ทำไมสัตว์บางชนิด จึงตั้งท้องและมีลูกได้เอง โดยไม่ต้องผสมพันธุ์กับตัวผู้

เมื่อไม่นานมานี้ ปลากระเบนตัวเมียที่อยู่ในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกา ได้ตั้งท้องขึ้นมา โดยที่ในอะควาเรียมไม่ได้มีปลากระเบนตัวผู้แต่อย่างใด การตั้งท้องโดยไม่มีการผสมพันธุ์คืออะไร และเหตุใดการตั้งท้องเองโดยไม่อาศัยการผสมพันธุ์ของสัตว์ที่ถูกเลี้ยงในสถานที่ปิด จึงเกิดได้บ่อยครั้งขึ้น

การตั้งท้องโดยไม่มีตัวผู้ดูเหมือนเป็นสิ่งที่ฝืนกฎเกณฑ์ของธรรมชาติ เมื่อเดือน ก.พ. ที่ผ่านมา พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำเฮนเดอร์สันวิลล์ ในมลรัฐนอร์ทแคโรไลนาของสหรัฐฯ พบว่า ปลากระเบนตัวเมียที่ชื่อว่า "ชาร์ล็อตต์" ได้ตั้งท้องลูก แม้ว่าจะไม่ได้เจอปลากระเบนตัวผู้เลยในช่วง 8 ปีที่ผ่านมา นี่เป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจอย่างยิ่งแก่ทีมนักวิทยาศาสตร์ของห้องปฏิบัติการศึกษาวิจัยฉลามและพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำเอ็กโค (Team Ecco)

ปลากระเบนชาร์ล็อตต์ตั้งท้องลูกปลากระเบน 4 ตัว โดยที่ไม่มีปลากระเบนตัวผู้อยู่ในอะควาเรียมขึ้นมาได้อย่างไร นี่เป็นเรื่องลี้ลับ หนึ่งในทฤษฎีที่คาดการณ์กันคือ ฉลามขาวตัวผู้ซึ่งอยู่ในอะควาเรียมเดียวกันอาจเป็นพ่อของลูกปลากระเบน ข้อสันนิษฐานดังกล่าวเกิดจากการพบรอยกัดบนตัวของปลากระเบนชาร์ล็อตต์ ซึ่งร่องรอยเช่นนี้อาจเป็นสัญลักษณ์ของพฤติกรรมการผสมพันธุ์ของฉลาม

หากเป็นไปตามทฤษฎีที่ว่านี้ นี่จะเป็นการผสมพันธุ์ที่ไม่ปกติระหว่างปลากระเบนและฉลาม แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการตั้งท้องของปลากระเบนชาร์ล็อตต์น่าจะเป็นผลจากปรากฏการณ์หายากที่ชื่อว่า พาร์ธีโนเจเนซิส (Parthenogenesis) หรือกระบวนการการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตแบบไม่อาศัยเพศ

พาร์ธีโนเจเนซิส เป็นคำที่มีรากมาจากภาษากรีก parthénos มีความหมายว่า "บริสุทธิ์" และ genesis แปลว่า "การเกิดใหม่" ทั้งหมดจึงหมายความถึง กระบวนการที่ไข่กำเนิดและพัฒนาขึ้นมาเป็นตัวอ่อน โดยไม่ได้ผสมกับอสุจิ

แต่ทว่าปลากระเบนที่ชื่อชาร์ล็อตต์ตัวนี้ก็ไม่ใช่สัตว์ตัวแรกที่ตั้งครรภ์โดยที่ไม่ต้องผสมพันธุ์กับตัวผู้ การผสมพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศยังพบได้บ่อยในแมลงมากกว่าสัตว์มีกระดูกสันหลัง อย่างเช่น กรณีของแมลงชีปะขาว (Mayflies) นอกจากนี้ หลังจากมีกรณีฉลามหัวค้อนตั้งท้องโดยไม่ได้ผสมพันธุ์กับตัวผู้เมื่อปี 2001 ก็มีรายงานการพบสัตว์ที่ตั้งท้องโดยไม่ได้มีการผสมพันธุ์เกิดขึ้นอีกหลายกรณี ทั้งฉลามและสัตว์เลื้อยคลานหลายชนิด อย่างไรก็ตาม ชาร์ล็อตต์ถือเป็นปลากระเบนตัวแรกที่มีการตั้งท้องโดยไม่ใช้ตัวผู้เป็นตัวแรกที่มีการบันทึกไว้

สาเหตุที่แน่ชัดของการตั้งท้องโดยไม่มีการผสมพันธุ์ยังเป็นเรื่องที่ลี้ลับ แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่า นี่เป็นความพยายามครั้งสุดท้ายของสัตว์เพศเมียที่จะถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังลูกหลาน

"เป้าหมายของวิวัฒนาการ คือการส่งต่อพันธุกรรมไปยังรุ่นถัดไป" เควิน เฟลด์ไฮม์ นักชีววิทยาโมเลกุล แห่งพิพิธภัณฑ์ภาคสนามชิคาโก ผู้ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับพันธุกรรมของฉลามและพฤติกรรมการจับคู่ผสมพันธุ์ กล่าว

"ตัวเมียอยู่แยกจากตัวผู้ มันเพียงแค่ไม่ได้มีโอกาสผสมพันธุ์"

นักชีววิทยาโมเลกุลผู้นี้ ยังศึกษาการตั้งท้องโดยไม่ผสมพันธุ์ของฉลามเสือดาวที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำในชิคาโกแห่งนี้เมื่อปี 2008 ในการศึกษาครั้งดังกล่าว เขาต้องพยายามตัดความเป็นไปได้เรื่องการผสมพันธุ์โดยสำส่อนของฉลามกับสัตว์น้ำชนิดอื่นในอะควาเรียมออกไปให้ได้เสียก่อน

"ไม่ได้ปรากฏหลักฐานโดยตรงว่า ตัวผู้ผสมพันธุ์กับตัวเมีย แต่โชคไม่ดีที่อะควาเรียมไม่ได้ติดตั้งกล้องติดตามไว้ตลอด 24 ชั่วโมง" เฟลด์ไฮม์ กล่าว และบอกว่าการตรวจสอบความเป็นพ่อพันธุ์ของฉลามเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ เพราะฉลามตัวเมียสามารถเก็บกักอสุจิไว้ในตัวได้เป็นเวลาหลายเดือนหลังจากผสมพันธุ์

เฟลด์ไฮม์ ได้พัฒนาชุดทดสอบพ่อพันธุ์ขึ้นมาเพื่อเก็บอัตลักษณ์และตำหนิทางพันธุกรรม ชุดทดสอบนี้มีชื่อว่า ไมโครแซทเทิลไลท์

"ชุดทดสอบนี้ใช้ในการหาความเป็นบิดาในคนด้วย เหมือนที่อยู่ในภาพยนตร์ซีรีส์ชุด ซีเอสไอ และ เอ็นซีเอสไอ" เขาระบุ และบอกว่า จากการตรวจสอบในฉลามเสือดาวพบว่า ลูกของฉลามเสือดาวไม่มีดีเอ็นเอจากฉลามตัวผู้ มีเพียงดีเอ็นเอของฉลามตัวเมียที่เป็นแม่เพียงอย่างเดียว

"คำถามคือ มันเกิดขึ้นได้อย่างไร คำตอบก็คือ เกิดขึ้นจากการกระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิส" เฟลด์ไฮม์ ระบุ

ในการสืบพันธุ์ของสัตว์ส่วนใหญ่ การสร้างไข่จะเกิดขึ้นด้วยกระบวนการไมโอซิส (Meiosis) ในกระบวนการดังกล่าว เซลล์จะถูกแบ่งตัวออก ซึ่งจะมีการแบ่งสารพันธุกรรมและเซลล์ระหว่างกัน กระบวนการนี้ได้สร้างเซลล์ที่แบ่งตัวออกมาจากไข่ 3 เซลล์ รวมกันเรียกว่า โพลาร์บอร์ดี โดยปกติแล้วตัวโพลาร์บอดีเหล่านี้จะถูกสัตว์ตัวเมียดูดซึมกลับไป แต่ในกระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิส หนึ่งในโพลาร์บอร์ดีที่แยกตัวออกมาสามารถผสมกับไข่และพัฒนากลายเป็นตัวอ่อนได้เอง ดังนั้น กระบวนการนี้จึงเป็นการเลียนแบบการผสมพันธุ์แบบอาศัยเพศ

เคดี ลีออนส์ นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาวิจัยฉลามและกลุ่มปลากระเบน ที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำจอร์เจีย ระบุว่า นี่เป็นกระบวนการที่แตกต่างจากการโคลนนิ่ง แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน

"เซลล์ที่พัฒนาเป็นตัว ไม่ใช่สำเนาคัดลอกของสัตว์ที่เป็นตัวแม่" นักวิจัยกล่าว อย่างไรก็ตาม ด้วยเพราะทั้งไข่และโพลาร์บอร์ดีล้วนมีจีโนมบางส่วนของสัตว์ตัวแม่ทั่งคู่ ลูกที่ออกมาจึงมีความหลากหลายทางพันธุกรรมน้อยกว่าตัวแม่ ดังนั้น มันจึงเป็นสัตว์ที่คล้ายกับสัตว์ที่เกิดจากการผสมพันธุ์กันเองของญาติพี่น้อง

อย่างไรก็ตาม การสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศก็เป็นประโยชน์สำหรับสัตว์บางสายพันธุ์ เช่น ประชากรกิ้งก่าหางแส้ (whiptail lizard) บางส่วนที่พบในเม็กซิโกและแคลิฟอร์เนีย ซึ่งพบได้แต่ตัวเมียและมีการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ สัตว์ที่สืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศได้วิวัฒนาการวิธีการเฉพาะในการรักษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของพวกมันเอาไว้ด้วยกระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิส พวกมันเพิ่มจำนวนโครโมโซมในไข่ของตัวเมียที่เจริญพันธุ์ขึ้นอีกเท่าตัว การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเช่นนี้ยังมีประโยชน์อื่น ๆ อีก เช่นการทำให้สัตว์ชนิดดังกล่าวสามารถขยายอาณาจักรของตัวเองไปยังพื้นที่ใหม่ ๆ และหลีกเลี่ยงความเสี่ยงต่าง ๆ ได้ เช่นความเสี่ยงจากโรคติดต่อทางเพศ

แต่นี่ก็มาพร้อมกับข้อเสียเช่นกัน เพราะดีเอ็นเอของสัตว์ที่เกิดมาจากกระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิสอาจตกอยู่ในอันตรายจากการกลายพันธุ์ของพันธุกรรมได้มากกว่าเมื่อเทียบกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เนื่องจากมันเป็นกระบวนการที่ปราศจากการคัดเลือกตามธรรมชาติ

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่สัตว์ทุกสายพันธุ์จะสามารถนำกระบวนการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศมาใช้ได้อย่างประสบความสำเร็จเช่นเดียวกับกิ้งก่าหางแส้ เช่น ลูกของฉลามตัวผู้ที่เกิดจากกระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิสมักจะมีอายุสั้นและไม่เจริญพันธุ์อย่างสมบูรณ์

"การขาดความหลากหลายทางพันธุกรรมของตัวลูกอาจทำให้ลักษณะทางพันธุกรรมมีภาวะถดถอย" เฟลด์ไฮม์ นักชีววิทยาโมเลกุล กล่าว

กล่าวอีกอย่างคือ ถึงแม้ว่าจะมีการตั้งครรภ์ขึ้นมาได้อย่างน่าอัศจรรย์ แต่สัตว์มีกระดูกสันหลังที่เกิดมาจากการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ อาจมีอายุสั้น

โครงการวิจัยการผสมเทียมฉลามเสือดาวที่เคดี ลีออนส์ นักวิจัยจากพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำจอร์เจีย ร่วมเป็นส่วนหนึ่ง ได้พยายามศึกษาโอกาสการรอดชีวิตของลูกฉลามที่เกิดจากการผสมพันธุ์ระหว่างตัวผู้และตัวเมีย เปรียบเทียบกับลูกฉลามที่เกิดจากการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ

ผลการศึกษาพบว่า ลูกฉลามที่เกิดจากการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ มีอายุขัยเฉลี่ยน้อยกว่าลูกฉลามที่เกิดจากการผสมพันธุ์ของตัวผู้และตัวเมียเกือบ 1 ปี โดยลูกฉลามหลายตัวแสดงพฤติกรรมอันแสดงถึงโอกาสการรอดชีวิตที่น้อยลง เช่น ว่ายน้ำอย่างไม่สมดุล ว่ายหมุนวนไปมา ทำพฤติกรรมหัวปักในแนวดิ่ง และกินอาหารยาก

ลีออนส์ กล่าวว่า เธอไม่ประหลาดใจที่ได้เห็นหลักฐานว่าปลากระเบนสามารถออกลูกได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวผู้ แม้ว่ากรณีของปลากระเบนชาร์ล็อตต์จะไม่ได้อธิบายปรากฏการณ์การสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศได้ทั้งหมดก็ตาม

"สิ่งหนึ่งที่เราไม่รู้คือ มีอะไรมากระตุ้นให้สัตว์เพศเมียสืบพันธุ์ด้วยวิธีนี้หรือไม่ เราเพียงแต่สันนิษฐานว่า เวลาคุณมีตัวผู้และตัวเมียด้วยกัน พวกมันจะผสมพันธุ์กันกัน"

อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์พิเศษ เช่น การที่สัตว์อยู่ในการดูแลของมนุษย์ กระบวนการพาร์ธีโนเจเนซิสเกิดได้บ่อยครั้งขึ้น

"เป็นที่ชัดเจนว่า ชีวิตก็จะหาทางรอดของมันไป" เธอกล่าว