ดีเอ็นเอบาร์โค้ด

ปัจจุบันเมื่อท่านไปจับจ่ายตามห้างสรรพสินค้าหรือซุปเปอร์สโตร์ จะสังเกตเห็นสินค้าหลายชนิดมีรหัสแท่งหรือบาร์โค้ด (bar code) ติดอยู่ที่ตัวสินค้าหรือบนป้ายบอกราคา เมื่อท่านไปจ่ายเงิน พนักงานเก็บเงินจะบันทึกชนิดของสินค้าและราคา ด้วยเครื่องอ่านบาร์โค้ด ระบบนี้ช่วยลดความผิดพลาด และเพิ่มความรวดเร็วในการบันทึกข้อมูล จึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการบริการ และการบริหารของห้างนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงนำแนวคิดการทำบาร์โค้ด มาประยุกต์ใช้ในการจำแนกสิ่งมีชีวิต เพื่อลดความผิดพลาด และเพิ่มความรวดเร็ว ในการจำแนกสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ และยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ การค้นคว้าวิจัยด้านวิวัฒนาการ ความหลากหลายทางชีวภาพ รวมถึงการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ

บาร์โค้ดของสิ่งมีชีวิตต้องเป็นสมบัติเฉพาะตัวของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ ซึ่งแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตอื่น ง่ายต่อการใช้ และมีความชัดเจน ดีเอ็นเอซึ่งเป็นสารพันธุกรรม แสดงลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล มีศักยภาพที่จะนำมาใช้เป็นบาร์โค้ด นักวิทยาศาสตร์จึงต้องเลือกลำดับดีเอ็นเอสั้น ๆ ที่สะดวกกับการใช้งานและเหมาะสม จากส่วนของโครโมโซมที่แสดงความแตกต่างระหว่างสปีชีส์สูง แต่มีความต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตในสปีชีส์เดียวกันต่ำ เพื่อเป็นบาร์โค้ดในการจำแนกสิ่งมีชีวิต

ในปี ค.ศ. 2003 จึงได้มีการจัดตั้ง Consortium for the Barcoding of Life (CBOL) ขึ้น เพื่อจัดทำมาตรฐาน และคู่มือในการทำดีเอ็นเอบาร์โค้ด รวบรวมและจัดทำฐานข้อมูลกลาง ของดีเอ็นเอบาร์โค้ด ที่แสดงความสัมพันธ์ ของลำดับดีเอ็นเอในบาร์โค้ด กับสปีชีส์ต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต มาตรฐานที่จัดทำขึ้น ใช้ส่วนของยีน cytochrome C oxidase I (COI) ของไมโทคอนเดรีย เป็นบาร์โค้ดสำหรับสัตว์ ในพืชพบว่า ลำดับดีเอ็นเอของยีนนี้ แสดงความแตกต่างระหว่างสปีชีส์น้อยมาก จึงเสนอให้พิจารณา ใช้ส่วนของดีเอ็นเอจากนิวเคลียสที่เรียกว่า internal transcribed sequence (ITS) หรือส่วนของดีเอ็นเอ จากคลอโรพลาสต์ที่อยู่ระหว่างยีน trnH และยีน psbA ซึ่งแสดงความแตกต่างระหว่างสปีชีส์สูง สามารถใช้ในการจำแนกชนิดต่าง ๆ ของพืชได้

มีกรณีศึกษาเพื่อทดสอบการใช้ดีเอ็นเอบาร์โค้ดในการจำแนกสปีชีส์ทั้งในพืชและสัตว์ Hebert และคณะ (2004) ศึกษาลำดับดีเอ็นเอของยีน COI ในนกของทวีปอเมริกาเหนือ 260 สปีชีส์ พบว่า ทุกสปีชีส์มีลำดับดีเอ็นเอที่แตกต่างกัน โดยมีความแตกต่างเชิงวิวัฒนาการของลำดับดีเอ็นเอโดยเฉลี่ยระหว่างสปีชีส์เป็น7.93% ในขณะที่ความความแตกต่างเฉลี่ย ระหว่างตัวอย่างในสปีชีส์เดียวกัน มีค่า 0.43% Kress และคณะ (2005) ศึกษาลำดับดีเอ็นเออยู่ระหว่างยีน trnH และยีน psbA ในตัวอย่างพืช 19 สปีชีส์ จาก 7 วงศ์ พบว่า มีความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างสปีชีส์ 2.81% นอกจากนี้ Lambert และคณะ (2005) ใช้ COI บาร์โค้ดในการจำแนกฟอสซิลของนก moa ซึ่งสูญพันธุ์ไปแล้ว 26 ตัวอย่าง พบว่าทุกสปีชีส์มี COI บาร์โค้ดซึ่งเป็นเอกลักษณ์ และมีความแตกต่างภายในสปีชีส์ระหว่าง 0 – 1.24%

ถึงแม้ดีเอ็นเอบาร์โค้ดจะประสบความสำเร็จในการจำแนกสปีชีส์ของพืชและสัตว์ในหลายกรณีศึกษา การประยุกต์ใช้ดีเอ็นเอบาร์โค้ดยังได้รับการวิพากษ์วิจารณ์อย่างหนักหน่วงจากนักอนุกรมวิธาน ซึ่งมีทั้งกลุ่มสนับสนุนและกลุ่มต่อต้าน ทั้งนี้ เพื่อให้นักวิจัยตระหนักว่า ดีเอ็นเอบาร์โค้ด ไม่สามารถให้ข้อมูล ที่น่าเชื่อถือได้ลึกไปกว่าในระดับสปีชีส์ อาจไม่สามารถแยกแยะสปีชีส์ใหม่ ที่เกิดจากการผสมข้ามสปีชีส์ หรือสปีชีส์ใหม่ ที่เพิ่งวิวัฒนาการแยกจากสปีชีส์เดิมได้

ผู้ที่สนใจต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดีเอ็นเอบาร์โค้ดสามารถเยี่ยมชมเว็บไซต์ของ CBOL และหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ที่

http://barcoding.si.edu
http://www.barcodinglife.org
http://phe.rockefeller.edu/BarcodeConference/index.html

เอกสารอ้างอิง

1. Hebert et al. 2004. Identification of birds through DNA barcodes. PloS Biol. 2(10): 1657-1663.
2. Kress et al. 2005. Use of DNA barcode to identify flowering plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102(23): 8369 – 8374.
3. Lambert et al. 2005. Is a large scale DNA-based inventory of ancient life possible? Journal of Heredity 96(3): 279 – 284.
4. Moritz and Cicero. 2004. DNA barcoding: promise and pitfalls. PloS Biol. 2(10): 1529 – 1521.