ในอนาคตอันใกล้นี้มนุษยชาติน่าจะได้เดินทางไปแตะเส้นกั้นเขตแดนระหว่างโลกกับอวกาศบ่อยขึ้น ทำให้การศึกษาธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในสภาวะไร้น้ำหนักจึงเป็นสิ่งจำเป็น
แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ด้วยจำนวนอันมหาศาล ความสามารถทางเมตาบอลิซึมที่สามารถสังเคราะห์สารสำคัญๆ ขึ้นมาได้ และอัตราการกลายพันธุ์ที่แสนรวดเร็ว ส่งผลให้พวกมันสามารถเป็นได้ทั้งเชื้อก่อโรคอุบัติใหม่และทรัพยากรล้ำค่าสำหรับการก่อตั้งอาณานิคมมนุษย์ในอนาคต
เรามาดูกันว่าล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไรบ้างเกี่ยวกับแบคทีเรียในสภาวะไร้น้ำหนัก
แบคทีเรียอาจจะก่อโรครุนแรงขึ้น
ไม่สนุกแน่ถ้าเกิดอาหารเป็นพิษบนสถานีอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามันมาจากการติดเชื้อ Salmonella ที่อาจจะทำให้เกิดภาวะลำไส้อักเสบนานหลายวัน ในแต่ละปี ชาวอเมริกันกว่า 1.35 ล้านคนต้องทนทุกข์ทรมานจากเชื้อสายพันธุ์นี้
งานวิจัยก่อนหน้านี้ค้นพบว่าพวกมันสามารถอยู่รอดตามเนื้อตัวของนักบินอวกาศและพื้นผิวของสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) ได้ นอกจากนี้ยังพบว่ามีแนวโน้มที่จะก่อโรครุนแรงมากยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อเทียบกับแบคทีเรียสายพันธุ์เดียวกันที่อยู่บนโลก
ทีมนักวิจัยนำโดย เจนนิเฟอร์ บาร์ริลา จากศูนย์ออกแบบชีวภาพเพื่อจุลไบโอมิกส์มูลฐานและประยุกต์ (Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics) มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ได้ออกแบบอุปกรณ์การทดลองเพื่อเปรียบเทียบภาวะการทำงานของยีนระหว่างที่เชื้อ Salmonella กำลังรุกรานเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้ของมนุษย์ระหว่างที่อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติและบนโลก
งานนี้นักวิจัยหลักไม่ได้เดินทางขึ้นไปบนนั้นด้วย แต่อาศัยนักบินอวกาศเป็นผู้ริเริ่มการทดลองด้วยตัวเองผ่านการกดปุ่มเพียงไม่กี่ปุ่ม
ชุดอุปกรณ์หลักที่เป็นหัวใจสำคัญของการเพาะเลี้ยงเซลล์เยื่อบุลำไส้ของมนุษย์ เป็นชุดเพาะเลี้ยงที่ออกแบบให้มีรูปร่างเป็นท่อกลวง (Hollow Fiber Bioreactor) คล้ายหลอดดูดน้ำ ประกอบด้วยรูพรุนจำนวนมากที่ผนัง ซึ่งมีคอลลาเจนเคลือบไว้ด้านในเพื่อเป็นที่ยึดเกาะของเซลล์จากมนุษย์ ชุดเพาะเลี้ยงนี้ได้รับการออกแบบมาพร้อมกับระบบเลี้ยงเซลล์แบบอัตโนมัติ ปริมาณอาหารเหลว ออกซิเจน และอุณหภูมิ จะถูกควบคุมเป็นอย่างดี
เมื่อชุดเพาะเลี้ยงเดินทางมากับกระสวยอวกาศและติดตั้งบนสถานีได้ครบ 11 วัน ชุดอุปกรณ์ดังกล่าวจะฉีดเชื้อ Salmonella เข้าสู่ท่อเลี้ยงเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้ หลังจากผ่านไป 6 ชั่วโมงเซลล์ทั้งหมดจะถูกแช่แข็ง ก่อนที่นักบินอวกาศจะพามันกลับมาวิเคราะห์รูปแบบการทำงานของยีนและโปรตีนบนพื้นโลก ทั้งตัวเชื้อ Salmonella เองและเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้
ผลการวิเคราะห์พบว่ายีนของเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้ที่อยู่ในอวกาศทำงานได้น้อยลงเมื่อเทียบกับบนโลก คาดว่าเกิดเพราะสารพันธุกรรมที่แตกหักเสียหาย ส่วนเซลล์ที่ติดเชื้อบนอวกาศมีแนวโน้มที่จะก่อการอักเสบมากขึ้น ทางฝั่ง Salmonella เองก็พบว่ามียีนที่เกี่ยวข้องกับการก่อโรคและการต้านทานยาปฏิชีวนะทำงานมากขึ้น
งานวิจัยนี้ได้ช่วยเปิดศักราชใหม่ให้แก่การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์มนุษย์กับเชื้อโรค เพื่อที่เราจะได้เตรียมพร้อมและรับมือกับเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดระหว่างที่เดินทางในสภาวะไร้น้ำหนักได้อย่างเหมาะสมในอนาคต
แบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่บนสถานีอวกาศ
หนึ่งในเคล็ดลับความสำเร็จในการดำรงชีวิตของแบคทีเรียคือการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปเรื่อยๆ ได้อย่างรวดเร็ว จนเกิดเป็นสปีชีส์ใหม่ๆ ขึ้นมาได้มากมาย
สภาวะไร้น้ำหนักบนสถานีอวกาศนานาชาติเป็นอีกสถานที่ที่มีสภาพแตกต่างไปจากบนโลกอย่างมาก ทั้งสภาพรังสี แรงโน้มถ่วง และช่วงเวลากลางวัน-กลางคืน ที่นี่จึงเป็นเหมือนห้องทดลองอีกแห่งหนึ่งของธรรมชาติ ที่พร้อมจะทดสอบความสามารถในการเอาตัวรอดของสิ่งมีชีวิต
ทีมนักวิจัยนำโดย สวาติ บิจลานี จากภาควิชาเภสัชวิทยาและเภสัชกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียใต้ ได้เก็บตัวอย่างเชื้อจากพื้นผิวต่างๆ ทั่วสถานีอวกาศนานาชาติ จากนั้นจึงนำกลับมาเพาะเชื้อและวิเคราะห์รหัสพันธุกรรมต่อบนโลก
ผลการวิเคราะห์เบื้องต้นพบแบคทีเรีย 4 บริเวณ หนึ่งในนั้นรู้จักอยู่แล้ว นั่นคือ Methylorubrum ส่วนอีกสามบริเวณเป็นแบคทีเรียสปีชีส์ใหม่ในจีนัส Methylobacterium และได้รับการตั้งชื่อในขั้นต้นว่า IF7SW-B2T, IIF1SW-B5 และ IIF4SW-B5 ตามลำดับ ต่อมาทีมนักวิจัยตั้งชื่อสปีชีส์ว่า M. ajmalii ซึ่งได้แรงบันดาลใจมาจาก อัจมาล คาน นักวิทยาศาสตร์ด้านความหลากหลายทางชีวภาพคนสำคัญของอินเดีย
ไม่ต้องตกใจไปว่าแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่นี้จะระบาดมาสู่มนุษย์ เพราะแท้จริงแล้วมันแตกสายพันธุ์ออกมาจากกลุ่มแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในดินร่วมกับรากพืช ทีมนักวิจัยพบว่าพวกมันมียีนที่จะช่วยสร้างฮอร์โมนพืช เอนไซม์อีกจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์วิตามินต่างๆ เช่น B1 B2 B7 และ B12 ทั้งยังอาจช่วยพืชและสาหร่ายดูดซับธาตุเหล็กได้ดีขึ้น ซึ่งล้วนจำเป็นต่อการตั้งถิ่นฐานนอกโลกในอนาคต
อวกาศเป็นพรมแดนอันกว้างใหญ่ไพศาลสำหรับมนุษย์ที่กำลังจะเข้ามามีบทบาทต่อชีวิตของเราในอีกไม่ช้า ก้าวเล็กๆ จากการทำความรู้จักเพื่อนตัวจิ๋วของเราในวันนี้ จะเป็นรากฐานสำคัญของก้าวกระโดดใหญ่ของมนุษยชาติในวันข้างหน้า
พิสูจน์อักษร: ชนเนตร ลอยครุฑ
อ้างอิง:
