สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป - National Geographic

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป

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

หมาป่าจากเชอร์โนบิลอาจกำลังแพร่ยีนกลายพันธุ์

เรื่องแนะนำ

ชมการต่อสู้ของนกอินทรีแบบสโลว์โมชั่น

ชมการต่อสู้ของนกอินทรีแบบสโลว์โมชั่น ปกติแล้วนกอินทรีหัวขาวไม่ใช่สัตว์ที่จะก้าวร้าวกับพวกเดียวกันเอง แต่ดูหมือนว่าอาหารที่หาได้ยากเย็นจะเป็นตัวจุดชนวน ในอินทรีสายพันธุ์นี้ตัวเมียมักมีสีสันไมโดดเด่นเท่าตัวผู้ แต่พวกมันมีขนาดที่ใหญ่กว่า ฟุตเทจของวิดีโอการต่อสู้ของนกอินทรีนี้เป็นผลงานบันทึกโดย Christians Sasse ช่างภาพผู้ตามถ่ายภาพของฝูงนกอินทรีหัวขาวในเมือง Dutch Harbor บนเกาะ Aleutian ของรัฐอลาสกา นกอินทรีหัวขาวถือได้ว่าเป็นสัญลักษณ์ของประเทศสหรัฐอเมริกา ด้วยเหตุผลที่ว่ามันเป็นนกอายุยืนยาว แข็งแรง มีสายตาที่เฉียบคมว่องไว ทั้งยังเป็นนกประจำถิ่นที่มีความสง่างาม และแสดงออกถึงอิสระภาพ จะงดงามแค่ไหนลองชมกัน   อ่านเพิ่มเติม นกอินทรีเหล่านี้คุณอาจไม่เคยรู้จักมาก่อน

สำรวจโลก : รูปทรงของไข่เกี่ยวข้องการบินอย่างไร

รูปทรงของไข่เกี่ยวข้องการบินอย่างไร รูปทรงไข่นก มีความหลากหลายอย่างเหลือเชื่อ และนักวิทยาศาสตร์ก็สงสัยมานานแล้วว่า ทำไมเป็นเช่นนั้น เป็นไปได้ไหมว่ารูปทรงบางอย่างช่วยปกป้องไข่ไม่ให้แตกง่าย หรือช่วยให้ซุกอยู่ในรังได้อย่างกระชับแน่น หรืออาริสโตเติลจะพูดถูกที่สันนิษฐานว่า ไข่รูปร่างยาวแหลมเป็น ลูกนกเพศเมีย ส่วนไข่รูปร่างกลมกว่ามีลูกนกเพศผู้อยู่ข้างใน (จริง ๆ ไม่เป็นเช่นนั้น) เพื่อไขปริศนาเกี่ยวกับ รูปทรง ของไข่นก นักชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน แมรี แคสเวลล์ สตอดดาร์ด และเพื่อนร่วมงานตรวจสอบไข่เกือบ 50,000 ฟองจากนกมากกว่า 1,400 ชนิดพันธุ์ พวกเขาจำแนกไข่โดยอิงกับความไม่สมมาตรและความรี และพบว่ายิ่งไข่มีรูปทรงแหลมหรือรีมากเท่าใด ก็มีโอกาสมากขึ้นเท่านั้นที่จะมาจากนกซึ่งเป็นยอดนักบิน “เราแทบไม่เชื่อเลยว่า คำอธิบายที่ดีที่สุดข้อหนึ่งของความหลากหลายเกี่ยวกับรูปทรงไข่นั้นจะเกี่ยวข้องกับความสามารถในการบิน” สตอดดาร์ดบอก ตัวอย่างเช่น นกเมอร์เรธรรมดาซึ่งมีไข่รูปทรงแหลมและรีมาก (ด้านล่าง) เป็นยอดนักดำนํ้าขณะที่นกตัวใหญ่บินไม่ได้อย่างนกกระจอกเทศและนกอีมูฟักเป็นตัวจากไข่ที่เกือบจะเรียกได้ว่ากลมกลึง แต่นกเพนกวินดูจะแหกกฎออกไป แม้นกนํ้าชนิดนี้จะบินไม่ได้ แต่ไข่ของพวกมัน กลับมีลักษณะอสมมาตร การค้นพบนี้ ทำให้นักวิจัยตั้งสมมุติฐานว่า “กระบวนการเดียวกันที่อาจมีอิทธิพลต่อรูปทรงไข่ในนกยอดนักบิน ก็อาจเกิดขึ้นกับนกยอดนักว่ายนํ้าอย่างเพนกวิน ด้วยเช่นกัน” สตอดดาร์ดสรุป เรื่อง แฮนนาห์ แลง ภาพถ่าย ฟรานส์ แลนทิง รูปประกอบ เดซี จง […]

ไขความลับเบื้องหลังปีกอันทรงพลังของเทอโรซอร์

ไขความลับเบื้องหลังปีกอันทรงพลังของ เทอโรซอร์ เทอโรซอร์ ประสบความสำเร็จในการบินแบบกระพือปีกหลายสิบล้านปีก่อนนกหรือค้างคาวเสียอีก สัตว์เลื้อยคลานมีปีกเหล่านี้เป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังพวกแรกๆ และเป็นสัตว์ขนาดใหญ่สุดที่เคยบิน เนื่องจากพวกมันมีรยางค์ที่แข็งแรงสำหรับการบินขึ้น มีโครงกระดูกที่เบามากและปีกที่ผ่านการปรับเปลี่ยนผ่านวิวัฒนาการมาโดยเฉพาะ ลองชมอินโฟกราฟฟิกที่จัดทำขึ้นนี้ ด้วยกระดูกที่วิวัฒนาการมาเป็นพิเศษตลอดจนถุงลม กล้ามเนื้อและเส้นใย คุณผู้อ่านจะเข้าใจได้ว่าเหตุใดมันจึงกลายมาเป็นราชาผู้ครองท้องฟ้าในโลกยุคโบราณ สามารถชมภาพแบบขยายขนาดได้ ที่นี่   อ่านเพิ่มเติม : ไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่ มีสี่ปีกแต่บินไม่ได้, เทอโรซอร์ยักษ์ใหญ่ครองเวหา

Follow Me

NATIONAL GEOGRAPHIC ASIA

Contact

เว็บไซต์ : ngthai.com

บริษัท อมรินทร์พริ้นติ้งแอนด์พับลิชชิ่ง จำกัด (มหาชน)

Tel : 02-422-9999 ต่อ 4244

© COPYRIGHT 2018 AMARIN PRINTING AND PUBLISHING PUBLIC COMPANY LIMITED.