ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทางพันธุกรรมจะทำให้พวกเราทุกคนเป็นนักสืบดีเอ็นเอ
ในร้านอาหารจีนในห้างสรรพสินค้าแถบลาสเวกัส ออสติน เอเยอร์พยายามทำตัวเฉยเมยขณะที่เขาสั่งรายการที่ขัดแย้งกันมากที่สุดในเมนู
“คุณต้องการปูในซุปหูฉลามของคุณหรือไม่” พนักงานเสิร์ฟถาม “รสชาติดีขึ้นมาก”
“ไม่ แค่หูฉลาม” เอเยอร์กล่าว “และฉันก็อยากไปด้วย”
พนักงานเสิร์ฟกำลังวัดขนาดนักศึกษามหาวิทยาลัยที่รัดเข็มขัด ซึ่งด้วยดวงตาสีฟ้าและแก้มสีดอกกุหลาบของเขาอาจไม่เข้ากับคำอธิบายของลูกค้าซุปหูฉลามทั่วไป พนักงานเสิร์ฟยักไหล่: “นั่นคือ $21.57” เอเยอร์มอบบัตรเครดิตให้ เขาค่อย ๆ หายใจออกเมื่อเสียงกริ่งของเครื่องบันทึกเงินสดดังขึ้น
ไม่กี่นาทีต่อมาที่ลานจอดรถ Ayer เปิดกล่องโฟมขนาดเท่าไพน์แล้วเทซุปใส่ถาดในห้องแล็บพันธุศาสตร์เคลื่อนที่ชั่วคราวของเขา ซึ่งก็คือด้านหลังของรถ Scion hatchback ของเขา เขารีบไปทำงานก่อนที่ตัวอย่างครีบฉลามของเขาจะถูกประนีประนอม “ฉันต้องเอามันออกจากน้ำซุปร้อน ๆ และใส่น้ำแข็งโดยเร็วที่สุด” เขากล่าว
ตกปลาไปรอบๆ ด้วยคีมเหล็กยาว เขาดึงชิ้นเนื้อออกมา “นี่ดูเหมือนปู” เขากล่าว “นั่นไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการ” เขาวางมันไว้ข้าง ๆ แล้วแหย่เส้นที่ยาว ยืดหยุ่น และโปร่งแสงคล้ายเส้นก๋วยเตี๋ยวจากน้ำซุป พวกมันดูเหมือนเส้นเอ็นที่ให้ความแข็งแรงของครีบฉลาม “นี่มันดูดีขึ้น ไปเลย.”
เขาล้างเส้นใยสองสามเส้นด้วยน้ำกลั่นแล้วใส่ลงในหลอดทดลองด้วยสารละลายเอนไซม์สำหรับการทดสอบทางพันธุกรรมในภายหลัง หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี DNA ปากโป้งที่อยู่ภายในเส้นเล็กๆ จะเผยให้เห็นว่าซุปนั้นมีสายพันธุ์ปลาฉลามที่ถูกห้ามภายใต้กฎหมายระหว่างประเทศหรือไม่
การจำแนกยีนเร็วขึ้น ถูกกว่า และเชื่อถือได้มากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วจนแม้แต่นักศึกษาระดับปริญญาตรีที่กล้าได้กล้าเสียอย่าง Ayer ก็สามารถแปลงโฉมตัวเองเป็นนักสืบ DNA ได้ ในอนาคตอันใกล้นี้ การจัดลำดับยุคหน้า ซึ่งช่วยให้เครื่องจักรสามารถอ่านลำดับยีนนับล้านในชุดเดียวได้ และคำมั่นสัญญาของการทดสอบดีเอ็นเออย่างรวดเร็วหรือทันทีจะเปลี่ยนสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับชีวิตในทะเลและ เราสามารถรู้ได้เร็วแค่ไหน
เมื่อรวมกันแล้ว ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของควอนตัมเหล่านี้จะเป็นวิธีที่แม่นยำในการวัดว่าอุปทานอาหารทะเลมีความปลอดภัยและเที่ยงตรงหรือไม่ เสนอวิธีการใหม่ๆ ให้กับนักชีววิทยาในการติดตามสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ที่เข้าใจยาก และเพิ่มอำนาจให้หน่วยงานกำกับดูแลด้วยหลักฐานทางนิติวิทยาศาสตร์ในทันทีเพื่อปราบปรามการค้าสัตว์ป่าที่ผิดกฎหมายหรือระบุชนิดพันธุ์ ของปลาที่จับอวนได้ไกลจากฝั่ง และหากการพัฒนายังคงดำเนินต่อไปอย่างรวดเร็ว ในไม่ช้าผู้บริโภคก็จะสามารถเป็นตัวแทนของตัวเองในฐานะรองเท้าเหงือกที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ ทดสอบปลาฮาลิบัตบนจานของพวกเขาเพื่อระบุอย่างรวดเร็วว่ามันคือปลาฮาลิบัตจริงๆ หรือไม่ ไม่ว่าจะถูกแล่เนื้อ แช่แข็ง หรือทอดก็ตาม
ศูนย์กลางของการปฏิวัตินี้คือระบบ ID ที่ใช้ตัวอย่างข้อมูลลำดับดีเอ็นเอที่เป็นของสายพันธุ์ใดสายพันธุ์หนึ่ง ด้วยความทะเยอทะยานที่จะสร้างแคตตาล็อกดิจิทัลที่รวมทุกสปีชีส์บนโลก ลำดับที่ชัดเจนเหล่านี้ ซึ่งตั้งชื่อว่าบาร์โค้ด DNA ตามแถบขาวดำที่คุ้นเคยบนผลิตภัณฑ์ที่สแกนที่ซุปเปอร์มาร์เก็ต จะถูกจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูลแบบรวมศูนย์ เมื่อนักวิจัยแยกลำดับดีเอ็นเอที่ถูกต้องออกจากตัวอย่างเนื้อเยื่อใหม่ ก็สามารถนำไปเปรียบเทียบกับสปีชีส์ที่ระบุทั้งหมดในแฟ้มเพื่อดูว่าตรงกันหรือไม่ จนถึงตอนนี้ มีปลามากกว่า 11,000 ตัวที่ได้รับ ID และจัดหมวดหมู่ภายในคลังเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์Fish Barcode of Life เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามที่ยิ่งใหญ่กว่าInternational Barcode of Life(iBOL) ซึ่งได้วิเคราะห์ตัวอย่างเกือบ 5 ล้านตัวอย่าง ซึ่งเป็นตัวแทนของสายพันธุ์ต่างๆ มากกว่า 525,000 ชนิดทั้งบนบกและในทะเล
ในขณะเดียวกัน การแข่งขันกำลังดำเนินการทดสอบ DNA อย่างรวดเร็ว ซึ่ง Paul Hebert นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัย Guelph ในออนแทรีโอและผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ iBOL เปรียบเสมือน “tricorder” แบบใช้มือถือที่ใช้ในStar Trekเพื่อสแกนและระบุรูปแบบชีวิตอย่างกล้าหาญ ทั่วทั้งจักรวาลไซไฟ “นั่นคือโลกที่เรากำลังมุ่งหน้าไป” เขากล่าว “การอ่านชีวิตทุกรูปแบบเหมือนกับที่คนอ่านเทอร์โมมิเตอร์” การมีเทคโนโลยีแบบพกพาล้ำยุคนี้จะช่วยลดเวลาจากตัวอย่างเป็น ID ของสปีชีส์ที่เป็นบวก ระบบที่ตอนนี้ต้องส่งตัวอย่างไปยังห้องปฏิบัติการเพื่อดำเนินการและจัดลำดับ DNA ก่อนที่จะสามารถเปรียบเทียบกับฐานข้อมูลเช่น Fish Barcode of Life
ในช่วงเวลาที่ไตร่ตรอง Hebert ยอมรับว่า Tricoder ของ Spock อาจไม่ใช่การเปรียบเทียบที่สมบูรณ์แบบเพราะไม่ต้องการตัวอย่างเนื้อเยื่อหรือแม้แต่การสัมผัสทางผิวหนัง “จากจุดยืนนั้น มันผิดในทางเทคนิค” เขากล่าว “คุณไม่มี DNA ที่ลอยอยู่ในอากาศมากนัก”
นั่นไม่ใช่ปัญหาในมหาสมุทร ปลาและสัตว์ทะเลอื่นๆ ลอกเซลล์ออกจากน้ำทะเลเป็นประจำ โดยทิ้ง DNA สิ่งแวดล้อมปากโป้ง (eDNA) ไว้ในพื้นที่ที่สามารถอ่านได้จากการจัดลำดับรุ่นต่อไป โดยการประมวลผลตัวอย่างน้ำบางส่วน Hebert กล่าวว่าเทคโนโลยีใหม่นี้สามารถ “อ่านทุกสายพันธุ์ที่อยู่ในน้ำในวันนั้นได้”
ตัวอย่างเช่น เมื่อต้นปีนี้ นักวิจัยได้เปิดเผยผลการสำรวจการเดินเรือ Tara Expedition เป็นเวลา 4 ปี ซึ่งรวบรวม eDNA แทนตัวอย่างในพิพิธภัณฑ์ เพื่อรวบรวมข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของแพลงตอนนับล้านชนิด ตั้งแต่ไวรัสไปจนถึงสัตว์ขนาดเล็ก
สิ่งที่น่าทึ่งก็คือ จนถึงปี 1970 นักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่าจุลินทรีย์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีอยู่ในน่านน้ำมหาสมุทรเพราะพวกเขาไม่สามารถมองเห็นพวกมันได้ Stephen R. Palumbi นักชีววิทยาทางทะเลแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว
“การจัดลำดับยุคหน้าเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าทางชีววิทยาที่น่าทึ่งที่สุดในช่วง 20 หรือ 30 ปีที่ผ่านมา” Palumbi กล่าวเสริมว่าศักยภาพของมันเพิ่งเริ่มปรากฏขึ้น นักวิจัยของรัฐบาลกลางกำลังใช้มันเพื่อติดตามปลาโลมาที่เข้าใจยากในอลาสก้าและตรวจสอบว่าปลาแซลมอนชีนุกที่วิ่งในฤดูใบไม้ผลิที่หายากกำลังทำให้มันกลายเป็นต้นน้ำของแม่น้ำโคลัมเบียหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์บางคนกำลังรวบรวม eDNA จากน้ำทะเลเพื่อประเมินทุกสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในเขตสงวนทางทะเล คนอื่นกำลังทดลองกับการจับคู่ eDNA ซึ่งระบุว่ามีปลาใดบ้าง โดยมีข้อมูลเสียงจากโซนาร์หาปลาเพื่อประเมินความอุดมสมบูรณ์ของพวกมัน การทดลองดังกล่าวพยายามหาวิธีที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตในการสำรวจประชากรปลา แทนที่จะเป็นวิธีการดั้งเดิมในการจับปลาด้วยอวนลากและนับจำนวนปลาเมื่อตาย
เป็นไปได้ว่าวันหนึ่งในไม่ช้า ผู้จัดการการประมงที่ต้องการตรวจสอบการจับปลาเชิงพาณิชย์สามารถล้างอวนของชาวประมงและสแกนน้ำล้างเพื่อหาลักษณะทางพันธุกรรมของปลาที่จับได้ทุกชนิด นั่นอยู่ในรายการสิ่งที่ต้องทำที่ยาวนานของ Palumbi “การดึงข้อมูลเป็นเรื่องง่าย” เขากล่าว เขาเสริมว่าส่วนที่ยากคือการหาชาวประมงเชิงพาณิชย์ที่จะยอมให้คนนอกซักอวนเพื่อตรวจสอบทางพันธุกรรม
ปาลุมบี ซึ่งดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถานีทางทะเลฮอปกินส์ของสแตนฟอร์ดในแปซิฟิกโกรฟ รัฐแคลิฟอร์เนียด้วย เป็นผู้บุกเบิกการใช้พันธุศาสตร์ในชีววิทยาทางทะเล ซึ่งรวมถึงการใช้ห้องทดลองบนท้องถนน เขาและเพื่อนร่วมงานได้จัดตั้งห้องปฏิบัติการดีเอ็นเอที่แอบซ่อนไว้หลายครั้งในห้องพักโรงแรมในโตเกียวตลอดช่วงทศวรรษ 1990 ซึ่งเผยให้เห็นว่านักล่าวาฬของญี่ปุ่นละเมิดกฎหมายระหว่างประเทศด้วยการล่าและขายเนื้อวาฬหลังค่อม น้ำเงิน เทา ครีบ และวาฬใหญ่อื่นๆ ได้อย่างไร อนุญาตให้นำวาฬมิงค์ไป “การวิจัยทางวิทยาศาสตร์” อย่างจำกัด
ในขั้นต้น วิธีการและการค้นพบของพวกเขาถูกประณามโดยอุตสาหกรรมการล่าวาฬ แต่ในไม่ช้ารัฐบาลของญี่ปุ่นก็ปราบปรามเนื้อสัตว์เถื่อนและติดฉลากผิด
“เมื่อเราเริ่มทดสอบเนื้อวาฬ กระบวนการก็น่าเบื่อและลำบาก” ปาลุมบีกล่าว “สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปด้วยเทคโนโลยีใหม่ ง่ายกว่า ถูกกว่า และเชื่อถือได้มากกว่า น้องม.ปลายทำได้ถ้าเราแสดงให้เธอดู” แต่เขาสามารถสอนนักข่าวให้ทำได้หรือไม่?
