Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร
Techno Termite (3)
ร้อยปีที่แล้ว (ค.ศ.1924) ณ การประชุมประจำปีของสมาคมเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อเมริกา (AAAS) Edwin Hubble นำเสนอข้อค้นพบว่าวัตถุมัวๆ บนท้องฟ้าแถวกลุ่มดาวแอนดรอมิดาที่นักดาราศาสตร์เคยคิดกันว่าเป็นเพียงกลุ่มก๊าซและกระจุกดาว
แท้จริงแล้วคืออีกกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างออกไปถึง 2.5 ล้านปีแสง
นี่คืองานวิจัยระดับพลิกวงการอย่างไม่ต้องสงสัย มันบอกเราว่ายังมีอีกอย่างน้อยหนึ่งกาแล็กซี่อื่นนอกจาก “ทางช้างเผือก (The Milky Way)” ของเรา และทั้งจักรวาลก็คงจะใหญ่กว่าที่เราเคยคิดไว้มาก
Hubble ได้รับรางวัลงานวิจัยยอดเยี่ยมในปีนั้น แต่วงการดาราศาสตร์ก็กลับต้องอึ้งเมื่อมีนักวิจัยอีกคนจากต่างวงการที่ดันได้คะแนนยอดเยี่ยมเสมอกับงานระดับจักรวาลของ Hubble ขนาดที่ต้องแบ่งเงินรางวัลกันคนละครึ่ง
Lemuel Roscoe Cleveland นักวิจัยหนุ่มอเมริกันวัยสามสิบต้นๆ ไล่เลี่ยกับ Hubble ณ เวลานั้น เป็นนักสัตววิทยาและผู้ชำนาญด้านโปรโตซัว (protozoa) จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins
ผลงานของ Cleveland ว่าด้วยพันธมิตรระหว่าง “ปลวก” กับจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของมัน
Cr.ณฤภรณ์ โสดา
ย้อนไปกว่าเจ็ดสิบปีก่อนหน้านั้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 นักวิจัยชาวอเมริกันอีกท่านชื่อ Joseph Leidy ส่องกล้องจุลทรรศน์ไปเห็นสิ่งมีชีวิตคล้ายแบคทีเรียและโปรโตซัวที่เคลื่อนที่ได้ในทางเดินอาหารของปลวก
ศตวรรษที่ 19 นี้เป็นช่วงเวลาที่มนุษย์เราเพิ่งเริ่มรู้ว่าโรคติดต่อเกิดจากจุลินทรีย์มีชีวิตที่เล็กเกินตาเปล่าของเราจะมองเห็น
มีการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ดังๆ อย่าง Ignaz Semmelweis จากออสเตรีย, Louis Pasteur จากฝรั่งเศส, Robert Koch จากเยอรมัน, John Snow และ Joseph Lister จากอังกฤษ
ช่วงปลายศตวรรษ Koch ได้ตั้งสมมุติฐานเชื้อโรค (Koch’s Postulates) ประกาศชัดตั้งแต่ข้อแรกว่า “จุลินทรีย์จะพบได้มากในสิ่งมีชีวิตที่ป่วย แต่จะไม่พบในสิ่งมีชีวิตที่สุขภาพแข็งแรงดี”
Leidy คาดเดาไปทางเดียวกันว่าสิ่งที่เขาเจอในทางเดินอาหารปลวกน่าจะเป็นปรสิตก่อโรค
เขาตีพิมพ์บทความวิจัยชื่อ “The parasites of termites” ในปี 1881 ไล่เลี่ยกับช่วงเวลาที่ Koch ตั้งสมมุติฐานเชื้อโรค
ปลายศตวรรษที่ 19 ถึงต้นศตวรรษที่ 20 หลายทีมวิจัยจากทั้งอเมริกา ยุโรป และเอเชีย ศึกษาจุลินทรีย์ลำไส้ปลวกกันต่อ และได้ค้นพบโปรโตซัวอีกหลายชนิด
เริ่มมีข้อสังเกตใหม่ๆ ถึงความสามารถของโปรโตซัวบางชนิดในกลุ่มนี้ที่สามารถจะย่อยไม้ที่ปลวกกินเข้าไป
กระนั้นก็ยังไม่มีหลักฐานชัดๆ ว่าพวกมันมีบทบาทอะไรกันแน่ในทางเดินอาหารปลวก
วงการจุลชีววิทยาและคีตวิทยายังถกเถียงกันระหว่างฝ่ายที่เห็นว่าจุลินทรีย์เป็นปรสิตกับข้อสงสัยใหม่ว่ามันอาจจะอยู่ร่วมกับปลวกแบบพึ่งพากัน
ต้นทศวรรษที่ 1920 Cleveland ซึ่งทำงานเป็นนักวิจัยหลักปริญญาเอกที่วิทยาลัยอนามัยและสาธารณสุขของ Johns Hopkins ออกแบบการทดลองเพื่อตอบคำถามเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างโปรโตซัวกับปลวก
Cleveland บ่มปลวกที่ 36 องศาเซลเซียสหนึ่งวันเต็ม ที่อุณหภูมิระดับนี้โปรโตซัวในปลวกจะตายหมดโดยที่ตัวปลวกยังอยู่ปกติดี แต่พอเอาปลวกกลุ่มนี้ไปเลี้ยงด้วยไม้ประมาณสิบวันพวกมันก็จะเริ่มเคลื่อนไหวช้าลง ท้องแฟบ และตายภายใน 3-4 สัปดาห์
ในทางกลับกัน ถ้าปลวกไร้โปรโตซัวกลุ่มนี้ถูกเลี้ยงด้วยฮิวมัส (ซากอินทรียวัตถุย่อยสลายในดิน) หรือเซลลูโลสที่ผ่านการย่อยสลายแล้วด้วยรา ปลวกพวกนี้จะยังอยู่ปกติดี
Cleveland ลองเอาปลวกไร้โปรโตซัวมาเลี้ยงร่วมกับกลุ่มที่มีโปรตัวซัวปกติ โดยให้อาหารเป็นไม้หรือเซลลูโลสบริสุท์เท่านั้น Cleveland พบว่ากลุ่มที่ตอนแรกไร้โปรโตซัวมีจำนวนโปรโตซัวเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ จนกลับมาเท่ากับกลุ่มที่มีโปรโตซัวแต่แรกภายในเวลาประมาณสามสิบวัน และพวกมันก็สุขภาพแข็งแรงอยู่รอดได้ปกติ
ต่างจากในการทดลองชุดควบคุม (ที่ไม่ได้เลี้ยงร่วม) ซึ่งค่อยๆ อดตาย
นอกจากนี้ Cleveland ยังได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสายพันธุ์ วรรณะ และอาหารของปลวกกับปริมาณโปรโตซัวประเภทที่ย่อยเซลลูโลสได้ (เช่น กลุ่ม Trichonympha)
เขาพบความสอดคล้องชัดเจนระหว่างพฤติกรรมการกินไม้กับปริมาณโปรโตซัว ปลวกสายพันธุ์หรือวรรณะที่ไม่กินไม้จะขาดโปรโตซัวกลุ่มนี้
ขณะเดียวกัน ถ้าเอาปลวกที่ปกติกินไม้และพบโปรโตซัวมาเลี้ยงในอาหารที่ไม่มีไม้ ไม่มีเซลลูโลสต่อเนื่องกันเพียง 3-5 วัน โปรโตซัวย่อยไม้ก็จะตายหายไปหมด
และพอเอาปลวกกลุ่มนี้กลับไปเลี้ยงในอาหารที่เป็นไม้อีกครั้ง ปลวกกลุ่มนี้ก็เสียความสามารถในการย่อยไม้และอดตายไม่ต่างจากกลุ่มไร้โปรตัวซัวจากกระบวนการบ่มอย่างในการทดลองตอนแรก
ด้วยหลักฐานทั้งหมดนี้ Cleveland สรุปฟันธงได้ว่าโปรโตซัวอยู่แบบพึ่งพาอาศัย (symbiosis) ภายในทางเดินอาหารปลวก ปลวกให้ที่อยู่ให้อาหารเป็นเซลลูโลสจากไม้ที่มันเคี้ยวกลืนเข้าไป ส่วนโปรโตซัวก็ช่วยย่อยสลายเซลลูโลสที่ปกติแล้วปลวกย่อยเองไม่ได้ให้อยู่ในรูปที่ปลวกสามารถดูดซึมเป็นสารอาหาร
Cleveland ยังได้ค้นพบความสัมพันธ์แบบนี้ระหว่างโปรโตซัวเดียวกันนี้กับแมลงสาบแทะไม้ (Cryptocerus) เป็นหนึ่งในหลักฐานแรกๆ ว่าปลวกและแมลงสาบกลุ่มนี้อาจจะเป็นญาติใกล้ชิดกัน
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
