การสร้างต้นไม้เรืองแสงหลากสีในที่มืดที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก

ทีมนักวิจัยชาวจีนได้สร้างพืชเรืองแสงหลากสีสัน ด้วยความเข้มข้นสูงสุดเท่าที่เคยมีมา เป้าหมายของทีมคือการสร้างระบบแสงสว่างในเวลากลางคืนโดยใช้พืชเรืองแสงชีวภาพ

พืชที่เปล่งแสงเพียงพอจนมองเห็นได้ชัดเจนบนถนนมืดอาจดูเหมือนหลุดออกมาจากนิยาย วิทยาศาสตร์ หรือตำนาน แต่ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้ประดิษฐ์พืชที่เปล่งแสงสีเขียวจางๆ ขึ้นมาได้ พืชชนิดนี้ยังถูกนำมาจำหน่ายเชิงพาณิชย์อีกด้วย

เมื่อไม่นานนี้ กลุ่มนักวิจัยชาวจีนได้ก้าวไปอีกขั้นด้วยการประกาศว่า พวกเขาสามารถสร้างพืชที่มีความสามารถในการเปล่งแสงหลายสีได้ ซึ่งมีความเข้มของแสงสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา

“ลองจินตนาการถึงโลกแบบในภาพยนตร์เรื่อง Avatar ที่ต้นไม้เรืองแสงส่องสว่างไปทั่วทั้งระบบนิเวศ” ซูถิง หลิว นักชีววิทยา อาจารย์ประจำมหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์เซาท์ ไชน่าในกว่างโจว และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Matter เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม กล่าว “เราต้องการทำให้วิสัยทัศน์นี้เป็นจริงโดยใช้วัสดุที่มีอยู่แล้วในห้องทดลอง ลองนึกภาพวันที่ต้นไม้เรืองแสงจะเข้ามาแทนที่ไฟถนนได้”

เพื่อสร้างพืชเรืองแสง หลิวและเพื่อนร่วมงานได้ฉีดอนุภาคนาโนของสตรอนเซียมอะลูมิเนตเข้าไปในลำต้นของต้น Echeveria mebina สตรอนเซียมอะลูมิเนตเป็นวัสดุที่นิยมใช้ทำของเล่นเรืองแสง มีคุณสมบัติในการดูดซับแสงและค่อยๆ เปล่งแสงออกมา

วิธีการของนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเทคนิคการตัดต่อยีนที่ริเริ่มโดยกลุ่มวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT - USA)

ด้วยการฉีดอนุภาคนาโนเข้าไปในพืชแทนที่จะดัดแปลงพันธุกรรม ทีมวิจัยจึงสามารถสร้างพืชที่เรืองแสงได้หลากหลายสี รวมถึงสีแดง สีน้ำเงิน และสีเขียว ในการทดลองก่อนหน้านี้ แสงที่พืชเปล่งออกมามีเพียงสีเขียวเท่านั้น เนื่องจากคุณสมบัติตามธรรมชาติของพืช

“การตัดแต่งยีนเป็นวิธีการที่น่าสนใจ” หลิวกล่าวกับ CNN “แต่เราได้รับแรงบันดาลใจจากวัสดุอนินทรีย์บางชนิดที่ ‘เติม’ แสงแล้วค่อยๆ เรืองแสง ก่อนหน้านี้เคยมีความพยายามในการออกแบบพืชเรืองแสง ซึ่งนำไปสู่แนวคิดการให้แสงสว่างด้วยพืช แม้แต่ไฟถนนที่ทำจากพืช ดังนั้น เป้าหมายของเราคือการผสมผสานวัสดุเรืองแสงหลากสีเข้ากับพืชเพื่อกักเก็บแสงไว้ได้นาน วิธีนี้จะช่วยเอาชนะข้อจำกัดเรื่องสี และเปิดทางให้กักเก็บและเปล่งแสงได้โดยไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสง”

ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของงานวิจัยใหม่นี้ด้วยการสร้างกำแพงที่ทำจากไม้อวบน้ำ 56 ชนิด แสงที่ปล่อยออกมามีความเข้มเพียงพอที่จะทำให้ผู้คนมองเห็นตัวอักษร รูปภาพ และแม้กระทั่งร่างของผู้คนซึ่งยืนอยู่ห่างจากต้นไม้ประมาณ 10 เซนติเมตรได้อย่างชัดเจน

หลังจากฉีดสตรอนเซียมอะลูมิเนตและนำไปตากแดดสักครู่ ต้นไม้สามารถเรืองแสงได้นานถึงสองชั่วโมง แม้ว่าแสงจะจางลงเมื่อเวลาผ่านไป แต่ต้นไม้ยังสามารถชาร์จพลังได้หลายครั้งเมื่อได้รับแสงแดด หลิวกล่าวว่าผลของการฉีดสตรอนเซียมอะลูมิเนตนั้นคงอยู่ยาวนานมาก ยี่สิบห้าวันหลังจากการฉีด ใบอวบน้ำยังคงเรืองแสงเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงอัลตราไวโอเลต แม้ว่าใบจะเหี่ยวเฉาไปแล้วก็ตาม

ต้นไม้อวบน้ำชนิดนี้เรืองแสงได้อย่างชัดเจนในที่มืด เพียงพอที่จะส่องสว่างให้ผู้คนที่อยู่รอบๆ ได้ (ที่มา: CNN)

เพื่อลดความเสี่ยงที่สตรอนเซียมอะลูมิเนตจะสลายตัวและเป็นอันตรายต่อพืช ทีมวิจัยได้พัฒนาสารเคลือบเคมีที่หุ้มวัสดุนี้ไว้ ในการศึกษาอีกชิ้นหนึ่งที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Biotechnology นักวิทยาศาสตร์ยังแสดงให้เห็นว่าการใส่ข้อมูลทางพันธุกรรมจากเชื้อราเรืองแสงลงในพืชจะทำให้พืชเรืองแสงได้สว่างมาก ซึ่งชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการสร้าง “ระบบแสงสว่างที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพ”

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่จะมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับแนวโน้มการใช้ต้นไม้เพื่อส่องสว่าง “ผมชอบงานวิจัยนี้ มันน่าสนใจ แต่ผมคิดว่ามันเกินขีดความสามารถของเราในปัจจุบัน และอาจจะมากเกินไปสำหรับต้นไม้” ศาสตราจารย์จอห์น คาร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านพืชศาสตร์ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร กล่าว “นอกจากนี้ เนื่องจากต้นไม้ปล่อยพลังงานได้จำกัด ผมไม่คิดว่าต้นไม้จะมาแทนที่ไฟถนนในอนาคตอันใกล้นี้”

หลิวเองก็ยอมรับว่าพืชเรืองแสงที่กลุ่มนี้สร้างขึ้นนั้น “ยังห่างไกลจากความสามารถในการให้แสงสว่างที่แท้จริง” เนื่องจากความเข้มของการเรืองแสงนั้นต่ำเกินกว่าที่จะนำไปใช้งานจริงได้ นอกจากนี้ กลุ่มยังคงประเมินความปลอดภัยของอนุภาคเรืองแสงเมื่อสัมผัสกับพืชสีเขียวและสัตว์อย่างต่อเนื่อง

ในตอนนี้ เธอคิดว่าต้นไม้เรืองแสงที่สร้างขึ้นใหม่นี้เหมาะสำหรับใช้เป็นของตกแต่งหรือไฟกลางคืนเพื่องานศิลปะเท่านั้น แต่หลิวยังคงหวังที่จะเพิ่มระดับแสงสว่างในอนาคต รวมถึงแก้ไขปัญหาความปลอดภัย เพื่อสร้างสวนที่สวยงามและสามารถส่องสว่างได้เองในเวลากลางคืน

ในธรรมชาติ วิทยาศาสตร์ยังไม่พบพืชสีเขียวชั้นสูงชนิดใดที่สามารถเรืองแสงได้เหมือนที่ปรากฏในภาพยนตร์เรื่อง Avatar ปรากฏการณ์ “ต้นไม้เรืองแสง” ที่บางครั้งผู้คนเห็นในป่าหรือบนต้นไม้ที่ผุพัง มักมีต้นกำเนิดมาจากสิ่งมีชีวิตอื่นที่อาศัยอยู่ร่วมกันหรืออาศัยอยู่บนต้นไม้เหล่านั้น สิ่งมีชีวิตที่เด่นชัดที่สุดคือกลุ่มของเชื้อราเรืองแสงและแบคทีเรียเรืองแสงบางชนิด ซึ่งจะสร้างแสงสลัวๆ ที่ทำให้หลายคนเข้าใจผิดคิดว่าต้นไม้นั้นเป็นแหล่งกำเนิดแสง

ในโลกของเห็ด นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกเห็ดมากกว่า 80 ชนิดที่มีความสามารถในการเรืองแสงตามธรรมชาติ เห็ดเหล่านี้กระจายพันธุ์อย่างกว้างขวางในพื้นที่ป่าชื้นหลายแห่งทั่ว โลก โดยเฉพาะในเขตร้อน

แสงที่เปล่งออกมามักเป็นสีเขียวอ่อน มองเห็นได้ชัดเจนในที่มืด ตัวอย่างที่ดีคือเห็ด Armillaria mellea หรือที่รู้จักกันในชื่อเห็ดน้ำผึ้ง เส้นใยของมันสามารถทะลุผ่านรากไม้หรือเนื้อไม้ที่ผุพังแล้วเรืองแสง ทำให้ต้นไม้ทั้งต้นดูเหมือนเรืองแสงในที่มืด

ในประเทศญี่ปุ่นและบางส่วนของเอเชีย เห็ดไมซีนาคลอโรฟอสมีชื่อเสียงในเรื่องดอกเห็ดขนาดเล็กที่เปล่งแสงสีเขียวสวยงาม ในขณะเดียวกัน เห็ดพาเนลลัสสติปติคัส (Panellus stipticus) ซึ่งเติบโตบนไม้ผุในอเมริกาเหนือและยุโรปก็เป็นเห็ดที่มีความสามารถในการเรืองแสงค่อนข้างสูงเช่นกัน กลไกการเรืองแสงของเห็ดเหล่านี้คล้ายคลึงกับกลไกการเรืองแสงของหิ่งห้อย โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมีระหว่างเอนไซม์ลูซิเฟอเรสและสารลูซิเฟอรินในร่างกาย

(เวียดนาม+)

ที่มา: https://www.vietnamplus.vn/lan-dau-che-tao-thanh-cong-cay-tu-phat-sang-da-sac-trong-bong-toi-post1059868.vnp