根據(jù)匹茲堡大學(xué)學(xué)院的一項(xiàng)新研究，隨著海洋哺乳動(dòng)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(dòng)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(cè)我們的水道，以更多地了解殺蟲(chóng)劑和農(nóng)業(yè)徑流對(duì)海洋哺乳動(dòng)物的影響，如海豚，海牛，海豹和鯨魚(yú)。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(dòng)物是否確實(shí)存在這些農(nóng)藥嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)損害的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏飳W(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(jì)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(shuō)。“無(wú)論哪種方式，這都是由好奇心驅(qū)動(dòng)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(duì)它們的影響。”

克拉克和主要作者Wynn K. Meyer博士是他實(shí)驗(yàn)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(dòng)物的進(jìn)化過(guò)程中，嗅覺(jué)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(dòng)物中保存的其他基因在海洋哺乳動(dòng)物中喪失了功能。

通過(guò)分析來(lái)自5種海洋哺乳動(dòng)物和53種陸生哺乳動(dòng)物的DNA序列，研究小組發(fā)現(xiàn)，對(duì)氧磷酶1(PON1)是最適合海洋哺乳動(dòng)物喪失功能模式的基因，同時(shí)保留了所有陸生哺乳動(dòng)物的功能。PON1甚至擊敗了幾個(gè)負(fù)責(zé)嗅覺(jué)和味覺(jué)的基因，感覺(jué)海洋哺乳動(dòng)物不依賴于它們。

在人類和其他陸地哺乳動(dòng)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(chóng)劑是通過(guò)破壞其神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)殺死缺乏PON1的昆蟲(chóng)的殺蟲(chóng)劑。

Clark和Meyer與匹茲堡動(dòng)物園和PPG水族館科學(xué)和保護(hù)主任Joseph Gaspard博士以及美國(guó)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(dòng)物來(lái)自美國(guó)和國(guó)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(dòng)物的血液樣本對(duì)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(méi)有像陸地哺乳動(dòng)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(dòng)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(hào)，特別是大腦。

為了解海洋哺乳動(dòng)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(dòng)物的功能喪失。鯨魚(yú)和海豚在與5300萬(wàn)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(wàn)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(wàn)年前，也可能是在最近的時(shí)間。

“最重要的問(wèn)題是，他們?yōu)槭裁词紫仁チ薖ON1的功能?”梅耶說(shuō)。“很難說(shuō)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(méi)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(duì)長(zhǎng)時(shí)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(méi)有功能性PON1，我們可能會(huì)更多地了解PON1在人體健康中的作用，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)潛在的線索。幫助保護(hù)最危險(xiǎn)的海洋哺乳動(dòng)物。“

作為在PON1失去功能的潛在現(xiàn)實(shí)后果的一個(gè)例子，研究人員在他們的科學(xué)手稿中解釋說(shuō)，在佛羅里達(dá)州，“有機(jī)磷農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)用途很常見(jiàn)，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(jì)會(huì)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(kāi)展一項(xiàng)直接觀察海洋哺乳動(dòng)物的研究，該研究在過(guò)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(gè)項(xiàng)目需要加強(qiáng)對(duì)海洋哺乳動(dòng)物棲息地的監(jiān)測(cè)，以及測(cè)試已故海洋哺乳動(dòng)物的組織，以獲得有機(jī)磷暴露的證據(jù)?？死苏f(shuō)，最近估計(jì)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(dòng)物，如海?；?qū)捨呛ｋ?，是哨兵物種 - 煤礦中的金絲雀，”克拉克說(shuō)。“如果你遵循他們的健康狀況，它會(huì)告訴你很多可能最終影響人類的潛在環(huán)境問(wèn)題。”