สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป - National Geographic

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป

พะยูนแมนนาที เช่นเดียวกับสายพันธุ์ที่มีถิ่นอาศัยในฟลอริดา พวกมันเป็นหนึ่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลที่กำลังได้รับผลกระทบจากสารเคมีกำจัดศัตรูพืช
ภาพถ่ายโดย Paul Nicklen

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล สูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป

เมื่อหลายล้านปีก่อน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโบราณกลุ่มหนึ่งตัดสินใจกลับไปสู่วิถีเดิมคือการใช้ชีวิตในทะเล ร่างกายของพวกมันปรับตัวให้เข้ากับการว่ายน้ำ นิ้วค่อยๆ เปลี่ยนเป็นครีบ ทว่าระหว่างการวิวัฒนาการเพื่อให้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล เหล่านี้สามารถใช้ชีวิตในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด ยีนชนิดหนึ่งที่มีชื่อเรียกว่า Paraoxonase 1 หรือ PON1 ได้สูญหายไป

เป็นไปได้ว่ายีนดังกล่าวไม่มีความจำเป็นอีกต่อไปสำหรับอวัยวะที่ปรับตัวสำหรับชีวิตในน้ำ และไม่ว่าจะด้วยเหตุผลกลใดก็ตาม ทุกวันนี้เราไม่พบยีนดังกล่าวในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลทั้ง 3 วงศ์ได้แก่กลุ่มวาฬและโลมา, พะยูน, แมวน้ำและสิงโตทะเล

“ความจริงที่ว่าลักษณะดังกล่าวถูกเก็บรักษาไว้อย่างดีสำหรับสิ่งมีชีวิตบนบก แต่กลับสูญหายไปอย่างสิ้นเชิงในสิ่งมีชีวิตทางทะเล เรื่องนี้มันน่าสนใจมาก” Nathan Clark นักวิจัยอาวุโสจากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก ผู้เขียนสรุปรายงานการค้นพบลงในวารสาร Science กล่าว “ดูเหมือนว่ายีนชนิดนี้มีเรื่องราวมากมายที่จะบอกเล่าให้ฟัง”

PON1 ทำหน้าที่ป้องกันร่างกายของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ จากสารพิษในกลุ่มที่ถูกดูดซึมได้ดีทางผิวหนัง ทางเดินอาหารหรือแม้แต่ทางปอดที่มีชื่อเรียกว่า “organophosphates” โดยจะตรงเข้าทำลายสารพิษในกระแสเลือด ดังนั้นแล้วบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่บนบก รวมถึงมนุษย์จึงมีความสามารถในการรับมือกับสารพิษกลุ่มดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบันสารเคมีจำพวก organophosphates นิยมนำมาทำสารกำจัดแมลงอย่างแพร่หลาย และพิษของมันเมื่อถูกชำระล้างจะไหลลงสู่ทะเล หากสิ่งมีชีวิตได้รับสารเคมีในกลุ่มนี้เข้าจะเกิดปฏิกิริยากับระบบประสาทส่วนกลาง ส่งผลให้ร่างกายเป็นอัมพาต และมีผลทำลายสมอง และทุกวันนี้ยังไม่มีงานวิจัยไหนรองรับว่าญาติๆ ของเราที่ย้ายลงไปอยู่ในทะเลได้พัฒนากลไกใดขึ้นมาทดแทนการทำงานของยีน PON1 หรือไม่

“ผมไม่แปลกใจเลยว่าทำไมฟังก์ชั่นดังกล่าวถึงสูญหายไป นั่นเป็นเพราะมันไม่จำเป็นสำหรับสภาพแวดล้อมในทะเล” Gregory Bossart รองประธานอาวุโสจากอควาเรียมจอร์เจียกล่าว โดยตัวเขาเป็นผู้ศึกษาภาวะเป็นพิษในโลมา และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ “ตอนนี้ฟังก์ชั่นดังกล่าวกลายมาเป็นเรื่องจำเป็น แต่สายไปเสียแล้ว”

 

รูปแบบของการสูญหาย

Bossart พูดถูก ยีนชนิดนี้หายไปเมื่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นๆ เปลี่ยนมาอาศัยในสภาพแวดล้อมทางทะเล เรื่องนั้นไม่น่าแปลกใจ แต่ที่น่าสนใจคือกระบวนการทางวิวัฒนาการของมันต่างหาก

และ Clark ต้องการที่จะระบุรูปแบบที่ชัดเจน ดังนั้นตัวเขาจึงมุ่งการศึกษาไปที่กิ่งก้านบนเส้นทางวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสามกลุ่มหลัก – กลุ่มซีทาเซีย (วาฬและโลมา) ซึ่งมีบรรพบุรุษร่วมกับฮิบโปโปเตมัส, กลุ่มซีเรเนียน (พะยูนและแมนนาที) ซึ่งมีบรรพบุรุษร่วมกับช้าง และสุดท้ายกลุ่มพินนิเพ็ด (แมวน้ำและสิงโตทะเล) ซึ่งมีบรรพบุรุษร่วมกับหมีและพังพอน

Wynn Meyer หนึ่งในผู้นำการวิจัยจัดเรียงจีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลจำนวนหนึ่ง และพยายามมองหารูปแบบที่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก โดยเฉพาะอย่างยิ่งยีนที่หายไประหว่างวิวัฒนาการที่ผ่านมา ซึ่งปรากฏในรูปโปรตีนที่หายไป จากจีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล Meyer และทีมวิจัยพบร่องรอยของยีนจำนวนหลายสิบยีนที่ถูกจัดการอย่างยุ่งเหยิง โดยส่วนใหญ่นั้นเป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับอวัยวะรับรสและกลิ่น

การค้นพบนี้สมเหตุสมผล เนื่องจากบนบกและในทะเลนั้น มีความต่างกันอย่างมากของอาหารและสภาพแวดล้อม ทว่าน่าแปลกตรงที่ยีน PON1 นั้นไม่ได้เกี่ยวข้องกับระบบสัมผัส จึงเกิดสมมุติฐานที่ว่ายีน PON1 อาจกลายพันธุ์ต่อไปเรื่อยๆ จนในที่สุดมันสูญหายไปในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลทั้ง 3 กลุ่ม แต่ยังคงพบได้ในกลุ่มสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก และไม่น่าแปลกใจเมื่อทีมวิจัยทดลองหยดเอนไซม์ PON1 ลงในเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล พวกเขาไม่พบอะไร

“มันเป็นการค้นพบที่น่าสนใจมาก” Margaret Hunter นักชีววิทยาจากองค์กรสำรวจทางธรณีวิทยาสหรัฐฯ กล่าว “สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่มนี้เป็นเพียงกลุ่มเดียวที่ไม่มียีนนี้”

 

ข้อดีที่ยังคลุมเครือ

ขณะนี้ยังไม่เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดญาติในทะเลของเราจึงบอกลายีน PON1 ตลอดจนการสูญเสียยีนดังกล่าวก่อให้เกิดประโยชน์อะไร หรือเป็นเพียงกระบวนการทั่วไปในการตัดสิ่งที่ไม่จำเป็นออกจากร่างกาย

“มันยากที่จะบอกความแตกต่างระหว่างการสูญเสียบางอย่างไปเพื่อประโยชน์ใหม่ กับการสูญเสียบางอย่างไปเนื่องจากมันไม่จำเป็นอีกต่อไปแล้ว” Meyer กล่าว ในตอนแรกเธอเดาว่าเป็นเพราะยีนนี้มีบทบาทต่อการเผาผลาญไขมันเกิดการกลายพันธุ์ขึ้นจากรูปแบบอาหารที่เปลี่ยนจากบนบกมาสู่ในทะเล แต่กับสัตว์น้ำบางชนิดที่ล่าสัตว์บกเป็นอาหารก็ปรากฏการหายไปของยีนนี้ ในขณะที่หมีขั้วโลกซึ่งล่าสัตว์น้ำเป็นอาหารกลับยังคงมียีนนี้อยู่

ดังนั้นเธอและ Clark จึงเปลี่ยนทิศทางการวิจัยมุ่งไปที่กลุ่มพินนิเพ็ดโดยเฉพาะ แตกต่างจากกลุ่มซีเรเนียนและซีทาเซีย ไม่ใช่สัตว์ในกลุ่มพินนิเพ็ดทุกชนิดที่จะสูญเสียยีนนี้ไป แต่เกิดขึ้นกับกลุ่มที่ดำน้ำลึกเท่านั้น เช่น แมวน้ำเวดเดลล์ ส่วนวอลรัสและแมวน้ำอื่นๆ ที่ไม่ค่อยดำน้ำลึกยังคงมียีน PON1 เป็นไปได้หรือไม่ว่าการหายไปของยีนดังกล่าวจะเกี่ยวข้องกับภาวะเครียดที่เกิดจากออซิเดชันในการดำน้ำ แต่ไอเดียนี้ยังคงอยู่ระหว่างการค้นหาคำตอบ

และขณะนี้พวกเราอาจกำลังเป็นประจักษ์พยานของการทยอยสูญเสียยีน PON1 ในแมวน้ำก็เป็นได้ รายงานจาก Clark “กลุ่มซีทาเซียอยู่ในน้ำได้เป็นเวลานาน ส่วนพวกพินนิเพ็ดไม่สามารถทำแบบนั้นได้ เป็นไปได้ว่าในอนาคตพวกมันอาจวิวัฒนาการให้ดำน้ำได้นานแบบวาฬ ไม่แน่ว่าอาจใช้เวลาสัก 10 – 20 ล้านปี แต่ผมคงไม่มีโอกาสได้เห็นแล้ว”

ทว่าในช่วงเวลาสั้นๆ ของงานวิจัย Clark และทีมวางแผนที่จะวิเคราะห์ลำดับจีโนมของบีเวอร์, แคพิบารา และตัว Muskarts ซึ่งทั้งหมดเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่หาอาหารในน้ำ “เราต้องการข้อมูลของสายพันธุ์ที่สูญเสียและไม่สูญเสียยีน PON1 เพื่อที่จะได้มองเห็นรูปแบบว่าพวกมันอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอย่างไร”

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล
โลมาสปินเนอร์ในฮาวายคือหนึ่งในสัตว์ที่มีความผูกพันทางสังคมอย่างเหนียวแน่น
ภาพถ่ายโดย Brian J. Skerry

 

อันตรายจากสารพิษ

ทุกวันนี้ยังไม่มีผลวิจัยชัดเจนว่ามีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลชนิดไหนบ้างที่ได้รับผลกระทบจากสารพิษ organophosphates แม้ว่าจะเห็นได้ชัดเจนว่าปัจจุบันมีสารพิษจากยากำจัดศัตรูพืชจำนวนมากที่ถูกทิ้งลงในแหล่งน้ำ ในจำนวนนี้หนึ่งในสารกำจัดศัตรูพืชที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุดคือ คลอร์ไพริฟอส (chlorpyrifos) ซึ่งจะไปบล็อคเอนไซม์โคลีนเอสเตอเรส และนำไปสู่การสะสมสารพิษของสารสื่อประสาทอะซีทิลโคลิน

ในปี 2000 องค์กรสิ่งแวดล้อมประกาศแบนการใช้คลอร์ไพริฟอส เนื่องจากมีหลักฐานว่าสารเคมีนี้เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์ฟันแทะ โดยเฉพาะกับเด็กเล็กๆ ที่ไม่ได้มีระดับของยีน PON1 สูง รายงานจาก Clem Furlong นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ผู้ศึกษายีน PON1 มานานหลายสิบปี และจากการทดลองหนูที่ถูกลบเอายีน PON1 ออกไปก็ได้รับผลกระทบและตายจากระดับของคลอร์ไพริฟอสได้ แม้ว่าระดับดังกล่าวจะไม่ทำอันตรายต่อหนูปกติก็ตาม

ข้อเสนอที่คล้ายคลึงกันในการห้ามใช้คลอร์ไพริฟอสในการเกษตรถูกปฏิเสธโดย Scott Pruitt อดีตผู้ดูแลระบบของหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา หรือ EPA เมื่อปี 2017 ทว่าล่าสุดเมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2018 ศาลรัฐบาลกลางของสหรัฐฯ ออกคำสั่งให้รัฐบาลของโดนัลด์ ทรัมป์ประกาศแบนการใช้คลอร์ไพริฟอส ระบุทาง EPA ไม่ได้พิสูจน์ให้เห็นว่าสารเคมีดังกล่าวปลอดภัย

ทุกวันนี้น้ำท่วมขังจากพื้นที่เกษตรกรรมตั้งแต่ฟลอริดาไปจนถึงแคลิฟอร์เนีย และออสเตรเลียจะปนเปื้อนไปด้วยสารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งลงเอยในแหล่งที่อยู่ของบรรดาโลมา, แมนทานี และวาฬ ที่ไม่อาจปกป้องตนเองตามธรรมชาติจากสารพิษเหล่านี้ได้ ด้าน Clark และนักวิจัยอื่นๆ ตั้งข้อสันนิษฐานเพิ่มเติมว่า เป็นไปได้ไหมที่เจ้าสารพิษนี้อาจเป็นผู้อยู่เบื้องหลังการตายของสัตวน้ำหลายชนิด ทางพื้นที่ตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐฯ ในช่วงที่ผ่านมา

ในอนาคตตัวเขาเตรียมวิจัยมองหาร่องรอยของสารพิษกลุ่ม organophosphate  ในเลือดของแมนนาที จากพื้นที่ของรัฐฟลอริดา ในขณะเดียวกันก็มองหาพื้นที่การเกษตรที่ปนเปื้อนไปด้วย

“เราไม่มีข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับระดับของสารกำจัดศัตรูพืชในแมนนาที” Hunter กล่าว “เราต้องทดสอบและนำผลที่ได้มาเทียบกับสัตว์ที่ยีน PON1 ยังคงทำงาน เพื่อหาว่าพวกมันมีความเสี่ยงมากแค่ไหน” และปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังเร่งทำงานอย่างหนักเพื่อเขียนบทใหม่ของการค้นพบนี้ลงบนเส้นทางของทฤษฎีวิวัฒนาการ

เรื่อง Nadia Drake

 

อ่านเพิ่มเติม

หมาป่าจากเชอร์โนบิล อาจกำลังแพร่ยีนกลายพันธุ์

 

เรื่องแนะนำ

ทำไมหนูจึงเป็นอาหารจานเด็ดในเวียดนาม

หนูที่ถลกขนแล้วจะถูกนำไปรมควันบนกองฟาง ก่อนขายให้ลูกค้าในเมืองโก๋หยุง เวียดนาม หนูเป็นแหล่งโปรตีนที่มีประโยชน์พบได้ทั่วไป ในเขตร้อนของเอเชีย เรื่อง คริสเตียน เดลลาโมเร ภาพถ่าย เอียน เต๋อ เมืองเจิวด๊ก เวียดนาม มีคนถามฉันว่าหนูกับค้างคาว จะเลือกกินอะไรล่ะ? พ่อครัวชูซากหนูดิบและค้างคาวที่เปื้อนเลือดต่อหน้าฉัน ราวกับว่านี่เป็นตัวเลือกที่ยั่วน้ำลายสุดๆ แล้ว โดยปกติแล้วฉันคงไม่เลือกทั้งสองอย่าง แต่เนื่องจากเป็นวันส่งท้ายปีเก่าของเมืองสามเหลี่ยมแม่น้ำโขงแห่งนี้ งั้นฉันจะยอมเสี่ยงกินมันนิดๆ หน่อยๆ แล้วกัน ฉันคิดอยู่แค่สองวิเท่านั้น เลือกหนูสิ เพราะฉันรู้จากสภาพแวดล้อมในชนบทของเราว่านี่ไม่ใช่เจ้าตัวน่ารังเกียจที่อาศัยอยู่ตามรถไฟใต้ดิน และหนูก็ดูน่ากินกว่ามาก ฉันไม่รู้หรอกว่าค้างคาวรสชาติเป็นยังไง หนูที่อยู่ในวันเฉลิมฉลองถูกสับและทอด พร้อมเรียงในตะกร้าดูคล้ายแท่งมอสซาเรลล่า มันก็น่าอร่อยจริงๆ แหละ คนส่วนมากในเขตร้อนของเอเชียเห็นด้วยว่า หนูเป็นแหล่งโปรตีนที่ได้รับความนิยมในภูมิภาคหนึ่งของโลก โดยเฉพาะชุมชนเกษตรกรรมเวียดนามทั้งทางเหนือและใต้ อย่างไรก็ตามคุณจะเห็นหนูตามเมนูในพื้นที่เมืองใหญ่ รวมทั้งโฮจิมินห์ซิตีด้วย แกรนต์ ซิงเกิลตัน นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการจัดการหนูในระบบนิเวศจากสถาบันวิจัยข้าวนานาชาติในฟิลิปปินส์ กล่าวว่า ความจริงสามเหลี่ยมแม่น้ำโขง เนื้อหนูจะมีราคาสูงกว่าไก่ เฉพาะในสามเหลี่ยมแม่น้ำโขงสามารถจับหนูนาเป็นๆ ได้ถึง 3,600 ตันต่อปี โดยมีมูลค่าประมาณ 2 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หากสิ่งนี้ทำให้คุณประหลาดใจ บางทีคุณลองนึกภาพหนูบ้าน(Norway rat) ที่อาศัยอยู่ตามเมืองหรือหนูท้องขาว(Black rat) นอนอยู่บนจานดูสิ […]

พบกับแมลงที่ตั้งท้องแต่กำเนิด

โดย ลิซ แลงเลย์ ในฐานะที่เราเป็นไพรเมตความสมบูรณ์ทางเพศของเราเติบโตเป็นไปอย่างช้าๆ แม้กระทั่งว่าบางคนถึงจะอายุ 50 ปีแล้ว ก็ยังคงหัวเราะคิกคักเมื่อได้ยินคำที่พูดถึงอวัยวะเพศ… ความสมบูรณ์พร้อมทางเพศคือช่วงอายุที่สิ่งมีชีวิตนั้นๆ เติบโตพอที่จะผสมพันธุ์ได้ และแน่นอนว่าเมื่อพูดถึงเรื่องนี้ในโลกของสรรพสัตว์แล้ว มีเรื่องราวของสัตว์มากมายที่คุณต้องเซอร์ไพร์   เพลี้ยอ่อน (Aphid) เพลี้ยอ่อน แมลงปากดูดขนาดเล็กที่พบได้ทั่วโลก เกิดมาพร้อมกับการตั้งท้อง ข้อมูลจาก Ed Spevak ผู้ดูแลสาขาสัตว์ไม่มีกระดูก ประจำสวนสัตว์ St. Louis “พวกมันสร้างแบบจำลองจิ๋วภายในตัว” Spevak กล่าว “เหมือนกับเจ้าตัว Tribbles ในซีรี่ย์ Star Trek ชุดเก่า” ดังนั้นแล้วนั่นแปลว่าเพลี้ยอ่อนเพศเมีย เมื่อเกิดมาก็จะมีไข่เติบโตอยู่ภายในตัวแล้ว นอกจากนั้นเพลี้ยอ่อนจะเลือกใช้การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เมื่อสภาพอากาศไม่สามารถคาดเดาได้ ทั้งนี้เพื่อให้แน่ใจว่าลูกหลานของมันที่เกิดมามีความหลากหลาย และความแข็งแรงที่ยึดหยุ่นมากขึ้น   อะโซโลตล์ (Axolotl) อะโซโลตล์ ซาลาแมนเดอร์หน้าตาน่ารักจากเม็กซิโก มีภาวะปีเตอร์ แพน ซินโดรม (ภาวะไม่อยากเป็นผู้ใหญ่) อะโซโลต์จะมีชีวิตอยู่ในระยะตัวอ่อนเกือบทั้งชีวิตของมัน การสืบพันธุ์ทั้งๆ ที่ยังเป็นตัวอ่อนอยู่หรือยังไม่เติบโตเต็มวัยนี้เรียกการสืบพันธุ์ประเภทนี้ว่า พีโดเจเนซีส (Paedogenesis) โดย […]

ปลาบึก : ราชินีแห่งสายน้ำ

(ภาพบน) นักสำรวจของเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก เซบ โฮแกน (ซ้าย) กำลังช่วยเหลือเจ้าหน้าที่กรมประมงของกัมพูชาติดแท็กติดตามและปล่อยกลับสู่แม่น้ำโขง ซึ่งชาวประมงจับได้ใกล้กับกรุงพนมเปญ เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2558 / ภาพถ่ายได้รับความอนุเคราะห์จาก THE UNIVERSITY OF NEVADA, RENO ปลาบึก เป็นปลาน้ำจืดไม่มีเกล็ดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ขนาดตัวเต็มวัยยาวประมาณ 3 เมตร มีน้ำหนักมากกว่า 250 กิโลกรัม แต่เดิมเป็นปลาเฉพาะถิ่น (endemic species) ที่พบเฉพาะในแม่น้ำโขงและแม่น้ำสาขาเท่านั้น ปัจจุบัน จำนวนประชากร ปลาบึก มีจำนวนน้อยมาก และอยู่ในกลุ่มสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ (Endangered species) ปลาบึกมีชื่อสามัญว่า Mekong giant catfish (Pangasianodon gigas) อาหารของปลาบึกคือพืชน้ำและตะไคร่น้ำ ในประเทศไทยพบการกระจายตัวอยู่ในแม่น้ำโขงตั้งแต่จังหวัดเชียงรายจนถึงจังหวัดอุบลราชธานี ที่ผ่านมา ปลาบึกเป็นปลาที่สร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจให้กับชาวประมงพื้นบ้านเป็นอย่างมาก แต่เนื่องจากประชากรปลาไม่สามารถสืบพันธุ์และเจริญเติบโตทันความต้องการ รวมทั้งปัจจัยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของแม่น้ำโขง ส่งผลให้จำนวนประชากรปลาบึกตามธรรมชาติลดลงอย่างต่อเนื่อง กรมประมงจึงได้พยายามดำเนินการเพาะขยายพันธุ์ จนประสบผลสำเร็จครั้งแรกในปี 2526 ซึ่งจากความสำเร็จดังกล่าวทำให้การศึกษาทางอนุกรมวิธานของปลาบึกสมบูรณ์ยิ่งขึ้น […]