NOVA1 คืออะไร? นักวิจัยค้นพบว่าโปรตีนนี้อาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาภาษาพูดของมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ทดลองใส่ ยีนภาษานี้เข้าไปในหนู และได้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ
ในโลกของวิทยาศาสตร์ที่มุ่งเน้นการไขปริศนาการวิวัฒนาการของมนุษย์ ปัจจุบันมีงานวิจัยที่ชี้ให้เห็นว่าโปรตีนตัวเดียวอาจมีบทบาทสำคัญในการกำหนดความสามารถในการพูดและการสื่อสารของมนุษย์ มหาวิทยาลัยร็อคเฟลเลอร์ได้นำเสนอข้อมูลใหม่ที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับบทบาทของโปรตีนในกระบวนการวิวัฒนาการของระบบประสาทและภาษาพูด
ความเป็นมาและบริบทของการศึกษา
นักวิจัยจาก The Rockefeller University ได้ค้นพบหลักฐานทางพันธุกรรมที่ชี้ว่าโปรตีนชนิดหนึ่งที่พบเฉพาะในมนุษย์อาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาภาษาพูดของมนุษย์ การวิจัยนี้นำโดย Robert B. Darnell, M.D., Ph.D. หัวหน้าห้องปฏิบัติการด้านมะเร็งสมองระดับโมเลกุล และ Yoko Tajima, Ph.D. นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของดาร์เนลล์ โดยมีความร่วมมือกับ Erich D. Jarvis, Ph.D. หัวหน้าห้องปฏิบัติการด้านพันธุศาสตร์ประสาทของภาษา
นักวิจัยได้ตั้งคำถามว่า “อะไรคือปัจจัยทางโมเลกุลที่ทำให้มนุษย์สามารถพูดและสื่อสารกันได้อย่างซับซ้อน” งานวิจัยชุดนี้มุ่งเน้นศึกษาการทำงานของโปรตีนเฉพาะตัวที่อาจมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสาร เมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่มีรูปแบบการสื่อสารที่จำกัด มนุษย์มีความสามารถในภาษาที่หลากหลายและซับซ้อนกว่า ซึ่งบ่งบอกว่ามีการเปลี่ยนแปลงในระดับโมเลกุลที่ส่งผลต่อโครงสร้างและการทำงานของสมอง
NOVA1 คืออะไร?
NOVA1 (Neuro-Oncological Ventral Antigen 1) คือ โปรตีนที่จับกับ RNA ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการ แปลผลของยีนในระบบประสาท โดยเฉพาะในการสลับตำแหน่งของ exon (alternative splicing) ใน RNA ของเซลล์สมอง ซึ่งส่งผลต่อการผลิตโปรตีนที่จำเป็นต่อการทำงานและพัฒนาของระบบประสาท
การศึกษาได้พบว่า เมื่อพวกเขาใส่ NOVA1 ในสมองที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาของระบบประสาท ในหนู ผลลัพธ์ที่ได้คือเสียงร้องของหนูมีการเปลี่ยนแปลงไปเมื่อพวกมันส่งเสียงเรียกซึ่งกันและกัน
“ยีนนี้เป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการครั้งใหญ่ในมนุษย์ยุคใหม่ตอนต้น และบ่งชี้ถึงต้นกำเนิดโบราณของภาษาพูด” Darnell กล่าว “ NOVA1 อาจเป็น ‘ยีนภาษา’ ของมนุษย์อย่างแท้จริง แม้ว่าจะเป็นเพียงหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเฉพาะของมนุษย์หลายๆ อย่างก็ตาม”
จากการศึกษา พบว่าโปรตีนดังกล่าวมีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทและการสร้างเครือข่ายเชื่อมโยงในสมองโดยเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลทางภาษา นักวิจัยระบุว่าโปรตีนนี้อาจช่วยปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภาพของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทในส่วนที่ก่อให้เกิดความสามารถในการเข้าใจและการผลิตภาษาพูด
แนวคิดที่สำคัญได้แก่:
- การปรับเปลี่ยนวงจรประสาท: การแสดงออกและการทำงานที่ดีของโปรตีนนี้อาจช่วยในการสร้างเครือข่ายประสาทที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นพื้นฐานของความสามารถในการพูดและการเรียนรู้ภาษา
- วิวัฒนาการและการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม: การเปลี่ยนแปลงในระดับโมเลกุลของโปรตีนอาจเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างมนุษย์กับสัตว์ชนิดอื่นในแง่ของความสามารถในการสื่อสาร
รูปแบบการแสดงออกของ NOVA1 ในสมองของหนู NOVA1 เป็นสีเขียว นิวเคลียส (DAPI) เป็นสีน้ำเงิน (ภาพจากห้องปฏิบัติการ Darnell)
การศึกษา ”ยีนภาษา” ในอดีตถึงปัจจุบัน
ทฤษฎีหนึ่งของตัวขับเคลื่อนภาษาทางพันธุกรรมคือ FOXP2 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาสมองในระยะเริ่มต้น ผู้ที่มีการกลายพันธุ์ในยีนนี้จะแสดงข้อบกพร่องในการพูดอย่างรุนแรง รวมถึงไม่สามารถประสานการเคลื่อนไหวของริมฝีปากและปากกับเสียงได้ มนุษย์มีการแทนที่กรดอะมิโนสองชนิดใน FOXP2 ที่ไม่พบในไพรเมตหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น แต่มนุษย์นีแอนเดอร์ธัลก็มีเช่นกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าตัวแปรนี้เกิดขึ้นในบรรพบุรุษของมนุษย์ทั้งสองสายพันธุ์ แต่การค้นพบบางอย่างเกี่ยวกับ FOXP2 ยังคงเป็นที่โต้แย้ง และบทบาทของมันในการพัฒนาภาษาของมนุษย์ยังคงไม่ชัดเจน
ปัจจุบัน NOVA1 ได้กลายมาเป็นทฤษฎีที่ได้รับความสนใจเช่นเดียวกัน ยีนนี้สร้างโปรตีนจับ RNA เฉพาะเซลล์ประสาทซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาสมองและการควบคุมระบบประสาทและกล้ามเนื้อ ในปี 1993 ยีนนี้พบในรูปแบบที่แทบจะเหมือนกันทั่วทั้งชีวมณฑล ตั้งแต่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไปจนถึงนก แต่ไม่พบในมนุษย์ ในทางกลับกัน เรามีรูปแบบเฉพาะของเราเองซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนเพียงครั้งเดียวจากไอโซลิวซีนเป็นวาลีนที่ตำแหน่ง 197 (I197V) ในห่วงโซ่โปรตีน
การศึกษาปัจจุบันซึ่งนำโดย Tajima ได้ใช้การตัดต่อยีนด้วยวิธี CRISPR เพื่อแทนที่โปรตีน NOVA1 ทั่วไปที่พบในหนูด้วยโปรตีน I197V ของมนุษย์ จากนั้นจึงใช้เทคนิคขั้นสูง เช่น การวิเคราะห์การเชื่อมโยงภูมิคุ้มกันแบบไขว้ (CLIP) ซึ่งเป็นวิธีที่พัฒนาโดย Darnell เพื่อระบุตำแหน่งการจับ RNA ของ NOVA1 ในสมองส่วนกลางของหนู
แนวทางการศึกษาวิจัยและวิธีการทดลอง
นักวิจัยได้ใช้การทดลองในห้องปฏิบัติการที่ทันสมัยและเทคนิคการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเพื่อศึกษาลักษณะและการทำงานของโปรตีนดังกล่าว โดยการเปรียบเทียบข้อมูลจากสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ซึ่งช่วยให้เห็นพัฒนาการที่แตกต่างและการปรับเปลี่ยนในระบบประสาทระหว่างสายพันธุ์ต่างๆ ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ทำให้สามารถระบุได้ว่าโปรตีนตัวนี้มีส่วนร่วมในการปรับปรุงความสามารถในการสื่อสารผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของการส่งสัญญาณภายในระบบประสาท
ขั้นตอนการวิจัย
- การระบุโปรตีน NOVA1 และการเปลี่ยนแปลงเฉพาะในมนุษย์: นักวิจัยพบว่าโปรตีน NOVA1 ซึ่งเป็นโปรตีนที่จับกับ RNA ในสมอง มีความสำคัญต่อการพัฒนาระบบประสาท ในมนุษย์มีการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนเพียงตำแหน่งเดียวจากไอโซลิวซีน (Isoleucine) เป็นวาลีน (Valine) ที่ตำแหน่ง 197 (I197V) ซึ่งไม่พบในนีแอนเดอร์ทัลหรือเดนิโซวาน
- การใช้เทคโนโลยี CRISPR ในหนูทดลอง: ทีมวิจัยใช้เทคโนโลยีการตัดต่อยีน CRISPR เพื่อแทนที่โปรตีน NOVA1 ในหนูด้วยเวอร์ชันมนุษย์ (I197V) จากนั้นใช้เทคนิค cross-linking immunoprecipitation (CLIP) เพื่อระบุจุดที่โปรตีน NOVA1 จับกับ RNA ในสมองส่วนกลางของหนู
- การวิเคราะห์ผลกระทบต่อการสื่อสารของหนู: ผลการทดลองพบว่า หนูที่มีโปรตีน NOVA1 เวอร์ชันมนุษย์มีรูปแบบการส่งเสียงที่แตกต่างจากหนูปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หนูเด็กและหนูตัวผู้ที่พยายามดึงดูดตัวเมียมีการเปล่งเสียงที่ซับซ้อนและแตกต่างออกไป
- การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเพิ่มเติม: นักวิจัยตรวจสอบข้อมูลพันธุกรรมจากมนุษย์ 650,058 คน พบว่าเกือบทั้งหมดมีโปรตีน NOVA1 เวอร์ชันมนุษย์ (I197V) ยกเว้นเพียง 6 คนที่มีเวอร์ชันโบราณ ซึ่งอาจบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นในประชากรมนุษย์ยุคแรกในแอฟริกาและแพร่กระจายไปทั่วโลก
ความสำคัญของ NOVA1 และผลกระทบต่อวงการวิทยาศาสตร์
การวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าโปรตีน NOVA1 เวอร์ชันมนุษย์อาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาความสามารถในการสื่อสารด้วยเสียงของมนุษย์ แม้ว่าจะไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ทำให้เกิดภาษาพูด แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโปรตีนนี้อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อวิวัฒนาการของภาษา
งานวิจัยนี้ไม่เพียงแต่เปิดเผยบทบาทที่น่าประหลาดใจของโปรตีนในกระบวนการพัฒนาของภาษาพูดเท่านั้น แต่ยังเป็นเบาะแสสำคัญที่สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจเกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้มนุษย์มีความสามารถในการสื่อสารที่เหนือกว่าสัตว์ชนิดอื่น ๆ ผลการศึกษานี้อาจมีผลต่อการพัฒนาวิธีการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับความบกพร่องทางภาษาและความผิดปกติในระบบประสาทในอนาคต
นอกจากนี้ การระบุบทบาทของโปรตีนในกระบวนการพัฒนาของภาษาอาจช่วยขยายขอบเขตความเข้าใจในด้านวิวัฒนาการของสมอง ทำให้เราสามารถมองเห็นภาพรวมของการเปลี่ยนแปลงในสายพันธุ์ที่นำไปสู่ความสามารถในการคิดและสื่อสารที่ซับซ้อนมากขึ้น
อ้างอิง rockefeller.edu และ cover iT24Hrs
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
NOVA1 คืออะไร? โปรตีนที่อาจเป็นกุญแจสู่การเกิดภาษามนุษย์
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
