สิ่งแวดล้อม
เป็นไปได้ไหมที่ 'พืช' จะแสดงความรู้สึก สุข เศร้า เหงา สนุก ให้มนุษย์รู้
“ปลูกกระบองเพชรยังตาย แล้วนับประสาอะไรกับการดูแลหัวใจคนอื่น” คำพูดสะเทือนใจคน ‘มือร้อน’ ที่ปลูกต้นไม้อะไรก็ตายเรียบ เพราะความจริงแล้วพืชแทบทุกสายพันธุ์ รวมทั้งกระบองเพชรที่ใครๆ ต่างบอกว่า ‘อึด ถึก ทน’ แบบสุดๆ ก็ยังต้องการการดูแลเอาใจใส่สม่ำเสมอไม่ต่างอะไรกับมนุษย์ แต่หากมองด้วยตาเปล่า หลายคนคงคิดกันไปเองว่า พวกมันไม่มีหู ไม่มีตา ไม่มีจมูก ทำให้ไม่สามารถแสดงความรู้สึก ความต้องการ หรือความคิดออกมาได้
อย่างไรก็ตาม หลายปีที่ผ่านมา ผลการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ยืนยันให้เห็นชัดว่า พืชมองเห็น รับรู้กลิ่น ได้ยินเสียง และตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม เช่น แสง อุณหภูมิ น้ำ แรงโน้มถ่วง และอันตรายจากเชื้อโรคที่รุมเร้าอยู่รอบตัวไม่ต่างกับมนุษย์มากนัก เพียงแค่กระบวนการทดสอบทางประสาทสัมผัสของพืชนั้นมีความสลับซับซ้อน และดูลึกลับมากกว่า
ส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์ชีววิทยาพืชในหลายประเทศทั่วโลก ต่างหันมาทำการศึกษาความก้าวหน้าครั้งใหม่ของชีววิทยาพืช ทั้งประเด็นความรู้สึก การตอบสนอง และการสื่อสาร โดยล่าสุดได้มีทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติพยายามเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์อันสำคัญระหว่างพืชกับโปรตีน ซึ่งช่วยให้หลายฝ่ายเข้าใจข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพืชมากยิ่งขึ้น
แล้วอะไรคือ ‘ความรู้สึกของพืช’
ย้อนกลับไปในปี 2012 หนังสือ ‘What a Plant Knows: A Field Guide to the Senses’ ของเดเนียล ชาโมวิตซ์ (Daniel Chamovitz) คณบดีคณะชีววิทยาศาสตร์ จอร์จ เอส. ไวส์ มหาวิทยาลัยเทลอาวีฟ ประเทศอิสราเอล ซึ่งได้รับการแปลออกไปกว้างขวางกว่า 14 ภาษา และติดอันดับ 10 หนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมของอะเมซอน เนื้อหาเป็นการพาผู้อ่านเดินทางเข้าสู่โลกที่น่าสนใจของชีววิทยาพืช พร้อมแสดงให้เห็นการโต้ตอบต่อสิ่งแวดล้อมของพืช
ขณะที่บางช่วงบางตอนในหนังสือระบุเอาไว้ว่า พืชสามารถ ‘ได้ยิน’ เสียงรอบๆ ตัวและ ‘รู้สึก’ เมื่อต้องเผชิญหน้ากับภัยคุกคาม แค่พวกมันไม่มีหนทางสื่อสารออกมา จนกระทั่งหลายฝ่ายพยายามให้คำนิยามเรื่องราวดังกล่าวว่า ‘ปัญญาพืช’ และ ‘พืชชีววิทยา’ แต่ทางชาโมวิตซ์ผู้เขียนกลับบอกว่า เขาไม่คิดว่า ‘พืชฉลาด’ แต่กลับคิดว่า ‘พืชมีความซับซ้อน’ และทุกคนไม่ควรสับสนระหว่างความซับซ้อน และความฉลาด
“วิวัฒนาการกำลังนำไปสู่กลไกการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกัน วิธีการที่แตกต่างก็มีจุดจบร่วมอยู่ตรงการสร้างความเข้าใจให้ตรงกัน ปัจจุบันพืชกำลังเผชิญหน้ากับความท้าทายไม่ต่างจากสัตว์ และประสาทรับรู้ของพืชก็สร้างมาจากสิ่งที่แยกตัวออกมาคือ ‘ราก’ จริงอยู่ที่รากทำให้พวกมันไม่สามารถเคลื่อนไหว แต่นั่นแปลว่า จริงๆ แล้วพวกมันรู้สึกถึงสภาพแวดล้อมรอบๆ ตัวมากกว่ามนุษย์ ประสาทการรับรู้ของพืชพัฒนามาจากสภาพแวดล้อมรอบๆ ตัว” ชาโมวิตซ์ กล่าวกับบีบีซีเมื่อต้นปีก่อน
ต่อมาในปี 2014 ทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยโลซาน ประเทศสวิตเซอแลนด์ แสดงให้เห็นว่า เมื่อหนอนผีเสื้อบุกไปก่อกวนใบของต้นอะราบิดอปซิส (Arabidopsis) มันก่อให้เกิดคลื่นไฟฟ้า ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อสภาพสิ่งแวดล้อมทางหนึ่ง อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้ามันไม่มากพอขนาดที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อคน สัตว์ หรือกระตุ้นให้เกิดความเสียหายทางธรรมชาติ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกล้วนมีกระแสไฟฟ้าอยู่ภายในเซลล์ไม่มากก็น้อย
สอดคล้องกับผลการวิจัยของ ไฮดิ แอปพีล (Heidi Appel) และเรกซ์ โคครอฟท์ (Rex Cocroft) จากมหาวิทยาลัยมิสซูรี เมืองโคลัมเบีย สหรัฐฯ เมื่อปีก่อน ซึ่งตกเป็นข่าวดังไปทั่วโลก เนื่องจากพวกเขาค้นพบว่า พืชรู้สึกเจ็บปวดขณะถูกกัดกิน และแสดงปฏิกิริยาตอบสนองต่อภัยคุกคาม เช่น การคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่พวกมันจะไม่กรีดร้องด้วยความเจ็บปวด ทำให้เกิดเป็นมิติใหม่ในแวดวงมังสวิรัติที่จุดมุ่งหมายหลักอยู่ตรงการไม่ทำลายสิ่งมีชีวิตด้วยกัน ดังนั้น ทุกคนควรระลึกไว้เสมอว่า ทุกๆ จังหวะการตัดแต่งสุมทุมพุ่มไม้ คุณอาจกำลังทำให้พวกมันทุกข์ทรมานแบบไม่ทันรู้ตัว
นักวิจัยทดลองด้วยการเอาหนอนผีเสื้อมาวางไว้บนต้นอะราบิดอปซิส เพื่อบันทึกเสียงขณะหนอนกัดกินใบไม้ จากนั้นพบว่า การทำงานของระบบเมตาบอลิซึมของพืชเปลี่ยนแปลงไป เพราะพืชผลิตสารเคมีออกมาป้องกันตัวเอง และปล่อยน้ำมันบนใบไม้มากขึ้น ซึ่งล้วนเป็นสารเคมีที่หนอนผีเสื้อไม่ชอบ ขณะเดียวกัน นักวิจัยนำเสียงหนอนกัดกินพืชที่บันทึกไว้ไปเปิดให้ต้นอะราบิดอปซิสฟัง และเปรียบเทียบกับอีกต้นหนึ่งที่อยู่ท่ามกลางความเงียบ ทำให้พบว่า ใบของต้นอะราบิดอปซิสที่รับฟังเสียงหนอนกัดใบไม้จะปล่อยน้ำมันออกมามากกว่าปกติ และเมื่อทดลองนำเสียงอื่นๆ มาเปิดให้ต้นอะราบิดอปซิสฟัง เช่น เสียงลมพัด และเสียงแมลง พบว่าเสียงดังกล่าวไม่ทำให้พืชปล่อยน้ำมันออกมาได้มากเท่าเสียงกัดกินของหนอนผีเสื้อ
ส่วนทางด้าน แจ็ค ซี ชูลทซ์ (Jack C Schultz) ศาสตราจารย์สาขาวิทยาศาสตร์พืช มหาวิทยาลัยมิสซูรี เคยให้ความหมายของ ‘พืช’ เอาไว้ว่า ‘สัตว์ที่เชื่องช้า’ และนั่นไม่ใช่ความเข้าใจผิดเรื่องชีววิทยาขั้นพื้นฐาน แต่เป็นความจริง
สร้างแผนผังความรู้สึกของพืช
ล่าสุด ทีมนักวิจัยนานาชาติจากยุโรป แคนาดา และสหรัฐฯ นำทีมโดย ยุสเซฟ เบลคาเดียร์ (Youssef Belkhadir) นักศึกษาปริญญาเอก จากสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล เกรกอร์ เมนเดล กรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย ร่วมกันจัดทำแผนผังเครือข่ายโมเลกุลโปรตีนกว่า 200 ชนิด เพื่อแสดงให้เห็นความสมบูรณ์ของประสาทสัมผัสของพืช ทั้งเรื่องการรู้สึก การดมกลิ่น การมองเห็น และการได้ยิน โดยผลการวิจัยได้รับการพิจารณาให้ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการทางวิทยาศาสตร์เนเจอร์ (Nature Journal) และแสดงปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับโปรตีนที่มนุษยชาติไม่เคยรู้มาก่อน
แม้เทคโนโลยีทางการแพทย์จะเจริญก้าวหน้าไปมาก จนทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่เลือกวิธีการปลูกถ่ายอวัยวะรับสัมผัส ขณะเดียวกัน พืชก็พัฒนาตัวเองไปใช้โปรตีนที่เกาะตัวอยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอก สร้างเป็นเครื่องจับความรู้สึก เพื่อตรวจหาสารเคมี โปรตีนจากเชื้อโรค หรือฮอร์โมนของสิ่งมีชีวิตอื่น ซึ่งการตรวจจับเหล่านั้นจะทำส่งสัญญาณเตือนเข้าสู่เซลล์
ทีมนักวิจัยชี้ให้เห็นว่า โปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ (Membrane Protein) มีความสำคัญต่อกระบวนการ LRR (Leucine-Rich Repeat – LRR) หรือกระบวนการจัดเรียงตัวเป็นชุดซ้ำๆ ของกรดอะมิโนลิวซีน โดยการรับรู้ของพืชเกิดจากความช่วยเหลือของโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์นับร้อยสายพันธุ์ ตรวจจับความรู้สึกของจุลินทรีย์ และสภาวะความเครียดอื่นๆ ของพืชได้ เช่น น้ำ อุณหภูมิ และแมลงศัตรู
“นี่เป็นผลงานวิจัยชิ้นบุกเบิก เพื่อแสดงให้เห็นการปฏิสัมพันธ์ขั้นแรกของพืช และโปรตีน ซึ่งความเข้าใจเกี่ยวกับการปฏิสัมพันธ์อาจนำไปสู่การต้านทานเชื้อโรคของพืชที่เพิ่มสูงขึ้น รวมถึงความเครียดอื่นๆ เช่น ความร้อน ความแห้งแล้ง ความเค็ม และความหนาวเย็น นอกจากนั้น ยังสร้างโรดแมปให้กับการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกในอนาคต” ชาฮิด มุคห์ตาร์ (Shahid Mukhtar) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยา มหาวิทยาลัยอลาบามา เมืองเบอร์มิงแฮม ประเทศอังกฤษ
การวิจัยในห้องทดลองทำกับพืชสายพันธ์ุอะราบิดอปซิส ธาเลียนา (Arabidopsis Thaliana) หนึ่งในพืชขนาดรหัสพันธุกรรมขนาดเล็กสุด มนุษย์สามารถถอดรหัสพันธุกรรมออกมาได้ และมีตัวรับสัญญาณเอนไซม์ไคเนสที่แตกต่างกันมากกว่า 600 ชนิด ซึ่งมากกว่ามนุษย์ 50 เท่า ความน่าสนใจคือ เหล่านักวิจัยได้สร้างแผนผังจากการโคลนนิ่งส่วนที่ยื่นออกไปนอกเซลล์ (Extracellular Domain) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลรับความรู้สึกแล้วนำมาทดสอบเป็นคู่ เพื่อศึกษาการสนองตอบ และเมื่อใดที่โปรตีนแสดงปฏิสัมพันธ์นักวิจัยจะเพิ่มข้อมูลลงไประบบเครือข่าย
ผลการวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า โปรตีนหลักบางชนิดทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อชิ้นสำคัญในการสร้างปฏิสัมพันธ์กับประสาทสัมผัส ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืช และกระบวนการจัดเรียงตัวของตัวรับสัญญาณเอนไซม์โปรตีนไคเนสดูเหมือนจะเป็นกุญแจดอกสำคัญไขไปสู่การแสดงความรู้สึกสุข เศร้า เหงา สนุก ของพืชได้ นอกจากนั้น ทีมนักวิจัยยังยืนยันว่า ผลการค้นพบของพวกเขาสามารถผลิตพืชที่มีความเข้มแข็งทางพันธุกรรมมากยิ่งขึ้น และข้อมูลใหม่ๆ เกี่ยวกับกลไกทางชีววิทยาพืชอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการรักษาโรคของมนุษย์ได้ด้วย
---------------
