‘พืช-สัตว์’ วิวัฒนาการ สู้ ‘โลกร้อน’ แต่อากาศเปลี่ยนเร็วไป ปรับตัวไม่ทัน เสี่ยงสูญพันธุ์หมด

“การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” ที่เกิดขึ้นจากการกระทำของมนุษย์ ส่งผลให้อุณหภูมิโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และรวดเร็วกว่าช่วงเวลาใด ๆ ในรอบหลายแสนปี บีบบังคับให้สิ่งมีชีวิตทั่วโลกต้องหาทางเอาตัวรอด แต่คำถามสำคัญ คือ สิ่งมีชีวิตจะสามารถวิวัฒนาการทางพันธุกรรมได้เร็วพอ ที่จะรอดพ้นจากการสูญพันธุ์ได้หรือไม่?

 

การกอบกู้โดยวิวัฒนาการ

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ได้เปิดเผยหลักฐานสำคัญของปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การกอบกู้โดยวิวัฒนาการ” (Evolutionary rescue) ในธรรมชาติเป็นครั้งแรก จากการศึกษา “ดอกสการ์เล็ตมังกี้ฟลาวเวอร์” (Scarlet monkeyflower) หรือ Mimulus cardinalis พืชป่าที่เคยเกือบหายสาบสูญไปจากถิ่นที่อยู่แถบอุทยานแห่งชาติเซควอยา ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ระหว่างเผชิญภัยแล้งครั้งรุนแรงที่สุดในปี 2012–2015

ทว่าเมื่อสถานการณ์ภัยแล้งเริ่มคลี่คลาย ดอกสการ์เล็ตมังกี้ฟลาวเวอร์กลับสามารถฟื้นตัวและเจริญเติบโตได้อย่างรวดเร็ว ทีมวิจัยนำโดย ดาเนียล แอนสเตตต์ นักชีววิทยาพืชจากมหาวิทยาลัยคอร์เนล ได้วิเคราะห์รหัสพันธุกรรมและระบุเครื่องหมายทางพันธุกรรมประมาณ 200 จุด ที่เกี่ยวข้องกับการทนแล้ง โดยพบว่าการกลายพันธุ์ในยีนที่ช่วยทนแล้ง เริ่มพบได้บ่อยขึ้นอย่างมากในประชากรที่ฟื้นตัวได้เร็ว

แอนสเตตต์ กล่าวว่า “การที่สิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถปรับตัวได้ด้วยพันธุกรรมที่มีอยู่เดิมแล้วนั้น ถือเป็นความหวังอันยิ่งใหญ่ เพราะเป็นอีกหนึ่งเครื่องมือที่จะช่วยให้สิ่งมีชีวิตรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอันรุนแรงที่เรากำลังก่อขึ้นกับโลกได้”

ดอกสการ์เล็ตมังกี้ฟลาวเวอร์

สอดคล้องกับมุมมองของ มาร์ก เออร์เบิน และลอรีน บาลสตัด สองนักนิเวศวิทยาผู้เขียนบทวิเคราะห์ในวารสาร Science ซึ่งระบุว่า “ความท้าทายในอนาคตคือการระบุให้ได้ว่า การกอบกู้โดยวิวัฒนาการจะเกิดขึ้นได้เมื่อใด และไม่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อไหร่ รวมถึงเราจะสามารถเข้าไปช่วยกอบกู้สปีชีส์ที่ไม่สามารถช่วยเหลือตัวเองได้อย่างไร”

แอนสเตตต์ อธิบายเพิ่มเติมว่า การพิสูจน์การกอบกู้โดยวิวัฒนาการในธรรมชาตินั้นทำได้ยากยิ่ง เพราะต้องยืนยันเงื่อนไข 3 ประการพร้อมกัน ได้แก่ ประชากรลดลงจากภัยคุกคาม มีการปรับตัวทางพันธุกรรมตอบสนอง และการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำให้ประชากรฟื้นตัวได้จริง ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้ถือเป็นครั้งแรกที่พิสูจน์ได้ครบทั้ง 3 ประการครอบคลุมพื้นที่กระจายพันธุ์ของสปีชีส์

อย่างไรก็ตาม การปรับตัวทางพันธุกรรมไม่ได้ช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถกลับมาอยู่รอดได้เสมอไป  ดังเช่นกรณีของ “แทสเมเนียนเดวิล” ที่วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วเพื่อต่อสู้กับโรคมะเร็งติดต่อ แต่จากหลักฐานที่มีอยู่ ยังไม่สามารถเชื่อมโยงเรื่องนี้กับการฟื้นตัวของจำนวนประชากรได้

ขณะเดียวกัน ภัยแล้งที่กินเวลา 3 ปี ที่ดอกสการ์เล็ตมังกี้ฟลาวเวอร์สามารถรับมือได้ ถือเป็นสภาพอากาศที่เกิดขึ้นได้ ไม่ใช่ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ดังนั้น การที่ดอกสการ์เล็ตมังกี้ฟลาวเวอร์สามารถวิวัฒนาการ เพื่อเอาตัวรอดจากภัยแล้งรุนแรงได้ครั้งหนึ่ง ก็ไม่ได้การันตีว่าพวกมันจะสามารถวิวัฒนาการ เพื่อรับมือกับอุณหภูมิที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและสภาพอากาศที่แปรปรวนรุนแรงยิ่งขึ้นเรื่อย ๆ ตลอดช่วงเวลาหนึ่งศตวรรษหรือนานกว่านั้นได้เสมอไป โดยแอนสเตตต์กล่าวว่า “สภาพอากาศสุดขั้วในอนาคตอาจรุนแรงกว่าภัยแล้งที่เราเคยพบเห็นมาอย่างเทียบกันไม่ได้เลย”

วิวัฒนาการเร็วไม่พอ

ข้อจำกัดของวิวัฒนาการยิ่งเด่นชัดขึ้น ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตอายุยืน ดังที่ปรากฏในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในรายงานการประชุมสภาวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (PNAS) โดยสถาบันมหาสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (WHOI) ซึ่งทำการศึกษา “นกอัลบาทรอสคิ้วดำ” (Black-browed albatross) บริเวณหมู่เกาะแกร์เกแลนในมหาสมุทรใต้ พบว่า นกอัลบาทรอสคิ้วดำมีช่วงอายุต่อรุ่นยาวนานถึงประมาณ 24 ปี ทำให้การแพร่กระจายของยีนที่ได้เปรียบต้องใช้เวลานานหลายทศวรรษ 

จากการติดตามดูลักษณะทางกายภาพของนกอัลบาทรอสคิ้วดำ 4 ด้าน ได้แก่ ความยาวปีก พฤติกรรมการหาอาหาร เวลาที่ใช้บนผิวน้ำ และช่วงเวลาที่กลับมาผสมพันธุ์ พบว่า อุณหภูมิของน้ำทะเลที่สูงขึ้นทำให้นกปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการหาอาหาร ซึ่งช่วยเพิ่มความสำเร็จในการขยายพันธุ์ 

ขณะเดียวกัน อุณหภูมิน้ำทะเลที่อุ่นขึ้นก็ทำให้อัตราการรอดชีวิตของลูกนกลดลงเช่นกัน จนการผสมพันธุ์ที่ดีขึ้น ก็ไม่สามารถชดเชยการสูญเสียนกวัยอ่อนได้ นอกจากนี้นกยังวิวัฒนาการให้ปีกยาวมากขึ้น เพื่อช่วยให้สามารถบินร่อนได้ดีและหาอาหารได้ เนื่องจากสภาพภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลงส่งผลให้กระแสลมในมหาสมุทรใต้แรงกว่าเดิม 

ดังนั้น แม้วิวัฒนาการจะช่วยปรับปรุงโอกาสรอดชีวิตของนกอัลบาทรอสได้บ้าง แต่วิวัฒนาการเพียงอย่างเดียว ไม่อาจยับยั้งการลดลงของประชากรนก จากอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นในอนาคตได้

นกอัลบาทรอสคิ้วดำ

โจอานี ฟาน เดอ วอลล์ จากมหาวิทยาลัยควีเบกแห่งรีมูสกี ผู้ร่วมวิจัย กล่าวว่า “ลักษณะทางกายภาพบางประการ เช่น ความยาวปีก สามารถช่วยให้นกวัยอ่อนรอดชีวิตได้ แต่คำถามสำคัญคือ การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการของลักษณะเหล่านี้ จะเกิดขึ้นได้รวดเร็วพอที่จะก้าวทันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือไม่"

ด้านสเตฟานี เจนูเวรียร์ นักวิทยาศาสตร์อาวุโสจากสถาบันมหาสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (WHOI) และหัวหน้าทีมวิจัย ระบุว่า “วิวัฒนาการสามารถช่วยให้ประชากรสิ่งมีชีวิตรับมือกับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้ แต่ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่ามันมีขีดจำกัด สำหรับนกทะเลที่มีอายุยืน การจำกัดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมีผลต่อการดำรงอยู่ของประชากร มากกว่าการปรับตัวทางวิวัฒนาการเพียงอย่างเดียวอย่างมาก”

เจนูเวรียร์ กล่าวเสริมว่า “การกอบกู้โดยวิวัฒนาการไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วในการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับว่าวิวัฒนาการเข้าไปมีบทบาท ณ จุดใดในวงจรชีวิต หากการปรับตัวช่วยส่งเสริมส่วนของวงจรชีวิตที่มีความสำคัญที่สุดต่อการเติบโตของประชากร มันก็จะช่วยได้มาก แต่การลดผลกระทบโลกร้อนย่อมเปิดโอกาสให้การปรับตัวเข้ามาช่วยได้มากกว่า”

งานวิจัยยังระบุอีกว่า หากเราสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้ต่ำลง ตามเป้าหมายของความตกลงปารีส จะช่วยลดการตายของนกอัลบาทรอส และรักษาสายพันธุ์นกเอาไว้ได้ พร้อมเปิดโอกาสให้กระบวนการวิวัฒนาการมีเวลาเพียงพอ ที่จะเข้ามาช่วยกอบกู้ประชากรนกไว้ได้

นอกเหนือจากถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติแล้ว เขตเมืองยังกลายเป็นระบบนิเวศใหม่ที่ขับเคลื่อน “วิวัฒนาการร่วมสมัย” (Contemporary evolution) อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น “กิ้งก่าอโนลิส” ในเปอร์โตริโกที่อาศัยในเมือง ได้วิวัฒนาการให้มีรยางค์ยาวขึ้นและมีแผ่นเกล็ดใต้เท้ามากยิ่งขึ้น เพื่อช่วยในการปีนป่ายตึกสูงและวิ่งบนพื้นผิวกระจกและโลหะที่ร้อนจัด ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในเวลาเพียงไม่กี่ปี ขณะที่ “นกจังโกตาดำ” (Dark-eyed junco) ที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมในเมือง โดยมีปีกขนาดเล็กลง วางไข่เร็วขึ้น และลดความก้าวร้าวลงเพื่ออาศัยอยู่ร่วมกับมนุษย์ 

ทั้งนี้ แอนดรูว์ ซิห์ จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส ได้เตือนว่า “ขั้นแรกสิ่งมีชีวิตต้องตอบสนองทางพฤติกรรมให้ได้ก่อน หากทำได้ดีพอ พวกมันถึงจะรอดชีวิตและมีโอกาสวิวัฒนาการทางพันธุกรรมในภายหลัง แต่สำหรับสัตว์อีกหลายชนิด พวกมันไม่มีเวลาพอที่จะวิวัฒนาการ เพราะสิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงเร็วเกินไป”

แม้การปรับตัวทางวิวัฒนาการ จะเป็นความหวังและช่วยให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดเอาชีวิตรอดจากภัยคุกคามระยะสั้นได้ แต่สำหรับวิกฤตการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในระยะยาว วิวัฒนาการธรรมชาติเพียงอย่างเดียวไม่อาจเป็นเกราะป้องกันการสูญพันธุ์ได้อย่างสมบูรณ์ การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการชะลอความรวดเร็วของโลกร้อน จึงยังคงเป็นภารกิจเร่งด่วนที่สุดของมนุษย์ เพื่อซื้อเวลาให้ธรรมชาติและสิ่งมีชีวิตร่วมโลกสามารถปรับตัวและดำรงอยู่ต่อไปได้

 

ที่มา: BBC, Earth, Eureka Alert, News Scientist, The Washington Post