ช่วงเวลาที่กุ้งลอกคราบเป็นช่วงเวลาที่กุ้งอ่อนแอและเสี่ยงจะถูกกุ้งด้วยกันกินเป็นอาหารได้ แต่นักสัตววิทยาค้นพบว่าในช่วงที่กุ้งก้ามกรามเพศเมียกำลังเข้าสู่ระยะลอกคราบนั้น เป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ ที่สามารถดึงดูดกุ้งเพศผู้เข้ามาเพื่อผสมพันธุ์ ก่อนที่กุ้งเพศเมียจะวางไข่ต่อไป อะไรคือกลไกให้กุ้งดึงดูดเพศตรงข้ามเข้ามาในช่วงเวลาดังกล่าว?

นักสัตววิทยาเสนอความคิดเห็นว่า ช่วงเวลาลอกคราบน่าจะมีการปล่อยสารกลุ่มฟีโรโมน ซึ่งเป็นสารเพื่อการดึงดูดการเข้าหาเพื่อจับคู่ผสมพันธุ์ โดยสารกลุ่มดังกล่าวมีความจำเพาะต่อการรับรู้ผ่านการรับกลิ่น ด้วยอวัยวะรับกลิ่น เช่น จมูก และ หนวด เป็นต้น โดยสัตว์ชนิดต่างๆ ทั้งสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังสามารถปล่อยสารกลุ่มฟีโรโมนได้

ทั้งนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าสารกลุ่มฟีโรโมนมีองค์ประกอบอย่างไร แต่มีหลายงานวิจัยบ่งชี้ว่าสารกลุ่มฟีโรโมนน่าจะถูกปล่อยผ่านปัสสาวะ สำหรับกุ้งนั้นผลิตปัสสาวะจากต่อมที่อยู่บริเวณโคนหนวดคู่ที่สองทั้งสองข้างที่เรียกว่า antennal gland หรือ ต่อมแอนเทนนัล (ดังรูป a ในภาพประกอบที่ 1) โดยมีรูเปิดเพื่อขับน้ำปัสสาวะบริเวณใกล้ปาก (ดังรูป b ภาพประกอบที่ 1 บริเวณหัวลูกศร) แต่ต่อมดังกล่าวมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ทำให้การศึกษาทางด้านเนื้อเยื่อวิทยาอย่างเดียวไม่เพียงพอ ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยเพื่อความเป็นเลิศทางเทคโนโลยีชีวภาพกุ้ง คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จึงเห็นว่าการนำเทคโนโลยีแสงซินโครตรอนมาร่วมวิเคราะห์และประมวลผลจะได้ข้อมูลที่น่าสนใจเพิ่มขึ้น

ในงานวิจัยครั้งนี้ทีมวิจัยนำเทคโนโลยีใช้ลำแสงซินโครตรอนเพื่อเก็บรายละเอียดชิ้นเนื้อให้ได้เป็นภาพตัดขวางหลายๆ แกน (Tomography) และการขึ้นรูปสามมิติ (3D reconstruction) โดยเทคนิคถ่ายภาพตัดขวางด้วยเทคนิคภาพถ่ายเอกซเรย์สามมิติจากแสงซินโครตรอน (Synchrotron radiation X-ray Tomography Microscopy: SRXTM) โดยความร่วมมือกับนักวิจัยจากสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน เพื่อให้วิเคราะห์โครงสร้างเนื้อเยื่อจากตัวอย่างกุ้งก้ามกรามจากโครงสร้างภายนอก⁽¹⁾ เข้าสู่ภายใน ⁽²⁾ ร่วมกับการศึกษาโครงสร้างผ่านเทคนิค SEM ⁽³⁾ การศึกษาเชิงเนื้อเยื่อวิทยา ⁽⁴⁾ และเทคนิคด้านชีวโมเลกุล

จากการศึกษาดังกล่าวพบว่า โครงสร้างของต่อมแอนเทนนัลมีลักษณะคล้ายกับไตของสัตว์ชั้นสูง และมีความหลากหลายของเซลล์ที่ประกอบกันอย่างน่าสนใจ จากเดิมที่เข้าใจว่าต่อมนี้ทำหน้าที่แค่กรองของเสียเหมือนไต แต่ด้วยการศึกษาการแสดงออกของยีนด้วยเทคนิค transcriptomics ทำให้ทราบว่าต่อมดังกล่าวยังมีหน้าที่อื่นได้อีก และยังพบยีนที่เกี่ยวข้องกับฮอร์โมนที่สำคัญต่อชีววิทยาของกุ้งซึ่งปกติจะพบในระบบประสาทอีกหลายยีน

ความรู้จากการศึกษาครั้งนี้จะเป็นพื้นฐานสู่การต่อยอดการศึกษาเชิงโครงสร้างต่อไป ว่าสารใดคือฟีโรโมนในกุ้งและมาจากส่วนไหนของกุ้ง ซึ่งจะนำไปสู่การสังเคราะห์สารเหนี่ยวนำ หรือควบคุมกระบวนการให้เกิดการผสมพันธุ์กุ้งในภาคอุตสาหกรรม เพื่อประโยชน์ต่อการเพาะพันธุ์กุ้งก้ามกรามซึ่งเป็นสัตว์เศรษฐกิจของประเทศต่อไปในอนาคต

 

บทความโดย
ผศ.ดร.ธนพงศ์ เครื่องคำ ศูนย์วิจัยเพื่อความเป็นเลิศทางเทคโนโลยีชีวภาพกุ้ง ภาควิชากายวิภาคศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
ดร.ภัคนนันท์ ภัควนิตย์ นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน

 

เรียบเรียงโดย ส่วนสื่อสารองค์กร

 

หมายเหตุ 1
บทความของงานวิจัยฉบับนี้ได้รับการตีพิมพ์ผลงานในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ “Cell and Tissue Research” ซึ่งมีมาตรฐานการวิจัยอยู่ในฐานข้อมูล Scopus ระดับ Quartile 1, Impact factor 2022: 3.6

 

หมายเหตุ 2
(1) รูป c ในภาพประกอบที่ 1
(2) ภาพประกอบที่ 2 และรูป a-d ในภาพประกอบที่ 3
(3) รูป e-f ในภาพประกอบที่ 3
(4) ภาพประกอบที่ 4

 

 

 

 

ภาพประกอบที่ 1 (a) antennal gland ต่อมที่อยู่บริเวณโคนหนวดคู่ที่สอง (b) รูเปิดเพื่อขับน้ำปัสสาวะบริเวณใกล้ปาก (c) โครงสร้างเนื้อเยื่อภายนอกกุ้งก้ามกราม

 

 

ภาพประกอบที่ 2 โครงสร้างเนื้อเยื่อภายในของกุ้งก้ามกรามจากเทคนิคภาพถ่ายเอกซเรย์สามมิติจากแสงซินโครตรอน

 

 

 

 

ภาพประกอบที่ 3 ภาพ a-d โครงสร้างเนื้อเยื่อภายในของกุ้งก้ามกรามจากเทคนิคภาพถ่ายเอกซเรย์สามมิติจากแสงซินโครตรอน , โครงสร้างเนื้อเยื่อภายในของกุ้งก้ามกรามจากเทคนิคภาพถ่ายเอกซเรย์สามมิติจากแสงซินโครตรอนจากการศึกษาโครงสร้างผ่านเทคนิค SEM

 

 

 

 

 

 

ภาพประกอบที่ 4 ภาพการศึกษาเชิงเนื้อเยื่อวิทยาของโครงสร้างเนื้อเยื่อกุ้งจากการตัดย้อมด้วยสี hematoxylin eosin ด้วยเทคนิค light microscope