ปะการังและดอกไม้ทะเลเปลี่ยนครีมกันแดดให้กลายเป็นสารพิษ – ทำความเข้าใจว่าจะช่วยอนุรักษ์แนวปะการังได้อย่างไร

ขวดครีมกันแดดมักติดป้ายว่า “เป็นมิตรกับแนวปะการัง” และ “ปลอดภัยต่อปะการัง” การกล่าวอ้างเหล่านี้โดยทั่วไปหมายความว่าโลชั่นแทนที่ oxybenzone ซึ่งเป็นสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายต่อปะการังด้วยอย่างอื่น แต่สารเคมีอื่น ๆ เหล่านี้ปลอดภัยสำหรับแนวปะการังมากกว่าออกซีเบนโซนหรือไม่?

คำถามนี้ทำให้เรา นักเคมีสิ่งแวดล้อมสองคน ร่วมมือกับนักชีววิทยาที่ศึกษาดอกไม้ทะเลเพื่อเป็นต้นแบบของปะการัง เป้าหมายของเราคือการค้นพบว่าครีมกันแดดทำร้ายแนวปะการังอย่างไร เพื่อให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าส่วนประกอบใดในครีมกันแดด “ปลอดภัยจากปะการัง” จริงๆ

ในการศึกษาใหม่ของเราที่ตีพิมพ์ใน Science เราพบว่าเมื่อปะการังและดอกไม้ทะเลดูดซับ oxybenzone เซลล์ของพวกมันจะเปลี่ยนเป็น phototoxins ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ไม่เป็นอันตรายในความมืด แต่กลายเป็นพิษภายใต้แสงแดด

แนวปะการังที่ตายแล้ว
แนวปะการังทั่วโลก เช่น แนวปะการัง Great Barrier Reef กำลังฟอกขาวและกำลังจะตายเนื่องจากความเครียด เช่น อุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้น และครีมกันแดดอาจทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น
Amanda TinocoCC BY-ND

ปกป้องผู้คน ทำร้ายแนวปะการัง

แสงแดดประกอบด้วยความยาวคลื่นต่างๆ ของแสง ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า เช่น แสงที่มองเห็นได้ มักไม่เป็นอันตราย แต่แสงที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า เช่น แสงอัลตราไวโอเลต สามารถทะลุผ่านผิวหนังและทำลาย DNA และเซลล์ได้ ครีมกันแดด รวมถึงออกซีเบนโซน ทำงานโดยการดูดซับแสงยูวีส่วนใหญ่และเปลี่ยนเป็นความร้อน

แนวปะการังทั่วโลกได้รับความทุกข์ทรมานในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาจากภาวะโลกร้อนในมหาสมุทรและแรงกดดันอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าครีมกันแดดที่ออกมาจากนักว่ายน้ำหรือจากการปล่อยน้ำเสียอาจเป็นอันตรายต่อปะการังได้เช่นกัน พวกเขาทำการทดลองในห้องปฏิบัติการที่แสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของ oxybenzone ที่ต่ำถึง 0.14 มก. ต่อลิตรของน้ำทะเลสามารถฆ่าตัวอ่อนปะการังได้ 50% ในเวลาน้อยกว่า 24 ชั่วโมง ในขณะที่ตัวอย่างภาคสนามส่วนใหญ่มักจะมีความเข้มข้นของครีมกันแดดต่ำกว่า แนวปะการังดำน้ำตื้นที่ได้รับความนิยมแห่งหนึ่งในหมู่เกาะเวอร์จินของสหรัฐอเมริกามีออกซีเบนโซนสูงถึง 1.4 มก. ต่อน้ำทะเลหนึ่งลิตร ซึ่งมากกว่าขนาดยาที่ทำให้ตัวอ่อนปะการังถึงตายถึง 10 เท่า

แผนภาพทางเคมีของออกซีเบนโซน
Oxybenzone เป็นส่วนประกอบทั่วไปในครีมกันแดดหลายชนิด
Fvasconcellos ผ่าน WikimediaCommons

น่าจะเป็นแรงบันดาลใจจากงานวิจัยนี้และการศึกษาอื่นๆ จำนวนหนึ่งที่แสดงความเสียหายต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล สมาชิกสภานิติบัญญัติของฮาวายได้ลงมติในปี 2018 ให้ห้ามใช้ออกซีเบนโซนและส่วนประกอบอื่นๆ ในครีมกันแดด ไม่นานหลังจากนั้น สมาชิกสภานิติบัญญัติในสถานที่อื่นๆ ที่มีแนวปะการัง เช่น หมู่เกาะเวอร์จิน ปาเลา และอารูบา ได้ดำเนินการห้ามของตนเอง

ยังคงมีการถกเถียงกันอย่างเปิดเผยว่าความเข้มข้นของออกซีเบนโซนในสิ่งแวดล้อมสูงพอที่จะทำลายแนวปะการังหรือไม่ แต่ทุกคนต่างเห็นพ้องกันว่าสารเคมีเหล่านี้สามารถก่อให้เกิดอันตรายได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ดังนั้นการทำความเข้าใจกลไกของสารเคมีเหล่านี้จึงเป็นสิ่งสำคัญ

หลอดทดลองขนาดเล็กจำนวนหนึ่งที่มีดอกไม้ทะเลขนาดเล็กเติบโตอยู่ภายในนั้น
โดยการใส่ดอกไม้ทะเลลงในหลอดทดลองด้วยออกซีเบนโซนและควบคุมแสงที่พวกมันได้รับ เราจะเห็นได้ว่าครีมกันแดดทำปฏิกิริยากับแสงหรือไม่
จอร์ดเจ วัคโควิชCC BY-ND

ครีมกันแดดหรือสารพิษ

ในขณะที่หลักฐานจากห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าครีมกันแดดสามารถทำร้ายปะการังได้ แต่มีการวิจัยเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะเข้าใจว่าอย่างไร ผลการศึกษาบางชิ้นชี้ให้เห็นว่า Oxybenzone เลียนแบบฮอร์โมน ขัดขวางการสืบพันธุ์และการพัฒนา แต่อีกทฤษฎีหนึ่งที่ทีมของเราพบว่าน่าสนใจเป็นพิเศษคือความเป็นไปได้ที่ครีมกันแดดจะมีพฤติกรรมเป็นสารพิษที่กระตุ้นแสงในปะการัง

เพื่อทดสอบสิ่งนี้ เราใช้ดอกไม้ทะเลที่เพื่อนร่วมงานของเราผสมพันธุ์เป็นแบบอย่างของปะการัง ดอกไม้ทะเลและปะการังมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดและมีกระบวนการทางชีววิทยาร่วมกันมากมาย รวมถึงความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับสาหร่ายที่อาศัยอยู่ภายในพวกมัน เป็นเรื่องยากมากที่จะทำการทดลองกับปะการังภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ ดังนั้นโดยปกติดอกไม้ทะเลจึงดีกว่ามากสำหรับการศึกษาในห้องปฏิบัติการเช่นของเรา

เราใส่ดอกไม้ทะเล 21 ตัวในหลอดทดลองที่เต็มไปด้วยน้ำทะเลไว้ใต้หลอดไฟที่ปล่อยแสงแดดออกมาเต็มที่ เราคลุมดอกไม้ทะเลทั้งห้าตัวด้วยกล่องที่ทำจากอะคริลิกที่กั้นความยาวคลื่นที่แน่นอนของแสงยูวีที่ออกซีเบนโซนปกติดูดซับและโต้ตอบด้วย จากนั้นเราก็นำดอกไม้ทะเลทั้งหมดไปสัมผัสกับออกซิเจน 2 มก. ต่อน้ำทะเล 1 ลิตร

ดอกไม้ทะเลใต้กล่องอะครีลิคคือตัวอย่าง “สีเข้ม” ของเรา และดอกไม้ทะเลที่อยู่นอกกล่อง “แสง” ควบคุมของเรา ดอกไม้ทะเล เช่น ปะการัง มีพื้นผิวโปร่งแสง ดังนั้นถ้าออกซีเบนโซนทำหน้าที่เป็นสารพิษจากแสง รังสียูวีที่กระทบกลุ่มแสงจะทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีและฆ่าสัตว์ ในขณะที่กลุ่มมืดก็จะอยู่รอด

เราทำการทดลองเป็นเวลา 21 วัน ในวันที่หก ดอกไม้ทะเลตัวแรกในกลุ่มไลท์ก็ตาย ในวันที่ 17 พวกเขาทั้งหมดเสียชีวิต เมื่อเปรียบเทียบแล้ว ไม่มีดอกไม้ทะเลในกลุ่มความมืดทั้งห้าที่ตายไปตลอดสามสัปดาห์

ภาพระยะใกล้ของปะการังสีน้ำเงิน
ปะการัง – เช่นเดียวกับปะการังเห็ดที่เห็นที่นี่ – และดอกไม้ทะเลดูดซับ oxybenzone และเผาผลาญมัน แต่ในการทำเช่นนั้นพวกมันจะเปลี่ยนเป็นสารพิษ
Christian RenickeCC BY-ND

เมแทบอลิซึมจะเปลี่ยนออกซีเบนโซนเป็นโฟโตทอกซิน

เราแปลกใจมากที่ครีมกันแดดทำหน้าที่เป็นสารพิษในแสงแดดภายในดอกไม้ทะเล เราทำการทดลองทางเคมีกับ oxybenzone และยืนยันว่าด้วยตัวมันเอง มันทำหน้าที่เป็นสารกันแดด ไม่ใช่ phototoxin เมื่อสารเคมีถูกดอกไม้ทะเลดูดกลืนเข้าไปเท่านั้นจึงจะเป็นอันตรายภายใต้แสง

ทุกครั้งที่สิ่งมีชีวิตดูดซับสารแปลกปลอม เซลล์ของมันจะพยายามกำจัดสารโดยใช้กระบวนการเผาผลาญต่างๆ การทดลองของเราชี้ให้เห็นว่าหนึ่งในกระบวนการเหล่านี้คือการเปลี่ยนออกซีเบนโซนให้เป็นโฟโตทอกซิน

เพื่อทดสอบสิ่งนี้ เราได้วิเคราะห์สารเคมีที่เกิดขึ้นภายในดอกไม้ทะเลหลังจากที่เราสัมผัสกับออกซีเบนโซน เราได้เรียนรู้ว่าดอกไม้ทะเลของเราได้แทนที่ส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางเคมีของ oxybenzone ซึ่งเป็นอะตอมของไฮโดรเจนจำเพาะในกลุ่มแอลกอฮอล์ด้วยน้ำตาล การแทนที่อะตอมของไฮโดรเจนในกลุ่มแอลกอฮอล์ด้วยน้ำตาลเป็นสิ่งที่พืชและสัตว์มักทำเพื่อทำให้สารเคมีเป็นพิษน้อยลงและละลายน้ำได้มากขึ้นเพื่อให้ขับถ่ายได้ง่ายขึ้น

แผนภูมิเคมีแสดงโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันสองแบบ
เมื่อเซลล์พยายามประมวลผลออกซีเบนโซน เซลล์เหล่านี้จะแทนที่ส่วนหนึ่งของกลุ่มแอลกอฮอล์ (ที่เน้นด้วยสีแดงทางด้านซ้าย) ด้วยน้ำตาล (ด้านขวาสีแดง) และในการทำเช่นนั้นจะเปลี่ยนครีมกันแดดให้เป็นโฟโตทอกซิน
จอร์ดเจ วัคโควิชCC BY-ND

แต่เมื่อคุณลบกลุ่มแอลกอฮอล์นี้ออกจาก oxybenzone oxybenzone จะหยุดทำหน้าที่เป็นสารกันแดด แต่จะเก็บพลังงานที่ดูดซับจากแสงยูวีไว้และกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีอย่างรวดเร็วซึ่งทำลายเซลล์ แทนที่จะเปลี่ยนครีมกันแดดให้กลายเป็นโมเลกุลที่ไม่เป็นอันตรายและง่ายต่อการขับถ่าย ดอกไม้ทะเลจะเปลี่ยนออกซีเบนโซนให้กลายเป็นสารพิษที่กระตุ้นด้วยแสงแดด

เมื่อเราดำเนินการทดลองที่คล้ายกันกับปะการังเห็ด เราพบบางสิ่งที่น่าแปลกใจ แม้ว่าปะการังจะอ่อนไหวต่อแรงกดดันมากกว่าดอกไม้ทะเล แต่ก็ไม่ได้ตายจากออกซีเบนโซนและการสัมผัสแสงในระหว่างการทดลองทั้งหมดแปดวันของเรา ปะการังสร้าง phototoxins เดียวกันจาก oxybenzone แต่สารพิษทั้งหมดถูกเก็บไว้ในสาหร่ายชีวภาพที่อาศัยอยู่ในปะการัง ดูเหมือนว่าสาหร่ายจะดูดซับผลพลอยได้จากแสงและในการทำเช่นนั้นอาจปกป้องโฮสต์ของปะการัง

ภาพถ่ายดอกไม้ทะเล 2 แถว โดยแถวบนสุดแสดงการตายช้าลง
ซีรี่ส์ภาพถ่ายนี้แสดงให้เห็นว่าดอกไม้ทะเลสีเข้มที่อยู่ด้านบนที่มีสาหร่ายอยู่นั้นมีอายุยืนยาวกว่าดอกไม้ทะเลสีอ่อนที่อยู่ด้านล่างซึ่งไม่มีสาหร่ายอาศัยอยู่ได้อย่างไร
Djordje Vuckovic และ Christian RenickeCC BY-ND

เราสงสัยว่าปะการังจะตายจากโฟโตทอกซินหากไม่มีสาหร่าย เป็นไปไม่ได้ที่จะเลี้ยงปะการังโดยไม่มีสาหร่ายในห้องแล็บ ดังนั้นเราจึงทำการทดลองเกี่ยวกับดอกไม้ทะเลโดยไม่ใช้สาหร่ายแทน ดอกไม้ทะเลเหล่านี้ตายเร็วขึ้นประมาณสองเท่าและมีโฟโตทอกซินในเซลล์เกือบสามเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับดอกไม้ทะเลที่มีสาหร่าย

การฟอกสีปะการัง ครีมกันแดดที่ ‘ปลอดภัยจากแนวปะการัง’ และความปลอดภัยของมนุษย์

เราเชื่อว่ามีประเด็นสำคัญบางประการจากความพยายามของเราในการทำความเข้าใจว่า oxybenzone เป็นอันตรายต่อปะการังอย่างไร

ประการแรก เหตุการณ์การฟอกสีด้วยปะการัง ซึ่งปะการังขับสาหร่ายออกจากสาหร่ายเนื่องจากอุณหภูมิน้ำทะเลสูงหรือปัจจัยกดดันอื่นๆ อาจทำให้ปะการังเสี่ยงต่อพิษจากครีมกันแดดโดยเฉพาะ

ประการที่สอง เป็นไปได้ว่า oxybenzone อาจเป็นอันตรายต่อสายพันธุ์อื่นได้เช่นกัน ในการศึกษาของเรา เราพบว่าเซลล์ของมนุษย์สามารถเปลี่ยนออกซีเบนโซนให้เป็นโฟโตทอกซินได้ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นภายในร่างกายที่ไม่มีแสงส่องถึง ก็ไม่เป็นปัญหา แต่ถ้าสิ่งนี้เกิดขึ้นในผิวหนังที่แสงสามารถสร้างสารพิษได้ก็อาจเป็นปัญหาได้ การศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่า oxybenzone อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ และเมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยบางคนได้เรียกร้องให้มีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัย

สุดท้าย สารเคมีที่ใช้ในครีมกันแดดที่ “ปลอดภัยจากแนวปะการัง” หลายตัวมีกลุ่มแอลกอฮอล์เดียวกันกับออกซีเบนโซน ดังนั้นจึงอาจเปลี่ยนเป็นโฟโตทอกซินได้

เราหวังว่าเมื่อนำมารวมกัน ผลลัพธ์ของเราจะนำไปสู่ครีมกันแดดที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น และช่วยแจ้งความพยายามในการปกป้องแนวปะการัง

[Understand new developments in science, health and technology, each week. Subscribe to The Conversation’s science newsletter.]

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*