โลมาที่เป็นโรคอัลไซเมอร์: สิ่งที่ท้องทะเลเผยให้เห็นเกี่ยวกับสมองของเรา

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มได้ค้นพบความจริงที่อย่างน้อยที่สุดก็ชวนขนลุก: ปัจจุบันพบโลมาที่เกยตื้นและมีอาการสมองเสียหายมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์สิ่งที่เคยเป็นเพียงข้อสงสัยที่เกิดขึ้นอย่างโดดเดี่ยว ปัจจุบันได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาทางพันธุกรรม การวิเคราะห์สารพิษ และการชันสูตรศพอย่างละเอียดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลเหล่านี้ในฟลอริดา สก็อตแลนด์ และส่วนอื่นๆ ของโลก

นี่ไม่ใช่เพียงแค่เรื่องน่าสนใจทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น ผลการค้นพบเหล่านี้เชื่อมโยงสามส่วนสำคัญของปริศนาเดียวกัน ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ มลพิษทางน้ำ และโรคความเสื่อมของระบบประสาทโลมาทำหน้าที่เป็น «ผู้เฝ้าระวัง» ที่แท้จริงของท้องทะเล และจากการสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองของพวกมัน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนสงสัยว่านี่อาจเป็นสัญญาณเตือนล่วงหน้าถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นกับเผ่าพันธุ์มนุษย์ของเราก็เป็นได้

โลมาที่มีลักษณะคล้ายโรคอัลไซเมอร์: สิ่งที่ค้นพบจริง ๆ คืออะไร

หนึ่งในกรณีศึกษาที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดที่สุดมาจากชายฝั่งตะวันออกของรัฐฟลอริดา ในทะเลสาบอินเดียนริเวอร์ ซึ่งเป็นปากแม่น้ำที่อุ่นขึ้นจากสภาพภูมิอากาศและเต็มไปด้วยสารอาหารจากปุ๋ยทางการเกษตรและน้ำเสีย เป็นเวลานานเกือบสิบปีแล้วที่… นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไมอามีได้วิเคราะห์สมองของโลมาปากขวด (Tursiops truncatus) จำนวน 20 ตัวที่เกยตื้นในทะเลสาบแห่งนี้ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ขึ้นชื่ออย่างน่าเศร้าในเรื่องการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายขนาดเล็กที่เป็นพิษซ้ำแล้วซ้ำเล่า

มีการระบุสารพิษต่อระบบประสาทชนิดเฉพาะเจาะจงในสัตว์เหล่านี้: กรด 2,4-ไดอะมิโนบิวทิริก (2,4-DAB) เป็นกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ผลิตโดยสาหร่ายและแบคทีเรียบางชนิดสารนี้สะสมอยู่ในเนื้อเยื่อสมองของพวกมันในระดับที่สูงเกินปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูร้อนที่สาหร่ายพิษเจริญเติบโตมากที่สุด ในบางกรณี ความเข้มข้นของ 2,4-DAB ในสมองสูงถึงระดับหนึ่ง สูงกว่า 2.900 เท่า ในช่วงฤดูที่ดอกไม้บาน มากกว่าช่วงที่ไม่มีดอกไม้บาน

โลมาได้รับสารพิษเข้าไปทาง ปลาและหอยที่ปนเปื้อนเช่นเดียวกับที่สัตว์อื่นๆ (รวมถึงมนุษย์) ได้รับผลกระทบจากสารประกอบที่ปล่อยออกมาจาก «ปรากฏการณ์น้ำทะเลสีแดง» การสะสมทางชีวภาพตามห่วงโซ่อาหารนี้ทำให้โลมาได้รับผลกระทบเช่นกัน ชนิดพันธุ์ที่เป็นตัวชี้วัดสถานะของระบบนิเวศชายฝั่งเพราะพวกมันสะสมสารที่หมุนเวียนอยู่ในสิ่งแวดล้อมทางทะเลไว้ในร่างกายเป็นเวลาหลายปี

ผลการค้นพบที่น่าตกใจที่สุดเกิดขึ้นเมื่อนักวิจัยไม่ได้วัดปริมาณสารพิษเพียงอย่างเดียว แต่ยังเจาะลึกไปถึงชีววิทยาระดับโมเลกุลของสมองด้วย โดยการวิเคราะห์ทรานสคริปโตม (ยีนที่กำลังแสดงออกอย่างแข็งขัน) ของเปลือกสมอง พวกเขาพบมากกว่า… ยีน 500 ยีนที่มีการแสดงออกเปลี่ยนแปลงไปในโลมาที่สัมผัสกับสาหร่ายพิษหลายตัวในนั้นเป็นตัวเดียวกันกับที่พบว่ามีการทำงานผิดปกติในสมองของมนุษย์ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์

การเปลี่ยนแปลงไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในพื้นที่เล็กๆ เท่านั้น: ในระดับของเส้นทางประสาทนั้นถือเป็นเรื่องสำคัญ สมองของโลมาเหล่านี้เริ่ม «พูดภาษาเดียวกัน» กับสมองของผู้ป่วยโรคสมองเสื่อมแล้วงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Communications Biology (Nature) ได้ยืนยันเป็นครั้งแรกอย่างหนักแน่นถึงแนวคิดที่ว่า สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลอาจแสดงลักษณะทางพันธุกรรมที่เกือบจะเหมือนกับโรคในมนุษย์

การแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและสารพิษต่อระบบประสาท 2,4-DAB

การแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายขนาดเล็กที่เป็นพิษชนิดอื่นๆ ซึ่งในภาษาอังกฤษเรียกว่า บุปผาสาหร่ายที่เป็นอันตราย การระบาดของสาหร่ายที่เป็นอันตราย (HABs) กลายเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยขึ้นเรื่อยๆ ตามชายฝั่งและในทะเลสาบน้ำอุ่น ภาวะโลกร้อนและสารอาหารส่วนเกิน (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) จากภาคเกษตรกรรมและน้ำเสีย ก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเจริญเติบโตของ «สาหร่ายสีเขียว» เหล่านี้.

ในสถานที่อย่างเช่นทะเลสาบอินเดียนริเวอร์ ปรากฏการณ์ «ดอกไม้บานสะพรั่งครั้งใหญ่» เกิดขึ้นเกือบทุกฤดูร้อนพวกมันลดระดับออกซิเจนในน้ำลงอย่างมาก ทำให้ปลาขาดอากาศหายใจ และทำลายทุ่งหญ้าทะเลซึ่งเป็นแหล่งอาหารของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ นอกจากผลกระทบที่มองเห็นได้เหล่านี้แล้ว พวกมันยังปล่อยสารพิษมากมายที่สะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหาร ตั้งแต่ปลา หอย นกทะเล สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก และแน่นอนว่ารวมถึงโลมาและมนุษย์ที่บริโภคอาหารทะเลหรือสูดดมละอองลอยที่ปนเปื้อนเข้าไปด้วย

2,4-DAB ซึ่งเป็นสารที่อยู่ในงานวิจัยของรัฐฟลอริดา เคยถูกพิจารณาว่าเป็นสารที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาต่อระบบประสาท (neurolathyrogenic compound) ซึ่งหมายความว่า สามารถทำลายเส้นใยประสาทและเปลี่ยนแปลงสมดุลทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทได้สารนี้ทำหน้าที่เป็นกรดอะมิโนกระตุ้นที่สามารถทำให้เกิดอาการหงุดหงิดง่าย ตัวสั่น ชัก และอาการทางระบบประสาทอื่นๆ ในกรณีที่ได้รับสารนี้ในปริมาณมากเฉียบพลัน

หัวใจสำคัญของงานใหม่เหล่านี้คือ สาร 2,4-DAB เป็นอันตรายไม่ว่าจะได้รับในปริมาณเรื้อรัง ปานกลาง หรือตามฤดูกาลก็ตามทุกฤดูร้อนที่มีการเบ่งบานอย่างรุนแรงเปรียบเสมือนคลื่นกระแทกที่ทิ้งร่องรอย «แผลเป็น» ระดับโมเลกุลไว้ในสมองของโลมา ในแต่ละฤดูที่อบอุ่น การเปลี่ยนแปลงจะสะสมมากขึ้นในการแสดงออกของยีน โปรตีนที่สำคัญ และโครงสร้างของเซลล์ประสาท ราวกับว่าสภาพแวดล้อมกำลังสร้างความเสียหายเป็นชั้นๆ ซึ่งยากที่จะแก้ไขได้

รูปแบบดังกล่าวชัดเจนมากจนนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบยืนยันความสัมพันธ์โดยตรงแล้ว: ยิ่งโลมาตัวนั้นมีชีวิตอยู่ท่ามกลางปรากฏการณ์สาหร่ายพิษติดต่อกันนานเท่าใด ความเสียหายทางพันธุกรรมที่สังเกตได้ก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้นความเสื่อมโทรมไม่ได้เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน แต่ค่อยๆ พัฒนาขึ้นทีละฤดูกาล โดยมีอุณหภูมิของทะเลและมลพิษเป็นตัวเร่งให้เกิดความเสื่อมโทรม

สมองของโลมาที่เลียนแบบร่องรอยของโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์

จากการศึกษาอย่างละเอียดว่ายีนใดบ้างที่เปลี่ยนแปลงไปในสมองของโลมา นักวิจัยพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น 536 รูปแบบการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่สำคัญของเซลล์ประสาทในบรรดายีนเหล่านั้น มีมากกว่า 400 ยีนที่แสดงกิจกรรมเพิ่มขึ้น และมากกว่า 100 ยีนมีการหยุดทำงานบางส่วนหรือเกือบทั้งหมด

ยีนที่ได้รับผลกระทบมากที่สุด ได้แก่ ยีนที่เกี่ยวข้องกับ การส่งสัญญาณประสาทแบบ GABAergicGABA เป็นสารสื่อประสาทชนิดยับยั้งหลักในระบบประสาทส่วนกลาง ซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมภาวะสมองตื่นตัวมากเกินไป ตรวจพบว่าระดับเอนไซม์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในโลมาที่ได้รับสาร 2,4-DAB กลูตาเมตดีคาร์บอกซิเลส (GAD)มีหน้าที่ในการเปลี่ยนกลูตาเมต (สารกระตุ้น) ให้เป็น GABA (สารยับยั้ง) ความไม่สมดุลนี้ทำให้ระบบอยู่ในภาวะตื่นตัวมากเกินไป ซึ่งเป็นสาเหตุของอาการชัก โรคทางจิตเวช และกระบวนการเสื่อมของระบบประสาท

การลดลงของการแสดงออกของ [บางสิ่ง] เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วในโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์ GAD1 และ GAD2การศึกษาชี้ให้เห็นว่าการมีอยู่ของ 2,4-DAB อาจเร่งให้เกิดการลดลงของจำนวนประชากรโลมาได้ ผลักดันเครือข่ายประสาทให้เข้าสู่สภาวะความเครียดเรื้อรังในขณะเดียวกัน ก็พบการเปลี่ยนแปลงในยีนที่เป็นส่วนประกอบของเยื่อฐานของหลอดเลือดในสมอง ซึ่งมีความสำคัญต่อความสมบูรณ์ของหลอดเลือดเหล่านั้น สิ่งกีดขวางเลือดสมองซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรองป้องกันสารพิษจากกระแสเลือด

ยีนที่เปลี่ยนแปลงไปอีกกลุ่มหนึ่งส่งผลต่อปัจจัยเสี่ยงดั้งเดิมของโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์ กิจกรรมที่เพิ่มขึ้นของยีน [ชื่อยีน] นั้นเป็นสิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษ ApoEAPOE ถือเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ทางพันธุกรรมหลักที่บ่งชี้ความเสี่ยงต่อโรคนี้ในมนุษย์ ในโลมาบางตัว การแสดงออกของ APOE เพิ่มขึ้นถึง 6,5 เท่า ในขณะเดียวกัน ยีนต่างๆ เช่น NRG3กิจกรรมของไซแนปส์ซึ่งมีความสำคัญต่อการก่อตัวและการบำรุงรักษาไซแนปส์นั้นลดลงอย่างมาก ทำให้ความสมดุลของเซลล์ประสาทซับซ้อนยิ่งขึ้น

นักวิจัยยังตรวจพบการทำงานที่มากเกินไปของยีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบและการตายของเซลล์ตามโปรแกรม เช่น TNFRSF25พายุแห่งการอักเสบนี้ เมื่อรวมกับภาวะพิษจากสารกระตุ้นและการทำงานผิดปกติของเยื่อกั้นระหว่างเลือดและสมอง จะก่อให้เกิดสภาวะที่อันตรายอย่างยิ่งต่อเนื้อเยื่อประสาท ซึ่งคล้ายคลึงกับที่พบในสมองของผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ขั้นรุนแรง

นอกจากนั้น ยังพบว่าเนื้อเยื่อของโลมาที่นำมาวิเคราะห์ในฟลอริดาและในการศึกษาครั้งก่อนๆ นั้น… คราบเบต้า-อะไมลอยด์ กลุ่มโปรตีนเทาที่ถูกฟอสฟอริเลตมากเกินไป และสารรวม TDP-43การเปลี่ยนแปลงของโปรตีนทั้งสามชนิดนี้เป็นสัญญาณทางพยาธิวิทยาที่เด่นชัดที่สุดของโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์และภาวะสมองเสื่อมที่เกี่ยวข้องบางชนิด ความบังเอิญนี้ดูเหมือนจะไม่ใช่เรื่องบังเอิญ: ทุกอย่างบ่งชี้ว่าสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลเหล่านี้กำลังดำเนินไปตามเส้นทางการเสื่อมสภาพที่คล้ายคลึงกับของเรามาก

สารพิษอื่นๆ จากไซยาโนแบคทีเรีย: บทบาทของ BMAA และไอโซเมอร์ของมัน

2,4-DAB ไม่ใช่สารพิษต่อระบบประสาทเพียงชนิดเดียวจากไซยาโนแบคทีเรียที่สร้างความกังวลให้กับชุมชนวิทยาศาสตร์ β-N-methylamino-L-alanine (BMAA) และไอโซเมอร์หลายชนิดของสารนี้ได้รับการระบุว่าเป็นสารประกอบที่มีความเป็นพิษสูงต่อเซลล์ประสาทซึ่งสามารถกระตุ้นให้เกิดพยาธิสภาพที่คล้ายกับโรคอัลไซเมอร์และทำให้เกิดการสูญเสียความสามารถทางปัญญาในสัตว์ทดลองได้

ผลการวิจัยเกี่ยวกับประชากรมนุษย์บนเกาะกวมแสดงให้เห็นว่า การได้รับสารพิษจากไซยาโนแบคทีเรียเรื้อรังผ่านทางอาหาร สารเหล่านี้อาจกระตุ้นให้เกิดภาวะทางระบบประสาทที่มีลักษณะคล้ายโรคอัลไซเมอร์และโรคเสื่อมอื่นๆ สารเหล่านี้สะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหารในลักษณะเดียวกับ 2,4-DAB โดยเฉพาะในระบบนิเวศทางทะเลและทะเลสาบที่มีสารอาหารสูงมาก

ในกรณีของโลมา การศึกษาเฉพาะเจาะจงในโลมาปากขวด 20 ตัวที่เกยตื้นในทะเลสาบอินเดียนริเวอร์ เผยให้เห็นการมีอยู่ของ BMAA และไอโซเมอร์หลายชนิดในสมองรวมถึง 2,4-DAB ที่กล่าวถึงข้างต้นด้วย ตัวอย่างที่ตายในช่วงฤดูที่สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเจริญเติบโตสูงสุดในฤดูร้อน แสดงให้เห็นความเข้มข้นของ 2,4-DAB ที่สูงมาก สูงกว่าที่วัดได้ในสัตว์ในช่วงที่ไม่ใช่ฤดูเจริญเติบโตถึง 2.900 เท่า

พยาธิสภาพทางระบบประสาทที่พบในโลมาเหล่านี้ ได้แก่ คราบเบต้า-อะไมลอยด์, กลุ่มก้อนของโปรตีนเทาที่ถูกฟอสฟอริเลตมากเกินไป และการสะสมของโปรตีน TDP-43ผลการค้นพบเหล่านี้ เมื่อรวมกับความเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม 536 รายการที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์ซึ่งตรวจพบในช่วงออกดอก ยิ่งตอกย้ำแนวคิดที่ว่า… เราไม่ได้กำลังเผชิญกับเพียงแค่การบาดเจ็บเล็กน้อยที่เกิดขึ้นเฉพาะจุด แต่เรากำลังเผชิญกับภาวะเสื่อมสภาพที่ซับซ้อนซึ่งมีสาเหตุมาจากสารพิษในสิ่งแวดล้อม.

บทวิจารณ์ล่าสุดในวารสารต่างๆ เช่น สารพิษ y วารสารประสาทวิทยาแห่งยุโรป พวกเขาระบุว่าการสัมผัสกับสารพิษต่อระบบประสาทในสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เป็นเวลานานจะก่อให้เกิดผลเสีย การกระตุ้นเซลล์ประสาทมากเกินไป ระดับเอนไซม์ลดลง เช่น กลูตาเมตดีคาร์บอกซิเลส และความผิดปกติของไซแนปส์กระบวนการทั้งหมดเหล่านี้ถือเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาพยาธิสภาพความเสื่อมของระบบประสาท ดังนั้นสิ่งที่พบในโลมาจึงสอดคล้องกับสิ่งที่เคยพบเห็นในแบบจำลองสัตว์และในบริบทของมนุษย์บางกรณี

การเกยตื้น การสับสนทิศทาง และสมมติฐานเรื่อง “ผู้นำที่ป่วยไข้”

นอกเหนือจากตัวเลขแล้ว ผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นเห็นได้ชัดเจนตามแนวชายฝั่ง หนึ่งในภาพที่น่าเศร้าที่สุดสำหรับคนรักทะเลคือการพบเห็นโลมาหรือวาฬกำลังจะตายอยู่บนชายหาดในกรณีเช่นนี้ นักชีววิทยาทางทะเลและอาสาสมัครมักจะใช้น้ำทะเลราดตัวพวกเขาด้วยถังน้ำ คลุมตัวด้วยผ้าห่มเปียกเพื่อป้องกันภาวะขาดน้ำ และพยายามช่วยให้พวกเขากลับลงน้ำเมื่อน้ำขึ้น

เบื้องหลังฉากต่างๆ เหล่านี้ มีคำถามที่เกิดขึ้นซ้ำๆ อยู่เสมอ: ทำไมวาฬและโลมาจำนวนมากจึงเกยตื้นและตายอยู่บนชายฝั่ง? ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพิจารณาสมมติฐานหลายประการ ตั้งแต่การชนกับเรือและเสียงใต้น้ำที่เกิดจากมนุษย์ ไปจนถึงการติดเชื้อ การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำ หรือการไล่ล่าเหยื่อไปยังน่านน้ำตื้น

กลุ่มนักวิจัยชาวอเมริกันได้เสนอแนวคิดที่อาจไม่สบายใจนัก แต่ก็มีความเป็นไปได้สูงมาก: เช่นเดียวกับผู้ป่วยภาวะสมองเสื่อมบางรายที่หลงทางเมื่ออยู่ไกลจากบ้าน โลมาบางตัวอาจเกิดอาการสับสนเนื่องจากกระบวนการเสื่อมของระบบประสาทที่คล้ายกับโรคอัลไซเมอร์หากระบบการหาตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อนและการนำทางของสัตว์เสื่อมลง สัตว์อาจไปอยู่ในพื้นที่ที่ไม่ควรอยู่ ซึ่งมีความเสี่ยงสูงที่จะเกยตื้น

ในสหราชอาณาจักร มีการศึกษาชันสูตรศพของวาฬมีฟัน 22 ตัว ซึ่งรวมถึง… โลมาปากขวด โลมาปากขาว โลมาพอร์ปอยส์ วาฬนำร่องครีบยาว และวาฬนำร่องครีบสั้นพวกเขาตรวจพบในตัวอย่างสมองเก่า 3 ตัวอย่าง ลักษณะของสมองแทบจะเหมือนกับผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์ ได้แก่ การสะสมของเบต้า-อะไมลอยด์ในคราบพลัค การพันกันของโปรตีนเทา และการเพิ่มจำนวนของเซลล์เกลียที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบในสมอง

ความบังเอิญนี้ได้เสริมความแข็งแกร่งให้กับสิ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีของ “ผู้นำที่ป่วยไข้”ตามแนวคิดนี้ ฝูงวาฬมีฟันที่เดินทางเป็นฝูงอาจติดตามวาฬตัวแก่ตัวหนึ่งซึ่งอาจหลงทางและเข้าไปในน่านน้ำตื้นเนื่องจากภาวะสมองเสื่อมหรือความบกพร่องทางสติปัญญาที่คล้ายคลึงกัน วาฬตัวอื่นๆ ที่ดูเหมือนจะมีสุขภาพดีก็จะตามไปเพราะความสามัคคีทางสังคม และสุดท้ายก็ติดอยู่บนชายฝั่งเช่นเดียวกัน

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถยืนยันได้อย่างแน่นอนว่าสัตว์เหล่านี้มีภาวะบกพร่องทางสติปัญญาเหมือนกับผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ทุกประการก็ตาม ความคล้ายคลึงกันทางด้านพยาธิวิทยาของระบบประสาทนั้นชัดเจนมาก จนยากที่จะเชื่อว่าพฤติกรรมของพวกเขาจะไม่ได้รับผลกระทบความท้าทายที่สำคัญคือ ต่างจากมนุษย์ ความสามารถในการจดจำหรือการรับรู้ทิศทางของพวกมันไม่สามารถประเมินได้ในระหว่างช่วงชีวิตโดยใช้ชุดทดสอบมาตรฐานที่ใช้ในด้านประสาทวิทยาศาสตร์

การสูญเสียการได้ยิน พฤติกรรม และสุขภาพสมอง

อีกแง่มุมหนึ่งที่ทำให้ปัญหานี้ซับซ้อนยิ่งขึ้นคือเรื่องการได้ยิน ในโลมาและวาฬชนิดอื่นๆ การใช้เสียงสะท้อนในการระบุตำแหน่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดทิศทาง การหาอาหาร และการรักษาความสัมพันธ์ทางสังคมการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในความสามารถในการได้ยินของพวกเขา อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อชีวิตประจำวันของพวกเขาได้

ผลการศึกษาครั้งก่อนๆ แสดงให้เห็นว่า อย่างน้อยที่สุด ครึ่งหนึ่งของโลมาที่เกยตื้นมีปัญหาการได้ยินอย่างรุนแรงหรือรุนแรงมากแม้ว่าการศึกษาหลักที่ทะเลสาบอินเดียนริเวอร์จะไม่ได้รวมการตรวจวัดการได้ยินในตัวอย่างทั้งหมด แต่การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมของสมองได้เปิดเผยสิ่งที่น่าทึ่งอย่างหนึ่ง นั่นคือการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการได้ยิน เช่น MYO1F, STRC และ SYNE4มีความสัมพันธ์กับการสัมผัสสาร 2,4-DAB ฤดูออกดอก และปีที่นกเกยตื้น

ในมนุษย์เป็นที่ทราบกันดีว่า การสูญเสียการได้ยินเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อภาวะสมองเสื่อม และอาจกระตุ้นหรือเร่งการเกิดโรคอัลไซเมอร์ได้ข้อเท็จจริงที่ว่าโลมาแสดงอาการความเสื่อมของระบบประสาท การได้รับสารพิษจากไซยาโนแบคทีเรีย และการเปลี่ยนแปลงในยีนที่เกี่ยวข้องกับการได้ยิน บ่งชี้ว่าสภาพแวดล้อมที่เป็นพิษสามารถส่งผลกระทบต่อระบบที่ไวต่อสิ่งเร้าหลายระบบพร้อมกัน ทำให้สัตว์สูญเสียเครื่องมือหลักในการกำหนดทิศทางและการปฏิสัมพันธ์

นักชีววิทยาทางทะเลที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้เน้นย้ำว่า การรวมกันของพิษต่อระบบประสาทและความบกพร่องทางประสาทสัมผัส ส่งผลให้พฤติกรรมเปลี่ยนแปลงไป ขัดขวางการนำทาง และทำให้ความสัมพันธ์ทางสังคมอ่อนแอลง ภายในฝูงโลมา สิ่งนี้เพิ่มโอกาสที่จะเกิดการเกยตื้นจำนวนมากอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกิดขึ้นพร้อมกับคลื่นความร้อนจัดหรือมลพิษสูงสุด

ในความเป็นจริง การศึกษาที่ตีพิมพ์ใน PLoS ONE ในปี 2019 ได้แสดงให้เห็นแล้วว่า อัตราการเกยตื้นและปัญหาทางระบบประสาทในโลมาเพิ่มสูงขึ้นในช่วงที่เกิดปรากฏการณ์แพลงก์ตอนพิษงานวิจัยล่าสุดในฟลอริดาและภูมิภาคอื่นๆ ยืนยันเรื่องนี้ โดยพบความสัมพันธ์ตามฤดูกาลเดียวกันระหว่างสารพิษต่อระบบประสาท การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม และการเสียชีวิตในพื้นที่ชายฝั่ง

พันธุกรรมร่วมกัน: อะไรคือสิ่งที่เชื่อมโยงสมองของโลมาและมนุษย์เข้าด้วยกัน

หนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ผลการค้นพบเหล่านี้ได้รับความสนใจอย่างมากก็คือ โลมามีลักษณะทางโมเลกุลที่คล้ายคลึงกับมนุษย์อย่างน่าประหลาดใจ ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ไม่ใช่แค่ว่าสมองของพวกเขามีขนาดใหญ่และซับซ้อน หรือว่าพวกเขามีพฤติกรรมทางสังคมที่ก้าวหน้าเท่านั้น แต่ในระดับโปรตีนและยีน ความคล้ายคลึงกันนั้นยิ่งมากขึ้นไปอีก

งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่า ลำดับกรดอะมิโนของเปปไทด์เบตา-อะไมลอยด์ในโลมาหลายสายพันธุ์นั้นเหมือนกับในมนุษย์โปรตีนต้นกำเนิดอะไมลอยด์ (APP) ได้รับการโคลนและจัดลำดับในโลมา เช่น Stenella coeruleoalba, Tursiops truncatus และ Globicephala melas (โลมาริสโซ) ซึ่งยืนยันว่าไอโซฟอร์มหลักมีความคล้ายคลึงกับ APP ของมนุษย์ที่มีกรดอะมิโน 770 ตัวประมาณ 95%

นอกจากนี้ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเหล่านี้ยังแสดงออกถึงโปรตีนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ APP เพื่อสร้างเปปไทด์อะไมลอยด์: เบต้า-ซีเครเทส (BACE) และพรีเซนิลิน 1 และ 2 ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอมเพล็กซ์แกมมา-ซีเครเทสกล่าวอีกนัยหนึ่ง โลมามีกลไกทางโมเลกุลในสมองที่แทบจะเหมือนกับของเราในการผลิตและสะสมเบต้า-อะไมลอยด์

ความคล้ายคลึงนี้ทำให้มันเป็นเช่นนั้น จากมุมมองทางชีววิทยา การปรากฏของคราบอะไมลอยด์ในโลมาสูงอายุไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจนักแต่สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการทำความเข้าใจว่าอายุยืนและการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานานสามารถกระตุ้นกระบวนการเสื่อมของระบบประสาทที่คล้ายคลึงกันในสัตว์ต่างชนิดกันได้อย่างไร

เนื่องจากมีอายุขัยยาวนานและอยู่ในระดับสูงของห่วงโซ่อาหาร วาฬและโลมาสะสมสารมลพิษทางเคมี โลหะหนัก และสารพิษทางชีวภาพในร่างกายเป็นเวลานานหลายสิบปีหากปัจจัยนี้รวมกับสภาพภูมิอากาศที่เอื้อต่อการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายพิษขึ้นซ้ำๆ โอกาสที่จะเกิดโรคซับซ้อนต่างๆ เช่น โรคอัลไซเมอร์ ก็จะยิ่งมีมากขึ้น

ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

หนึ่งในข้อความที่ผู้เชี่ยวชาญย้ำอยู่เสมอคือ แม้ว่า ยังไม่สามารถระบุได้อย่างแน่ชัดว่า 2,4-DAB หรือสารพิษจากไซยาโนแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ เป็นสาเหตุของโรคอัลไซเมอร์ในมนุษย์ความคล้ายคลึงกันในระดับโมเลกุลและพยาธิวิทยาที่พบในโลมานั้น น่าทึ่งเกินกว่าจะมองข้ามไปได้

โลมาปากขวดมักถูกพิจารณาว่า สัตว์ที่ฉลาดที่สุดเป็นอันดับสองของโลกพวกมันมีความสามารถบางอย่างที่ด้อยกว่าเราและเหนือกว่าลิงใหญ่ พวกมันสามารถจดจำตัวเองในกระจก เรียนรู้ระบบการสื่อสารที่ซับซ้อน และถ่ายทอดพฤติกรรมทางวัฒนธรรม เช่น การใช้ฟองน้ำปกป้องจมูกขณะหาอาหาร เป็นเรื่องน่าทึ่งที่สัตว์ที่มีระดับสติปัญญาซับซ้อนเช่นนี้กลับแสดงรูปแบบการเสื่อมของสมองที่คล้ายคลึงกับของเรามาก มันเผยให้เห็นภาพสะท้อนที่ไม่น่าพึงพอใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งแวดล้อมและสุขภาพทางระบบประสาท.

ในพื้นที่อย่างเช่นเทศมณฑลไมอามี-เดด ซึ่งในปี 2024 ได้บันทึกไว้ว่า… อัตราการเกิดโรคอัลไซเมอร์สูงที่สุดในสหรัฐอเมริกานักวิจัยบางกลุ่มกำลังตั้งข้อสงสัยว่า การสัมผัสกับสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่เจริญเติบโตอย่างเรื้อรังในระบบนิเวศใกล้เคียง อาจเป็นปัจจัยเสี่ยงเพิ่มเติม โดยเฉพาะในกลุ่มประชากรที่เปราะบางเนื่องจากอายุ พันธุกรรม หรือปัญหาสุขภาพอื่นๆ

ความเป็นจริงก็คือ ปรากฏการณ์น้ำทะเลสีแดงและการแพร่กระจายของสาหร่ายพิษอื่นๆ ได้นำไปสู่การปิดชายหาด การตายของปลาจำนวนมาก และปัญหาทางเดินหายใจในผู้คนแล้ว ผู้ที่สูดดมละอองน้ำทะเลปนเปื้อนในฟลอริดาและอีกหลายพื้นที่ทั่วโลก หากเราคำนึงถึงผลกระทบระยะยาวต่อสมองด้วยแล้ว ความจำเป็นในการศึกษาบทบาทของสารพิษในสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ต่อโรคความเสื่อมของระบบประสาทจึงยิ่งเร่งด่วนมากขึ้นกว่าเดิม

ผู้เขียนงานวิจัยหลักยืนยันว่ายังคงจำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์และสาเหตุให้ชัดเจน ทำความเข้าใจกลไกทางเซลล์และพันธุกรรมที่เปลี่ยนดอกไม้ธรรมดาให้กลายเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพสมอง สิ่งสำคัญคือต้องสามารถประเมินความเสี่ยง ออกแบบมาตรการป้องกัน และตัดสินใจด้านการจัดการสิ่งแวดล้อมบนพื้นฐานของหลักฐานที่เชื่อถือได้

ในขณะเดียวกัน โลมาก็ยังคงเป็น «ผู้ให้ข้อมูล» ที่ดีที่สุดของเราเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นใต้ผิวน้ำ อายุยืนยาว ความไวต่อสารพิษ และความคล้ายคลึงทางโมเลกุลกับมนุษย์ ทำให้พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่เป็นตัวบ่งชี้สำคัญที่มีบทบาทโดดเด่นหากสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศที่เผชิญกับความเครียดจากสภาพภูมิอากาศและมลภาวะเริ่มแสดงอาการของโรคอัลไซเมอร์ บางทีทะเลอาจกำลังบอกอะไรบางอย่างกับเราที่เราไม่ควรเพิกเฉย

เมื่อนำองค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้มารวมกัน ไม่ว่าจะเป็นการแพร่กระจายของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่ยาวนานและรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ สารพิษต่อระบบประสาท เช่น 2,4-DAB และ BMAA ที่สะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหาร โลมาที่เกยตื้นและมีอาการสมองเสียหายคล้ายโรคอัลไซเมอร์ และประชากรมนุษย์ที่อาศัยและว่ายน้ำในสภาพแวดล้อมชายฝั่งเดียวกัน— ภาพที่ปรากฏออกมาคือภาพของมหาสมุทรที่สะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบอย่างรุนแรงจากกิจกรรมของเราต่อสุขภาพของโลกและสมองของเราเอง.