in Caenorhabditis". PLoS Biology 3 (1): e6. doi:10.1371/journal.pbio.0030006. ISSN 1544-9173. PMC 539060. PMID 15630478.  More than one of |last1= และ |author= specified (help)
  6. Félix, MA, M; Braendle C, C (Nov 2010). "The natural history of Caenorhabditis elegans.". Current Biology 20 (22): R965–R969. doi:10.1016/j.cub.2010.09.050. PMID 21093785. 
  7. Kiontke, K, K; Sudhaus, W, W (Jan 2006). "Ecology of Caenorhabditis species.". WormBook : the online review of C. Elegans biology (Free full text): 1–14. doi:10.1895/wormbook.1.37.1. PMID 18050464. 
  8. Gal TZ, Glazer I, Koltai H (2004). "An LEA group 3 family member is involved in survival of C. elegans during exposure to stress". FEBS Letters 577 (1-2): 21–26. doi:10.1016/j.febslet.2004.09.049. PMID 15527756. 
  9. Sulston JE, Horvitz HR (March 1977). "Post-embryonic cell lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans". Dev. Biol. 56 (1): 110–56. doi:10.1016/0012-1606(77)90158-0. PMID 838129. 
  10. Kimble J, Hirsh D (June 1979). "The postembryonic cell lineages of the hermaphrodite and male gonads in Caenorhabditis elegans". Dev. Biol. 70 (2): 396–417. doi:10.1016/0012-1606(79)90035-6. PMID 478167. 
  11. Kosinski, R. A.; M. Zaremba (2007). "Dynamics of the Model of the Caenorhabditis elegans Neural Network". Acta Physica Polonica B 38 (6): 2202. สืบค้นเมื่อ 2009-07-31. 
  12. Watts D. J. & S. H. Strogatz, DJ; Strogatz, SH (June 1998). "Collective dynamics of 'small-world' networks". Nature 393 (6684): 440–442. doi:10.1038/30918. ISSN 0028-0836. PMID 9623998.  More than one of |last1= และ |author= specified (help)
  13. Feng et al., Z; Li, W; Ward, A; Piggott, BJ; Larkspur, ER; Sternberg, PW; Xu, XZ (November 2006). "A C. elegans Model of Nicotine-Dependent Behavior: Regulation by TRP-Family Channels". Cell 127 (3): 621–633. doi:10.1016/j.cell.2006.09.035. ISSN 0092-8674. PMC 2859215. PMID 17081982. 
  14. The C. elegans Sequencing Consortium, Consortium (Dec 1998). "Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology". Science 282 (5396): 2012–2018. doi:10.1126/science.282.5396.2012. ISSN 0036-8075. PMID 9851916. 
  15. "WS205 Release Letter". WormBaseWiki. สืบค้นเมื่อ 2009-12-13. 
  16. http://wormbook.org/chapters/www_noncodingRNA/noncodingRNA.html
  17. 17.0 17.1 "WormBaseWiki WS169 release notes". Wormbase. สืบค้นเมื่อ 2007-02-21. 
  18. Gamulin, V; Muller, Isabel M.; Muller, Werner E.G. (December 2000). "Sponge proteins are more similar to those of Homo sapiens than to Caenorhabditis elegans". Biological Journal of the Linnean Society (Academic Press) 71 (4): 821–828. doi:10.1111/j.1095-8312.2000.tb01293.x. 
  19. "Worms survived Columbia disaster". BBC News. 2003-05-01. สืบค้นเมื่อ 2008-07-11. 
  20. "University sends worms into space". BBC News. 2009-01-17. สืบค้นเมื่อ 2009-07-09. 

งานตีพิมพ์[แก้]

  • Riddle, D.L., T. Blumenthal, R. J. Meyer & J. R. Priess (1997). C. elegans II. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York. pp. 1–4, 679–683. ISBN 0-87969-532-3. 

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]

การบรรยายโนเบล[แก้]