“วิธีรักษาโรคหลอดเลือดสมองและมะเร็งแบบใหม่
ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากวาฬที่ดำน้ำได้ลึกที่สุด”
วาฬคูเวียร์ (Ziphius cavirostris) อาจเป็นชื่อสัตว์ที่คนส่วนใหญ่ไม่รู้จักว่ามีอยู่บนโลกใบนี้ แต่มันสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ดำน้ำได้ลึกที่สุดโดยใช้เวลากว่าร้อยละ 90 ของชีวิตอยู่ใต้น้ำ และไม่มีทางจะรับประกันได้เลยว่าจะพบเห็นมันเมื่อไหร่
ดังนั้นเมื่อ จิลเลียน ไวสส์ (Jillian Wisse) และทีมของเธอได้พบกับวาฬชนิดนี้ มันจึงกลายเป็นความพิเศษขึ้นมา จนในที่สุดมันก็สามารถเข้ามาใกล้พอที่จะเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อและสามารถชื่นชมรอบขีดข่วนเล็ก ๆ จากกิจกรรมในชีวิตประจำวันของวาฬจะงอยปากห่านได้
“พวกมันดูเหมือนน้องหมาอิลลิชบูลด็อกในโลกของวาฬ ฉันชอบเห็นพวกมันมาก” ไวสส์ นักสรีรวิทยาพฤติกรรมจากมหาวิทยาลัยดุ๊ก กล่าว
และในตอนนี้ วาฬที่หายากเป็นพิเศษได้สร้างแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาวิธีการรักษาโรคหลอดเลือดและมะเร็งแบบใหม่
วาฬที่ดำน้ำได้ลึกที่สุดในโลก
ในชีวิตปกติ สัตว์หายากชนิดนี้จะดำลึกลงไปประมาณ 1,000 เมตร (1 กิโลเมตร) และล่าเหยื่อเป็นเวลา 20-40 นาทีติดต่อกันทุกวัน แต่ในกรณีพิเศษนักวิทยาศาสตร์พบว่ามันสามารถลงไปลึกยิ่งกว่าเดิมได้ถึง 2,992 เมตร หรือเกือบ 3 กิโลเมตร และดำน้ำได้นานถึง 222 นาที
มันน่าทึ่งจนไม่มีอะไรเทียบได้แม้แต่วาฬสีน้ำเงินที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็ดำลึกลงไปได้เพียง 500 เมตร และใช้เวลาดำน้ำประมาณ 10-20 นาทีเท่านั้น ขณะที่นักดำน้ำที่เก่งที่สุดของมนุษย์สามารถลงไปลึก 254 เมตร และใช้เวลาเพียง 25 นาที
ต้องขอบคุณร่างกายของวาฬคูเวียร์ที่ผ่านการปรับตัวมาอย่างพิเศษ ทำให้พวกมันอยู่รอดจากภาวะขาดออกซิเจนในระดับที่ฆ่ามนุษย์ได้อย่างง่ายดายได้ ด้วยความสามารถนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าพวกมันทำได้อย่างไร และยิ่งกว่านั้นคือจะนำความสามารถนี้มาปรับใช้กับการรักษาของมนุษย์ได้อย่างไร
วิวัฒนาการระดับเซลล์
เนื่องจากการขาดออกซิเจนสภาวะที่มีบทบาทสำคัญตั้งแต่โรคหลอดเลือดสมองไปจนถึงมะเร็ง การทำความเข้าใจความสามารถของวาฬคูเวียร์อาจเป็นหนึ่งในวิธีที่สามารถช่วยเหลือมนุษย์ในอนาคตได้ และโครงการของ ไวสส์ คือหนึ่งในความพยายามนั้น
แต่ปัญหาใหญ่ก็คือนักวิทยาศาสตร์ต้องศึกษาเนื้อเยื่อจากสัตว์ดำน้ำที่มีชีวิต เพื่อดูว่าเซลล์ของพวกมันทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมทื่มีออกซิเจนต่ำ ซึ่งนำไปสู่ปัญหาใหญ่ต่อไปคือ พวกเขาต้องเจอวาฬคูเวียร์และทำการเก็บผิวหนังให้ได้
“การได้ข้อมูลจากวาฬเป็นเรื่องยาก พวกมันเข้าใกล้ได้ยากมาก” นิโคลา ควิก (Nicola Quick) นักวิทยาศาสตร์ทางทะเลและหนึ่งในหัวหน้าโครงการกล่าว แม้ว่าผิวหนังจะไม่ได้เป็นตัวแทนระบบของร่างกายทั้งหมด แต่ก็เป็นส่วนที่เข้าถึงได้ง่ายที่สุด
วิธีที่วางแผนไว้คือ ใช้ลูกดอกเจาะผิวหนังออกจากชั้นไขมันหนา ๆ ของวาฬ “ลองนึกภาพว่าคุณหยิบดินสอเบอร์ ดึงยางลบออก จิ้มตัวเอง แล้วดึงมันออกมา นั่นแหละคือสิ่งที่เกิดขึ้น” ไวสส์ อธิบาย
เซลล์ผิวหนังเหล่านี้จะถูกเพิ่มจำนวนขึ้นในห้องปฏิบัติการณ์ และจะถูกทดลองในสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำเพื่อจำลองสถานการณ์ที่เกิดขึ้นกับวาฬเมื่อดำน้ำลึก ผลลัพธ์เบื้อต้นชี้ให้เห็นว่า ผิวหนังของวาฬคูเวียร์ดูเหมือนจะยังคงใช้ออกซิเจนในระดับสูง ในขณะที่เซลล์ผิวหนังของโลมา วัว และมนุษย์จะลดการใช้ออกซิเจนลงเมื่อออกซิเจนมีจำกัด
นอกจากนี้การวิเคราะห์พันธุกรรมเชิงลึกยังพบว่า มียีนที่คอยควบคุมการผลิตพลังงานของไมโทคอนเดรีย (แหล่งพลังงานของเซลล์) แตกต่างจากมนุษย์ มันจึงหมายความว่าวาฬมีการปรับตัวทางพันธุกรรมที่ทำให้พวกมันยังคงผลิตพลังงานได้แม้ในสภาวะที่มีออกซิเจนจำกัด ขณะที่มนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกอื่น ๆ ไม่มี
เลือดมากขึ้น เผาผลาญช้าลง
ก่อนหน้านี้การศึกษาแมวน้ำและวาฬที่ตายแล้วได้เผยให้การเปลี่ยนแปลง เช่นในแมวน้ำและวาฬที่ตายแล้วซึ่งมีปริมาณเลือดมากกว่ามนุษย์ประมาณ 2 เท่า และมีฮีโมโกลบินมากกว่าพวกเรามาก
“พวกมันคงจะโดนจับปรับแพ้ทุกครั้งที่มีการทดสอบสารกระตุ้นในเลือดตอนแข่งโอลิมปิก” ลารส์ โพล์คโลว์ (Lars Folklow) นักสรีรวิทยาสัตว์จากมหาวิทยาลัยอาร์กติกแห่งนอร์เวย์ กล่าว
ปริมาณเลือดที่เพิ่มขึ้นหมายความว่า สัตว์เหล่านี้มีฮีโมโกลบิน (โปรตีนที่จับกับออกซิเจนในเลือดและขนส่งไปยังอวัยวะอื่น ๆ) มากขึ้น ทำให้แมวน้ำและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ที่ดำน้ำเก่ง มีความสามารถในการกักเก็บออกซิเจนสูงมาก พวกมันสามารถขึ้นมาบนผิวน้ำโดยมีปริมาณออกซิเจนในเลือดต่ำมากจนมนุษย์อาจจะหมดสติได้
จากการประมาณการของวาฬสเปิร์มที่เกยตื้นพบว่า เลือดคิดเป็นร้อยละ 20 ของน้ำหนักตัวเลยทีเดียว ขณะที่มนุษย์นั้นคิดเป็นราว 7-8 เปอร์เซ็นเท่านั้น งานวิจัยก่อนหน้าเผยให้เห็นว่า วาฬสามารถลดอัตราการเผาผลาญพลังงานลดได้อย่างมากเมื่อต้องดำน้ำเป็นเวลานาน ๆ
โดยอัตราการเต้นหัวใจปกติจะอยู่ที่ 30-40 ครั้งต่อนาทีที่ผิวน้ำ ก็จะลดลงเหลือต่ำกว่า 10 ครั้งต่อนาทีเมื่อดำน้ำลึก การลดลงนี้จะไปลดปริมาณการไหลเวียนของเลือดและออกซิเจนไปยังส่วนที่ไม่สำคัญเช่น ระบบย่อยอาหาร ไต และกล้ามเนื้อ
“ไม่จำเป็นต้องเร่งการทำงานของไตให้เต็มที่ หรือย่อยอาหารมื้อล่าสุดของคุณในขณะที่ดำน้ำอยู่” โพล์คโลว์ อธิบาย แต่วาฬจะเลือกส่งเลือดและออกซิเจนไปยังอวัยวะสำคัญอื่น ๆ เช่น สมอง มากขึ้น
เจาะลึกสมอง
สมองเป็นอวัยวะที่มีความเสี่ยงสูงสุดต่อการขาดออกซิเจนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นักวิทยาศาสตร์ได้เก็บตัวอย่างสมองจากวาฬหลายชนิดที่เกยติ้นตาย วัดระดับการทำงานของยีนที่สร้างโปรตีนนิวโรโกลบิน เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ประสาทในสมองของพวกมันทำงานอย่างไรเมื่อออกซิเจนหมด
พวกเขาพบว่ายีนสร้างนิวโรโกลบินในวาฬนั้นมีกิจกรรมสูงกว่าสัตว์เลี้ยงลูกที่ไม่ได้ดำน้ำถึง 4-15 เท่า แต่กิจกรรมของยีนในแมวน้ำนกลับไม่สูงมากเท่า ทีมวิจัยเชื่อว่านี่อาจเป็นผลจากวิวัฒนาการที่แยกตัวออกไปในวาฬและแมวน้ำ อย่างไรก็ตามเนื้อเยื่อเหล่านี้มาจากสัตว์ที่ตายแล้ว การตรวจสอบเนื้อเยื่อจากสัตว์ที่ยังมีชีวิตอยู่ จะให้คำตอบที่ชัดเจนขึ้นได้
“สิ่งหนึ่งที่เราสนใจอยากรู้ก็คือ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลรับมือกับการอักเสบได้อย่างไรเมื่อดำน้ำในระดับความลึกสุดขั้วเช่นนี้” เจสัน โซมาเรลลี แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านมะเร็งวิทยาจากมหาวิทยาลัยดุ๊ก และหนึ่งในผู้นำโครงการวาฬ กล่าว
ในมนุษย์ ภาวะออกซิเจนต่ำมักสัมพันธ์กับการอักเสบ ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ความเสียหายของเนื้อเยื่อหรือการเสียชีวิต แต่สัตว์เหล่านี้ได้พัฒนาวิธีการเพื่อควบคุมและจัดการการตอบสนองต่อการอักเสบอย่างระมัดระวัง
ในตอนนี้ ยาที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาของวาฬยังคงเป็นเพียงสมมิตฐาน แต่นักวิจัยด้านภาวะออกซิเจนต่ำไม่ใช่กลุ่มเดียวที่สนใจ ห้องปฏิบัติการอื่น ๆ เองก็กำลังศึกษาความสามารถของวาฬเช่นอายุขัยของวาฬหัวคันศร ในด้านระบบซ่อมแซมดีเอ็นเอ
นักวิทยาศาสตร์หวังว่างานวิจัยของพวกเขาจะช่วยให้มนุษย์เอาชนะโรคต่าง ๆ ตั้งแต่โรคหลอดเลือดสมองไปจนถึงมะเร็งได้ ถึงอย่างนั้นภายในช่วงเวลา 1 นาทีครึ่งที่วาฬคูเวียร์โผล่ขึ้นมาเหนือน้ำ ก็ยังคงเป็นช่วงเวลาแห่งความพิเศษสำหรับผู้หลงใหลในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดนี้
“แต่ช่วงเวลาที่ฉันชอบมากที่สุดก็คือตอนที่พวกมันหันกลับมามองตรง ๆ เข้ามาในตาฉัน” ไวสส์ กล่าว “พวกมันรู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้น”
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://www.nationalgeographic.com
อ่านเพิ่มเติม : ตัวต่อกับกุญแจชะลอความแก่ : วิทยาศาสตร์เบื้องหลัง
“นาฬิกาชีวภาพ” ที่อาจเปลี่ยนได้
