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海洋哺乳類缺解毒基因 或受殺蟲劑影響 專家促加強監察

2018/8/10 — 12:47

圖片來源: Thomas Kelley , Unsplash

圖片來源: Thomas Kelley , Unsplash

海洋哺乳類動物的祖先相信是源於陸地哺乳類動物,而部分哺乳類可能因為食物需要及逃避捕獵者才返回至海裡,逐步演化至海豚、海牛、海獅、鯨魚等生物。最新刊於《科學》的研究則發現,現代海洋哺乳類相比人類與其他陸上哺乳類缺少了一種基因,無法分解流行的有機磷殺蟲劑。

此前已有其他研究曾發現,海洋哺乳類動物在演化過程中,某些控制嗅覺與味覺的基因已失去功能。而是次由匹茲堡大學醫學院的 Wynn Meyer 博士領導的研究就分析,其他陸上哺乳類動物有的基因是否同樣在海洋近親中已再無原有功能。

團隊分別收集了 5 種海洋哺乳類以及 53 種陸上哺乳類血液樣本,並將有機磷化合物代謝副產品加入樣本之中,其後再作基因排序分析。有機磷化合物是常用殺蟲劑主要成份,能破壞昆蟲神經系統。

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團隊發現,海洋哺乳類血液樣本無法如陸上哺乳類一樣,將有機磷化合物副產品分解,顯示前者更容易中有機磷毒,這些毒素亦會累積於身體尤其腦部之中。

在檢查這兩大類動物基因排序後,團隊發現一種稱為 PON1 在所有陸上哺乳動物都有功能,但在海洋哺乳類的感觀中則完全無用。在人類與其他陸上哺乳類身上, PON1 可減低不穩定氧原子引起的細胞損傷,同時可保護我們免受有機磷化合物的傷害。

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團隊追溯了三種不同海洋哺乳動物的演化歷史。研究顯示,鯨魚和海豚在 5,300 萬年前從河馬共同祖先演化出來後不久,其 PON1 基因已失去功能,海牛則在 6,400 萬年前從大象共同祖先衍生出來後亦同樣再無用過 PON1 基因,而最近期失去 PON1 功能的是海獅,該基因到 2100 萬年前才不再有用。

最重要的問題是:為何這些生物的 PON1 基因失去功能? Meyer 指,現時很難說海洋哺乳類不再需要 PON1 ,或是 PON1 的功能阻止其適應海洋環境。我們亦知道古代沒有有機磷農藥,故此 Meyer 認為 PON1 失去功能與長時間潛水和快速上水產生的極端氧化壓力 (extreme oxidative stress) 反應有。氧化壓力是活性氧成分與抗氧化系統之間平衡失調引發的一系列適應性反應,細胞正常的氧化還原狀態會被干擾,製造過氧化物與自由基等損害細胞的蛋白質、脂類和DNA。

如果能弄清楚為什麼這些物種的 PON1 無用,學者或可更了解 PON1 對人體健康有什麼作用。團隊表示,下一步是開展直接觀察海洋哺乳類動物的研究,了解牠們在接觸過量有機磷殺蟲劑前後的健康。團隊又促請各國政府監察各水體,以了解其對海洋哺乳類動物健康的影響,因為這些環境問題最終也會危害人類健康。

來源:
Phys.org, Marine mammals lack functional gene to defend against popular pesticide, 9 August 2018

報告:
Meyer, W.K., Jamison, J., Richter, R. & et al. (2018). Ancient convergent losses of Paraoxonase 1 yield potential risks for modern marine mammals. Science 10 Aug 2018: Vol. 361, Issue 6402, pp. 591-594. DOI: 10.1126/science.aap7714

文/Alan Chiu、審核/Edward Ho

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