ดูเหมือนว่า มดหรือแมลงจะมีความคล้ายคลึงกับมนุษย์ในเรื่องของความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของกลุ่มจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกาย เมื่อการศึกษาใหม่เผยให้เห็นว่า สารเคมีนำทางที่มดใช้ในการสื่อสารระหว่างกันนั้นอาจไม่ได้ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากมดทั้งหมด แต่มีส่วนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่อยู่ภายในลำไส้ของพวกมัน

ภาพที่ 1 การสื่อสารซึ่งกันและกันระหว่างมด
ที่มา https://www.flickr.com ,Andreas Kay

          เคมีนำทางหรือที่เรียกว่า ฟีโรโมน (Pheromone) นั้นเป็นสารประกอบเคมีที่สำคัญที่ถูกใช้เป็นสื่อกลางในการติดต่อประสานงานระหว่างประชากรของมดตัวเพื่อประโยชน์ในการทำกิจกรรมร่วมกัน เช่น การรวบรวมทรัพยากรในด้านอาหารหรือพฤติกรรมเตือนภัย (Alarm behaviors) อย่างไรก็ดีการค้นพบที่น่าสนใจนี้เกิดขึ้นในมดตัดใบไม้ (Leafcutter ant) สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่รัฐเท็กซัสตลอดจนทางตอนเหนือของประเทศอาร์เจนตินาในแถบอเมริกาใต้

          การศึกษาพบว่า มดตัดใบไม้มีความสัมพันธ์กับแบคทีเรียที่ผลิตสารประกอบเคมีที่เรียกว่า Pyrazines โดยสารดังกล่าวนี้เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (Heterocyclic compounds) ธรรมชาติที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไปว่า เป็นสารประกอบระเหยในฟีโรโมนนำทาง (Trail pheromone) ที่หลั่งออกมาจากต่อมสร้างพิษ (Poison gland) ในมดตัดใบไม้

ภาพที่ 2 มดตัดใบไม้ (Leafcutter ant) สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa
ที่มา https://www.eurekalert.org/multimedia_ml/pub/5162.php

          นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเซาเปาลู ประเทศบราซิลค้นพบว่า แบคทีเรีย Serratia marcescens ที่อาศัยอยู่ภายในลำไส้ของมดตัดใบไม้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการผลิตสารระเหย Pyrazines รวมทั้งอาจเชื่อมโยงถึงการเป็นสื่อกลางการติดต่อสื่อสารภายในอาณาจักรของมดอีกด้วย แต่ถึงเช่นนั้นนักชีววิทยาก็ยังคงไม่แน่ใจในกระบวนการทำงานและยังมีข้อสงสัยที่ว่า เชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ผลิตฟีโรโมนนำทางขึ้นหรือเพียงแค่มีส่วนช่วยในกระบวนการทั้งหมดเท่านั้น

          ด้วยข้อสงสัยที่ทำให้นักชีววิทยาสนใจนี้ ทีมนักวิจัยจึงได้รวบรวมฝูงมด รวมทั้งมดราชินี เพื่อนำมาใช้ทำการศึกษา โดยทำการแยกเชื้อแบคทีเรียจากมดและเลี้ยงเชื้อไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ (Culture medium) และจากผลการศึกษาปรากฏว่า เชื้อที่แยกได้จากแบคทีเรีย S. marcescens ที่เพาะเลี้ยงไว้นั้นมีกลิ่นเช่นเดียวกับมด ทีมนักวิจัยจึงได้ทำการตรวจสอบสารประกอบระเหยที่ผลิตโดยแบคทีเรียเพิ่มเติม โดยในกรณีของมดตัดใบไม้สายพันธุ์ Atta sexdens rubropilosa นั้นตรวจพบสาร 2,5-dimethylpyrazine และ 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine ซึ่งถูกระบุว่าเป็นสารประกอบเคมีที่เป็นฟีโรโมนนำทางในมด  อย่างไรก็ดีจากการศึกษายังพบแบคทีเรียในต่อมสร้างพิษของมดด้วย นั่นจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ยังคงข้องใจถึงกระบวนการสังเคราะห์สาร เนื่องด้วยมีความเป็นไปได้ว่า แบคทีเรียอาจมีการผลิตสารเคมีนี้ขึ้นก่อนที่มดตัดใบไม้จะเก็บสารดังกล่าวไว้ในต่อมสร้างพิษของพวกมัน

          แม้ว่าการศึกษาครั้งนี้จะเป็นครั้งแรกที่มีการรายงานถึงการสังเคราะห์ทางเคมีที่เกิดขึ้นในมดและแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง แต่การค้นพบสาร Pyrazines ซึ่งผลิตขึ้นจากกลุ่มจุลินทรีย์ของมดตัดใบไม้ก็เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของบทบาทของสารเคมีที่เฉพาะกลุ่ม ทั้งนี้ทีมงานวิจัยยังคงมีความตั้งใจที่จะศึกษาเพิ่มเติมในรายละเอียดของมดตัดใบไม้เพื่อจำกัดกระบวนการสังเคราะห์สาร Pyrazines ให้แคบลง รวมทั้งยังมีศึกษาเชื้อแบคทีเรีย S. marcescens ในมดชนิดอื่นๆ อีกด้วย

แหล่งที่มา

MICHELLE STARR. (2018, April 11). The Chemical Ants Use to Communicate Might Not Be Produced by Ants. Retrieved May 22, 2018, From https://www.sciencealert.com/leafcutter-ants-microbiome-may-produce-communication-chemical-pyrazine

Eduardo A. Silva-Junior, Antonio C. Ruzzini, Camila R. Paludo, Fabio S. Nascimento, Cameron R. Currie, Jon Clardy.et al. Pyrazines from bacteria and ants: convergent chemistry within an ecological niche. Scientific Reports. 2018. 8; 2595.  Retrieved May 22, 2018,  From https://www.nature.com/articles/s41598-018-20953-6

Trail pheromone.  Retrieved May 22, 2018, From https://en.wikipedia.org/wiki/Trail_pheromone