ฝาแฝดช่วยไขปริศนาทางพันธุกรรม

แฝดแท้มีคุณอนันต์ต่อการศึกษาเรื่องพันธุกรรม เพราะว่ามีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกันเกือบทุกประการ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถทำการทดลองเพื่อหาคำตอบได้ว่าอะไรสำคัญกว่ากันระหว่างธรรมชาติกับการเลี้ยงดู และความสุขกับความคิดเห็นของคนเรานั้นเป็นผลมาจากปัจจัยทางพันธุกรรมหรือการเลี้ยงดูกันแน่ นอกจากนี้ร่างกายที่เหมือนกันของฝาแฝดยังเปิดโอกาสให้ได้ศึกษาผลของสภาพแวดล้อมอย่างสุดโต่ง เช่น การไปประจำที่สถานีอวกาศนานหลายปีอีกด้วย แฝดแท้ซึ่งมีอยู่ราว 73 ล้านคู่ทั่วโลกนับเป็นสิ่งล้ำค่าสำหรับนักวิทยาศาสตร์ เพราะการทดลองกับฝาแฝดช่วยให้รู้ว่าคุณสมบัติเฉพาะตัวของมนุษย์ อย่างลักษณะทางพันธุกรรมนั้นมีธรรมชาติเป็นตัวกำหนดจริงหรือไม่ และลักษณะเฉพาะตัวเหล่านี้ได้รับผลอย่างไร

จากสิ่งแวดล้อมและการเลี้ยงดูของครอบครัว นอกจากนี้แฝดแท้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาได้อย่างละเอียดว่า ร่างกายมนุษย์มีปฏิกิริยาอย่างไรต่อปัจจัยต่างๆ เพราะแฝดแท้นั้นมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกันอย่างน้อยร้อยละ 99.05 การวิจัยพี่น้องแฝดแท้จึงศึกษาหรือทดลองกับฝาแฝดคนใดคนหนึ่ง และให้อีกคนเป็นกลุ่มควบคุมเพื่อเปรียบเทียบกัน การศึกษานักบินอวกาศที่เป็นแฝดแท้คู่เดียวของโลก คือ มาร์คและสกอตต์ เคลลี ก็ใช้แนวทางนี้ ในช่วง 1 ปีจากนี้ สกอตต์ เคลลี จะขึ้นไปประจำที่สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ส่วนคู่แฝดคือ มาร์ค เคลลี จะอยู่ที่ศูนย์ทดสอบภาคพื้นดิน โดยนักวิทยาศาสตร์จะติดตามดูทั้งคู่ตลอดเวลาเพื่อหาคำตอบว่าร่างกายมนุษย์มีปฏิกิริยาอย่างไรต่อการอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก ท่ามกลางสิ่งแวดล้อมที่มีระดับรังสีสูงเป็นเวลานานๆ

นักบินอวกาศสูญเสียมวลกล้ามเนื้อ

มนุษย์เราเคยชินกับชีวิตบนโลก ในการเคลื่อนไหวแต่ละครั้งเราต้องออกแรงสู้กับแรงโน้มถ่วงของโลก กล้ามเนื้อของเราจึงไม่ฝ่อ ทั้งนี้แรงโน้มถ่วงยังทำให้ของเหลวต่างๆ ในร่างกาย เช่น เลือดและน้ำกระจายตัวอย่างพอดี แต่เมื่ออยู่ในภาวะไร้น้ำหนัก ร่างกายไม่มีแรงโน้มถ่วงคอยยึดไว้ นักบินอวกาศที่ขึ้นไปปฏิบัติหน้าที่บนสถานีอวกาศจึงสูญเสียทั้งมวลกล้ามเนื้อและมวลกระดูก ของเหลวในร่างกายก็ไปคั่งอยู่ในช่องอกและศีรษะ นอกจากนี้การอยู่ในอวกาศเป็นเวลานานๆ ยังมีผลกระทบที่ตามองไม่เห็นอีกด้วย ดังนั้นทั้งก่อนและหลังการขึ้นไปปฏิบัติหน้าที่ในอวกาศ สกอตต์ เคลลี และพี่ชายฝาแฝดจึงต้องเข้ารับการตรวจเยื่อเมือก ปัสสาวะ เลือด น้ำลาย และอุจจาระ เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาดีเอ็นเอและตรวจการทำงานของโปรตีนและสารอื่นๆ ที่ทำหน้าที่ขนส่งระหว่างเซลล์ โดยนักวิทยาศาสตร์จะบันทึกมวลกล้ามเนื้อ ความทรหดอดทน และการกระจายตัวของของเหลวในร่างกายของทั้งคู่เก็บไว้ด้วย

ผลการทดสอบทั้งหมดจะถูกส่งไปวิเคราะห์ที่โครงการโอกาสทางการวิจัยและสำรวจร่างกายมนุษย์ของนาซ่า ซึ่งมีนักวิทยาศาสตร์จากโครงการต่างๆ 10 โครงการ เข้าร่วมศึกษาเพื่อดูว่าระบบภูมิคุ้มกันและยีนของสกอตต์มีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ระหว่างขึ้นไปประจำที่สถานีอวกาศ

ศ.ซูซาน เบลีย์ แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโดสเตต จะศึกษาเทโลเมียร์ซึ่งอยู่บริเวณส่วนปลายของโครโมโซมฝาแฝดเคลลีทุกครั้งที่เซลล์มีการแบ่งตัว เทโลเมียร์จะหดสั้นลง การศึกษาเทโลเมียร์จึงช่วยให้รู้คร่าวๆ ว่าบุคคลผู้นั้นมีอายุเท่าไร นอกจากนี้ความเครียดยังส่งผลให้เทโลเมียร์หดสั้นลงด้วย นักวิทยาศาสตร์จึงคาดว่า ระหว่างที่สกอตต์อยู่ในอวกาศ เทโลเมียร์ของเขาจะหดสั้นเร็วกว่าของพี่ชายซึ่งอยู่บนโลก

เฟรด ทูเร็ก จากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น จะศึกษาตัวอย่างสิ่งปฏิกูลจากห้องน้ำของสถานีอวกาศ โดยเขาจะวิเคราะห์แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของมนษุย์ ซึ่งมีผลต่อการต่อสู้กับโรคต่างๆ เพราะนักวิทยาศาสตร์ยังมีความรู้ความเข้าใจน้อยมาก ว่าแบคทีเรียในลำไส้มีปฏิกิริยาอย่างไรขณะที่บุคคลนั้นอยู่ในอวกาศ โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยนาซ่าเตรียมรับการผจญภัยในอวกาศขั้นต่อไป นั่นคือการสำรวจอวกาศเป็นเวลาหลายๆ ปี เช่น การส่งยานอวกาศพร้อมนักบินไปดาวอังคาร ซึ่งจะต้องใช้เวลาประมาณ 3 ปี

ความสุขถ่ายทอดทางพันธุกรรม

นาซ่าไม่ใช่องค์กรเดียวที่สนใจการวิจัยกับฝาแฝด มหาวิทยาลัยทั่วโลกก็ได้ศึกษาฝาแฝดที่เหมือนกันเกือบทุกประการ เพื่อหาคำตอบว่า อะไรมีผลต่อพัฒนาการของมนุษย์มากกว่ากัน ระหว่างพันธุกรรมกับการเลี้ยงดู นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยฝาแฝดและครอบครัวแห่งมินนิโซตา ซึ่งเป็นเจ้าของโครงการวิจัยฝาแฝดที่โด่งดังที่สุดในโลกได้ศึกษาเพื่อหาคำตอบว่า ความสุขของมนุษย์ถูกกำหนดโดยยีนหรือปัจจัยอื่นกันแน่ โดยใช้แบบสอบถามเก็บข้อมูลแฝดแท้และแฝดเทียม 650 คู่ เพื่อวัดระดับความสุข เมื่อนำข้อมูลมาวิเคราะห์ก็พบว่า สถานภาพทางสังคม ระดับการศึกษา รายได้ สถานภาพการแต่งงาน และความเชื่อทางศาสนามีผลต่อความสุข นักวิจัยระบุว่า ความสุขของคนเรานั้นเป็นสิ่งที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมเสียครึ่งหนึ่ง เพราะฝาแฝดที่ร่วมการทดลองมีความสุขพอๆ กัน โดยเฉพาะแฝดแท้ แต่ฝาแฝดแต่ละคู่มีความสุขไม่เท่ากัน เมื่อทำการวิจัยซ้ำหลังผ่านไป 10 ปี ก็พบว่า ยิ่งเวลาผ่านไปการเลี้ยงดูก็ยิ่งมีผลต่อระดับความสุขน้อยลง ซึ่งสวนทางกับที่นักวิจัยคาดการณ์ไว้ โดยความสุขของฝาแฝดที่เข้าร่วมการวิจัยครั้งหลังขึ้นอยู่กับพันธุกรรมถึงร้อยละ 80

นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่า สภาพแวดล้อมมีความสำคัญมากต่ออายุขัยของมนุษย์ การใช้ชีวิตโดยไม่คำนึงถึงสุขภาพล้วนมีผลเสียต่อหัวใจ ปอด และหลอดเลือด และยังส่งผลให้เกิดความเปลี่ยนแปลงของยีน เช่น ทำให้ยีนที่เกี่ยวกับความเสื่อมของร่างกายที่มากับวัยบางยีนเริ่มทำงานหรือหยุดทำงาน เป็นต้น นักวิทยาศาสตร์จากคิงส์คอลเลจในลอนดอนคณะหนึ่ง ต้องการพิสูจน์ว่า การเปลี่ยนแปลงของยีนแบบใดเกิดจากการใช้ชีวิตโดยไม่คำนึงต่อสุขภาพจึงนำยีนของแฝดแท้ 172 คู่ อายุระหว่าง 32-80 ปี มาวิเคราะห์เปรียบเทียบกัน และพบว่าฝาแฝดเหล่านี้มีความเปลี่ยนแปลงทางยีน 490 แบบ เมื่อนำผลไปเปรียบเทียบกับอุบัติการณ์ของโรคที่มากับวัย ก็พบว่ามียีน 4 ตัวที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับระดับคอเลสเตอรอล การทำงานของปอดและภาวะหมดประจำเดือน การตรวจหายีน 4 ตัวนี้ช่วยให้รู้ว่า ใครมีความเสี่ยงที่จะเป็นโรคดังกล่าว

ฐานข้อมูลฝาแฝดการวิจัยโดยฟรานซิส กอลตัน นักมานุษยวิทยาชาวอังกฤษ เมื่อปี 1875 ถือเป็นงานวิจัยฝาแฝดครั้งสำคัญ นับจากนั้นมามีการวิจัยกับฝาแฝดอีกหลายต่อหลายครั้ง เฉพาะปี 2013 ปีเดียวก็มีบทความทางวิทยาศาสตร์ที่มีคำว่า “ฝาแฝด” รวมอยู่ด้วยกว่า 5 หมื่นบทความ นอกจากนั้นยังมีการสร้างฐานข้อมูลฝาแฝดในหลายประเทศ โดยประเทศแรกที่ทำฐานข้อมูลฝาแฝด คือ เดนมาร์ก โดยเริ่มทำครั้งแรกเมื่อปี 1954 และปัจจุบันมีข้อมูลเกี่ยวกับฝาแฝดที่เกิดหลังปี 1870 รวมกว่า 8.8 หมื่นคู่ จัดเป็นฐานข้อมูลที่ใหญ่มาก จะเป็นรองก็แต่สวีเดนเท่านั้น และตั้งแต่ปี 1983 เป็นต้นมา ฐานข้อมูลฝาแฝดของมินนิโซตาเป็นแหล่งข้อมูลการวิจัยที่สำคัญมากในการศึกษา “ฝาแฝดแยกกันเลี้ยง” (Twins Reared Apart) ที่ศึกษาพัฒนาการของแฝดแท้ที่ถูกแยกเลี้ยงคนละบ้าน ฐานข้อมูลฝาแฝดของสหภาพยุโรปมีขนาดใหญ่ที่สุด รวบรวมข้อมูลของแฝดชาวยุโรปไว้ประมาณ 1.6 ล้านคน โครงการวิจัยใหม่ๆ อาจช่วยให้คำตอบในประเด็นที่เถียงกันไม่จบ เช่น ธรรมชาติหรือการเลี้ยงดูมีความสำคัญต่อพัฒนาการของมนุษย์มากกว่ากัน หรือผลของการเผชิญกับภาวะสุดโต่ง อย่างการทำงานในอวกาศเป็นเวลานานๆ หรือผลของยาชนิดใหม่ๆ ส่งผลต่อร่างกายมนุษย์อย่างไร

 

หมอนาซีพยายามไขความลับการมีลูกแฝด

ค่ายกักกันของนาซีมีฝาแฝดอยู่เป็นจำนวนมาก เพราะหมอนาซีพยายามไขปริศนาว่า ทำอย่างไรจึงจะได้ลูกแฝด ชนชาติอารยันจะได้เพิ่มจำนวนประชากรได้อย่างรวดเร็ว

โยเซฟ เมงเงเลอ หมอนาซีผู้อื้อฉาวทำการทดลองทางการแพทย์อย่างโหดร้าย ด้วยการทารุณกับเชลยในค่ายกักกันที่เอาส์ชวิตซ์ โดยมุ่งความสนใจไปที่ฝาแฝด เมงเงเลอหวังว่าจะพบวิธีทำให้สตรีตั้งครรภ์แฝด เพื่อที่ชนชาติอารยันจะได้เพิ่มจำนวนเร็วกว่าเดิมและเป็นผู้ครองโลก

ในที่สุด ฝาแฝด 1,500 คู่ ถูกจับไปทดลองที่โรงพยาบาลประจำค่าย เมงเงเลอไม่แน่ใจว่าการตั้งครรภ์แฝดเกิดจากอะไร จึงทำทุกอย่าง ทั้งเก็บตัวอย่างเลือด ตัดอวัยวะภายในและแขนขาทดลอง