การศึกษาเพศและอายุของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบน

หน่วยงาน                สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
หัวหน้าโครงการ      ดร. ศิราวุธ กลิ่นบุหงา
ผู้ร่วมวิจัย                ดร. บวรลักษณ์ คำน้ำทอง, ดร. เปรมฤทัย สุพรรณกูล, น.ส.สิริกานต์ ประเสริฐลักษณ์, น.ส.ศิริธร จานพูม, น.ส.สุรีรัตน์ แซ่ตั้ง, น.ส.วรรณวิภา อิฐรัตน์, น.ส.พิมพ์สุชา บุญพิมพ์ปภา, สพ.ญ.วัชรา ศากรวิมล, สพ.ญ. ราชาวดี จันทรา, สพ.ญ. พัชราภรณ์ แก้วโม่ง, สพ.ญ. อรณี จงกลแพทย์, สพ.ญ. ทัศน์วรรณ สุทธิบูรณ์, สพ.ญ.ปิยรัตน์ คุ้มรักษา, น.สพ.รัตนกร พากเพียร

บทสรุปข้อเสนอโครงการ

ทะเลสาบสงขลาตอนบนเป็นระบบนิเวศน้ำจืดที่มีลักษณะเฉพาะตัวและมีความสำคัญเชิงนิเวศอย่างยิ่งของประเทศไทย โดยเป็นแหล่งอาศัยของโลมาอิรวดี ซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทางทะเลที่มีสถานภาพใกล้สูญพันธุ์อย่างยิ่ง ประชากรโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบนจัดเป็นประชากรในแหล่งน้ำภายในที่มีขนาดเล็ก มีการแยกตัวจากประชากรอื่นอย่างชัดเจน และมีความเปราะบางสูงต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมและแรงกดดันจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การทำการประมง การเดินเรือ และการเสื่อมโทรมของคุณภาพน้ำ แม้ที่ผ่านมาได้มีความพยายามในการติดตามสถานภาพประชากรโลมาอิรวดีในพื้นที่ดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง แต่การวางแผนอนุรักษ์และการบริหารจัดการยังคงเผชิญกับข้อจำกัดสำคัญ คือการขาดข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับชีววิทยาประชากรในมิติที่สำคัญ โดยเฉพาะสัดส่วนเพศ โครงสร้างอายุ และความสัมพันธ์ทางเครือญาติ ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการประเมินศักยภาพการฟื้นตัวของประชากรในระยะยาว การศึกษาด้านชีววิทยาประชากรโดยอาศัยเพียงการสังเกตภาคสนามจึงยังไม่เพียงพอ และจำเป็นต้องอาศัยเครื่องมือทางพันธุกรรมเข้ามาเสริมอย่างเป็นระบบ

โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาชีววิทยาประชากรของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบนอย่างรอบด้าน โดยบูรณาการข้อมูลภาคสนาม ข้อมูลเชิงนิเวศ และข้อมูลพันธุกรรมเข้าด้วยกันอย่างเป็นระบบ จุดเน้นสำคัญของโครงการ คือการพัฒนาและประยุกต์ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ DNA เพื่อการจำแนกเพศและการประเมินอายุของโลมาอิรวดี ซึ่งจะช่วยลดข้อจำกัดของวิธีการแบบดั้งเดิม และเพิ่มความแม่นยำในการประเมินชีววิทยาประชากร โดยปกติแล้ว การประมาณค่าอายุของสัตว์ในกลุ่มวาฬและโลมา มักอาศัยการสังเกตและติดตามสัตว์ตั้งแต่แรกเกิด ซึ่งมีความยุ่งยากในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะในประชากรที่มีขนาดเล็กและกระจายตัวในพื้นที่กว้าง อีกวิธีหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการนับชั้นการเจริญเติบโตของเดนทีนในฟัน ซึ่งให้ความแม่นยำสูงในการประมาณอายุของสัตว์กลุ่มนี้ อย่างไรก็ตาม วิธีดังกล่าวจัดเป็นวิธีการที่มีความรุกล้ำ (invasive) และไม่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการนำมาใช้กับสัตว์ที่ยังมีชีวิต โดยเฉพาะโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลา ซึ่งมีจำนวนประชากรน้อยมากและอยู่ในภาวะเปราะบางสูง ในปัจจุบัน ได้มีการนำองค์ความรู้ด้าน epigenetics มาใช้ในการประมาณอายุของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยอาศัยหลักการที่ว่าการเกิด methylation ของยีนมีผลต่อการแสดงออกของยีน และระดับของ DNA methylation จะเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงอายุของสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไป สิ่งมีชีวิตที่มีอายุน้อยจะมีรูปแบบและระดับของ methylation แตกต่างจากสัตว์ที่มีอายุมาก การสร้างค่ามาตรฐานของปริมาณ methylation ในแต่ละช่วงอายุของสัตว์แต่ละชนิด หรือที่เรียกว่า epigenetic clock จึงเป็นแนวทางใหม่ที่มีศักยภาพสูงในการประเมินอายุโดยไม่จำเป็นต้องอาศัยวิธีการที่รุกล้ำ โครงการวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะประยุกต์ใช้แนวคิดดังกล่าวกับโลมาอิรวดี โดยมุ่งศึกษายีนที่มีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการ aging ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจำนวนหลายยีน เพื่อตรวจสอบปริมาณ cytosine methylation ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ ของโลมาอิรวดีในกลุ่มอายุต่าง ๆ เช่น เลือด ผิวหนัง และอุจจาระ ตัวอย่างดังกล่าวจะถูกนำมาสกัดดีเอ็นเอ และตรวจวิเคราะห์ระดับ methylation ด้วยเทคนิค methylation-sensitive high resolution melt (MS-HRM) analysis เพื่อคัดเลือกยีนที่มีความเหมาะสมต่อการสร้าง epigenetic clock โดยโครงการจะมุ่งเน้นการเก็บตัวอย่างแบบ non-invasive ที่ไม่เป็นอันตรายต่อโลมา หลังจากการพัฒนา epigenetic clock สำเร็จ จะสามารถนำไปใช้ในการประเมินอายุของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลา และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการวางแผนการอนุรักษ์ที่สอดคล้องกับโครงสร้างอายุของประชากร

ในด้านการจำแนกเพศ การพัฒนาวิธีการตรวจสอบเพศโดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอที่จำเพาะต่อเพศมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินจำนวนและโครงสร้างประชากรของโลมาอิรวดีที่ยังคงเหลืออยู่ในทะเลสาบสงขลา แม้ว่าจะมีการพัฒนาเครื่องหมายดีเอ็นเอสำหรับการแยกเพศในโลมาหลายชนิดแล้ว แต่เครื่องหมายดีเอ็นเอที่ใช้กับโลมาอิรวดีโดยเฉพาะยังมีอยู่จำกัด อีกทั้งยังมีรายงานว่าการตรวจสอบเพศในสัตว์กลุ่ม โลมาและวาฬ มักเกิด bias จากการตรวจพบเครื่องหมายบนโครโมโซม X มากกว่าโครโมโซม Y ซึ่งอาจนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนในการอนุมานข้อมูลประชากรและการวางแผนอนุรักษ์ โครงการนี้จึงมุ่งพัฒนาและปรับปรุงการตรวจเพศของโลมาอิรวดี โดยการพัฒนาเครื่องหมายดีเอ็นเอเพิ่มเติมควบคู่กับการตรวจ Zfx/Zfy ในระบบเดิม เพื่อเพิ่มความจำเพาะและลด bias จากการได้ผลของโครโมโซม X มากกว่าโครโมโซม Y นอกจากนี้ ยังตระหนักถึงความซับซ้อนทางชีววิทยาของโลมาในบางกรณีที่อาจมีลักษณะ hermaphrodite หรือมีโครโมโซม XXY ซึ่งอาจทำให้โลมาที่มีลักษณะภายนอกเป็นเพศเมีย ให้ผลการตรวจเป็นเพศผู้ได้ โครงการจึงจะพัฒนาการตรวจสอบเพิ่มเติมในระดับ copy number ของยีนเป้าหมายบนโครโมโซม X และ Y เพื่อเพิ่มความแม่นยำและความสมบูรณ์ของการตรวจเพศ หลังจากการพัฒนาและยืนยันความแม่นยำของวิธีการตรวจเพศแล้ว คณะผู้วิจัยมีแผนที่จะนำองค์ความรู้ดังกล่าวไปต่อยอดสู่การตรวจสอบเพศโลมาอิรวดีจากตัวอย่าง environmental DNA (eDNA) ในน้ำ ซึ่งจะช่วยให้สามารถประเมินสัดส่วนเพศของประชากรได้โดยไม่ต้องอาศัยการเก็บตัวอย่างจากตัวโลมาโดยตรง วิธีการดังกล่าวจะช่วยลดความรบกวนต่อสัตว์ และเพิ่มศักยภาพในการติดตามประชากรในระยะยาวอย่างยั่งยืน

การบูรณาการข้อมูลด้านเพศและอายุจากการวิเคราะห์ DNA เข้ากับข้อมูลการพบเห็น การจำแนกเอกลักษณ์เฉพาะตัว และข้อมูลสิ่งแวดล้อม จะทำให้สามารถอธิบายชีววิทยาประชากรของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบนได้อย่างครบถ้วน ทั้งในด้านสัดส่วนเพศ โครงสร้างอายุ ความหลากหลายทางพันธุกรรม และขนาดประชากรที่มีประสิทธิผล ข้อมูลเหล่านี้จะเป็นรากฐานสำคัญในการกำหนดมาตรการอนุรักษ์ที่เหมาะสมกับบริบทของพื้นที่ และช่วยลดความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาในระยะยาว

วัตถุประสงค์

1. เพื่อพัฒนาวิธีการตรวจสอบอายุของโลมาอิรวดีแบบไม่ซับซ้อนด้วยวิธี methylation-sensitive HRM analysis และใช้ประเมินอายุของประชากรโลมาอิรวดีที่คงเหลือในทะเลสาบสงขลา
2. เพื่อพัฒนาวิธีการตรวจจำแนกเพศของโลมาอิรวดีที่มีระบบเพศแบบ hermaphrodite (XX, XY และ XXY) จากเนื้อเยื่อด้วยเทคนิคจีโนมิค และประยุกต์ใช้ในการจำแนกเพศของโลมาอิรวดีจากน้ำในระบบนิเวศทะเลสาบสงขลาด้วยเทคโนโลยี eDNA
3. เพื่อตรวจสอบจำนวนรูปแบบของ mtDNA ส่วน control region สำหรับใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการทำ breeding program ในอนาคต

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

ด้านวิชาการ

1. การเผยแพร่ผลงานด้วยการตีพิมพ์ทางวิชาการในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ และการนำเสนอแบบปากเปล่าในงานประชุมทางวิชาการระดับนานาชาติ
2. ทราบสัดส่วนเพศ และอายุของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบน รวมถึงจำนวนกลุ่มของโลมาที่มีอยู่ในปัจจุบัน ทำให้สามารถบริหารจัดการแผนการอนุรักษ์ให้มีประสิทธิภาพ
3. เพื่อประโยชน์ในการบริหารจัดการ ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพให้มีความยั่งยืน ตลอดจนเผยแพร่ข้อมูลทางวิชาการเกี่ยวกับเพศ และอายุของโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาตอนบน ให้กับหน่วยงาน องค์กร สถาบันการศึกษา นักวิจัยนักวิชาการ นักเรียน นักศึกษา และผู้สนใจทั่วไป

 ด้านสังคม

สร้างความตระหนักในความสำคัญของการอนุรักษ์โลมาและหลากหลายทางชีวภาพของชุมชนทะเลสาบสงขลา ที่มีต่อความสำคัญทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศ

ด้านนโยบาย

สามารถนำข้อมูลการวิจัยไปพิจารณาประกอบการปรับปรุงแผนการอนุรักษ์โลมาอิรวดีของกรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งที่มีอยู่แล้วให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมทั้งนำไปใช้ในการเพิ่มจำนวนโลมาอิรวดีในทะเลสาบสงขลาในอนาคต

ด้านเศรษฐกิจ

ส่งเสริมเศรษฐกิจชุมชนที่ยั่งยืนกับประชาชนที่อาศัยรอบพื้นที่ทะเลสาบสงขลา