นักวิทย์พิสูจน์แล้ว “หูชั้นกลาง” มนุษย์ พัฒนาจาก “เหงือกปลา”

เมื่อกว่า 150 ปีก่อน คาร์ล เกเกนบาวเออร์ ได้ตั้งทฤษฎีว่าการศึกษากระบวนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ให้ศึกษาจากความคล้ายคลึงกันของสัตว์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งหนึ่งในสมมติฐานที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบมากที่สุด คือ หูชั้นกลางของมนุษย์ได้วิวัฒนาการมาจากเหงือกปลา โดยสมมติฐานดังกล่าวถูกตั้งไว้ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 แต่ยังไม่สามารถหาหลักฐานมายืนยันได้

คณะนักวิทยาศาสตร์จากจีนและยุโรปเชื่อว่าได้พบหลักฐานฟอสซิลชิ้นแรกที่สนับสนุนสมมติฐานที่ว่า "เหงือกสไปริเคิล" (Spirical Gill) ในปลาโบราณได้วิวัฒนาการจนกลายเป็นช่องหูชั้นกลางของมนุษย์

ก่อนหน้านี้ในปี 2561 Frontiers in Ecology and Evolution วารสารทางวิชาการด้านนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ ได้เผยแพร่การศึกษาการค้นพบเหงือกสไปริเคิลในปลาถูกค้นพบใน Shuyu ปลาโบราณที่ไม่มีขากรรไกร ลักษณะคล้ายกับแมงดา มีชีวิตอยู่ในยุคไซลูเรียนเมื่อ 438 ล้านปีก่อน เป็นครั้งแรก

ฟอสซิลของ Shuyu ปลาโบราณที่ไม่มีขากรรไกร ลักษณะคล้ายกับแมงดา มีชีวิตอยู่ในยุคไซลูเรียนเมื่อ 438 ล้านปีก่อน

เพอร์ อาห์ลเบิร์ก ศาตราจารย์จากมหาวิทยาลัยอุปซอลา ในสวีเดนเจ้าของงานวิจัย ได้ระบุว่า ในความเป็นจริงแล้ว ตัวอ่อนของสัตว์มีกระดูกสันหลังล้วนมี “ถุงเหงือก” (Gill Pouches) หลายชุด แต่จะมักจะหายไประหว่างพัฒนาการของสัตว์แต่ละชนิด

อย่างไรก็ตาม ในสัตว์บางชนิด ถุงเหงือกจะพัฒนาเป็นเหงือกที่สมบูรณ์ แต่สำหรับปลาฉลามและปลากระเบนจะพัฒนากลายเป็นเหงือกขนาดเล็ก เรียกว่า สไปริเคิล มีลักษณะเป็นรูขนาดเล็กใกล้กับดวงตา ทำหน้าที่สูบน้ำเข้าเพื่อใช้สำหรับการหายใจ ซึ่งฟอสซิลของ Shuyu นั้นมีลักษณะเช่นเดียวกับเหงือกปลาฉลาม

ภาพจำลองของ Shuyu 

 

ขณะที่ในสัตว์บก รวมทั้งมนุษย์ ถุงเหงือกได้พัฒนามาเป็นโพรงหูชั้นกลาง ที่ทำหน้าที่ขยายเสียงและป้องกันเสียง เป็นส่วนสำคัญในกระบวนการการได้ยินของมนุษย์ เพราะจะส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังชั้นแก้วหูที่อยู่ในหูชั้นใน ทำให้สามารถได้ยินเสียง

อาห์ลเบิร์ก กล่าวว่า “นี่คือสาเหตุที่เรารู้ว่าหูชั้นกลางต้องมีวิวัฒนาการมาจากเหงือกสไปริเคิล และเพราะการค้นพบเหงือกสไปริเคิลนี้ทำให้เราสามารถรวบรวมข้อมูลที่มาจนสามารถสร้างไทม์ไลน์ของสิ่งมีชีวิต ตั้งแต่สัตว์มีกระดูกสันหลังยุคโบราณที่ไม่มีขากรรไกร ไปจนถึงในสัตว์บกชนิดแรกที่มีขากรรไกร”

ขณะที่ ไก จื้อคุน ศาสตราจารย์จากสถาบันศึกษาซากดึกดำบรรพ์สัตว์มีกระดูกสันหลังและบรรพชีวินวิทยา ในกรุงปักกิ่ง และผู้เขียนรายงานการศึกษาฟอลซิลของ Shuyu เพิ่มเติมโดยจำลองออกมาในรูปแบบโมเดลสามมิติ และได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Frontiers in Ecology and Evolution เมื่อวันที่ 19 พ.ค. ที่ผ่านมา ระบุว่า “ฟอลซิลนี้เป็นหลักฐานทางกายวิภาคชิ้นสำคัญที่แสดงให้เห็นว่าเหงือกสไปริเคิลในสัตว์มีกระดูกสันหลังได้วิวัฒนาการมาจากปลา” 

นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคที่เรียกว่า "Synchrotron X-ray Tomography Microscopy" หรือ SRXTM ช่วยในการวิเคราะห์ฟอสซิลที่พบที่มณฑลเจ้อเจียง ทางตะวันออกของจีน และมณฑลยูนนาน ทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน เทคโนโลยีดังกล่าวทำให้สามารถประกอบฟอสซิล 7 ชิ้นขึ้นมาใหม่ จนได้ส่วนกะโหลกและระบบประสาทที่เกือบสมบูรณ์ของ Shuyu ที่มีขนาดประมาณเล็บนิ้วมือ ซึ่งประกอบไปด้วยสมอง 5 ส่วน อวัยวะรับความรู้สึก เส้นประสาทสมอง ตลอดจนทางเดินของหลอดเลือดในกะโหลกศีรษะ

ภาพจำลอง 3 มิติ ส่วนกระโหลกของ Shuyu

 

ไกอธิบายเพิ่มเติมว่า “SRXTM เป็นวิธีการตรวจสอบโครงสร้างภายในของสิ่งมีชีวิต การใช้ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่สูง โดยไม่ทำลายเนื้อกระดูกหรือฟอสซิล และได้ใช้วิธีการดังกล่าวศึกษาลักษณะทางกายวิภาคของ Shuyu”

“โครงสร้างที่สำคัญหลายอย่างของมนุษย์สามารถสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษปลาของเราได้ ไม่ว่าจะเป็น ฟัน กราม หูชั้นกลาง เป็นต้น ดังนั้น งานหลักของนักบรรพชีวินวิทยาคือค้นหาจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่ขาดหายไปในห่วงโซ่วิวัฒนาการจากปลาสู่มนุษย์” จู หมิน จากสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน และหนึ่งในผู้เขียนผลการศึกษานี้ กล่าวทิ้งท้าย

ที่มา: CNN, SciTechDaily, South China Morning Post, SYFY