วิทยาศาสตร์สร้าง 'อาหาร' เพื่อความมั่นคงอนาคต

โดย...วัชราภรณ์ สนทนา สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

มีการคาดการณ์ว่าภายในปี 2050 เราจะต้องผลิตอาหารเพิ่มขึ้นอย่างน้อยที่สุด 60% จากปัจจุบัน เพื่อรองรับประชากรโลกที่อาจเพิ่มมากขึ้นถึง 9,000 ล้านคน จะมีหนทางใดในการผลิตอาหารให้เพิ่มขึ้นอีกเท่าตัวท่ามกลางสภาพพื้นที่เพาะปลูกที่ลดน้อยลงและสภาพภูมิอากาศโลกที่กำลังเปลี่ยนแปลงเช่นนี้ได้บ้างหรือไม่

ล่าสุดสำนักข่าวบีบีซี อังกฤษได้รวบรวม 6 ผลงานวิจัยและเทคโนโลยีที่อาจเป็นทางเลือกและทางรอดสำหรับปัญหาอาหารไม่เพียงพอในอนาคต

1) งานวิจัยด้านผลผลิตทางการเกษตร (Crop Yields)

จากปัญหาภาวะโลกร้อน อุณหภูมิที่สูงขึ้นอาจมีผลให้เกิดน้ำท่วมและภัยแล้งมากขึ้น จนส่งผลกระทบต่อพืชผลทางการเกษตรแน่นอน ผลักดันให้ทีมนักวิจัยนานาชาติ จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียริเวอร์ไซด์ ในสหรัฐ ศึกษาค้นคว้าจนค้นพบสารประกอบใหม่ซึ่งปกป้องพืชจากภาวะขาดน้ำได้สำเร็จ

สารประกอบดังกล่าวชื่อ ควินาแบคติน (Quinabactin) เป็นสารเลียนแบบกรดแอบไซซิก (ABA) ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของพืช เมื่อฉีดพ่นสารนี้ลงไปบนพืช มันจะช่วยควบคุมการเปิดปิดปากใบ ซึ่งช่วยควบคุมการสูญเสียน้ำได้ดีขึ้น พืชเหี่ยวเฉาช้าลง และทนทานต่อภาวะเครียด เช่น ความร้อน ได้ดีขึ้น

 

ในส่วนของประเทศไทย สวทช.ได้พัฒนางานวิจัยด้านการปรับปรุงพันธุ์พืช ผลิตพันธุ์ข้าวหลากหลายสายพันธุ์ เพื่อรับมือกับภัยธรรมชาติสารพัด

ตัวอย่างเช่น ข้าวพันธุ์ กข51 (ทนน้ำท่วมฉับพลัน) ข้าวไวต่อช่วงแสง ทนน้ำท่วมได้นาน 12 วัน หลังน้ำลดฟื้นตัวให้ผลผลิตดี ข้าวหอมชลสิทธิ์ทนน้ำท่วม ทนอยู่ใต้น้ำได้นาน 23 สัปดาห์ ภายหลังน้ำลดฟื้นตัวได้เร็ว มีผลผลิตข้าวเปลือก 9001,000 กิโลกรัมต่อไร่ ข้าวเหนียวธัญสิริน ต้านทานโรคไหม้ แตกกอดี ทนทานต่อการหักล้ม นอกจากนี้ ยังมีข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ทนน้ำท่วมและขึ้นน้ำ พันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ทนแล้ง พันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ต้านทานเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล และโรคขอบใบแห้ง

2) การพิมพ์อาหาร (Printing Food)

เทคโนโลยีการพิมพ์อาหารจากระบบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ กำลังเข้าใกล้ความเป็นจริงแล้ว โดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) เป็นการพิมพ์วัตถุโดยใช้การพิมพ์แบบ 2 มิติ เป็นชั้นๆ ทำให้ได้วัตถุแบบ 3 มิติ ซึ่งการพิมพ์จะใช้การพ่นหมึกพิมพ์ออกมาด้วยหัวฉีดหมึก โดยหมึกในที่นี้อาจเป็นของเหลว เช่น พลาสติกที่แข็งตัวได้ในภายหลัง หรืออาจเป็นสารเคมี สารทางชีวภาพต่างๆ รวมถึงเซลล์ก็พิมพ์ได้เช่นกัน เมื่อเร็วๆ นี้ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือนาซา กำลังทดลองการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ พิมพ์อาหารให้ลูกเรือบนยานอวกาศ

ในประเทศไทย แม้ยังไม่มีการทดลองพิมพ์อาหาร แต่ สวทช.ได้พัฒนาเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อการแพทย์ เช่น การใช้เลเซอร์ร่างแบบจากร่างกายจริง สร้างชิ้นกะโหลกหรือข้อเข่าเทียมให้กับผู้ป่วย ซึ่งนอกจากจะตรงกับสรีระผู้ป่วยแล้ว ยังทำได้เร็วด้วย ลดเวลาการผ่าตัด และช่วยลดโอกาสเสี่ยงในการติดเชื้อให้น้อยลงด้วย

3) ชีวิตสังเคราะห์ (Synthetic Biology)

ใช้ศาสตร์ด้านชีววิทยาสังเคราะห์ คือ สร้างรหัสพันธุกรรมขึ้นมาใหม่ทั้งหมด เพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่เริ่มต้นไม่นาน

ล่าสุดทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ สหรัฐ ก็บุกเบิกสร้างยีสต์สังเคราะห์สายพันธุ์ใหม่ได้สำเร็จ ซึ่งยีสต์สังเคราะห์นี้สามารถเพิ่มวิตามินเข้าไปในสิ่งมีชีวิตได้ และเมื่อทดลองใช้ในกระบวนการทำขนมปัง ปรากฏว่าเพิ่มวิตามินซีในขนมปังได้

4) สายพันธุ์ที่ถูกลืม (Long Forgotten Grain)

มนุษย์เราบริโภคธัญพืชอยู่ไม่กี่ชนิด และเป็นชนิดที่มีความต้องการเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เช่น ข้าวสาลี ข้าว และข้าวโพด ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวมาเลเซียกำลังมองหาสายพันธุ์ธัญพืชที่ถูกลืมจากหลักฐานทางประวัติศาสตร์ เพื่อหาความสามารถในการทนแล้ง และการเจริญเติบโตในดินคุณภาพต่ำ

ทั้งนี้ หากค้นพบลักษณะเด่นของสายพันธุ์และประยุกต์มันเข้ากับพืชเศรษฐกิจได้ ก็จะช่วยให้พืชผลทางการเกษตรทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศโลกได้ดีขึ้น

5) สิ่งมีชีวิตดัดแปลงทางพันธุกรรม (Genetically Modified Organisms หรือ GMOs)

แทนที่จะต้องอาศัยการผสมข้ามพันธุ์ในการปรับปรุงพันธุ์พืช ซึ่งต้องใช้เวลานานๆ เราสามารถใช้กระบวนการทางพันธุวิศวกรรม พัฒนาพันธุ์พืชที่มีคุณลักษณะใหม่ๆ ได้ในห้องปฏิบัติการ

ขั้นตอน คือ การตัดเอายีนของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมาใส่เพิ่มเข้าไปในสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง เพื่อให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นมีคุณลักษณะหรือคุณสมบัติตามที่ต้องการ เช่น การนำยีนจากไวรัสมาใส่ในมะละกอเพื่อให้มะละกอต้านทานโรคไวรัสใบด่างวงแหวนได้ เป็นต้น

6) มนุษย์ย่อส่วน (The Incredible Shrinking Man)

ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม มนุษย์สามารถเจริญเติบโตได้เต็มที่ และในสภาวะที่ไม่เหมาะสมเราอาจจะหดตัว หรือวิวัฒนาการรูปร่างให้เล็กลงได้

ทั้งนี้ การวิวัฒนาการให้มีขนาดเล็ก ไม่ได้เป็นความคิดใหม่ แต่มีหลักฐานทางประวัติศาสตร์ จากผลการสแกนกะโหลกของมนุษย์ดึกดำบรรพ์ที่เคยมีชีวิตในเกาะฟลอเรส ประเทศอินโดนีเซีย เมื่อหนึ่งหมื่นปีก่อน

หลักฐานยืนยันว่า พวกเขามีวิวัฒนาการตัวเล็กลงเรื่อยๆ จนเท่าเด็กอายุ 3 ขวบ หนักประมาณ 25 กิโลกรัม ซึ่งเดิมพวกเขาคือ โฮโม อีเร็กตัส มนุษย์เดินหลังตรงด้วยสองขาที่ตัวใหญ่กว่ามนุษย์ในปัจจุบัน และสาเหตุที่พวกเขาตัวเล็กลงก็เพราะว่าอพยพย้ายถิ่นมาอยู่บนเกาะที่มีอาหารจำกัดนั่นเอง n

ข้อมูลจาก: http://www.bbc.co.uk/news/scienceenvironment-23253917