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”
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
