Viruses in the Dynamics of life
ไวรัสและพลวัตแห่งชีวิต
Craig Holdrege ผู้เขียน
สิรินันท์ นิลวรางกูร ผู้แปลและเรียบเรียง
©2020 The Nature Institute | 20 May Hill Rd | Ghent, NY 12075 | natureinstitute.org
https://www.natureinstitute.org/article/craig-holdrege/viruses-in-the-dynamics-of-life
บทความนี้เป็นการสรุปจากบทความที่เขียนโดย Craig Holdrege ผู้อำนวยการ The Nature Institute, New York, USA โดยบทความต้นฉบับเกิดจากการพูดคุยระหว่างนักวิจัยที่ The Nature Institute เกี่ยวกับมุมมองของ Goethean scientist ที่พยายามอธิบายและให้ความสำคัญกับไวรัสดังเช่นที่มันเป็น “เชื้อโรคที่มองไม่เห็น” เหล่านี้เป็นปริศนาที่แท้จริง แล้วเราจะมีมุมมองต่อไวรัสนี้อย่างไรดี
เราติดอยู่กับวิธีการในการอธิบายไวรัสว่าเป็นศัตรูที่มาจู่โจมเรา ในสังคมของเรามีแนวโน้มในการแบ่งขั้วเสมอ ๆ นี่พวกฉัน นั่นพวกเธอ การแบ่งขั้วเช่นนี้ปิดกั้นการ
ทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งต่อสิ่งที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะเมื่อเรามองว่าไวรัสคือศัตรู ปัจจุบันเรารู้ชัดว่าแบคทีเรียและไวรัสก็มีบทบาทด้านบวกด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น microbiome (แบคทีเรียที่อยู่ตามผิวหนัง ลำไส้ และส่วนอื่น ๆ ของร่างกายมนุษย์ที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย) คำถามสำคัญคือวิธีการที่เราเรียนเกี่ยวกับไวรัสนั้นจำกัดความสามารถของเราในการทำความเข้าใจพวกมันและสถานะของมันในองค์รวมที่ยิ่งใหญ่ที่เราเรียกว่าโลกอย่างไร
การค้นพบไวรัส เชื้อก่อโรคที่มองไม่เห็น
นานมาแล้วก่อนที่เราจะรู้จักคำว่า “เชื้อโรค” ผู้คนรู้เพียงแค่ว่าโรคแพร่กระจายในอยู่สิ่งแวดล้อมและสามารถติดต่อจากคนสู่คนได้ เช่นในช่วงศตวรรษที่ 14 ที่เกิดการระบาดของกาฬโรค คำว่า “เชื้อโรค” ก็ยังไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 19 ที่มีการตั้งทฤษฎีเชื้อโรค (germ theory) ขึ้นมา มีการแยกแบคทีเรียออกมาจากคนที่เป็นโรค เอาไปเลี้ยงในห้องทดลอง ฉีดเข้าไปในสัตว์ที่แข็งแรง และสัตว์นั้นก็เป็นโรคขึ้นมา นักวิทยาศาสตร์พยายามหาแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ที่เชื่อว่าเป็นสาเหตุของโรคต่าง ๆ และในบริบทนี้เองที่ไวรัสถูกค้นพบ
ในช่วงปี 1800 เกิดโรคระบาดของโรคใบด่างบนใบยาสูบ (Tobacco mosaic disease) นักวิทยาศาสตร์พบว่าเมื่อนำใบที่เป็นโรคมาบดและได้น้ำออกมาก น้ำที่ได้นั้นสามารถทำให้ต้นยาสูบที่แข็งแรงเป็นโรคได้ เป็นที่แน่ชัดว่ามันคือโรคติดต่อ นักวิทยาศาสตร์ใส่แบคทีเรียหลายชนิดเข้าไปในต้นยาสูบ แต่ต้นยาสูบเหล่านั้นก็ไม่เป็นโรค และเมื่อต้มของเหลวที่ติดเชื้อที่ 80ºC ของเหลวนั้นก็ไม่มีผลอะไรกับต้นยาสูบเลย
ในปี 1892 นักวิทยาศาสตร์พบว่าน้ำเลี้ยงของใบไม้ที่ติดเชื้อโรคใบด่างบนใบยาสูบ ยังคงคุณสมบัติในการทำให้ติดเชื้อถึงแม้แบคทีเรียจะถูกกรองออกไปแล้ว ทำให้เกิดปริศนาว่าแล้วแบคทีเรียเกี่ยวข้องหรือไม่อย่างไร ต่อมาก็พบว่าของเหลวจากใบที่ติดเชื้อนั้นสามารถเพิ่มจำนวนได้ในต้นไม้ที่มีชีวิตและทำให้ตันไม้เป็นโรค แต่ไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อสำหรับแบคทีเรียในห้องทดลอง นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าของเหลวนั้นมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ และเริ่มมีการใช้คำว่า contagium ที่แปลว่าเชื้อโรคติดต่อ และ virus มาจากภาษาละตินที่มีความหมายว่า พิษ หรือ ของเหลวมีพิษ
นี่คือการค้นพบไวรัสในช่วงแรก ๆ เราไม่สามารถเห็นไวรัสได้ มันคือเชื้อโรคชนิดพิเศษที่อยู่ในของเหลวที่สามารถกรองผ่านฟิลเตอร์สำหรับกรองแบคทีเรีย สามารถทำให้สิ่งมีชีวิตติดเชื้อและแบ่งตัวในสิ่งมีชีวิตนั้น หลังจากนั้นนับสิบ ๆ ปีมีการค้นพบโรคที่เกิดจากไวรัสอีกมากมาย รวมถึงโรคของมนุษย์ที่เกิดจากไวรัส เช่น ไข้หวัด ไข้หวัดใหญ่ โปลิโอ ฝีดาษ พิษสุนัขบ้า อิสุกอิใส HIV/AIDS คางทูม โรคหัด และ โรคหัดเยอรมัน
ไวรัสคืออนุภาค
ในปี 1935 นักเคมีสามารถตกผลึกของเหลวจากพืชที่เป็นโรคใบด่างบนใบยาสูบได้สำเร็จ สารละลายเจือจางมาก ๆ ของผลึกนั้นสามารถทำให้เกิดโรคใบด่างบนใบยาสูบได้ หลังจากนั้นก็ค้นพบว่าไวรัสประกอบด้วยทั้งโปรตีนและกรดนิวคลิอิก (ดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ) ต่อมาเมื่อมีการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นจึงมองเห็นรูปร่างของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคใบด่างบนใบยาสูบว่ามีลักษณะเป็นแท่ง ๆ ไวรัสนั้นมีขนาดเพียง 0.00012 mm เท่านั้น ไวรัสทุกชนิดมีเปลือกที่เป็นโปรตีน (capsid) อยู่ด้านนอก ห่อหุ้มดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอที่เป็นสารพันธุกรรมของมันไว้ข้างใน
ไวรัสต้องอาศัยอยู่ในเซลล์ที่มีชีวิตเพื่อที่จะแพร่พันธุ์เนื่องจากมันไม่มีความสามารถที่จะแพร่พันธุ์ได้ด้วยตัวเอง มันต้องเข้าไปในเซลล์ที่มีชีวิต ปล่อยสารพันธุกรรมของมันเข้าไปในเซลล์ ไวรัสเพิ่มจำนวนขึ้นโดยอาศัยสารและกลไกต่าง ๆ ในเซลล์ เซลล์ตายลงและปล่อยไวรัสออกไป และไวรัสก็ไปติดเซลล์อื่นต่อไป
การพึ่งพากันระหว่างไวรัสและสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน
ทั้งนี้ในการเกิดโรคจากไวรัสไม่ใช่กระบวนการแบบทางเดียว มันคือปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการของไวรัสและกระบวนการของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น เมื่อไวรัสเข้าไปในเซลล์เจ้าบ้าน (host) มันต้องยึดติดกับตัวรับบนผิวเซลล์ ในกรณีของไวรัสโคโรน่า โปรตีนหนาม (spike protein) ของไวรัสจับกับตัวรับที่จำเพาะบนผิวเซลล์เจ้าบ้าน (ACE2) จากนั้นเอนไซม์ของเซลล์เจ้าบ้านทำปฏิกิริยากับโปรตีนหนาม ทำให้เปลือกของไวรัสรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์เจ้าบ้าน ไวรัสสามารถปล่อยสารพันธุกรรมของมันเข้าไปในเซลล์ แสดงว่าไวรัสต้องมีความจำเพาะต่อเซลล์ที่ติดเชื้อและสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน
การแบ่งตัวของไวรัสในเซลล์ทำให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน อาการของโรคติดเชื้อ เช่น ไข้และการอักเสบ คือการตอบสนองของร่างกายโดยรวมต่อการกระทำของไวรัส ร่างกายของคนบางคนอาจจะตอบสนองต่อการติดเชื้อมากเกินไป ทำให้เกิดการกระตุ้นกระบวนการอักเสบที่ทำลายเนื้อเยื่อของตัวเอง ซึ่งในกรณีของโควิด-19 การทำลายเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของระบบทางเดินหายใจของคนที่ติดเชื้อและทำให้เจ็บป่วยสาหัส แต่ไวรัสก็ไม่ได้ทำให้คนที่ติดเชื้อทุกคนป่วย บางคนได้รับเชื้อแต่ไม่มีอาการ ส่วนบางคนได้รับเชื้อแต่มีอาการถึงเสียชีวิต แสดงให้เห็นว่าผลของการติดเชื้อนั้นขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมของเจ้าบ้าน
อันที่จริงแล้วไวรัสอยู่ร่วมกับเรามาตลอดทั้งชีวิต ไม่ใช่อยู่ร่วมกับเราตอนที่เราป่วยเท่านั้น เซลล์ของคนส่วนใหญ่มีไวรัสอย่างน้อย 10 ชนิดอยู่ในตัว บางคนก็มีมากกว่านั้น ตัวอย่างเช่น อีสุกอีใส ไวรัสที่อาศัยอยู่ในเซลล์บางเซลล์ตลอดชีวิตของเรา นอกจากนี้เรายังมีไวรัสบางชนิดอยู่ในตัวแต่ไม่ได้ทำให้เราป่วย มีการประมาณว่าในแต่ละวันมีการหมุนเวียนของไวรัสนับพันล้านอนุภาค อุจจาระของมนุษย์มีไวรัสชนิดต่าง ๆ มากถึงพันล้านชนิดต่อเซลล์หนึ่งเซลล์
นักจุลชีววิทยาคนหนึ่งสรุปว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างไวรัสและเจ้าบ้านจะประโยชน์หรือโทษ “ขึ้นกับตำแหน่งทางกายวิภาค ชนิดของยีนของเจ้าบ้าน การมีเชื้อที่ทำให้เกิดโรค (infectious agent) และจุลชีพที่อาศัยอยู่ในร่างกายแต่ไม่ก่อให้เกิดโรค (commensal microbe)” นั่นคือบริบทเป็นตัวกำหนดว่าไวรัสนั้นอันตราย เป็นกลาง หรือเป็นประโยชน์ต่อเจ้าบ้าน
โรคที่เกิดจากไวรัสเป็นปฏิสัมพันธ์ที่ยินยอมร่วมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้านกับไวรัส การใช้คำว่า “สาเหตุ” ในทางการแพทย์และในทางชีววิทยาเป็นการทำให้เข้าใจผิดและควรหลีกเลี่ยง คำว่าสาเหตุเป็นการชี้นำว่าสิ่งหนึ่งทำให้อีกสิ่งหนึ่งเกิดขึ้น แต่ในชีวิตจริง สิ่งที่เราเรียกว่าสาเหตุนั้นมักจะอยู่ร่วมกับบริบท และการมีปฏิกิริยาซึ่งกันและกันกับบริบทนี้เองที่ทำให้เกิดผลขึ้นมา ในชีวิตมีแต่ความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน
นักวิทยาศาสตร์มากมายได้ค้นพบไวรัสที่เป็นประโยชน์ในแบคทีเรีย รา พืช สัตว์ และมนุษย์ ในมหาสมุทรมีไวรัสจำนวนมากมายและหลากหลายชนิด ไวรัสทำให้แบคทีเรียและชุมชนแบคทีเรียเกิดการเปลี่ยนแปลงใกล้พื้นผิวน้ำ เมื่อแบคทีเรียที่ติดเชื้อไวรัสตายลง สารอาหารก็ถูกปลดปล่อยออกมาในมหาสมุทรทำให้เกิดการไหลเวียนของสารอาหาร
นักอณูชีววิทยาได้ค้นพบชิ้นส่วนของดีเอ็นเอในจีโนม (genome คือข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดที่จำเป็นใช้ในการสร้างและจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต) ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดว่ามีต้นกำเนิดจากไวรัส ชิ้นส่วนของไวรัสได้มาหลอมหลวมเป็นส่วนหนึ่งของจีโนมของสิ่งมีชีวิต มีการประมาณการณ์ว่าประมาณ 8-9% ของจีโนมของเรามียีนของไวรัสอยู่ ยีนของไวรัสยังมีอยู่ในพืชและสัตว์ด้วย มันทำหน้าที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม retrovirus เป็นส่วนสำคัญในพัฒนาการของรก การอยู่ร่วมแบบมีปฏิสัมพันธ์ใกล้ชิดกันนี้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะแบ่งขอบเขตอาณาจักรของชีวิตให้ชัดเจน แบคทีเรียและไวรัสต่างก็เป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
นักอณูชีววิทยาได้ค้นพบชิ้นส่วนของดีเอ็นเอในจีโนม (genome คือข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดที่จำเป็นใช้ในการสร้างและจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต) ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดว่ามีต้นกำเนิดจากไวรัส ชิ้นส่วนของไวรัสได้มาหลอมหลวมเป็นส่วนหนึ่งของจีโนมของสิ่งมีชีวิต มีการประมาณการณ์ว่าประมาณ 8-9% ของจีโนมของเรามียีนของไวรัสอยู่ ยีนของไวรัสยังมีอยู่ในพืชและสัตว์ด้วย มันทำหน้าที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม retrovirus เป็นส่วนสำคัญในพัฒนาการของรก การอยู่ร่วมแบบมีปฏิสัมพันธ์ใกล้ชิดกันนี้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะแบ่งขอบเขตอาณาจักรของชีวิตให้ชัดเจน แบคทีเรียและไวรัสต่างก็เป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
มีกรณีที่น่าทึ่งของการอยู่ร่วมกัน (symbiosis) ของสิ่งมีชีวิตและไวรัส มีต้นหญ้าชนิดหนึ่ง (Dichanthelium lanuginosum) สามารถเติบโตได้ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงมากกว่า 50ºC ต้นหญ้าเป็นที่อยู่ของราชนิดหนึ่ง ทั้งหญ้าและรานั้นไม่สามารถอยู่ในสภาวะอากาศแบบนั้นได้ด้วยตัวเอง พวกมันต้องอยู่ร่วมกัน ยิ่งไปกว่านั้นมีการค้นพบว่าในรานั้นมีไวรัสอยู่ด้วย ถ้าไม่มีไวรัส ทั้งต้นหญ้าและราที่อยู่ร่วมกันก็ไม่สามารถทนความร้อนได้ นั่นคือการอยู่ร่วมกันของสมาชิกทั้งสามที่ทำให้ต้นหญ้าและคู่หูของมันสามารถเติบโตได้ในสภาวะอากาศที่รุนแรง
อีกตัวอย่างหนึ่งที่คล้ายกัน เพลี้ยที่ดำรงชีวิตด้วยการดูดกินน้ำเลี้ยงจากพืชตระกูลถั่ว (pea aphid) มีแบคทีเรียที่คอยปกป้องเพลี้ยจากแตนเบียน (parasitic wasp) แตนเบียนวางไข่ในตัวของเพลี้ย แบคทีเรียในเพลี้ยมีไวรัสอยู่ และไวรัสนี้เองที่ทำให้แบคทีเรียสร้างสารพิษออกมา
ในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมามีการค้นพบความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ซึ่งกันและกันระหว่างแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่น นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังค้นพบว่าไวรัสมีบทบาทในหลายแง่มุมในสายใยแห่งชีวิตขนาดใหญ่บนโลก แบคทีเรียและไวรัสเป็นมากกว่าศัตรู แบคทีเรีย ไวรัสและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและอาศัยอยู่ซึ่งกันและกัน การแลกเปลี่ยนและการเปลี่ยนแปลงของสารนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและลื่นไหล และบนโลกใบนี้ก็มีความอุดมสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่แตกต่างกันมากมาย สิ่งมีชีวิตต่างก่อรูปร่าง เปลี่ยนแปลงรูปร่างโดยมีปฏิสัมพันธ์ที่ต่อเนื่องกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ และทั้งหมดนี้ก็มีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อม แต่ทุก ๆ สิ่งมีชีวิตสร้างตัวตนของมันเองจากสิ่งมีชีวิตอื่น ดังนั้นจึงไม่มี “ความเป็นคนอื่น” (otherness) และ “การแบ่งแยก” (separateness)
มุมมองที่กว้างขึ้น
โลกคือทรงกลมขนาดใหญ่ที่เป็นหนึ่งเดียว เป็นที่ดำรงอยู่ของความแตกต่างหลากหลายของกิจกรรมต่าง ๆ และเป็นที่ดำรงอยู่ของสิ่งต่าง ๆ ที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน การเชื่อมโยงปฏิสัมพันธ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงและวิวัฒน์อยู่ตลอดเวลา มีความเกี่ยวพันหรือเชื่อมโยงสอดประสานกันอยู่เสมอ
เมื่อเราละทิ้งกระบวนทัศน์ที่ว่าโลกเป็นที่อยู่ของตัวตนที่แยกจากกัน ตัวตนที่ต่างกันมามีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อที่จะก่อให้เกิดกลุ่มก้อน เราอาจถามว่า เหตุการณ์แต่ละเหตุการณ์ที่มีปฏิสัมพันธ์กันสามารถเปิดเผยความเป็นองค์รวมที่ยิ่งใหญ่กว่า (larger whole) ได้อย่างไร องค์รวมแสดงออกมาในรูปของส่วน (parts) และกระบวนการต่างๆ (processes) เหตุการณ์หรือปรากฏการณ์เฉพาะแสดงออกมาเป็นองค์รวมที่ใหญ่กว่า และองค์รวมที่ใหญ่กว่านี้เป็นส่วนหนึ่งของเหตุการณ์หรือปรากฏการณ์เฉพาะได้อย่างไร เราไม่ได้มองหาความสัมพันธ์ของเหตุและผล แต่มองหาความหมายที่อาจแสดงออกในความสัมพันธ์ต่าง ๆ ที่เราพบเจอ
เมื่อเราเริ่มมองเห็นว่าไวรัสเป็นส่วนหนึ่งของพลวัตแห่งชีวิต มันอาจทำให้เราสามารถเคลื่อนไปไกลกว่าภาพของศัตรูที่ฝังแน่นและมีเพียงด้านเดียว ภาพของความดีและความชั่ว ภาพของพวกเราและพวกเขา ดังนั้นคำถามของเราไม่เพียงแค่ว่าเราจะเอาชนะศัตรูได้อย่างไร มีคำถามที่ยิ่งใหญ่กว่านอกเหนือจากการหาวิธีการที่ช่วยให้ผู้คนปลอดภัยจากการระบาด
เราจะมีมุมมองต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างไวรัสกับเจ้าบ้านที่แตกต่างออกไปได้อย่างไร อะไรคือลักษณะของนิเวศวิทยาของโลก ความสัมพันธ์ทางสังคม วิธีที่เราคิด รู้สึก และการกระทำที่ทำให้เกิดการแพร่ระบาดของโรคโควิด-19 อะไรคือพื้นฐานของความไม่สมดุลในสิ่งมีชีวิต ในจิตวิญญาณของเรา และในสังคมของเรา ที่ทำให้เกิดการแพร่ระบาดแบบนี้ พวกเราคือมนุษย์ที่เป็นหนึ่งเดียว ที่แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ บนโลก เรามีความตั้งใจที่จะเปลี่ยนแปลงโลก ไม่ต้องสงสัยเลยว่าสถานการณ์ที่เกิดขึ้นนี้ได้สอนเราบางอย่าง
