มีสองกลยุทธ์หลักในการสืบพันธุ์ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง สัตว์ที่วางไข่เรียกว่า “ไข่” ตัวอย่างเช่น ปลาหลายชนิดวางไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิจากภายนอก ในสปีชีส์ที่ออกไข่อื่นๆ รวมทั้งนก กิ้งก่าและงูบางชนิด ไข่จะปฏิสนธิภายในตัวแม่ เปลือกไข่จะถูกใส่ลงไป แล้วจึงวางไข่ ขึ้นอยู่กับสปีชีส์ สารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของทารกที่แข็งแรงมีมากหรือน้อยในไข่แดง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ ในทางตรงข้าม สัตว์ “viviparous” มีเอ็มบริโออยู่ในตัวจนกว่าพวกมันจะพัฒนาเต็มที่
ตัวอ่อนสามารถพึ่งพาไข่แดงเพื่อโภชนาการได้ทั้งหมด หรือพ่อแม่
สามารถให้อาหารเสริมได้ บางครั้งผ่านทางรก (เช่นในมนุษย์) มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าการวางไข่เป็นบรรพบุรุษของการเกิดมีชีพซึ่งหมายความว่าเกิดก่อน การเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาหลายอย่างจำเป็นต่อการเกิดมีชีพที่วิวัฒนาการมาจากการวางไข่ ด้วยการเปลี่ยนแปลงนี้ โครงสร้างบางส่วนได้สูญเสียไป รวมทั้งเปลือกไข่ด้านนอกที่แข็ง ได้รับกลไกอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าการอยู่รอดของตัวอ่อนภายในพ่อแม่รวมถึงการจัดหาออกซิเจนและน้ำที่เพียงพอในระหว่างการพัฒนา
แม้จะมีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างการวางไข่และการเกิดมีชีพ แต่สัตว์บางชนิดสามารถทำได้ทั้งสองอย่าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “การสืบพันธุ์แบบสองรูปแบบ” เป็นสิ่งที่หาได้ยากเป็นพิเศษ มีกิ้งก่ามากกว่า 6,500 สายพันธุ์ทั่วโลกแต่มีเพียงสามสายพันธุ์เท่านั้นที่แสดงการสืบพันธุ์แบบ bimodal
ชื่อเรื่อง: กิ้งก่าช่วยเราค้นหาว่าใครเกิดก่อนกัน ลูกหรือไข่?
เราโชคดีพอที่จะมีสองสิ่งนี้ในออสเตรเลีย กลุ่มวิจัยของเราที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ศึกษาจิ้งเหลนสามนิ้วที่มีการสืบพันธุ์แบบ bimodally โดยหวังว่าจะเข้าใจว่าการเกิดมีชีพมีวิวัฒนาการอย่างไร
ทางตอนเหนือของรัฐนิวเซาท์เวลส์ จิ้งเหลนสามนิ้วให้กำเนิดลูกที่ยังมีชีวิต แต่ใกล้ซิดนีย์ พวกมันวางไข่ แม้ว่าพวกมันจะสืบพันธุ์ต่างกัน แต่การวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ากิ้งก่าเหล่านี้เป็นสายพันธุ์เดียว
แม้แต่สมาชิกที่วางไข่ของสปีชีส์ก็แปลก เนื่องจากไข่ถูกเก็บไว้ในแม่เป็นเวลานานพอสมควร หลังจากวางไข่แล้ว ไข่จิ้งเหลนธรรมดาจะถูกฟักอย่างน้อย 35 วันก่อนที่จะฟัก แต่ไข่จิ้งเหลนสามนิ้วบางตัวจะฟักภายในเวลาเพียงห้าวันหลังจากวางไข่ ตัวเมียตัวหนึ่งวางไข่และให้กำเนิดทารกที่มีชีวิตในครอกเดียวกัน
พัฒนาการส่วนใหญ่ของสัตว์ถูกควบคุมโดยยีนของมัน แต่ไม่ใช่ว่า
ทุกยีนจะทำงานอยู่เสมอ ยีนสามารถแสดง (เปิด) ในระดับต่างๆ และการแสดงออกของยีนสามารถหยุดได้เมื่อไม่ต้องการ มดลูกของจิ้งเหลนที่วางไข่จะผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเพียงเล็กน้อยระหว่างการว่างและถือไข่
มดลูกจิ้งเหลนที่มีชีวิตแตกต่างกัน มันผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมหลายพันครั้งเพื่อช่วยสนับสนุนทารกที่กำลังพัฒนา รวมถึงยีนที่อาจช่วยให้ออกซิเจนและน้ำ และควบคุมระบบภูมิคุ้มกันของแม่เพื่อให้ทารกปลอดภัยจากการโจมตีทางภูมิคุ้มกัน
ความคล้ายคลึงกันที่คาดไม่ถึงระหว่างการวางไข่และการออกลูกเป็นๆ
การวิจัยของเราวัดการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนระหว่างการวางไข่และการเกิดมีชีพในจิ้งเหลนสามนิ้ว เราศึกษาว่าการแสดงออกของยีนทั้งหมดในมดลูกแตกต่างกันอย่างไรระหว่างเวลาที่มดลูกว่างเปล่ากับเวลาที่ไข่หรือตัวอ่อน
ตามที่คาดไว้ S. equilisที่มีชีวิตต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมหลายพันครั้งในระหว่างตั้งครรภ์เพื่อผลิตทารกที่แข็งแรง
แต่น่าประหลาดใจที่เมื่อเราดูที่มดลูกของS. equalis ที่วางไข่ เราพบว่าสิ่งเหล่านี้ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมนับพันครั้ง ซึ่งหลายอย่างคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่มีชีวิต
เอ็มบริโอของไซฟอสอีควอลิสที่วางไข่นั้นเกือบจะสมบูรณ์แล้วในขณะวางไข่ สเตฟานี เหลียง
การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่สำคัญที่สุดบางประการในการแสดงออกของยีนใน S. equalisที่วางไข่ทำให้เอ็มบริโอสามารถพัฒนาภายในตัวแม่ได้เป็นเวลานาน ยีนเหล่านี้ดูเหมือนจะช่วยให้มดลูกสร้างแบบจำลองใหม่เพื่อรองรับตัวอ่อนที่กำลังเติบโต และขับเคลื่อนการทำงานแบบเดียวกันที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของตัวอ่อนในจิ้งเหลนสามนิ้วที่มีชีวิต
‘การกลับรายการ’ ไปสู่การวางไข่ง่ายกว่าที่เคยคิดไว้หรือไม่?
การค้นพบของเรามีความสำคัญเนื่องจากแสดงให้เห็นว่าจิ้งเหลนสามนิ้วที่วางไข่เป็นตัวกลางทางวิวัฒนาการระหว่างการวางไข่ “จริง” และการเกิดมีชีวิต
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการแสดงออกของยีนมดลูกในS. equalis ที่วางไข่ สะท้อนจิ้งเหลนที่มีชีวิตอย่างใกล้ชิดมากกว่าจิ้งเหลนที่วางไข่จริง ผลลัพธ์เหล่านี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมจิ้งเหลนสามนิ้วตัวเมียจึงวางไข่และให้กำเนิดทารกที่มีชีวิตในการตั้งครรภ์ครั้งเดียว
ความคล้ายคลึงกันในการแสดงออกของยีนระหว่างการวางไข่กับมดลูกจิ้งเหลนสามนิ้วที่มีชีวิตอาจหมายถึง “การกลับรายการ” จากการเกิดมีชีพกลับไปเป็นการวางไข่อาจง่ายกว่าที่เคยคิดไว้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้อาจถูกจำกัดไว้เฉพาะสายพันธุ์ที่มีการถือกำเนิดขึ้นใหม่เมื่อไม่นานมานี้ เช่น จิ้งเหลนสามนิ้ว
