根據(jù)匹茲堡大學(xué)學(xué)院的一項新研究，隨著海洋哺乳動物進(jìn)化成為水的主要棲息地，他們失去了制造蛋白質(zhì)的能力，這種蛋白質(zhì)可以保護(hù)人類和其他陸棲哺乳動物免受普通人造農(nóng)藥的神經(jīng)毒性影響。

今天在“科學(xué)”雜志上宣布的這一發(fā)現(xiàn)的影響促使研究人員呼吁監(jiān)測我們的水道，以更多地了解殺蟲劑和農(nóng)業(yè)徑流對海洋哺乳動物的影響，如海豚，海牛，海豹和鯨魚。該研究還可以進(jìn)一步闡明編碼這種蛋白質(zhì)的基因在人體中的功能。

“我們需要確定海洋哺乳動物是否確實存在這些農(nóng)藥嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)損害的風(fēng)險，因為它們在生物學(xué)上缺乏分解它們的能力，或者它們是否已經(jīng)以某種方式適應(yīng)于避免這種類型的損害。未被發(fā)現(xiàn)的方式，“皮特計算和系統(tǒng)生物學(xué)系副教授，匹茲堡進(jìn)化生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中心的資深作者Nathan L. Clark博士說。“無論哪種方式，這都是由好奇心驅(qū)動的科學(xué)研究產(chǎn)生的偶然發(fā)現(xiàn)。它幫助我們了解我們的基因正在做什么以及環(huán)境對它們的影響。”

克拉克和主要作者Wynn K. Meyer博士是他實驗室的博士后研究員，他從其他科學(xué)家先前的研究中了解到，在海洋哺乳動物的進(jìn)化過程中，嗅覺和品嘗背后的一些基因失去了它們的功能。他們著手了解在陸棲哺乳動物中保存的其他基因在海洋哺乳動物中喪失了功能。

通過分析來自5種海洋哺乳動物和53種陸生哺乳動物的DNA序列，研究小組發(fā)現(xiàn)，對氧磷酶1(PON1)是最適合海洋哺乳動物喪失功能模式的基因，同時保留了所有陸生哺乳動物的功能。PON1甚至擊敗了幾個負(fù)責(zé)嗅覺和味覺的基因，感覺海洋哺乳動物不依賴于它們。

在人類和其他陸地哺乳動物中，PON1減少由不穩(wěn)定的氧原子引起的細(xì)胞損傷。它還保護(hù)我們免受有機(jī)磷酸鹽的侵害，其中一些殺蟲劑是通過破壞其神經(jīng)系統(tǒng)來殺死缺乏PON1的昆蟲的殺蟲劑。

Clark和Meyer與匹茲堡動物園和PPG水族館科學(xué)和保護(hù)主任Joseph Gaspard博士以及美國地質(zhì)調(diào)查局濕地和水生研究中名譽(yù)退休人員Robert K. Bonde博士合作。中心，獲取海洋哺乳動物來自美國和國際科學(xué)家和保護(hù)生物學(xué)家的血液樣本。華盛頓大學(xué)的合作者用幾種海洋哺乳動物的血液樣本對有機(jī)磷酸鹽副產(chǎn)物進(jìn)行了反應(yīng)，并觀察了發(fā)生的情況。血液沒有像陸地哺乳動物那樣分解有機(jī)磷酸鹽副產(chǎn)物，這表明，除非有不同的生物機(jī)制保護(hù)海洋哺乳動物，否則它們將容易受到“有機(jī)磷中毒”的影響，這是一種由于堆積而產(chǎn)生的中毒形式。體內(nèi)的化學(xué)信號，特別是大腦。

為了解海洋哺乳動物失去PON1功能的原因，研究人員追溯了三種不同海洋哺乳動物的功能喪失。鯨魚和海豚在與5300萬年前的河馬共同祖先分裂后不久就失去了它;海牛在與6400萬年前的大象共同祖先分裂后失去了它。但是最近一些海豹可能最近失去了PON1的功能，最多可能是在2100萬年前，也可能是在最近的時間。

“最重要的問題是，他們?yōu)槭裁词紫仁チ薖ON1的功能?”梅耶說。“很難說它是否已經(jīng)不再需要，或者它是否阻止它們適應(yīng)海洋環(huán)境。我們知道古老的海洋環(huán)境中沒有有機(jī)磷農(nóng)藥，所以我們認(rèn)為這種損失可能與PON1的作用有關(guān)。應(yīng)對長時間潛水和快速重鋪所產(chǎn)生的極端氧化應(yīng)激。如果我們能夠弄清楚為什么這些物種沒有功能性PON1，我們可能會更多地了解PON1在人體健康中的作用，同時也可以發(fā)現(xiàn)潛在的線索。幫助保護(hù)最危險的海洋哺乳動物。“

作為在PON1失去功能的潛在現(xiàn)實后果的一個例子，研究人員在他們的科學(xué)手稿中解釋說，在佛羅里達(dá)州，“有機(jī)磷農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)用途很常見，徑流可以流入海牛棲息地。在布里瓦德縣，70%大西洋沿岸的海牛估計會遷移或季節(jié)性居住，農(nóng)田經(jīng)常與海牛保護(hù)區(qū)和水道相連。“

科學(xué)家認(rèn)為，下一步是開展一項直接觀察海洋哺乳動物的研究，該研究在過量農(nóng)業(yè)有機(jī)磷酸鹽流失期間和之后不久進(jìn)行。這樣一個項目需要加強(qiáng)對海洋哺乳動物棲息地的監(jiān)測，以及測試已故海洋哺乳動物的組織，以獲得有機(jī)磷暴露的證據(jù)?？死苏f，最近估計研究小組可以發(fā)現(xiàn)佛羅里達(dá)州海牛棲息地的有機(jī)磷水平有十年之久。

“海洋哺乳動物，如海?；?qū)捨呛ｋ?，是哨兵物種 - 煤礦中的金絲雀，”克拉克說。“如果你遵循他們的健康狀況，它會告訴你很多可能最終影響人類的潛在環(huán)境問題。”