เทคโนโลยีโอมิกส์ เฝ้าระวังปะการังสูญพันธุ์

เรื่องโดย วัชราภรณ์ สนทนา

“แนวปะการัง” คือหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่ได้รับผลกระทบและมีภาวะเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์อย่างมาก ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภูมิอากาศโลก จากภาวะโลกร้อนที่กำลังเกิดขึ้นในปัจจุบันคือปัจจัยคุกคามที่นำมาสู่การเกิด “ปรากฏการณ์ปะการังฟอกขาว” (coral bleaching) ซึ่งได้ทำลายพื้นที่แนวปะการังไปแล้วในหลายพื้นที่ทั่วโลก

น้ำทะเลร้อน ปะการังฟอกขาว

อุณหภูมิที่พุ่งสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส ทำเอาหลายคนบ่นอุบว่าอากาศช่างร้อนเสียเหลือเกิน แม้แต่น้ำประปาก็ยังได้ใช้น้ำอุ่นกันถ้วนหน้าโดยที่ไม่ต้องเสียเงินติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นเสียด้วยซ้ำ แต่มนุษย์เองยังสามารถหลบแดด เปิดเครื่องทำความเย็นช่วยคลายร้อนได้ แต่สำหรับปะการังและสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลที่ต้องแช่อยู่ในน้ำทะเลที่แสนอุ่นทั้งวันคงไม่อาจทานทนได้

ปรากฏการณ์ปะการังฟอกขาว คือ ภาวะที่ปะการังมีสีซีดจางจนมองเห็นเป็นสีขาว ซึ่งเป็นผลมาจากการสูญเสียสาหร่าย Symbiodinium สาหร่ายขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อของปะการัง โดยปกติสาหร่ายซึ่งมีสีน้ำตาลจะอยู่ร่วมกับปะการังแบบพึ่งพากัน ปะการังให้ที่อยู่อาศัยที่ปลอดภัย ขณะที่สาหร่ายสังเคราะห์แสงแบ่งอาหารและคาร์บอนให้แก่ปะการังเพื่อใช้ในการเจริญเติบโตและสร้างโครงสร้างหินปูน ซึ่งปะการังได้อาหารจากสาหร่ายมากถึงร้อยละ 70 ของพลังงานทั้งหมด ขณะเดียวกันสาหร่ายยังมีส่วนสร้างสีสันที่สวยงามให้แก่ปะการัง เพราะปกติเนื้อเยื่อของปะการังเป็นเพียงเนื้อเยื่อใส ๆ เท่านั้น

แต่เมื่ออุณหภูมิน้ำทะเลสูงขึ้น สาหร่ายจะผลิตอนุมูลอิสระ (free radical) ในปริมาณมาก ซึ่งเป็นพิษต่อเนื้อเยื่อของปะการัง ปะการังจึงขับสาหร่ายออกจากเนื้อเยื่อเพื่อลดปริมาณอนุมูลอิสระในเซลล์ ปะการังจึงเหลือเพียงเนื้อเยื่อใสๆ เผยให้เห็นสีขาวของโครงสร้างหินปูนที่อยู่ภายใน จนเป็นที่มาของ “ปะการังฟอกขาว” การสูญเสียสาหร่ายไม่ได้เพียงพรากสีสันไปจากปะการังเท่านั้น แต่การฟอกขาวเป็นระยะเวลานาน ทำให้ปะการังขาดอาหารและมีโอกาสตายสูง นำมาซึ่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อระบบนิเวศทางทะเล

เดือดร้อนทำไม แค่ปะการังตาย ?

แนวปะการังไม่เพียงเป็นแหล่งท่องเที่ยวที่สวยงาม สร้างความเพลิดเพลิน หรือไว้เซลฟีสวย ๆ ใต้ทะเลเท่านั้น แต่แนวปะการังเป็นทั้งแหล่งผลิตอาหารและสร้างอาชีพที่สำคัญของมวลมนุษยชาติ แม้ว่าแนวปะการังจะครอบคลุมพื้นที่แค่ร้อยละ 1 ของพื้นที่ใต้ทะเลทั้งหมด แต่ว่าสิ่งมีชีวิตในทะเลประมาณร้อยละ 25 ใช้ประโยชน์จากปะการัง ทั้งเป็นที่อยู่อาศัย แหล่งอาหาร แหล่งอนุบาลสัตว์น้ำ และที่หลบภัยของสัตว์ทะเลจำนวนมาก อีกทั้งยังมีประชากรกว่า 500 ล้านคนบนโลกที่ต้องอาศัยพึ่งพาประโยชน์จากแนวปะการัง มีการประมาณการว่ามูลค่าที่ได้จากแนวปะการังทั่วโลกนั้นสูงกว่า 1 ล้านล้านบาทต่อปี

การสูญเสียแนวปะการังที่ใช้เวลาเติบโตนานนับ 100 ปี ในชั่วพริบตา ย่อมหมายถึงการสูญหายของสัตว์ทะเลจำนวนมาก ปลาในมหาสมุทรเกือบครึ่งหากินในแนวปะการังแทบทั้งสิ้น และแน่นอนเราจะขาดแคลนแหล่งอาหาร มีคนอีกจำนวนมากที่ต้องตกงานและขาดรายได้จากการทำประมงและการท่องเที่ยว ท้ายที่สุดจะส่งผลกระทบต่อเศรษฐกิจทั่วโลก

ศึกษาพันธุกรรม เฝ้าระวังปะการังสูญพันธุ์

ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ร่วมมือกับศูนย์วิจัยและพัฒนาทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งทะเล กรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง ศึกษาวิจัย “กระบวนการตอบสนองของปะการังต่อการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำทะเลและการประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมของปะการังในน่านน้ำไทยเพื่อการอนุรักษ์และฟื้นฟูระบบนิเวศใต้ท้องทะเลอย่างยั่งยืน”

ดร.วิรัลดา ภูตะคาม นักวิจัยศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ สวทช.

ดร.วิรัลดา ภูตะคาม นักวิจัยศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ สวทช. เริ่มต้นศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของปะการัง เนื่องจากประเทศไทยไม่เคยมีการศึกษามาก่อน และความหลากหลายทางพันธุกรรมถือเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตแต่ละสายพันธุ์ เช่น หากปะการังเขากวางที่เหลืออยู่ในทะเลไทยมีความหลากหลายทางพันธุกรรมน้อยมาก หรืออาจเปรียบเทียบได้ว่าโลกของเราเหลือแค่กลุ่มคนเอเชียเท่านั้น เมื่อเกิดโรคระบาดหรือภัยพิบัติรุนแรงที่มีผลจำเพาะต่อปะการังเขากวางหรือคนเอเชีย สิ่งมีชีวิตสายพันธุ์นี้จะมีโอกาสตายทั้งหมดหรือสูญพันธุ์

ในงานวิจัยเริ่มศึกษาจากปะการังโขด (Porites lutea) เนื่องจากเป็นปะการังชนิดเด่นและเป็นโครงสร้างหลักของแนวปะการังในทะเลไทย ที่สำคัญมีแนวโน้มอยู่รอดได้เมื่อเกิดปรากฏการณ์ปะการังฟอกขาว โดยศึกษาตัวอย่างปะการังโขดจาก 16 เกาะ ที่กระจายอยู่ในอ่าวไทยและอันดามัน ผลวิจัยเบื้องต้นพบว่า ความหลากหลายทางพันธุกรรมของปะการังโขดในทะเลฝั่งอันดามันมีน้อยกว่าทางฝั่งอ่าวไทย นั่นคือหากเกิดการฟอกขาวหรือโรคระบาดที่มีผลต่อปะการังโขดในฝั่งอันดามันจะมีโอกาสเสี่ยงสูญพันธุ์ได้ ทั้งนี้ยังได้เตรียมศึกษาปะการังสกุลอื่น ๆ เช่น ปะการังเขากวาง ปะการังดอกกะหล่ำ ปะการังผิวเกล็ดน้ำแข็ง ปะการังลายดอกไม้ เพื่อสร้างฐานข้อมูลความหลากหลายทางพันธุกรรมปะการังของประเทศ สำหรับเฝ้าระวังปะการังสายพันธุ์ต่าง ๆ ที่อาจเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ และอาจเป็นหนทางสู่การอนุรักษ์ฟื้นฟู เช่น นำปะการังมาผสมเทียมแบบอาศัยเพศ เพื่อเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรม สร้างโอกาสในการอยู่รอดมากขึ้น

ปะการังทนร้อน หนทางรอดภาวะฟอกขาว

ทีมวิจัยยังได้ศึกษาลงลึกถึงระดับยีนเพื่อหา “ปะการังทนร้อน” ด้วยการสกัดสารพันธุกรรมอาร์เอ็นเอ (RNA) เพื่อศึกษาการแสดงออกของยีนต่าง ๆ เมื่อเกิดการฟอกขาว และเปรียบเทียบระหว่างปะการังโคโลนีที่ทนร้อนกับฟอกขาวว่ามีปฏิกิริยาตอบสนองต่ออุณหภูมิน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้นต่างกันหรือไม่

ผลการวิจัยเบื้องต้นพบยีนที่แสดงออกแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ยีนส่วนใหญ่มีการแสดงออกสูงขึ้น เช่น กลุ่มยีนที่มีบทบาทในการกำจัดปริมาณอนุมูลอิสระที่สาหร่าย Symbiodinium ผลิตมากผิดปกติไปในช่วงที่อุณหภูมิน้ำทะเลสูงขึ้น นอกจากนี้ยังพบยีนอีกหลายตำแหน่งที่แสดงออกแตกต่างกัน ซึ่งทีมวิจัยอยู่ระหว่างการวิเคราะห์ข้อมูล และค้นหาเครื่องหมายโมเลกุล (DNA marker) ที่สัมพันธ์กับลักษณะการทนต่อการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำทะเล หรือความทนร้อนของปะการัง สำหรับใช้คัดเลือกปะการังพ่อแม่พันธุ์ที่ทนร้อน เพื่อขยายพันธุ์ ก่อนทำการย้ายปลูกกลับสู่ทะเล ช่วยให้การฟื้นฟูมีประสิทธิภาพ ได้ปะการังที่ทนต่อสภาวะภูมิอากาศที่มีแนวโน้มรุนแรงมากขึ้นในอนาคต

การใช้เทคโนโลยีโอมิกส์มาช่วยในการอนุรักษ์ฟื้นฟูปะการังมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อป้องกันการสูญพันธุ์ของปะการังบางสายพันธุ์ที่ไม่อาจปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศได้ ทว่าสิ่งที่จะนำไปสู่การอนุรักษ์ความหลากหลายของปะการังและสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้ได้ดีที่สุด คือความร่วมมือและพยายามอย่างจริงจังในการหันกลับมาดูแลรักษาสิ่งแวดล้อม