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

แตนยักษ์เอเชีย บุกสหรัฐฯ และนี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ

แตนยักษ์เอเชีย แตนขนาดใหญ่ที่สุดในโลกถูกพบในรัฐวอชิงตัน เจ้าหน้าที่กำลังพยายามควบคุมไม่ให้เกิดการแพร่พันธุ์ แตนรูปร่างแปลกตา โดดเด่นด้วยสีส้มสลับดำ และเหล็กในยาวแหลม ถูกพบใกล้เมืองเบลน รัฐวอชิงตัน เมื่อปลายปี 2019 ผลจากการระบุชนิดพันธุ์ พบว่าพวกมันคือ แตนยักษ์เอเชีย (Asian giant hornet) แตนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ขนาดประมาณเกือบสองนิ้วเมื่อโตเต็มที่ นักวิทยาศาสตร์ต่างกังวลว่า แตนชนิดนี้จะแพร่กระจายไปทั่ววอชิงตันและรัฐอื่นๆ ซึ่งเป็นอันตรายต่อผึ้งในท้องถิ่น และอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ ไม่มีใครทราบว่าแมลงชนิดนี้มาถึงสหรัฐฯ ได้อย่างไร แต่การค้นพบครั้งนี้เปรียบเหมือนสัญญาณเตือน และกลายเป็นกระแสในโลกออนไลน์ โดยได้รับการเรียกขานว่า “แตนมรณะ” (Murder hornet) ผู้ล่าชนิดนี้เป็นสัตว์เฉพาะถิ่นในเอเชียตะวันออก และญี่ปุ่น อีกทั้งขึ้นชื่อเรื่องการเป็นศัตรูของฝูงผึ้งน้ำหวาน ด้วยพิษที่อยู่ในเหล็กในยาวแหลม เป็นที่ทราบกันดีว่า การต่อยหนึ่งครั้งสามารถปลิดชีพคนได้ ในประเทศญี่ปุ่นมีคนเสียชีวิตจากการถูกแตนยักษ์ต่อยประมาณ 30 ถึง 50 คนต่อปี ในปี 2013 เมื่อประชากรของแตนยักษ์เพิ่มขึ้นอย่างผิดปกติ พวกมันฆ่าคนราว 42 คนในจังหวัดหนึ่งของประเทศจีน ส่วนใหญ่เกิดจากความไม่ตั้งใจ เมื่อมนุษย์เข้าใกล้รังหรือไปรบกวนรังของมัน แมลงชนิดนี้ “กำจัดได้ยาก” คริส ลูนีย์ นักกีฏวิทยา ประจำสำนักงานเกษตรรัฐวอชิงตัน […]

การผจญภัยของหอยทาก

หลังตกจากสวรรค์ ฮีโร่ตัวจิ๋วของเรากำลังพยายามหาทางที่จะกลับไป ชวนชมมหากาพย์การเดินทางของหอยทากภายในโลกที่ทุกอย่างดูใหญ่บึ้ม โลกแห่งการผจญภัยและแฝงไปด้วยอันตราย ร่วมเดินทางไปกับโลกอันน่าพิศวงนี้…แล้วคุณจะตกหลุมรักหอยทาก   อ่านเพิ่มเติม : ภาพหาชมยากของยีราฟเผือก, ชมความมหัศจรรย์เมื่อนางฟ้าทะเลผสมพันธุ์

วิกฤตินกทะเล

เหล่าวิหคแห่งท้องทะเลกำลังประสบความสูญเสียอย่างใหญ่หลวงการจะปกป้องพวกมันต้องเริ่มจากการรู้จักนกทะเลเหล่านี้ให้มากขึ้น