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

ค้างคาวจำศีลในหิมะ

ค้างคาวจำศีลในหิมะ สิ่งมีชีวิตตัวจิ๋วชนิดใดกันนะที่อาศัยอยู่ในรูหิมะ ของญี่ปุ่น…มันคือค้างคาวจมูกท่อที่กำลังจำศีล หากไม่นับรวมหมีขั้วโลกแล้ว ค้างคาวน่าจะเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพียงชนิดเดียวที่สามารถมีชีวิตรอดแม้อาศัยอยู่ในกองหิมะได้ ต่างกันตรงที่พวกมันไม่มีขนหนาและชั้นไขมันเหมือนหมีขั้วโลก ในการเอาชีวิตรอดจากหิมะ ค้างคาวจมูกท่อจะลดอุณหภูมิร่างกายตลอดจนอัตราการเต้นของหัวใจ เพื่อใช้พลังงานน้อยที่สุด นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบหลังสงสัยมานานว่าเจ้าสัตว์ขนาดเล็กเหล่านี้สามารถเอาชีวิตรอดจากฤดูหนาวได้อย่างไร นอกจากนั้นภาพจากกล้องจับความร้อนยังแสดงให้เห็นว่าค้างคาวสามารถฟื้นคืนอุณหภูมิร่างกายได้อย่างรวดเร็ว เพื่อบินหนีไปก่อนกองหิมะที่มันขุดรูอยู่อาศัยไว้จะถล่มลงมาทับอีกด้วย สำหรับสาเหตุที่พวกมันเลือกจำศีลในกองหิมะนั้น นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็นเพราะเพื่อหลีกเลี่ยงจากการถูกล่า อีกทั้งยังง่ายต่อการหาน้ำอีกด้วย   อ่านเพิ่มเติม ค้างคาวแวมไพร์มีชีวิตด้วยเลือดเพียงอย่างเดียวได้อย่างไร?

แมวป่านักล่าผู้ลี้ลับ

เรื่อง ครีสทีน เดลลามอร์ ภาพถ่าย โจเอล ซาร์โทรี “มันอยู่ใกล้มากครับ” เคร์มัน การ์โรเต กระซิบ พร้อมกับชี้ไปยังเครื่องรับสัญญาณวิทยุแบบมือถือที่กำลังรับสัญญาณ จากเอเลนา ณ ที่ใดที่หนึ่งในสวนมะกอกริมทางหลวงอันจอแจทางตอนใต้ของประเทศสเปน  แมวป่าลิงซ์ไอบีเรียกับลูกสองตัวอาจเฝ้ามองเราอยู่ หากไม่ได้ปลอกคอติดเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ เราจะไม่มีทางรู้เลยว่า แมวป่าที่หายากที่สุดชนิดหนึ่งในโลกกำลังหมอบอยู่ท่ามกลางแถวต้นไม้ที่ปลูกเรียงกันอย่างเป็นระเบียบ “เมื่อสิบปีก่อน เราคาดไม่ถึงเลยครับว่า แมวป่าลิงซ์จะขยายพันธุ์ในถิ่นอาศัยแบบนี้ได้” การ์โรเตกล่าว เขาเป็นนักชีววิทยาในโครงการไลฟ์+ไอเบอร์ลินซ์ (Life+Iberlince Project) ซึ่งเป็นกลุ่มองค์กรกว่า 20 องค์กรนำโดยรัฐบาลที่ทำงานเพื่อคืนสัตว์นักล่าลายจุดชนิดนี้สู่คาบสมุทรไอบีเรีย ที่จริงแมวซึ่งมีดวงตาสีเหลืองอำพันและเคราเป็นพุ่มชนิดนี้ เริ่มฟื้นตัวขึ้นในที่สุดหลังจากลดจำนวนลงเป็นเวลาหลายทศวรรษ ตอนที่ไอเบอร์ลินซ์ยื่นมือเข้าช่วยเหลือเมื่อปี 2002 มีแมวป่าลิงซ์กระจายอยู่ทั่วป่าไม้พุ่มในแถบเมดิเตอร์เรเนียนไม่ถึงหนึ่งร้อยตัว จำนวนของพวกมันถดถอยจากการล่าและไวรัสที่เกือบกำจัดกระต่ายพันธุ์ยุโรปซึ่งเป็นอาหารหลักให้หมดไปจากภูมิภาค ประชากรของแมวป่าลิงซ์ลดลงจนความหลากหลายทางพันธุกรรมของพวกมันลดต่ำถึงระดับอันตราย เคราะห์ดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์ แมวป่าลิงซ์ขยายพันธุ์ได้ดีในสถานเพาะเลี้ยง และตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา มีแมวป่าลิงซ์จำนวน 176 ตัวได้รับการปล่อยคืนสู่ถิ่นอาศัยที่ได้รับการคัดเลือก  พวกมันมีอัตราการรอดชีวิตราวร้อยละ 60 และมีสองสามตัวใช้ชีวิตได้เก่งกว่าที่คาดการณ์ไว้ ในบรรดาแมวป่าทั่วโลกทั้งหมด 38 ชนิด 31 ชนิดจัดเป็นสัตว์วงศ์แมวขนาดเล็ก โดยมีขนาดหลากหลายตั้งแต่แมวลายจุดสีสนิมหนัก 1.5 กิโลกรัมจนถึงแมวป่าลิงซ์ยูเรเชียหนัก 20 […]

ปฏิบัติการช่วยเหลือหมีลิ้นยักษ์

ลิ้นของมันบวมเป่งและห้อยยาวลงมาเกือบถึงพื้น ทั้งยังหนักเสียจนบางครั้งมันต้องพักหัวเป็นระยะๆ นี่คืออาการที่เกิดขึ้นกับ Nyan htoo หมีควายในสวนสัตว์ของเมียนมา ซึ่งสาเหตุของอาการประหลาดนี้ยังคงเป็นปริศนา ในปี 2016 บรรดาสัตวแพทย์และผู้เชี่ยวชาญตัดสินใจเดินทางไปยังเมียนมา ร่วมมือกันผ่าตัดเพื่อช่วยหมีตัวนี้ โชคดีที่การผ่าตัดประสบความสำเร็จและ Nyan htoo กลับมามีชีวิตที่ปกติอีกครั้ง ทั้งนี้มันอาศัยอยู่ในกรงร่วมกัยหมีควายพี่น้องของมันอีกตัวที่ชื่อ Kan htoo ทั้งคู่ได้รับความช่วยเหลือจากเจ้าหน้าที่ให้รอดพ้นจากเงื้อมือของกลุ่มลักลอบค้าสัตว์ เมื่อครั้งที่พวกมันยังเด็ก ในฐานะมนุษย์แล้วความเมตตาที่พวกเขามอบให้แก่หมีตัวนี้ ช่างน่ายกย่องเป็นอย่างยิ่ง   อ่านเพิ่มเติม : สุนัขเปลี่ยนสีหน้าเมื่อมนุษย์ให้ความสนใจ, หมึกประหลาดตัวโปร่งใส ถูกค้นพบจากใต้ทะเลลึก