เมื่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศทำให้เกิดกระแสน้ำสีแดงมากขึ้น โปรตีนจากกบบูลฟรอกอเมริกันอาจช่วยป้องกันพิษจากหอยอัมพาตได้
ทุกฤดูร้อน น้ำอุ่นจะอาบชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา แคนาดา และส่วนอื่นๆ ของโลกด้วยสาหร่ายที่เป็นพิษ สิ่งที่น่ากลัวอย่างยิ่งคือไดโนแฟลเจลเลตในสกุลGonyaulax , Alexandrium , GymnodiniumและPyrodiniumซึ่งหลั่งแซกซิทอกซิน ซึ่งเป็นหนึ่งในสารพิษที่ทำลายระบบประสาทที่ร้ายแรงที่สุดในโลก หอยกลืนแซกซิทอกซินและรวมไว้ในร่างกายของพวกมันโดยเร็วจนการกินหอยแมลงภู่ที่มีแซกซิทอกซินเพียงตัวเดียวอาจทำให้เกิดอัมพาตและถึงตายได้ แม้จะมีคำเตือนจากรัฐบาล ผู้คนมักถูกวางยาพิษทุกปีโดยหอยแมลงภู่ที่พวกเขารวบรวมและกินเข้าไป เช่นเดียวกับนก ปลาวาฬ และแมวน้ำ แต่ผู้กินสาหร่าย—รวมทั้งหอย ปลาปักเป้า และกบน้ำจืด—ยังคงไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีความสุข
นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าสัตว์เหล่านี้มีความทนทานต่อแซกซิทอกซินโดยธรรมชาติ พวกมันสร้างโปรตีนที่กักเก็บแซกซิทอกซิน จึงไม่ส่งผลต่อระบบประสาทของพวกมัน เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมงานที่นำโดยแดเนียล ไมเนอร์ นักชีวฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโกได้ทำการตรวจสอบระดับโมเลกุลของปรากฏการณ์ใหม่นี้
ผู้เยาว์และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ผลึกเอ็กซ์เรย์ ซึ่งเป็นเทคนิคเดียวกับที่ใช้ในการระบุโครงสร้างของดีเอ็นเอก่อน เพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดระดับอะตอมของแซ็กซิฟิลิน ซึ่งเป็นโปรตีนต้านพิษที่รวบรวมจากบูลฟรอกอเมริกัน พวกเขาสามารถเห็นได้ในรายละเอียดที่สลับซับซ้อนว่าแซ็กซิฟิลินจับกับแซกซิทอกซินอย่างไรเพื่อให้ไม่เป็นอันตราย ภาพที่ซับซ้อนนี้สามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใกล้การตรวจหาแซกซิทอกซินและสารพิษในทะเลอื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกันอีกก้าวหนึ่ง หรือแม้แต่พัฒนาแอนติทอกซิน
การตรวจจับอาจมีความจำเป็นมากขึ้นในปีต่อๆ ไป เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศทำให้อุณหภูมิของมหาสมุทรเพิ่มสูงขึ้นและการขจัดออกซิเจนของน่านน้ำชายฝั่ง สาหร่ายบุปผาทั่วโลกจึงมีขนาดใหญ่ขึ้นและยาวนานขึ้น สาหร่ายบุปผามากขึ้นหมายถึงอาหารทะเลที่มีสารพิษมากขึ้นและคนนกและแมวน้ำที่ป่วยมากขึ้น หากแนวโน้มยังคงดำเนินต่อไป เครื่องตรวจจับสารพิษที่ดีกว่าจะเป็นส่วนสำคัญของความพยายามด้านสาธารณสุข
“นี่เป็นกรณีที่เราอาจมีโอกาสที่จะทำบางสิ่งที่ส่งผลกระทบด้านสาธารณสุขอย่างแท้จริง” ไมเนอร์กล่าว
ความอยากรู้ของผู้เยาว์เกี่ยวกับสารพิษในท้องทะเลได้จุดประกายขึ้นในปี 2554 ด้วยอีเมลเซอร์ไพรส์ ในขณะนั้น เขาได้ค้นคว้าเกี่ยวกับช่องโซเดียม ซึ่งเป็นข้อความที่เซลล์สื่อสารกันในแบคทีเรีย ช่องโซเดียมยังเป็นบริเวณที่แซกซิทอกซินและนิวโรทอกซินอื่นๆ โจมตีเซลล์ประสาทของมนุษย์ อยู่มาวันหนึ่ง James Hungerford นักเคมีวิจัยด้านสารพิษที่สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา ส่งอีเมลถึงผู้เยาว์ด้วยคำถามว่า เขาสามารถใช้แบคทีเรียทำเครื่องตรวจจับแซกซิทอกซินสำหรับหน่วยงานของรัฐ เช่น กระทรวงสาธารณสุขแคลิฟอร์เนียได้หรือไม่
เพื่อปกป้องสาธารณะ แผนกจึงทำการทดสอบแซกซิทอกซินและสารพิษทางทะเลอื่นๆ เป็นประจำที่จุดหลายร้อยจุดตามแนวชายฝั่งทุกสัปดาห์ แต่การทดสอบแซกซิทอกซินที่ใช้ในขณะนั้น—และยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน—ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 และเกี่ยวข้องกับการจ่ายสารให้หนูที่มีน้ำทะเลที่เป็นพิษและดูว่าพวกมันใช้เวลานานแค่ไหนในการตาย บางคนคิดว่าการทดสอบนี้ไร้มนุษยธรรม เมื่อพิจารณาว่ามีหนูกี่ตัวที่ต้องตายเพื่อยืนยันคุณภาพน้ำ แต่การทดสอบยังคงเป็นวิธีการที่เร็วและถูกที่สุด
Hungerford สงสัยว่า Minor สามารถพัฒนาเครื่องตรวจจับแบคทีเรียแทนได้หรือไม่* หากแบคทีเรียยึดติดกับแซกซิทอกซิน เขาคิดว่า ผู้ทดสอบสามารถเห็นภาพได้อย่างรวดเร็วว่ามีความเข้มข้นของสารพิษสูงจนเป็นอันตรายในน้ำหรือไม่
น่าเศร้าที่ไมเนอร์รู้จากการวิจัยก่อนหน้านี้ว่าวิธีการนี้ใช้ไม่ได้ผล แต่เมล็ดถูกหว่านไว้ “มันทำให้ฉันคิดเกี่ยวกับปัญหา—มันวนเวียนอยู่ในหัวของฉันมาเป็นเวลานาน” ไมเนอร์กล่าว
ในการศึกษาครั้งใหม่ของเขา ไมเนอร์มุ่งเน้นไปที่การระบุโครงสร้างทางกายภาพของแซ็กซิฟิลิน และพบว่ามีรูปร่างคล้ายผีเสื้อ แซกซิทอกซินจับที่จุดเยื้องบนปีกข้างหนึ่ง กระเป๋าใส่แซกซิทอกซินได้พอดีและมีประจุลบ ดึงดูดสารพิษด้วยไฟฟ้าสถิต สิ่งที่ทำให้ไมเนอร์ประหลาดใจก็คือ บริเวณที่ผูกมัดนั้นดูเกือบจะเหมือนกันทุกประการกับเมื่อแซกซิทอกซินจับกับช่องโซเดียมในเซลล์ประสาทของมนุษย์ ซึ่งหมายความว่าแซ็กซิฟิลินอาจทำงานเพื่อบรรเทาผลกระทบของแซกซิทอกซินในคนได้เช่นกัน
บังเอิญ Lauren O’Connell นักนิเวศวิทยาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนีย** เริ่มให้ความสนใจในแซ็กซิฟิลินเมื่อปีที่แล้วเช่นกันเมื่อเธอค้นพบว่ามีเลือดของกบปาเป้ามากมาย และอาจเกี่ยวข้องกับการดื้อต่อสารพิษของพวกมันเอง ทั้งไมเนอร์และโอคอนเนลล์ไม่รู้งานของอีกฝ่าย แต่ทั้งคู่คิดว่าแซกซิฟิลินเป็นหัวข้อการวิจัยที่น่าตื่นเต้นและเป็นที่กำลังมาแรง
“ดร. ผลงานของไมเนอร์แสดงถึงการฟื้นคืนความสำคัญของแซ็กซิฟิลิน และได้เปิดสาขาใหม่ของการศึกษาเกี่ยวกับการผูกมัดและการกักเก็บสารพิษ” โอคอนเนลล์กล่าว
ต้องใช้การวิจัยและพัฒนามากขึ้นเพื่อสร้างเครื่องตรวจจับแซกซิทอกซินที่ใช้งานได้ แต่การรู้โครงสร้างของคู่ที่มีผลผูกพันจะช่วยได้ ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์อาจใช้แซกซิฟิลินหรือโมเลกุลสังเคราะห์ที่คล้ายคลึงกันเพื่อผลิตแอนติทอกซินที่สามารถจับแซกซิทอกซินได้เพียงพอเพื่อให้ตับสามารถล้างพิษออกก่อนที่จะสะสมและทำให้คนป่วย แต่จนกว่าเงินทุนจะเป็นจริงสำหรับโซลูชันที่สร้างสรรค์ การตรวจจับยังคงเป็นแนวหน้าของความพยายาม
*การแก้ไข: ส่วนนี้ของเรื่องราวได้รับการอัปเดตเพื่อชี้แจงความสัมพันธ์ระหว่าง Hungerford และ Minor
**การแก้ไข: Lauren O’Connell อยู่ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนีย ไม่ใช่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในรัฐนิวเจอร์ซีย์
