เทคโนโลยีชีวภาพ (Bio Technology) ยีน การโคลนนิ่ง และการตัดต่อยีน
ยีน (Gene)
คือ คำสั่งให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะตามพันธุ์ของมัน
ยีนจะเป็นตัวสั่งการสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดว่าจะมีรูปร่าง หน้าตาอย่างไร
จะสร้างหรือผลิตอะไรออกมา ยีนอยู่ในเซลล์ซึ่งเป็นส่วนย่อยของสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตจะมียีนจำนวนมากน้อยขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตนั้น
ตั้งแต่ไม่ถึงสิบในไวรัส จนถึงนับแสนในมนุษย์
ยีน คือ สารเคมีที่เรียกว่า ดีเอ็นเอ DNA (Deoxyribonucleic Acid) ประกอบด้วย หน่วยย่อยที่เรียงตัวกันเป็นลำดับ เสมือนตัวอักษรที่เรียงกันเป็นข้อความกำหนดลักษณะทางพันธุกรรม ที่สามารถถ่ายทอดต่อไปยังลูกหลานได้ ดีเอ็นเอ มีโครงสร้างเป็นสายคู่ พันกันเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนที่แต่ละขั้นเป็นตัวอักษรแต่ละตัว เมื่อยีนทำงานกลไกของเซลล์จะอ่านรหัสในดีเอ็นเอแล้วแปลออกมาเป็นการผลิตโปรตีนต่างๆ โปรตีนบางตัวเป็นส่วนประกอบของโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตนั้น บางตัวเป็นตัวทำหน้าที่ต่างๆ ของเซลล์ เช่น ย่อยอาหาร สร้างส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์ ต่อสู้กับสิ่งแปลกปลอม
การที่แต่ละยีน แต่ละโปรตีน มีหน้าที่โดยเฉพาะทำให้เราสามารถตัดยีนแต่ละยีนออกมาจากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง แล้วนำไปใส่ในสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งมีกลไกในการทำให้ยีนจากที่อื่นสามารถทำงานได้ เราจะเรียกพืชหรือสัตว์ที่มียีนไม่ใช่ของตัวเองอยู่น้อยว่า พืชข้ามพันธุ์ หรือ สัตว์ข้ามพันธุ์ (Transgenic plant or transgenic animal)
ยีน คือ สารเคมีที่เรียกว่า ดีเอ็นเอ DNA (Deoxyribonucleic Acid) ประกอบด้วย หน่วยย่อยที่เรียงตัวกันเป็นลำดับ เสมือนตัวอักษรที่เรียงกันเป็นข้อความกำหนดลักษณะทางพันธุกรรม ที่สามารถถ่ายทอดต่อไปยังลูกหลานได้ ดีเอ็นเอ มีโครงสร้างเป็นสายคู่ พันกันเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนที่แต่ละขั้นเป็นตัวอักษรแต่ละตัว เมื่อยีนทำงานกลไกของเซลล์จะอ่านรหัสในดีเอ็นเอแล้วแปลออกมาเป็นการผลิตโปรตีนต่างๆ โปรตีนบางตัวเป็นส่วนประกอบของโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตนั้น บางตัวเป็นตัวทำหน้าที่ต่างๆ ของเซลล์ เช่น ย่อยอาหาร สร้างส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์ ต่อสู้กับสิ่งแปลกปลอม
การที่แต่ละยีน แต่ละโปรตีน มีหน้าที่โดยเฉพาะทำให้เราสามารถตัดยีนแต่ละยีนออกมาจากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง แล้วนำไปใส่ในสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งมีกลไกในการทำให้ยีนจากที่อื่นสามารถทำงานได้ เราจะเรียกพืชหรือสัตว์ที่มียีนไม่ใช่ของตัวเองอยู่น้อยว่า พืชข้ามพันธุ์ หรือ สัตว์ข้ามพันธุ์ (Transgenic plant or transgenic animal)
การโคลนนิ่ง
(Cloning) ตามความหมาย
โคลนนิ่ง (Cloning) หมายถึงการคัดลอก หรือทำซ้ำ (copy)
นั่นเอง สำหรับทางการแพทย์ หมายถึงการสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่
ซึ่งมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนของเดิมทุกประการ
การโคลนนิ่งเกิดอยู่เสมอในธรรมชาติ ตัวอย่างที่เห็นชัดเจนได้แก่
การเกิดฝาแฝดเพศเดียวกันและหน้าตาเหมือนกัน นั่นเอง
กระบวนการโคลนนิ่งที่มนุษย์ทำขึ้น ได้นำมาใช้เป็นเวลานานแล้วโดยเราไม่รู้ตัว
ได้แก่การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช และตัวอ่อนสัตว์ โดยการแยกเซลล์
ซึ่งทำกันทั่วไปในวงการเกษตร
การโคลนนิ่งที่ทำได้ยากที่สุดคือการโคลนนิ่งสัตว์ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามโคลนนิ่งสัตว์มาเป็นเวลานานแล้ว ซึ่งการโคลนนิ่งสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด ทำได้ง่ายมาก เช่น ถ้าเราตัดปลาดาวออกเป็นสองส่วน แต่ละส่วนจะสามารถงอกเป็นปลาดาวตัวใหม่ทั้งตัวได้ แต่การโคลนนิ่งสัตว์มีกระดูก สันหลัง ทำได้ยากกว่ามาก
ต่อมาในปี พ.ศ. 2539 นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันโรสลิน ประเทศสกอต์แลนด์ ได้สร้างแกะที่เกิดจากการโคลนเป็นผลสำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก โดยเอาเซลล์ต่อมน้ำนมของแกะตัวหนึ่ง ไปผสมกับไข่ที่ไม่มีดีเอ็นเอของแม่แกะอีกตัวหนึ่ง (เนื่องจากดีเอ็นเอของไข่ถูกดูดออกไป) แล้วใช้ไฟฟ้ากระตุ้นทำให้ไข่นั้นพัฒนาไปเป็นตัวอ่อนได้ ตัวอ่อนที่ได้นี้จะมีเฉพาะดีเอ็นเอที่ได้จากเซลล์ต่อมน้ำนมจากแกะตัวแรกเท่านั้น จึงถือว่าตัวอ่อนนี้เป็นโคลนของแกะตัวแรก เปรียบได้กับการทำสำเนานั่นเอง
หลังจากนั้น ตัวอ่อนที่ได้นี้ก็ถูกนำไปฝากไว้ในครรภ์ของแม่แกะอีกตัวหนึ่ง จนกระทั่งแม่อุ้มบุญตัวนี้คลอดลูกออกมา ลูกแกะตัวนี้มีชื่อว่า “ดอลลี่” ถือกำเนิดขึ้นในปี พ.ศ. 2539 จากนั้นเป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มก็ได้พัฒนาเทคนิคการโคลนนิ่งแบบอื่นที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น รวมทั้งได้มีการโคลนสัตว์อื่นๆ เช่น วัว หนู แมว สุนัข เป็นต้น
การโคลนนิ่งที่ทำได้ยากที่สุดคือการโคลนนิ่งสัตว์ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามโคลนนิ่งสัตว์มาเป็นเวลานานแล้ว ซึ่งการโคลนนิ่งสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด ทำได้ง่ายมาก เช่น ถ้าเราตัดปลาดาวออกเป็นสองส่วน แต่ละส่วนจะสามารถงอกเป็นปลาดาวตัวใหม่ทั้งตัวได้ แต่การโคลนนิ่งสัตว์มีกระดูก สันหลัง ทำได้ยากกว่ามาก
ต่อมาในปี พ.ศ. 2539 นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันโรสลิน ประเทศสกอต์แลนด์ ได้สร้างแกะที่เกิดจากการโคลนเป็นผลสำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก โดยเอาเซลล์ต่อมน้ำนมของแกะตัวหนึ่ง ไปผสมกับไข่ที่ไม่มีดีเอ็นเอของแม่แกะอีกตัวหนึ่ง (เนื่องจากดีเอ็นเอของไข่ถูกดูดออกไป) แล้วใช้ไฟฟ้ากระตุ้นทำให้ไข่นั้นพัฒนาไปเป็นตัวอ่อนได้ ตัวอ่อนที่ได้นี้จะมีเฉพาะดีเอ็นเอที่ได้จากเซลล์ต่อมน้ำนมจากแกะตัวแรกเท่านั้น จึงถือว่าตัวอ่อนนี้เป็นโคลนของแกะตัวแรก เปรียบได้กับการทำสำเนานั่นเอง
หลังจากนั้น ตัวอ่อนที่ได้นี้ก็ถูกนำไปฝากไว้ในครรภ์ของแม่แกะอีกตัวหนึ่ง จนกระทั่งแม่อุ้มบุญตัวนี้คลอดลูกออกมา ลูกแกะตัวนี้มีชื่อว่า “ดอลลี่” ถือกำเนิดขึ้นในปี พ.ศ. 2539 จากนั้นเป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มก็ได้พัฒนาเทคนิคการโคลนนิ่งแบบอื่นที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น รวมทั้งได้มีการโคลนสัตว์อื่นๆ เช่น วัว หนู แมว สุนัข เป็นต้น
ประโยชน์ที่ได้รับจากโคลนนิ่ง ได้แก่
- ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจขบวนการทำงานของยีน
และการจำแนกชนิดของเซลล์ เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ได้ในการแพทย์ เช่น
ในอนาคตเมื่อเราทราบปัจจัยที่ทำหน้าที่ ปิด หรือเปิด การทำงานของยีน
จะสามารถนำมารักษาโรคได้ เช่น ผู้ป่วยสมองตายจากอัมพาต
ในอนาคตอาจสามารถกระตุ้นให้เซลล์สมอง แบ่งตัวทดแทนเซลล์ที่ตายไปได้ หรือผู้ป่วยที่ไตวาย
สามารถกระตุ้นการทำงานและแบ่งตัวเซลล์ไตที่เหลืออยู่ให้ทำหน้าที่ทดแทนได้
- มีประโยชน์ในการอนุรักษ์พันธุ์สัตว์และพืชหายาก
และใกล้สูญพันธุ์
ให้แพร่ขยายจำนวนขึ้นได้รวดเร็วกว่าการผสมพันธุ์กันตามธรรมชาติ
- คู่สมรสที่ไม่มีโอกาสให้กำเนิดบุตรด้วยวิธีอื่น
อาจมีโอกาสได้บุตรมากขึ้น
- ด้านการปลูกถ่ายอวัยวะ
อาจได้อวัยวะที่เข้ากันได้ ลดความเสี่ยงต่อการใช้ยากดภูมิคุ้มกัน
การตัดต่อยีน
(การดัดแปลงพันธุกรรม) การตัดต่อยีนเป็นเทคโนโลยีที่มุ่งให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์
เกิดจากการนำยีน (gene) หรือสารพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตอื่นใส่เข้าไปในสิ่งมีชีวิตที่ต้องการทำให้เกิดใหม่ตามลักษณะหรือคุณสมบัติที่ต้องการ
หรือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปจากพันธุ์ที่มีในธรรมชาติ
เทคโนโลยีดังกล่าวทำให้เกิด “สิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการดัดแปลงพันธุกรรม”
(GMOs) ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีชีวภาพการตัดต่อยีนในอนาคตได้แก่
การพัฒนาพันธุ์พืชและสัตว์ ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเกษตร ปศุสัตว์
อุตสาหกรรม เคมีอุตสาหกรรม อาหาร ยารักษาโรค รวมทั้งการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมของโลก
ประโยชน์จาก GMO
- ปรับปรุงพันธุ์พืช
- การพัฒนาพันธุ์พืชต้านทานแมลงและโรค
- การพัฒนาพันธุ์พืชให้มีคุณภาพผลผลิตที่พึงประสงค์ เช่น สุกงอมช้าลง
- การพัฒนาพันธุ์พืชให้ผลิตสารพิเศษ เช่น มีวิตามินมากขึ้น มีกลิ่นหอมมากขึ้น ตัวอย่าง เช่น มะเขือเทศสุกงอมช้าและไม่นิ่ม ฟักทองต้านไวรัส ถั่วเหลืองต้านวัชพืช มันฝรั่งต้านแมลง ฝ้ายที่ทนยาฆ่าวัชพืช Bacillus Thuringiensis (BT) ข้าวที่มีวิตามินเอ เมล็ดทานตะวันที่มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวสูง เป็นต้น - การพัฒนาพันธุ์สัตว์
- โตเร็วกว่าปกติ และมีขนาดใหญ่กว่าปกติ
- กินอาหารลดลง และขับถ่ายของเสียลดลง
- ทนทานโรคและแมลง ตัวอย่าง เช่น ลูกหมูโตเร็วกว่าปกติ ถึงร้อยละ 40 และมีขนาดใหญ่กว่าหมูปกติ ในขณะที่กินอาหารลดลง 25% หมูเหล่านี้ขับถ่ายของเสียลดลงมาก วัวที่ทนโรคและแมลง ไข่ไก่ที่มีโคเลสเตอรอลน้อยลง ปลาทูน่าโตเร็วและต้านทานโรค เป็นต้น
ประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นประเทศแรกที่ผลิตสินค้าสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม
(GMOs) และในปี พ.ศ. 2523
ได้มีการอนุญาตให้จดทะเบียนสิทธิบัตรจุลินทรีย์ที่ผ่านการดัดแปลงทางพันธุกรรม
ต่อมาในปี พ.ศ. 2530 มีการจดสิทธิบัตรสัตว์ที่มีการดัดแปลงทางพันธุกรรม
รวมทั้งมีการนำมาทดสอบในภาคสนาม และในปีพ.ศ. 2536 เริ่มมีผลิตภัณฑ์
GMOs ออกมาจำหน่ายในในเชิงพาณิชย์ ซึ่งปัจจุบันมีสินค้า GMOs
ที่ได้รับอนุญาตจาก Food and Drug Administration (FDA) ให้วางจำหน่ายในตลาดของประเทศสหรัฐอเมริกาประมาณ 40 รายการ
เช่น ถั่วเหลือง Roundup ready ฝ้ายบีที ข้าวโพดบีที
และมันฝรั่งบีที เป็นต้น เนื่องจากประเทศสหรัฐอเมริกา
ถือว่าสินค้าเหล่านี้ไม่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภค และในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการเพาะปลูกพืช
GMOs ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยในปี พ.ศ. 2540 มีพื้นที่เพาะปลูกพืช GMOs ทั้งหมด 68.75 ล้านไร่ และในปีพ.ศ. 2541 ได้เพิ่มเป็น 173.75
ล้านไร่ โดยแบ่งเป็นประเทศสหรัฐอเมริกา 128.13 ล้านไร่ ประเทศอาร์เจนตินา 26.99 ล้านไร่
ประเทศออสเตรเลีย 17.5 ล้านไร่
และนอกจากนี้ยังมีประเทศอื่นๆเช่นประเทศเม็กซิโก สเปน ผรั่งเศส จีน อินเดีย
และแอฟริกาใต้ โดยในปัจจุบันมีพืช GMOs ทั้งหมดประมาณ 40-50
ชนิดเช่นถั่วเหลือง ข้าวโพด ฝ้าย คาโนลา มันฝรั่ง มะเขือเทศ เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ปัญหาของผลิตภัณฑ์ GMOs อยู่ในความสนใจของคนทั่วไปมากขึ้น เนื่องจากยังไม่มีความแน่ชัดว่าสิ่งมีชีวิตตัดต่อยีนนี้จะไม่เกิดอันตรายต่อผู้บริโภคและส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม หรือความหลากหลายทางชีวภาพ ทำให้หลายๆประเทศจึงพยายามหามาตรการเพื่อควบคุมความเสี่ยงดังกล่าว ซึ่งในระดับนานาชาติมีมาตรการในการควบคุมพืชจีเอ็มโอกำหนดไว้ โดยได้จัดทำพิธีสารว่าด้วยความปลอดภัยทางชีวภาพ ภายใต้อนุสัญญาว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งมีสาระสำคัญประการหนึ่งคือ การเสนอให้ใช้หลักการตกลงที่ได้มีการเห็นชอบล่วงหน้า โดยสินค้าส่งออกจีเอ็มโอต้องให้ข้อมูลอย่างละเอียดต่อประเทศผู้นำเข้า โดยเฉพาะข้อมูลด้านความปลอดภัยทางชีวภาพ รวมทั้งการจัดการประเมินความเสี่ยงเพื่อขออนุญาตนำเข้า ซึ่งประเทศผู้นำเข้าต้องมีมาตรการในการตรวจสอบด้วย
สำหรับมาตรการเกี่ยวกับพืชจีเอ็มโอของไทยโดยสรุปก็คือ ไม่อนุญาตให้มีการนำเข้าเมล็ดพันธุ์หรือพันธุ์พืชจีเอ็มโอ เพื่อเพาะปลูกในเชิงพาณิชย์ ยกเว้นเพื่อการศึกษาวิจัยเท่านั้น และการศึกษาวิจัยก็ให้ดำเนินการเฉพาะในโรงเรือนหรือแปลงทดลองเท่านั้นมิให้ดำเนินการในไร่นาของเกษตรกร
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ปัญหาของผลิตภัณฑ์ GMOs อยู่ในความสนใจของคนทั่วไปมากขึ้น เนื่องจากยังไม่มีความแน่ชัดว่าสิ่งมีชีวิตตัดต่อยีนนี้จะไม่เกิดอันตรายต่อผู้บริโภคและส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม หรือความหลากหลายทางชีวภาพ ทำให้หลายๆประเทศจึงพยายามหามาตรการเพื่อควบคุมความเสี่ยงดังกล่าว ซึ่งในระดับนานาชาติมีมาตรการในการควบคุมพืชจีเอ็มโอกำหนดไว้ โดยได้จัดทำพิธีสารว่าด้วยความปลอดภัยทางชีวภาพ ภายใต้อนุสัญญาว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งมีสาระสำคัญประการหนึ่งคือ การเสนอให้ใช้หลักการตกลงที่ได้มีการเห็นชอบล่วงหน้า โดยสินค้าส่งออกจีเอ็มโอต้องให้ข้อมูลอย่างละเอียดต่อประเทศผู้นำเข้า โดยเฉพาะข้อมูลด้านความปลอดภัยทางชีวภาพ รวมทั้งการจัดการประเมินความเสี่ยงเพื่อขออนุญาตนำเข้า ซึ่งประเทศผู้นำเข้าต้องมีมาตรการในการตรวจสอบด้วย
สำหรับมาตรการเกี่ยวกับพืชจีเอ็มโอของไทยโดยสรุปก็คือ ไม่อนุญาตให้มีการนำเข้าเมล็ดพันธุ์หรือพันธุ์พืชจีเอ็มโอ เพื่อเพาะปลูกในเชิงพาณิชย์ ยกเว้นเพื่อการศึกษาวิจัยเท่านั้น และการศึกษาวิจัยก็ให้ดำเนินการเฉพาะในโรงเรือนหรือแปลงทดลองเท่านั้นมิให้ดำเนินการในไร่นาของเกษตรกร
