Gmo คืออะไร

ทำไมถึงได้มีการต่อต้านกันนัก? ได้ยินมานานนักหนาจากหน้าหนังสือพิมท์ โทรทัศท์ ที่ผ่านมาเราได้เห็นเฉพาะที่สื่อมวลชนทั้งหลายนำเสนอ วันนี้เราขอนำเสนอ จีเอ็มโอโดยตรงจากนักวิทยาศาสตร์ด้านพันธุศาสตร์ เราจะมาเริ่มทำความเข้าใจกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต ความรู้พื้นฐานที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทราบกันมานาน และนำมาใช้ในการสร้าง จีเอ็มโอ

ก่อนอื่นต้องขอพูดถึง DNA ดีเอ็นเอก็คือสารพันธุกรรมที่เป็นตัวส่งข่าวสารจากพ่อ แม่ไปสู่ลูก ทบทวนกันสักนิด "ดีเอ็นเอ" ก็ย่อมาจาก Deoxyribonucleic acid เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิด ดีเอ็นเอ ประกอบไปด้วย โมเลกุล 4 ชนิด ซึ่งเรียกรวม ๆ ว่า nucleotides โมเลกุลทั้ง 4 ชนิดนั้นเหมือนกันตรงที่ ต่างก็มี น้ำตาล(Deoxyribose) และ กลุ่ม ฟอสเฟต (phosphase) แต่จะต่างกันตรงชนิดของ กลุ่ม เบส (base) ที่ติดอยู่กับแต่ละโมเลกุล ว่าจะเป็น A (จาก Adenine), G (จาก Guanine), C (Cytosine) หรือ T (thymine)จะว่ากันแบบง่าย ๆ

ดีเอ็นเอก็มีลักษณะเหมือนเชือกสองเส้นที่ขนานกัน (ดังในรูป ด้านซ้าย) แล้วแต่ละเส้น จะมีโมเลกุล 4 ชนิดคล้ายลูกปัดร้อยอยู่ แต่ละโมเลกุลจะมี A, G, T หรือ C ติดอยู่ อันดับในการเรียงของลูกปัด หรือ โมเลกุล เหล่านี้ มี ความสำคัญมาก (คำอธิบายอยู่ข้างล่าง) เชือกสองเส้นนี้ติดกันอยู่โดยพลังดูดระหว่าง คู่เบส (จำได้หรือเปล่าว่าเบสก็คืv A, T, G หรือ C) ที่อยู่บนเชือกสองเส้น โดย A จะดูดกับ T และ G จะ ดูดกับ C ด้วยแรงดูดระหว่าง คู่เบส (A คุ่กับ T และ G คู่กับ C)และโครงสร้างเฉพาะตัวของแต่ละ nucleotide (เป็นคำรวมเรียกโมเลกุลน้ำตาลและเบศที่เกาะกับน้ำตาลอันนั้น) นี้ทำให้โครงสร้างของ ดีเอ็นเอ มีลักษณะเป็น double helix (double=สอง helix=เส้นเกลียว) หรือเป็น เกลียว 2 เส้นที่ขนานกัน ดังในรูป

แล้วดีเอ็นเอนี่ทำอะไรในร่างกายของสิ่งมีชีวิต?คำถามนี้ก็มีคนได้พยายามตอบกันมานานมาก เราก็โชคดีที่บรรพบุรุษผู้ขยันนั้นได้หาคำตอบที่มีการพิสูจน์แล้วว่าจริง มาให้เราเรียบร้อย มาฟังคำตอบกันใน Central Dogma ในวิชาพันธุศาสตร์ (Genetics)

โดยทั่วไปแล้ว คำว่า dogma นั้นใช้กับสิ่งที่ยังไม่ได้พิสูจน์ แต่ central dogma ในวิชาพันธุศาสตร์นั้นได้มีการพิสูจน์แล้วว่าเป็นจริง ใน central dogma นี้ หน้าที่ของ ดีเอ็นเอนั้นคือ เป็นพิมพ์เขียว ในกระบวนการ replication เพื่อที่จะสร้าง ดีเอ็นเอเพิ่มขึ้น กระบวนการ replication นั้นก็คล้ายวิธี ถ่ายเอกสารในแง่ที่เราเพิ่มจำนวน ของสิ่งที่เรามีอยู่ให้มีมากขึ้นโดยอาศัยข้อมูลที่บรรจุในเอกสารอันเก่านั้น ในกระบวนการ replication นั้นเราไม่ใช้เครื่องถ่ายเอกสาร หากเราใช้สิ่งที่เรียกว่า enzymes ซึ่ง ก็คือโปรตีนที่สามารถก่อให้เกิดหรือเร่ง ปฏิกิริยาทางเคมีต่าง ๆ ได้แบบเฉพาะตัว ใน replication เอ็นไซม์ที่ทำหน้าที่ก็ได้รับชื่อเฉพาะว่า DNA polymerase (สร้างโพลิเมอร์ของ ดีเอ็นเอ โดยที่คำว่าโพลิเมอร์หมายถึงสิ่งหรือสารที่สร้างมาจากการเรียงตัวกันหลาย ๆ อันของสิ่งใดสิ่งหนี่งที่มีขนาดเล็กกว่า) นอกเหนือ จากเป็นพิมพ์เขียว สำหรับ replication ดีเอ็นเอ ยังเป็นพิมพ์เขียว ในขบวนการ transcription (transcript เป็นคำนามของสิ่งที่ผ่านการ transcribe ซึงก็คือการแปลข้อมูลนั่นเอง) ดังนั้น transcription ในที่นี้ก็คือการแปลข้อมูลจากภาษา ดีเอ็นเอ เป็น ภาษา อาร์เอ็นเอ โดยใช้ เอ็นไซม์ RNA polymerase (สร้างโพลิเมอร์ของ อาร์เอ็นเอ)

"อาร์เอ็นเอ" นั้นย่อมาจาก ribonucleic acid (จะเห็นได้ว่า คำเต็มคล้ายๆ กับของดีเอ็นเอ ต่างกันตรงที่ ดีเอ็นเอมี Deoxy- เติมอยู่ตรงข้างหน้า ซึ่งมาจากความที่ ดีเอ็นเอมี -H เกาะอยู่กับ C ตัวที่ 2 ในน้ำตาล หาก อาร์เอ็นเอมี -OH เกาะอยู่) โครงสร้างของ อาร์เอ็นเอนั้นคล้ายกับ ดีเอ็นเอ หากต่างกันตรงที่ ชนิดของ น้ำตาล (อาร์เอ็นเอนั้นเป็นน้ำตาล ribose แต่ ดีเอ็นเอเป็น Deoxyribose ต่างกันตรว -OH กับ -H) และ T ใน ดีเอ็นเอจะถูกแปรเป็น U (Uracil) ในอาร์เอ็นเอ หน้าที่ของอาร์เอ็นเอ ก็คือเป็นพิมพ์เขียว ในการสร้าง โปรตีน โดยที่จะสร้างโปรตีนอะไรนั้นขึ้นอยู่กับว่าอันดับของเบส (A, T, G or C) บนสายอาร์เอ็นเอ (ซึ่งเป็นอันดับเดียวกับบน ดีเอ็นเอ) และขบวนการสร้างโปรตีนนี้เรียกว่า translation โดยอาศัยกลุ่มเอ็นไซม์ที่ชื่อว่า ribosome ส่วนของ ดีเอ็นเอ ที่เมื่อผ่านการ transcription และ translation แล้ว ได้ โปรตีน 1 โปรตีนเรียกว่า 1 ยีน (gene) โดยส่วนมากแล้วจะตั้งชื่อของ ยีน ต่าง ๆ ตามหน้าที่ของโปรตีนที่สร้างมาจากข้อมูลในยีนนั้น ๆในเซลล์ ดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตต่างชนิด จะมีปริมาณและจำนวนของยีน ต่างกัน ส่วนมากปริมาณของดีเอ็นเอจะพูดกันในหน่วยที่ เรียกว่า basepair (bp) โดยที่ 1 bp หมายถึง 1 คู่ของ nucleotide หรือ 1 คู่ของเบส (อย่าลืมว่า ดีเอ็นเอเป็นสายสองเส้นขนานกัน 1 คู่ในที่นี้หมายถึง คู่ของ A-T หรือ คู่ของ G-C) นั่นเอง (เพราะ 1 nucleotide มี 1 เบส) มนุษย์เรานั้น มีดีเอ็นเอประมาณ 3x10^9 bp สิ่งที่น่ารู้อีกอย่างหนึ่งก็คือ ดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิตนั้นมีการจัดเรียงต่างกัน เช่นในแบคทีเรีย ดีเอ็นเอจะเรียงตัวเป็นวงกลม (นึกถึงยางวงที่เราเล่นเป่ากบกัน) แต่ในมนุษย์ ยีสต์หรือสัตว์ที่สูงขึ้นมา ดีเอ็นเอจะจัดตัวเป็นเส้น ๆ เรียกว่า โครโมโซม (chromosome) แล้วจำนวนของโครโมโซมเนี่ยก็จะจำเพาะในแต่ละ สปีชี (specie) มนุษย์เราจะมี 46 โครโมโซม (22 คู่ และ 2 โครโมโซมที่ควบคุมลักษณะทางเพศ โดยที่ X ควบคุมลักษณะเพศหญิง และ Y ควบคุมลักษณะเพศชาย) ในรูปด้านซ้ายมือ แต่ละโครโมโซมได้ผ่านการ replication แล้วเราจึงเห็น โครโมโซม 2 เส้นติดกันอยู่แต่ถ้านับแล้วควรจะครบ 46 อัน

แต่ในแมลงหวี่ จะมี 8 โครโมโซม (3 คู่ และ 2 โครโมโซมที่ควบคุมเพศ) สิ่งมีชีวิตที่มีโครโมโซม 2 ชุด (copy) เช่น มนุษย์ และแมลงหวี่ โดยที่หนึ่งชุดมาจากพ่อ และอีกหนึ่งชุดมาจากแม่ เรียกว่า เป็นพวก diploid แต่ในสิ่งมีชีวิตที่มี แค่ 1 copy เช่น แบคทีเรียซึ่งมีโครโมโซมเป็นวงกลม 1 วง จะ จัดเป็นพวก haploid เนื่องจากเซลล์ของ มนุษย์ พืช และ สัตว์อื่นๆ โดยทั่วไป นั้นมีขนาดเล็กมาก (1-10 micrometer ) ดีเอ็นเอจึงต้องมีการ จัดตัวให้ดี (ดีเอ็นเอของมนุษย์มีความยาวประมาณ 2 เมตร) และการจัดตัวของ ดีเอ็นเอนี้สำเร็จล่วงไปได้ด้วยเจ้า โปรตีนที่ชื่อ ฮิสโตน (histone)

ข้อดีและประโยชน์

เทคโนโลยีในการตัดต่อดีเอ็นเอ ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด มานานแล้ว ในปัจจุบันนี้ พืชผักผลไม้ที่เราบริโภคอยู่ทุกวัน โดยส่วนมากได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมมาแล้ว อาจจะโดยการปรับปรุงพันธุ์ (breeding program) ซึ่งถ้าพูดกันไปตามหลักวิทยาศาสตร์แล้ว การปรับปรุงหรือคัดเลือกพันธุ์ซึ่งก็คือการที่เราผสมพืชต่างๆ พันธุ์แล้วคัดเลือกเฉพาะต้นที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ หรืออีกนัยหนึ่งก็คือการที่เราเลือกต้นพึช ที่มียีนที่ควบคุมลักษณะที่เราต้องการ การถ่ายยีนนี้เป็นไปโดยธรรมชาติ ในกระบวนการที่ ละอองเรณูนำดีเอ็นเอจากต้นพ่อไปสู่ไข่ซึ่งมีดีเอ็นเอในต้นแม่ และในกระบวนการการสร้างลูก ๆ นี้ homologous recombination จะเกิดขึ้นระหว่างดีเอ็นเอจากพ่อและดีเอ็นเอจากแม่ ทำให้ได้ลูกที่มีดีเอ็นเอบางส่วน (หรือบางยีน) จากพ่อและบางส่วนจากแม่

GMO ต่างกับกระบวนการปรับปรุงพันธุ์แบบที่เราคุ้นเคยตรงที่ว่า นักวิทยาศาสตร์รู้แน่นอนว่า จะเพิ่มหรือลดยีนตัวไหน เพื่อที่จะทำให้ต้นพืชหรือสัตว์มีคุณสมบัติดังที่ต้องการ GMO ที่จะกล่าวถึงนี้ เป็นเพียงส่วนน้อย หากแต่เป็นสิ่งที่มีการพูดถึงมาก

1. ต้นไม้สารพัดนึก

Bt toxin เป็นสารเคมีที่ปล่อยออกมาจาก แบคทีเรียที่อยู่ในดินชื่อ Bacillus Thuringiensis ตามธรรมชาติ สารเคมีนี้สามารถยับยั้ง การเติบโตของแมลงศัตรูพืชได้หลายชนิด โดยการจับตัวและทำลายช่องท้องของแมลง Bt toxin นี้ได้มีการผลิตและใช้เป็นสารป้องกันแมลงศัตรูพืชมานานแล้ว หากยังเป็นสารเคมีที่อนุญาตให้ใช้ได้ใน Organic garden (การปลูกพืชปลอดสารพิษ นิยมกันมากที่ต่างประเทศ พืชผักพวกนี้จะมีราคาแพงกว่าธรรมดา) ด้วยความที่ว่า สามารฆ่าแมลงได้อย่างมีประสิทธิภาพหากไม่มีผลกระทบต่อมนุษย์ และด้วยความช่างคิดของนักวิยาศาสตร์ ประจวบกับความพร้อมในเทคโนโลยี ได้มีการใส่ยีนที่ผลิต BT toxin เข้าไปในต้นไม้หลายชนิด เช่นต้น มะเขือ ข้าวโพด มันฝรั่ง เมื่อมี่ยีนนี้แล้ว พืชก็สามารถที่จะผลิต สารเคมีนี้ (โดยอาศัยข้อมูลที่บันทึกอยู่ในดีเอ็นเอส่วนที่ใส่เข้าไป) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถป้องกันต้นพืชจากแมลงศัตรูต่าง ๆ และ ลดการใช้สารเคมีลงไปได้อย่างมาก

2. พืชที่ปลูกได้ในถิ่นทุรกันดาร

เช่นข้าวที่สามารถทนแล้งได้นานๆ เหมาะสำหรับปลูกใน Sub-Saharan Africa หรือข้าวที่สามารถทนน้ำท่วมใด้เป็นระยะเวลานานๆ พร้อมกันนี้ยังได้มีการค้นคว้าข้าว ที่สามารถปลูก ได้ในดินเค็ม หรือ ข้าวที่สามารถปลูกได้ใน ดินที่มีความหนาแน่นของอลูมิเนียมสูง

3. ปลาแซลมอนยักษ์

ที่เลือกคุยปลาแซลมอนนี้ก็เพราะว่า อยากจะให้เห็นถึงความแพร่หลาย ของการใช้ เทคโนโลยีของการตัดต่อยีน (DNA recombinant technology) และจีเอ็มโอโดยทั่วไปทั้งในพืช และสัตว์ เจ้าปลาแซลมอนยักษ์เนี่ย ก็ตัวโตกว่าปกติ เพราะว่านักวิทยาศาสร์ไดใส่ดีเอ็นเอ ที่สร้างโปรตีน ที่ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนกระตุ้นการเติบโต ของไอ้เจ้าปลาน้อยนี้เข้าไป จะว่ากันไปอย่างคร่าว ๆ ก็คือ ปลาแซลมอนเป็นปลาที่นิยมบริโภคกันมากในต่างประเทศ โดยเฉพาะถ้าเกิดว่าจะย่างปลาเนี่ย พวกผมทองทั้งหลายก็จะไม่ต้องคิดกันไปถึงปลาอื่นเลยแหละ ข่าวล่าสุดจากหนังสือ Nature ประจำเดือนกรกฎาคมปีนี้ ก็คือมีบริษัทหนึ่งในประเทศสหรัฐอเมริกากำลังพยายามอย่างเต็มที่ ที่จะขออนุญาติทำการผลิตและจำหน่ายปลา Atlantic แซลมอน (Salmon salar) ที่มียีนควบคุมการผลิตฮอร์โมนที่ได้มาจากปลา Pacific chinook แซลมอน (Oncorhynchus tshawytscha) ซึ่งไอ้เจ้ายีนนี้ก็ขอรำลึกกันหน่อยว่าก็คือส่วนของดีเอ็นเอ ในที่นี้ก็บรรจุข้อมูลเกียวกับการสร้างฮอร์โมนที่สำคัญ กับการเจริญเติบโตในปลา และเจ้าดีเอ็นเอที่ใส่ใน Pacific salmon นั้นก็ได้นำไปต่อกับดีเอ็นเออีกส่วนหนึ่งที่เรียกว่า promoter ซึ่งมีส่วนสำคัญในการเริ่ม และเร่งกระบวนการ transcription (สร้างอาร์เอ็นเอ จาก ดีเอ็นเอ) เพราะฉะนั้น เจ้า pacific salmon ก็จะสามารถอาศัยข้อมูลในดีเอ็นเอที่ได้รับ (transgene) มาผลิตฮอร์โมนในปริมาณที่มากขึ้นกว่าปกติ ทำให้มีการเจริญเติบโตที่รวดเร็วและมีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าปลาที่ไม่มียีนที่เพิ่มขี้นมานี้ (สามารถใหญ่ขึ้นได้ถึงประมาณ 13 เท่า!!)

4. ข้าวสีทอง

อีกในไม่นานหากมีการยอมรับ ผลิตภันท์ จีเอ็มโอมากขึ้น ข้าวที่เราทานอาจะเปลี่ยนแปลงไป่ไม่ขาวจ๋องอย่างที่เราคุ้น ๆ กัน ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ไม่ใช่เพราะอะไร นอกเสียจากนักวิยาศาสตร์หัวใสได้คิดขึ้นมาว่า ในเมื่อมีคนบริโภคข้าวมากมายในโลกนี้โดยเฉพาะประเทศในโลกที่ 3 และเพราะด้วยความที่ไม่ค่อยจะมีอะไรจะบริโภค นอกเหนือจากข้าวนี่แหละทำให้คนที่ชอบกินข้าวเหล่านี้ เป็นโรคขาดสารอาหารกันไปเป็นแถว ๆ เพราะฉะนั้น เราก็ทำไมไม่ใส่สารอาหารเข้าไปข้างในเสียเลย โดยอาศัยเทคนิคทาง Genetic engineering ใน ปี 2542 Inko Potrykus (คนบนปก Time magazine July 31, 2000) และคนใช้แรงงานทั้งหลายในห้องทดลองที่ประเทศเยอรมนี ก็สามารถสร้างข้าวสีทอง ขึ้นมาได้เป็นรายแรกของโลก ข้าวพันธุ์นี้ดียังไง มันก็ดีตรงที่ในเมล็ดข้าว นอกจากมีสารอาหารคาร์โบไฮเดรตและอื่นๆ ที่มีอยู่ในข้าวโดยทั่วไปแล้วยังมีวิตามินเอเพิ่มเข้ามาด้วย และเพราะข้าวนี้สามารถสร้างวิตามินเอได้ มันจีงมีสีเหลืองสวยเหมือนทองเพราะว่าในกระบวนการที่สร้างวิตามินเอนี้ต้นข้าวต้องสร้าง beta carotene (มีสีเหลือง) ขึ้นมาก่อน ด้วย Recombinant DNA technology(การตัดต่อยีน)ยีนทั้งหลาย ที่ควบคุมหลายขั้นตอนในกระบวนการทางเคมีที่สร้าง beta carotene จากแบคทีเรีย Erwinia และ ต้น daffodils ก็ได้ถูกใส่เข้าไปในต้นข้าว

5. Round-up ยาฆ่าแมลงแบบฉลาด

Roundup เป็นชื่อของยาฆ่าหญ้า ที่บริษัท Monsanto ผลิตออกจำหน่าย มันมีประสิทธิภาพมาก จะถูกดูดซึมเข้าทางใบ และจะถูกลำเลียง ไปทุกส่วนรวมทั้งรากด้วย ประสิทธิภาพดีขนาดเหมาะ กับที่คนไทยเรียกได้ว่า "ฆ่าถอนรากถอนโคน" ยาฆ่าหญ้าชนิดนี้มีสารที่สำคัญคือ Glyphosate ซึ่งถูกค้นพบว่ามีผลฆ่าหญ้าอย่างไม่เลือกชนิดเมื่อปี 1970 โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Ernest Kaworski ซึ่งทำงานอยู่ที่ Monsanto และในปี 1972 เขาก็ได้ค้นพบว่าปฏิกิริยาหลักของสารนี้ ก็คือป้องกันการทำงานของเอ็นไซม์ enolpyruvylshikimate phosphate synthase (EPSP)ที่ทำหน้าที่ผลิต chorismate ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิต amino acid ที่ชื่อว่า phenylalanine, tyrosine, and trytophan (amino acid คือส่วนประกอบที่สำคัญในการสร้างโปรตีน มีทั้งหมด 20 ชนิด) สัตว์จะมีวิธีการอื่นที่จะสร้าง amino acid เพราะฉะนั้น Roundup จึงไม่เป็นอันตรายต่อเรา หลังจากฆ่าหญ้าแล้ว Glyphosate จะย่อยสลายกลายเป็น คาร์บอนไดออกไซด์และกรด phosphonic ซึ่งเป็นสารที่ไม่อันตรายแต่อย่างใด รูปด้านล่างแสดงต้นคาโนลา (ใช้ทำน้ำมัน) รอบล้อมด้วยวัชพืชทั้งหลาย ก่อนฉีดด้านซ้ายและหลังฉีดด้วย Roundup ด้านล่าง