เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืช (แบบไม่จีเอ็มโอ) 3

หน้าที่ 1 - การปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอในการคัดเลือก

<<ตอนที่ 2

           วิธีการที่จะรู้ได้ว่าข้าวแต่ละเม็ด ต้นข้าวแต่ละต้น มีลักษณะทีต้องการหรือไม่ โดยไม่ต้องรอให้ข้าวโตเต็มที่นั้น ได้ถูกพัฒนาขึ้น หลังจากที่เราทราบว่าลักษณะต่างๆ ถูกควบคุมโดยยีนบนสายดีเอ็นเอ และพัฒนาเทคนิคในการวิเคราะห์ดีเอ็นเอ จนสามารถลดเวลาในการปรับปรุงพันธุ์ได้
            เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ช่วยย่นระยะเวลา รวมทั้งลดแรงงานและทรัพยากรที่ใช้ในการปลูกและคัดเลือกต้นข้าว อาศัยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอของข้าวโดยตรง เพื่อระบุว่าข้าวต้นนั้นทนต่อน้ำท่วมหรือไม่ การวิเคราะห์ดีเอ็นเอจะใช้ "เครื่องหมายดีเอ็นเอ" หรือ DNA marker เพื่อคัดเลือกลักษณะที่ต้องการ เปรียบเทียบได้กับในสมัยโบราณที่เกษตรกรปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายทางสัณฐานวิทยา (morphological marker) ในการคัดเลือกพันธุ์
            เครื่องหมายดีเอ็นเอเกิดขึ้นจากแนวคิดที่ว่า ลักษณะต่างๆ ของพืช รวมทั้งสิ่งมีชีวิตอื่น ถูกควบคุมโดยยีน ซึ่งอยู่บนสายดีเอ็นเอ ดังนั้นดีเอ็นเอจึงบ่งชี้ถึงลักษณะของสิ่งมีชีวิตได้แม่นยำที่สุด
            ระหว่างข้าวที่ทนน้ำท่วมกับไม่ทนน้ำท่วม ย่อมมียีนหรือดีเอ็นเอส่วนที่ควบคุมลักษณะทนน้ำท่วมที่แตกต่างกัน เมื่อใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอที่จำเพาะต่อยีนหรือดีเอ็นเอส่วนนั้น และเพิ่มปริมาณด้วยเทคนิคพีซีอาร์ (PCR, อ่านเรื่องพีซีอาร์เพิ่มเติม) จะทำให้สามารถระบุได้ว่าข้าวนั้นทนน้ำท่วมได้หรือไม่
            ถ้ายังนึกไม่ออกว่าเครื่องหมายดีเอ็นช่วยลดระยะเวลาในการคัดเลือกได้อย่างไร ลองเปรียบเทียบกับคนดู เช่น กรณีดาราสาวท้องแล้วไม่รู้ว่าใครเป็นพ่อเด็ก หากรอให้เด็กโตเป็นหนุ่มแล้วดูว่าหน้าตาเหมือนใคร อาจจะพอบอกได้ว่าใครเป็นพ่อ แต่หากใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอจะสามารถวิเคราะห์ดีเอ็นเอของลูกในตำแหน่งที่จำเพาะ จะสามารถระบุได้ว่าใครเป็นพ่อโดยไม่ต้องรอให้โต และยังแม่นยำอีกด้วย



             ในการพิสูจน์ความเป็นบิดา ใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอเพื่อวิเคราะห์ดีเอ็นเอของลูก ว่ามีชิ้นส่วนของดีเอ็นเอส่วนที่ได้มาจากพ่อหรือไม่ เนื่องจากลูกจะได้รับดีเอ็นเอจากพ่อและแม่คนละครึ่ง หากเป็นพ่อ แม่ ลูก กัน เมื่อดูลายพิมพ์ดีเอ็นเอ แถบดีเอ็นเอของลูกจะต้องเหมือนพ่อหรือแม่เท่านั้น (อ่านเพิ่มเติมเรื่อง การตรวจดีเอ็นเอเพื่อพิสูจน์ความเป็นบิดา)






             แต่ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าว เรารู้อยู่แล้วว่าต้นไหนเป็นพ่อ จึงใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอเพื่อตรวจสอบและค้นหาต้นลูกที่ได้รับชิ้นส่วนของดีเอ็นเอที่เราต้องการมาจากต้นพ่อเท่านั้น


ลายพิมพ์ดีเอ็นเอของพืชแต่ละต้น รูปแบบแถบดีเอ็นเอที่ต่างกัน แสดงถึงลักษณะทางพันธุกรรมที่ต่างกัน

             กลับมาที่ข้าวพันธุ์ลูกผสมระหว่างข้าวหอมมะลิพันธุ์ กข 105 กับข้าวทนต่อน้ำท่วม จากการปรับปรุงพันธุ์ด้วยวิธีที่กล่าวมาข้างต้น รวมทั้งการใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอในการคัดเลือก หลังจากผ่านการปลูกในแปลงทดสอบอยู่หลายรุ่น จนในที่สุดได้ข้าวพันธุ์ใหม่ชื่อ "ข้าวหอมชลสิทธิ์" ซึ่งสามารถทนน้ำท่วมมิดได้นานถึง 2 สัปดาห์ ซึ่งได้นำไปแจกจ่ายให้ชาวบ้านที่ประสบภัยน้ำท่วม
            นอกจากข้าวหอมชลสิทธิ์ ยังมีข้าวอีกหลายพันธุ์ เช่น ข้าวไรซ์เบอรี่ ที่มีสารต้านอนุมูลอิสระสูง และข้าวสินเหล็กที่มีธาตุเหล็กสูง ทนต่อโรคไหม้ได้ดี ซึ่งเป็นข้าวพันธุใหม่ที่ได้รับการปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอคัดเลือก โดยฝีมือคนไทย

            การสร้างข้าวดัดแปลงพันธุกรรมที่ทนน้ำท่วม เพียงแค่นำยีนทนน้ำท่วมจากข้าวป่าไปถ่ายเข้าสู่ข้าวหอมมะลิ ก็ได้ข้าวหอมมะลิจีเอ็มโอที่ทนน้ำท่วมแล้ว แต่การปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอคัดเลือกนั้น ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อ "ตรวจสอบ" พันธุกรรม แทนที่จะใช้ "ดัดแปลง"  พันธุกรรม จึงใช้เวลานานกว่ามาก แต่ในแง่ของความปลอดภัยนั้นเชื่อมั่นได้ว่าเกิดผลกระทบต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าการทำจีเอ็มโอ

            นอกจากนี้ประเทศเรายังค่อนข้างเหมาะกับการปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอ เนื่องจากประเทศไทยมีระบบนิเวศน์ที่ความหลากหลายทางชีวภาพสูง มีพันธุ์พืชพืชป่าจำนวนมาก ซึ่งเป็นแหล่งพันธุกรรมที่จำเป็นการปรับปรุงพันธุ์ ถือเป็นข้อได้เปรียบหลายๆ ประเทศที่แม้จะมีเทคโนโลยีล้ำสมัยแต่กลับไม่มีพืชพรรณอุดมสมบูรณ์
            อย่างไรก็ตามกระบวนการที่กล่าวมาข้างต้น เป็นเพียงหลักการทั่วไปของเทคโนโลยีปรับปรุงพันธุ์เท่านั้น ไม่มีสูตรสำเร็จในการปรับปรุงพืชทุกชนิด การจะใช้เทคโนโลยีนี้ปรับปรุงพืชใดๆ จะต้องศึกษา ทำความเข้าความเข้าใจธรรมชาติของพืชชนิดนั้นอย่างลึกซึ้งก่อน

            ตัวอย่างเช่น การปรับปรุงพันธุ์ปาล์มน้ำมัน เนื่องจากปาล์มเป็นพืชที่โตช้ากว่าข้าวมาก ใช้เวลาอย่างน้อย 5 ปี กว่าจะเริ่มออกผล และยังเป็นพืชที่ผสมเกสรข้ามต้น ต่างจากข้าวที่ผสมตัวเอง หากใช้วิธีการผสมกลับและผสมตัวเองหลายๆ ครั้งอย่างที่ทำในข้าว นักปรับปรุงพันธุ์น่าจะแก่ตายก่อน
            วิธีการปรับปรุงพันธุ์ปาล์มจึงแตกต่างจากข้าว แทนที่จะคัดเลือกต้นลูกที่ดี แล้วนำไปผสมต่อ การปรับปรุงพันธุ์ปาล์ม จะใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอคัดเลือกต้นพ่อแม่ที่ดีที่สุดจากธรรมชาติ นำมาผสมกันและคัดเลือกต้นลูกที่ได้ลักษณะที่ดีที่สุดจากต้นพ่อแม่ แล้วนำไปเพิ่มปริมาณโดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ซึ่งจะได้เป็นต้นอ่อนสำหรับปลูกเพื่อเก็บผลผลิตเลย โดยไม่นำไปขยายพันธุ์ต่อ
            นอกจากปาล์มแล้ว อ้อยก็มีลักษณะธรรมชาติที่ต้องคำนึงถึงในการปรับปรุงพันธุ์ อ้อยเป็นพืชที่มีโครโมโซมหลายชุด ตั้งแต่ 4-8 ชุด (คนมี 2 ชุด) การที่อ้อยในธรรมชาติมีจำนวนชุดโครโมโซมไม่เท่ากันทำให้การวิเคราะห์ดีเอ็นเอซับซ้อนขึ้น กระบวนการคัดเลือกจึงยากขึ้นตามไปด้วย ซึ่งไม่สามารถกล่าวถึงรายละเอียดมากกว่านี้ได้
           
             การปรับปรุงพันธุ์ไม่ว่าด้วยวิธีใดก็ตาม เป็นการคัดเลือกโดยมนุษย์ (artificial selection) เป็นการคัดเลือกเทียม ที่ไม่ยุติธรรมเหมือนการคัดเลือกตามธรรมชาติ (natural selection) การที่เราคัดเลือกเอาเฉพาะพันธุ์พืชและสัตว์ที่เป็นประโยชน์กับมนุษย์ไว้ ทำให้พืชและสัตว์ที่ไม่เป็นที่ต้องการลดลงหรืออาจสูญพันธุ์ไป เหตุการณ์นี้ได้เกิดขึ้นกับสัตว์หลายชนิด เช่น ไก่ ซึ่งปัจจุบันคนนิยมเลี้ยงอยู่ไม่กี่พันธุ์ ซึ่งก็มักเป็นพันธุ์ที่เลี้ยงง่าย โตเร็ว ให้เนื้อเยอะ เนื้ออร่อย ไข่อร่อย หรือไม่ก็เป็น ไก่ชน ที่ชนเก่ง การคัดเลือกเหล่านี้ทำให้มนุษย์ได้สายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ก็จริง แต่ก็เป็นการรบกวนการคัดเลือกตามธรรมชาติด้วย
            
            ในอดีตมนุษย์ยังจำนวนน้อย กระบวนการคัดเลือกทำได้อย่างช้าๆ จึงส่งผลกระทบไม่มากนัก แต่ปัจจุบันมนุษย์มีมากขึ้น ความต้องการมากขึ้น เทคโนโลยีดีขึ้นพร้อมจะตอบสนองความต้องการ หากเราใช้เทคโนโลยีการปรับปรุงพันธุ์โดยไม่ยั้งคิด สร้างพืชและสัตว์พันธุ์ใหม่ๆ ขึ้นมาโดยไม่อนุรักษ์พันธุ์ดั้งเดิมเอาไว้ พืชและสัตว์สายพันธุ์ดั้งเดิมอาจถูกแทนที่ด้วยพันธุ์ใหม่ จนสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพอันเป็นสิ่งล้ำค่าไป หากเป็นเช่นนั้นไม่ว่าใช้เทคโนโลยีอะไร ก็คงส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมไม่ต่างกับจีเอ็มโออยู่ดี