基因演化反而不利?海洋哺乳動物農藥防禦基因退化

作者 | 發布日期 2018 年 08 月 13 日 11:59 | 分類 環境科學 , 生態保育 follow us in feedly

農藥中的有機磷是一種劇毒,喝下去不但會致命,幾十年前就有研究發現長期低劑量接觸有機磷可能造成慢性腦損傷,現在這種對人類有害的化學物質隨著水污染日趨嚴重,可能也會對海洋哺乳動物造成影響。



英國生物學家達爾文(Charles Robert Darwin)發現海洋哺乳動物如海獅、海牛、海豚、海豹其實是陸地動物進化而來,譬如海豹鰭其實是腳、鯨魚的氣孔是鼻子的演化結果。這些進化都是為了適應海中生活,由於動物的演化過程一直在進行,最近美國一群科學家從海洋哺乳動物的 DNA 發現關於適應性的更多細節。

紐約時報(The New York Times)引述一篇最近刊登在科學 《Science》期刊的研究指出,科學家的確發現 DNA 的不同,有些基因進化為新的東西,但有一些停止運作。最令科學家擔憂的是除了海象、海豹和斑點海豹等少數例外,所有的海洋哺乳動物都停止生產一種稱為對氧磷酶(PON1)的酶,這種酶可以快速分解有機磷酸鹽,為農藥毒性提供必要防禦。先前研究發現沒有對氧磷酶的老鼠暴露在化學物質下很快就會死亡。

為了研究該基因是否正常運作,研究人員從一系列哺乳動物物種中採集血漿,然後在血漿的等離子體中添加殺蟲劑。陸地哺乳動物的血漿很快就破壞化學物質,但來自海豚、海牛、海獅和海象的血漿未能清除農藥。

研究指出,哺乳動物並沒有演化出可以對抗殺蟲劑與農藥的對氧磷酶,但我們身體中的對氧磷酶可以分解身體自然產生的其他有害分子,這些含氧分子會破壞我們的細胞,引起各種問題,如血管壁上積聚的斑塊,對氧磷酶不足的人患動脈粥樣硬化和心臟病的風險更大。

這項新研究提出,因為許多地方的哺乳動物會經過農地附近的水域,或是農地噴灑農藥後立即下大雨使得農藥被沖刷至海中,使近海的海洋哺乳動物吸收過量的有機磷,而海洋哺乳動物的對氧磷酶 DNA 退化,可能會更容易受到這些化學物質的影響。

科學家猜測,對氧磷酶減少可能是海洋哺乳動物長時間在水下生活而演化的結果,或許海洋哺乳動物已經進化出一種新的可更有效防禦含氧分子的方法,使對氧磷酶變得不必要。

為了得知海洋哺乳動物體內是否正在累積殺蟲劑,研究團隊計劃檢查海牛和海豚的有機磷積累情況,同時進行更多研究以了解這些人類在一世紀前開始使用的毒性物質,對整體環境造成的影響。

(首圖來源:Flick/Josh Hallett CC BY 2.0)