ผู้หญิงเก่ง – ด้านเกษตรยั่งยืนและเทคโนโลยีชีวภาพทางอาหาร

เรื่องราวของ “ผู้หญิงเก่ง” ในสายงานด้าน “เกษตรยั่งยืน” และ “เทคโนโลยีชีวภาพทางอาหาร” เป็นหนังสือที่น่าสนใจเล่มหนึ่งครับ
 
หาอ่านได้ที่
 
Screen Shot 0029-06-15 at 3.03.17 PM.png
ตัวอย่างย่อๆ ของผลงาน
 
Miriam – Alchemist
ผู้คิดค้นเครื่องมือในการกลั่นสาร และ water bath เพื่อใช้ในงานเล่นแร่แปรธาตุของเธอ ที่เรายังคงใช้ในปัจจุบัน
 
Barbara McClintock – Geneticist
ผู้ค้นพบ transposable elements ในต้นข้าวโพด และได้ Nobel prize ใน 35 ปีต่อมา นอกจากนั้นเธอเป็นคนเรียก telomere เป็นคนแรก เนื่องจากสังเกตเห็นโครโมโซมของข้าวโพดบางส่วนเป็นวงกลม แล้วมารู้ที่หลังว่ามันคือโครโมโซมที่แตกหักแล้วสูญเสียเทโลเมียร์ไปแล้ว ทำให้ปลายทั้งสองด้านมาเชื่อมต่อกัน
 
Rosalind Franklin – Biologist
ผู้เชี่ยวชาญด้าน X-ray diffraction ทำให้มีส่วนช่วยไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์มากมาย ไม่ว่าจะเป็นโครงสร้างทางเคมีของถ่านและไวรัส จนถึงโครงสร้างของ DNA ซึ่งทำให้ Watson, Crick และ Wilkins ได้รางวัลโนโบลไป จากหลักฐานสมุดโน๊ตแล็บของ Frankin เธอรู้ว่าโครงสร้าง DNA เป็น helix สายคู่ก่อนที่ Watson กับ Click จะตีพิมพ์เปเปอร์เรื่องการค้นพบโครงสร้าง DNA เสียอีก น่าเสียดายที่เธอเสียชีวิตเมื่ออายุเพียง 37 ปี ด้วยเหตุมะเร็งรังไข่
 
Vimla Vasil – Plant Biotechnologist
เธอและสามีเป็นผู้ค้นพบการเพาะเลี้ยงเซลล์พืชในหลอดทดลอง (in vitro) โดยเริ่มจากเซลล์เดี่ยวของต้นยาสูบ สามารถเพาะเลี้ยงกลายเป็นต้นใหม่ขึ้นมาได้ ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาในการเพาะเลี้ยงพืชเศรษฐกิจอื่นอีกมากมาย และทั้งสองยังเป็นคนแรกที่นำ Biolistic technology มาใช้เป็นครั้งแรกในการปรับปรุงพันธุกรรมของข้าวสาลี
 
Norma Trolinder – Geneticist
ผู้เชี่ยวชาญงานวิจัยเกี่ยวกับต้นฝ้าย เธอและลูกสาวเป็นผู้สร้างฝ้าย Bt (ตัดต่อยีนสารพิษจากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis เข้าสู่ต้นฝ้าย) ซึ่งต้านทานแมลงที่เราได้ยินกันให้กับบริษัท Bayer CropScience
 
Mary-Dell Chilton – Plant Biotechnologist
ผู้ปรับปรุงพันธุกรรมพืชเศรษฐกิจหลายชนิดให้ได้ผลผลิตมากขึ้น ทนต่อแมลและสภาวะเครียดต่างๆ ในธรรมชาติ เช่น ความแล้ง
 
Lydia Villa-Komaroff – Molecular Biologist
ผู้บุกเบิกในการผลิตอินซูลินโดยใช้เซลล์ E. coli ทำให้อินซูลินในท้องตลาดทุกวันนี้เป็นผลมาจากสิทธิบัตรของเธอ
 
Patricia Zambryski – Plant Biologist
ผู้ค้นพบกลไกการถ่ายทอดพลาสมิดจากแบคทีเรีย Agrobacterium เข้าสู่เซลล์พืช ซึ่งในไปสู่การประยุกต์ใช้แบคทีเรียชนิดนี้มากมายในการสร้าง transgenic plants
 
Ann Depicker – Plant Biologist
ผู้นำในการใช้เมล็ดพืชแทนเซลล์สัตว์เป็นโรงงานในการผลิตแอนติบอดี้ วัคซีน และโปรตีนอื่นๆ อีกมากมาย เนื่องจากเมล็ดพืชนั้นสามารถผลิตได้เป็นจำนวนมากในเวลาที่สั้นกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์ และที่สำคัญคือไม่ต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทางต่างๆ ที่มีราคาแพงที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์ ทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นและช่วยลดต้นทุนในการผลิตลงได้อย่างมาก เทคนิคการสร้างสารต่างๆเหล่านั้นในเมล็ดพืช เธอเรียกว่า GlycoDelete technology
 
Maud Hinchee – Botanist
ผู้ปรับปรุงสายพันธุ์ถั่วเหลืองต้านทานต่อยาฆ่าหญ้าได้ ยาฆ่าหญ้าที่มีสาร glyphosate ผลิตเองโดย Monsanto ซึ่งเป็นที่นิยมมากในอเมริกา ชาวไร่ชาวสวนนิยิมซื้อไปใช้ ส่งผลให้สารดังกล่าวตกค้างในดินเป็นจำนวนมาก นอกจากฆ่าหญ้าแล้ว สารตัวนี้ยังไปยับยั้งกระบวนการสร้างกรดอะมิโนจำเป็น (ไทโรซีน ทริปโตเฟน และฟีนิลอะลานีน) ในถั่วเหลืองด้วย จึงเป็นสาเหตุให้มีการพัฒนาถั่วเหลืองที่ต้านต่อยาฆ่าหญ้าดังกล่าว
 
Pamela Ronald – Plant Pathologist and Geneticist
ผู้พัฒนาข้าวสายพันธุ์ต้านทานต่อโรคและน้ำท่วม
 
และคนอื่นๆ อีกหลายท่านครับ
 
 
Advertisements

แบคทีเรีย Salmonella ช่วยรักษาเซลล์มะเร็ง

นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนจุลินทรีย์ที่เป็นพิษในอาหารให้กลายเป็นอาวุธที่ทรงพลังในการต่อกรกับเซลล์มะเร็ง

Screen Shot 2560-02-16 at 5.13.49 PM.png

 

เซลล์มะเร็งนั้นมักแอบซ่อนอยู่ในร่างกายคนเรา เพราะมันสามารถหลบเลี่ยงจากการตรวจจับของระบบภูมิคุ้มกันได้ ที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่าระบบภูมิคุ้มกันของคนเรานั้นไม่มีความสามารถในการตรวจจับเซลล์ของเราเองที่ผิดปกติไป มีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากพยายามทุกวิถีทางเพื่อที่จะหาวิธีกระตุ้นให้ระบบภูมิคุ้มกันเข้าจู่โจมทำลายเซลล์มะเร็ง หนึ่งในวิธีเหล่านั้นคือการทำให้เซลล์มะเร็งติดเชื้อแบคทีเรีย

การทดลองในหนูพบว่าเมื่อใช้แบคทีเรีย Salmonella ที่ได้รับการปรับแต่งให้สามารถกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อเซลล์มะเร็งมนุษย์ที่ปลูกถ่ายในตัวหนูทดลอง โดยหากการทดลองนี้ประสบความสำเร็จในร่างกายของมนุษย์เรา มันจะเป็นก้าวที่สำคัญในการรักษามะเร็งโดยใช้แบคทีเรีย (Bacterial cancer therapy)

แบคทีเรียมักอาศัยในเนื้อเยื่อที่ตายหรือขาดแคลนออกซิเจนบางส่วน ซึ่งส่วนใหญ่พบสภาวะนี้ได้ในเซลล์เนื้องอกนั่นเอง ทำให้เราสามารถตรวจหาเป้าหมายเนื้อเยื่อที่เป็นมะเร็งผ่านการตรวจหาแบคทีเรียได้ การรักษามะเร็งโดยวิธีนี้พึ่งได้รับอนุมัติจาก FDA (Food and Drug Administration) ในการรักษามะเร็งกระเพาะปัสสาวะเพียงชนิดเดียว (ชนิดอื่นๆ ยังอยู่ในขั้นการทดลอง) แต่ข้อเสียของวิธีนี้ก็คือเนื้องอกที่รักษาหายไปมักจะกลับมาเป็นอีก และเซลล์แบคทีเรียเองอาจเป็นพิษกับร่างกายคนเราได้

เหตุใดจึงใช้แบคทีเรีย Salmonella ???

ทั้งที่มันเป็นสาเหตุหลักของอาหารเป็นพิษ ในปี 2006 ทีมนักวิจัยชาวเกาหลีใต้ได้พยายามคิดค้นหาสิ่งใหม่ๆ เพื่อใช้ในการต่อสู้กับเซลล์มะเร็ง ในขณะนั้นทีมวิจัยก็กำลังหาวัคซีนเพื่อใช้ป้องกันแบคทีเรีย Vibrio vulnificus ซึ่งมักปนเปื้อนมากับหอยหลายชนิดที่ได้จากทางชายฝั่งของประเทศเกาหลีใต้ และพบว่าโปรตีนชนิดนึงที่เป็นส่วนประกอบของแส้ (flagellum) ของมัน ช่วยกระตุ้นเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันให้ตอบสนองได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

ดังนั้นจึงได้มีการนำยีนสำหรับโปรตีนชนิดนี้ FlaB ไปโคลนเข้าสู่แบคทีเรีย Salmonella typhimurium สายพันธุ์ที่ไม่เป็นอันตรายให้ปล่อยโปรตีนออกมานอกเซลล์ เพื่อจะลองนำมาใช้สู้กับเซลล์มะเร็ง โดยเริ่มจากการฉีดแบคทีเรียเข้าสู่หนูทดลองจำนวน 20 ตัวที่ได้มีการปลูกถ่ายเซลล์มะเร็งลำไส้ของมนุษย์เอาไว้ สามวันต่อมาพบว่า เชื้อแบคทีเรีย Salmonella พิเศษนี้ไปเกาะกันอยู่ที่บริเวณเนื้อเยื่อที่เป็นมะเร็งในลำไส้ของหนู และหลังจากนั้น 120 วัน ปรากฏว่าเนื้องอกเซลล์มะเร็งลำไส้นั้นได้หายไปในหนูทดลองจำนวน 11 ตัวจากทั้งหมด 20 ตัว โดยหนูตัวควบคุมที่ฉีดแบคทีเรียชนิดเดียวกันแต่ไม่สร้างโปรตีน FlaB นั้นเกิดมะเร็งลุกลามเป็นอย่างมาก

นอกจากนี้ทีมวิจัยยังได้ลองเปลี่ยนชนิดเซลล์มะเร็งเป็นแบบที่แพร่กระจายตัวไปยังเนื้อเยื่ออื่นๆได้มาทำการทดลอง และพบว่าโปรตีน FlaB ช่วยลดการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งลงได้ด้วย โดยสรุปก็คือ FlaB กระตุ้นให้ TLR5 ซึ่งน่าจะเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เซลล์ภูมิคุ้มกันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

source: http://stm.sciencemag.org/content/9/376/eaak9537.full

สารปราบศัตรูพืชที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ปัจจุบันมีรายงานทั่วโลกเกี่ยวกับปัญหาศัตรูพืชทำให้ผลผลิตทางด้านการเกษตรลดลง ขณะนี้มีกลยุทธ์ใหม่ล่าสุดในการกำจัดศัตรูพืช ไม่ว่าจะเป็นแมลงหรือจุลินทรีย์ก่อโรคต่างๆ โดยกลยุทธ์ใหม่นี้เรียกว่า spray-induced gene silencing (SIGS) อาศัยหลักการทำงานของ RNA สายคู่ (dsRNA) หรือ small RNA (sRNA) ที่ออกแบบมาให้มีลำดับเบสเข้าคู่ (complementary sequence) กับยีนที่สำคัญต่อการเจริญของพวกศัตรูพืชต่างๆ (เช่น แบคทีเรีย รา หรือแมลง) หรือยีนที่ทำให้ก่อโรค (virulent gene)  ฉีดพ่นโดยตรงไปยังพืช เมื่อศัตรูพืชได้รับเข้าไปในเซล์ จะเกิด RNA interference (RNAi) คือโปรตีน Dicer ตัด dsRNA เป็นชิ้นเล็กลงและไปทำให้ยีนเป้าหมายที่สำคัญในแมลงถูกปิด ส่งผลให้ศัตรูพืชตายลง ดังนั้นช่วยปกป้องพืชและทำให้พืชปลอดจากเชื้อโรค จากภาพ แสดงให้เห็นว่า dsRNA ที่ฉีดพ่นใส่พืชนั้นสามารถส่งต่อไปยังศัตรูพืชได้อย่างไรบ้าง การทดลองเบื้องต้นนั้นพบว่าหลังการฉีดพ่นแล้ว สาร dsRNA จะคงอยู่ได้นานอย่างน้อย 7 วันบนผิวด้านนอกของพืช

Screen Shot 0029-01-17 at 12.45.53 PM.png

Figure 1. Two Possible Pathways of Silencing Fungal Genes Induced by dsRNA- and sRNA-Spray

การคิดค้นกลยุทธ์ในการควบคุมศัตรูพืชดังกล่าวนี้นำไปสู่การคิดยาฆ่าเชื้อราก่อโรค เรียกว่า “RNA fungicides” ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากทำจากนิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่แล้วในทุกสิ่งมีชีวิต และไม่ทิ้งสารตกค้างในดินและสิ่งแวดล้อม และเนื่องจากหลักการทำงานในการทำลายเชื้อก่อโรคของ dsRNA นั้นคือลำดับเบส (ที่เข้าคู่กับยีนที่สำคัญของเชื้อก่อโรค) มิใช่อาศัยตัวโครงสร้างของสารในการออกฤทธิ์ จึงไม่เหนี่ยวนำการดื้อยาของเชื้อโรคต่างๆ

source: Trends in Microbiology, Jan 2017, Vol.25, No.1

เบื้องหลังสีของแครอท

การที่แครอทมีสีต่างๆ นั้น เกิดโดยผ่านทาง 2 วิถีหลัก คือ 1) การสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ (รูปที่ 1) และ 2) การสังเคราะห์แอนโทไซยานิน (รูปที่ 2) วิถีการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์นั้นพบในพืชหลากหลายชนิด ซึ่งทำให้พืชมีสีแดง เหลืองและส้ม ทว่ามีแคโรทีนอยด์เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ถูกสะสมในส่วนที่เป็นรากของพืช

แคโรทีนอยด์ในธรรมชาติมากกว่า 700 ชนิด ถูกระบุว่าเป็นสารประกอบไอโซพรีนอยด์ (isoprenoid compounds) ที่มีสายโซ่โพลีอีนซึ่งประกอบด้วยพันธะคู่มากถึง 15 คู่ สลับกับพันธะเดี่ยว การเพิ่มขึ้นของจำนวนพันธะคู่นั้นจะส่งผลให้การดูดกลืนแสงค่อนไปทางช่วงคลื่นที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ ตั้งแต่ไฟโตอีนและไฟโตฟลูอีนที่ไม่มีสี (colorless phytoene and phytofluene) แคโรทีนสีเหลืองอ่อน (pale-yellow carotene) นิวโรสปอรีนสีส้มเหลือง (orange-yellow neurosporene) และไลโคพีนสีแดง (red lycopene) แครอทสีส้มนั้นสะสมบีต้าแคโรทีนปริมาณมาก ซึ่งเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของมนุษย์เราสำหรับการสร้างไวตามินเอ

Screen Shot 0028-11-06 at 12.21.18 AM.png

รูปที่ 1 การสังเคราะห์สารกลุ่มแคโรทีนอยด์ (Carotenoid biosynthesis)
[ไฟโตอีน => ไม่มีสี, ไลโคพีน => สีแดง, บีต้าแคโรทีน => สีส้ม, ลูทีน => สีเหลือง]

Screen Shot 0028-11-06 at 12.21.29 AM.png

รูปที่ 2 การสังเคราะห์สารกลุ่มฟาโวนอยด์ (Flavonoid biosynthesis)
[cyanidin glycosides => สีม่วงเข้ม]

แอนโทไซยานินหลายชนิด (anthocyanins) เป็นรงควัตถุกลุ่มฟลาโวนอยด์ (flavonoids) ซึ่งทำให้พืชมีสีแดง น้ำเงิน และม่วง ในแครอทพันธุ์สีม่วงหรือสีดำนั้น จะประกอบด้วย cyanin-based anthocyanins เป็นตัวหลัก

นักพันธุศาสตร์เห็นพ้องต้องกันว่าแครอทป่ากลายมาเป็นแครอทพื้นบ้านในช่วง 900 ปีก่อนคริสตกาลในพื้นที่ใกล้อัฟกานิสถาน โดยในช่วงแรกนั้นเพาะปลูกแครอทพันธุ์สีม่วงหรือสีเหลือง ดังนั้นในยุโรปจะกินเฉพาะแครอทพันธุ์ดั้งเดิมสีม่วงหรือสีเหลืองก่อนหน้านี้ และแครอทพันธุ์สีส้มนั้นน่าจะปรากฏในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 17

อย่างไรก็ตาม ปรากฏว่ามีแครอทสีส้มในหนังสือชื่อว่า the Juliana Anicia Codex ซึ่งมีมาประมาณ 512 ปีก่อนคริสตกาล ทำให้เกิดคำถามว่าเกษตรกรในจักรวรรดิไบแซนไทน์ในสมัยนั้นสามารถปรับปรุงพันธุ์และเพาะปลูกแครอทสีส้มได้? และมีหลักฐานในแบบภาพวาดที่แสดงให้เห็นว่าแครอทสีม่วง ส้ม และไม่มีสี ตั้งแต่ประมาณกลางคริสต์ศตวรรษที่ 15 (รูปที่ 3)

Screen Shot 0028-11-06 at 1.21.54 AM.png

รูปที่ 3 ภาพวาดของ Pieter Aertsen ที่ชื่อว่า The Vegetable Seller [ค.ศ. 1567]

หากจะตอบคำถามเกี่ยวกับที่มาของแครอทสีส้มได้นั้นจำเป็นต้องมีการร่วมมือกันระหว่างนักพฤกษศาสตร์ นักพันธุศาสตร์ และนักประวัติศาสตร์ทางด้านศิลปะ โดยนักพันธุศาสตร์สามารถศึกษาแครอทพันธุ์สีต่างๆ เปรียบเทียบกันระหว่างยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารสีที่ราก นักบรรพชีวินวิทยาสามารถสกัดดีเอ็นเอจากเมล็ดแครอทในอดีตที่อาจถูฏค้นพบโดยนักโบราณคดี อย่างไรก็ตาม ได้มีการพบแครอทสีแดงที่สะสมไลโคพีนในประเทศจีนและญี่ปุ่นช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 18 ทว่ายังคงไม่มีใครทราบถึงที่มา ซึ่งคงต้องอาศัยการศึกษาในหลายด้านเพื่อไขความลับของที่มาของพันธุ์แครอทสีแดงในแถบเอเชียนี้

ที่มา: Trends in Plant Science, November 2016, Vol. 21, No. 11

ใบไม้สีน้ำเงิน: ประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงของพืช

เกือบทุกชีวิตบนโลกใบนี้ต้องพึ่งพาอาศัยพืชซึ่งมีความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีได้ ซึ่งเกิดขึ้นที่ออร์แกเนลภายในเซลล์พืชที่เรียกว่า คลอโรพลาสต์ (chloroplast) ซึ่งทำหน้าที่คอยดูดกลืนแสงที่ตกลงมากระทบมัน เราเชื่อว่ามันแค่อยู่กับที่ อยู่เฉยๆ จะแสงอะไรส่องมาก็ช่าง จะดูดกลืนหมด

แต่เมื่อเร็วๆ นี้ พึ่งจะมีการค้นพบใหม่โดยนักวิจัยจากสหราชอาณาจักร ซึ่งได้ทำการศึกษาในพืชเบโกเนีย พาโวนีนา (Begonia pavonina) ซึ่งเป็นไม้ล้มลุกอวบน้ำ ใบเดี่ยวรูปหัวใจ มีดอกขนาดเล็กสีขาว พบได้ในป่าดิบชื้น โดยพบว่าใบพืชในสกุลเบโกเนียนั้นมีการจัดเรียงส่วนประกอบที่ใช้ในการดูดกลืนแสงในใบของมัน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดกลืนแสง

โดยทั่วไปคลอโรพลาสต์ประกอบด้วยส่วนที่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเรียงตัวซ้อนทับกันเป็นชั้นๆ เรียกว่า ไทลาคอยด์ (thylakoid) ซึ่งมีการจัดเรียงแบบสุ่มภายในคลอโรพลาสต์ ทว่าในเบโกเนียนั้น การจัดเรียงตัวของไทลาคอยด์ในคลอโรพลาสต์นั้นจะเรียงตัวอยู่ในลักษณะที่เป็นระเบียบเหมือนกับโฟโตนิกส์คริสตัล (photonic crystals) โดยคลอโรพลาสต์ที่มีการเรียงไทลาคอยด์ลักษณะนี้เรียกว่า ไอริโดพลาสต์ (iridoplast) (ดูรูปที่ 1)

Screen Shot 2559-10-28 at 8.52.42 AM.pngรูปที่ 1. โครงสร้างและตำแหน่งของ chloroplast และ iridoplast ในใบพืช Begonia

Iridoplast มีความสามารถในการสะท้อนแสงสีน้ำเงินออกไป ดังนั้นเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด iridoplast จึงมักพบในเซลล์ส่วน upper epidermis ของใบ ส่วน chloroplast ทั่วไปจะพบในเซลล์ส่วน mesophyll ของใบพืช

Screen Shot 2559-10-28 at 8.39.42 AM.png

รูปที่ 2. ตำแหน่งของ chloroplast และ iridoplast ในใบพืช Begonia


ความสามารถในการสะท้อนแสงในช่วงคลื่นสีน้ำเงินนั้นพบในเบโกเนียสายพันธุ์อื่นๆ เช่นกัน หากแต่ว่ามีความแตกต่างกันในเรื่องของประสิทธิภาพ

Screen Shot 2559-10-28 at 9.03.37 AM.png

รูปที่ 3. การสะท้อนแสงสีนำ้เงินและโครงสร้างของ iridoplast ในใบพืช Begonia หลากหลายสายพันธุ์

คุณสมบัติการสะท้อนแสงสีนำ้เงินของใบเบโกเนียนั้น ทำให้เห็นใบของเบโกเนียมีลักษณะเหลือบแสงแวววาว

Screen Shot 2559-10-28 at 8.42.51 AM.pngรูปที่ 4. ลักษณะของใบพืช Begonia pavonina

แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือมันทำให้แสงในช่วงคลื่นสีเขียวและสีแดงที่มีมากอยู่แล้วเข้มข้นขึ้นอีกด้วย ผลลัพธ์ก็คือใบของเบโกเนียจะสามารถสร้างพลังงานได้ดีกว่าใบพืชทั่วไปถึง 10% ซึ่งอาจดูเหมือนไม่มาก แต่ในป่าทึบของประเทศมาเลเซียซึ่งมีเบโกเนียอาศัยอยู่จำนวนมากนั้น พลังงานส่วนที่เพิ่มขึ้นนี้ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้มันได้เปรียบ และสามารถเจริญแข่งขันกับพืชชนิดอื่นๆ ได้

ที่มา:

1. http://www.sciencemag.org/news/2016/10/blue-leaves-help-plants-get-extra-energy-sun

2. http://www.nature.com/articles/nplants2016162

การค้นพบแบสิดิโอมัยสีทยีสต์ในไลเคน

Screen Shot 0028-07-31 at 1.34.08 PM.png

เป็นเวลามากกว่า 150 ปีแล้ว ที่เราทราบกันมาว่า ไลเคน (Lichen) นั้นเกิดจากการอยู่ร่วมกันระหว่างสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด คือ รา (Fungus) และจุลินทรีย์สังเคราะห์แสง (Photosynthesizing microbes) เช่น สาหร่าย (Algae) หรือไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) อยู่อาศัยตามเปลือกนอกของต้นไม้ หรือพบได้ตามผนังของตึกอาคารเก่าๆ

มีนักวิจัยเป็นจำนวนมากที่พยายามที่จะจำลองสภาวะเพื่อเพาะเลี้ยงไลเคนในห้องปฏิบัติการ แต่ก็ทำได้เพียงไลเคนที่มีโครงสร้างค่อนข้างพื้นฐาน ไม่เหมือนกับที่พบในธรรมชาติ และมีการตรวจสอบดีเอ็นเอของไลเคน ซึ่งโดยปกติไลเคนประกอบด้วย รากลุ่ม Ascomycete และ สาหร่ายสีเขียวหรือไซยาโนแบคทีเรีย ทว่าเมื่อเร็วๆ นี้พึ่งมีการค้นพบว่ามีจุลินทรีย์ชนิดที่ 3 ประกอบอยู่ในไลเคนด้วย ซึ่งก็คือ ยีสต์ในกลุ่ม Basidiomycete ซึ่งอาจมีหน้าที่ที่เกี่ยวข้องกับรูปลักษณ์ทางกายภาพของไลเคนด้วย

ทีมนักวิจัยพึ่งค้นพบว่าไลเคนนั้นประกอบด้วยสิ่งมีชีวิต 3 ชนิดอยู่ร่วมกัน เมื่อมีการทดสอบพันธุกรรมของไลเคน 2 ชนิดเปรียบเทียบกัน คือ ไลเคน Bryoria fremontii ซึ่งมีสีน้ำตาลเข้ม และไลเคน Bryoria tortuosa ซึ่งมีสีเหลือง และสร้างกรดวุลพินิก (vulpinic acid) ซึ่งเป็นสารพิษ ผลการทำ genome sequencing ปรากฏว่าไลเคนทั้งสองชนิดนี้มีรหัสพันธุกรรมเหมือนกัน คือประกอบด้วย รา Ascomycete และสาหร่ายชนิดเดียวกัน ทว่าไลเคนนั้นมีลักษณะทางกายภาพแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด (ดูรูปด้าล่าง, A และ C) นักวิจัยจึงได้ทำการตรวจสอบรากลุ่ม basidiomycete เพิ่มเติม แล้วก็พบว่ามียีสต์กลุ่ม Basidiomycete อยู่ร่วมด้วย โดยยีสต์ที่พบในไลเคนหลายตัวอย่างๆ พบว่าอยู่ในเคลดเดียวกันคือ Cyphobasidium ซึ่งจัดเป็น sister ของ Cystobasidium minutum ซึ่งจัดอยู่ในคลาส Cystobasidiomycetes  ซับไฟลัม Pucciniomycotina

Screen Shot 0028-07-31 at 1.38.14 PM.png

รูปแสดงจำนวนของยีสต์ในไลเคน Bryoria fremontii เทียบกับ Bryoria tortuosa โดยใช้เทคนิค FISH ที่มี DNA probe จำเพาะต่อ Cystobasidiomycete rRNA sequence
(http://science.sciencemag.org/content/early/2016/07/20/science.aaf8287)

เป็นที่ทราบกันมานานหลายปีแล้วว่าในการอยู่ร่วมกันนั้น รา Ascomycete ให้ที่อาศัยและกำบัง ขณะที่สาหร่ายหรือไซยาโนแบคทีเรียนั้น ทำหน้าที่สร้างอาหารโดยการสังเคราะห์แสง ปัจจุบันนี้มีการตั้งข้อสันนิษฐานว่ายีสต์ทำหน้าที่ป้องกันให้กับรา Ascomycete และสาหร่าย โดยการสร้างกรดวุลพินิกซึ่งเป็นสารพิษ

เมื่อนักวิจัยพบยีสต์ในไลเคน จึงได้ทำการศึกษาเพิ่มเติมในตัวอย่างไลเคนชนิดอื่นๆ จากในบริเวณเดียวกันและจากทั่วทั้ง 6 ทวีปของโลก และก็พบว่าทุกตัวอย่างไลเคนนั้นมียีสต์อยู่ร่วมด้วยทั้งหมด ยีสต์ฝังตัวเองอยู่ในชั้นคอร์เท็กซ์ของไลเคน และจำนวนหรือปริมาณการมีอยู่ของมัน มีส่วนเกี่ยวข้องกับความหลากหลายทางฟีโนไทพ์ของไลเคน 

ที่มา:

http://www.popsci.com/new-research-finds-lichens-are-not-just-two-organism-marriage
http://science.sciencemag.org/content/early/2016/07/20/science.aaf8287

ต้นยาสูบ โรงงานผลิตยาต้านมาลาเรียแหล่งใหม่

“ยาสูบ” (tobacco) นั้นถือเป็นพืชที่สำคัญ และมีการนำมาใช้กันอย่างกว้างขวางในการรักษาผู้ป่วยทั่วโลก ปัจจุบัน “ยาสูบ” กำลังจะกลายเป็นอาวุธที่สำคัญในการต่อกรกับไข้มาลาเรีย (malaria) ซึ่งเป็นโรคร้ายแรงและมีอันตรายถึงชีวิต

7808736868_5ce5abf011_b

credited: https://c1.staticflickr.com/9/8301/7808736868_5ce5abf011_b.jpg

นักวิจัยทำการดัดแปลงพันธุกรรมของต้นยาสูบเพื่อให้มียีนที่จำเป็นต่อการสร้างสารตั้งต้นสำหรับผลิตยา อาร์ทีมิสินิน (artemisinin) ซึ่งเป็นยาต้านมาลาเรียที่ดีที่สุดในท้องตลาด แต่มีราคาแพงเนื่องจากผลิตได้ปริมาณน้อยโดยการสกัดจาก “โกฐจุฬาลัมพา” (ชื่อวิทยาศาสตร์: Artemisia annua) ซึ่งเป็นพืชชนิดหนึ่งในวงศ์ทานตะวัน ภาษาจีนกลางเรียกซิงฮวา ภาษาจีนแต้จิ๋วเรียกแชเฮา

ก่อนหน้านี้มีทีมนักวิจัยได้ทำการตัดต่อยีนเพื่อใช้ในการผลิตยาตัวเดียวกันนี้ในยีสต์ ทว่ากระบวนการหมักโดยรวมยังคงมีราคาค่อนข้างสูง ดังนั้นนักวิจัยอีกกลุ่มจึงหันมาใช้ต้นยาสูบเป็นโฮสต์ในการผลิตตัวยาแทน ซึ่งเป็นพืชราคาถูก มีใบมาก และสามารถปลูกได้ทั่วไป โดยจากการคำนวณคาดว่าหากปลูกต้นยาสูบในพื้นที่ที่มีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของจังหวัดภูเก็ต ก็เพียงพอที่จะนำมาสกัดตัวยาต้านไข้มาลาเรียเพื่อตอบสนองความต้องการในปัจจุบัน

source: http://www.sciencemag.org/news/2016/06/genetic-engineering-transforms-tobacco-plant-antimalaria-drug-factory