ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้ อย่างไร การค้นพบใหม่ที่ช่วยให้เข้าใจธรรมชาติของพืชมากขึ้น

ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้ โดยใช้กลีบดอก

ลักษณะกลีบดอกแบบถ้วยเป็นอวัยวะที่ช่วยรับรู้การได้ยินของดอกอีเวนนิงพรีมโรส

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานชิ้นใหม่ว่า ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้ และมีผลให้ดอกไม้ผลิตน้ำต้อยหวานขึ้น

ฉันอยากให้ผู้คนเข้าใจว่าการฟังเสียงไม่ได้จำกัดอยู่ที่หูอย่างเดียว ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้ เช่นกัน

แม้ในวันที่เงียบสงัดที่สุด แต่โลกยังคงเต็มไปด้วยเสียงต่างๆ ลูกนกร้องระงม เสียงสายลมพัดผ่านแมกไม้ และเหล่าแมลงกำลังสาละวนกับกิจการงานของตัวเอง

เสียงเป็นหนึ่งในเรื่องพื้นฐานสำหรับการดำรงชีวิตของสัตว์ Lilach Hadany นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tel Aviv ตั้งข้อสังเกตว่า แล้วถ้าไม่ใช่สัตว์อย่างเดียวที่สื่อสารทางเสียงได้ ถ้าพืชทำได้อย่างเดียวกันล่ะ การทดลองแรกที่พิสูจน์สมมติฐานนี้เพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร bioRxiv ชี้ว่า พืชรับรู้เสียงได้ และการสื่อสารช่วยให้มีวิวัฒนาการที่ได้เปรียบ

Hadany และคณะ ทำการทดลองกับดอกอีเวนนิงพริมโรส (Oenothera drummondii) พบว่า เมื่อกระตุ้นด้วยแรงสั่นสะเทือนจากคลื่นเสียง ที่เลียนแบบเสียงกระพือปีกของแมลงผสมเกสร พืชสามารถผลิตน้ำต้อยที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลเพิ่มขึ้นในระยะหนึ่ง หมายความว่า กลีบดอกเปรียบเหมือนอวัยวะรับเสียง ที่วิวัฒนาการการรับรู้คลื่นเสียงให้เหมาะกับการสั่นสะเทือนของเสียงจากปีกแมลงผสมเกสร

เสียงแสนหวาน

เนื่องจากการผสมเกสรเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับการสืบพันธุ์ของพืช คณะวิจัยจึงเลือกทำการทดลองกับดอกอีเวนนิงพริมโรส ที่ขึ้นอยู่่ในป่ารอบมหาวิทยาลัย Tel Aviv

การทดลองในห้องปฏิบัติการแบ่งเป็น 5 กลุ่มการทดลอง คือ กลุ่มที่ 1 ไม่ใช้เสียง กลุ่มที่ 2 เปิดเสียงบันทึกของผึ้งที่ระยะห่างจากดอกไม้ออกไปสี่นิ้ว กลุ่มที่ 3-5 ใช้เสียงประดิษฐ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ความถี่ต่ำ กลาง และสูง ตามลำดับ โดยดอกไม้ทั้งหมดจัดอยู่ภายในห้องป้องกันเสียงรบกวน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ดอกไม้ไม่ตอบสนองต่อเสียงเงียบ เสียงที่ความถี่กลาง (34-35 กิโลเฮิร์ซ) และความถี่สูง (158-160 กิโลเฮิร์ซ)

แต่พืชกลับมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อเสียงหึ่งๆ ของผึ้ง (0.2-0.5 กิโลเฮิร์ซ) และได้ผลการทดลองทำนองเดียวกันในย่านความถี่ต่ำ (0.05-1 กิโลเฮิร์ซ) โดยคณะวิจัยสรุปว่า ภายในสามนาทีหลังจากดอกไม้ถูกกระตุ้นด้วยเสียงที่สองความถี่นี้ ดอกไม้ผลิตน้ำต้อยที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลเพิ่มขึ้นจากเดิมร้อยละ 12 และ 17 เป็นร้อยละ 20

“พวกเรารู้สึกประหลาดใจมากที่เห็นผลการทดลอง” Hadany กล่าวและอธิบายต่อว่า “เราทำการทดลองเช่นเดียวกันโดยจำลองสถานการณ์ขึ้นใหม่ ในฤดูกาลที่แตกต่างกัน กับพืชที่ปลูกในอาคารและนอกอาคาร พวกเรายิ่งรู้สึกมั่นใจในผลการทดลองของเรา”

อีฟนิ่งพรีมโรส, ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้, ดอกไม้, การได้ยิน, การทดลองทางวิทยาศาสตร์
รูปร่างของกลีบดอกของดอกอีเวนนิงพริมโรส เปรียบเหมือนทั้งอวัยวะรับคลื่นเสียง และตัวขยายสัญญาณเสียง

ดอกไม้เปรียบเหมือนใบหู

ในขณะที่เราคิดถึงเรื่องการเดินทางของคลื่นเสียง แต่หน้าที่ของดอกไม้กลับน่าสนใจมากกว่า ดอกไม้มีความหลากหลายทั้งขนาดและรูปร่าง โดยส่วนใหญ่เป็นรูปทรงถ้วย ซึ่งเหมาะต่อการรับคลื่นเสียง คล้ายกับลักษณะของจานดาวเทียม (อ่านเพิ่มเติม: โครงสร้างของดอกไม้)

การทดสอบเรื่องการสั่นสะเทือนของคลื่นเสียง Hadany ทำการทดลองร่วมกับ Marine Veits นักศึกษาที่จบการศึกษาจากแล็บของเธอ โดยทำการทดลองภายใตเครื่อง Laser vibrometer ที่ใช้สำหรับวัดแรงสั่นสะเทือนจากการเคลื่อนไหว พวกเขาทำการทดลองกับดอกไม้ที่มีลักษณะดอกแตกต่างกัน

“รูปร่างทรงถ้วยของดอกไม้เป็นการออกแบบที่เฉพาะเจาะจง มันสามารถรับรู้ถึงแรงสั่นสะเทือน และยังสามารถเพิ่มแรงสั่นสะเทือนได้ในตัวมันเอง” Veits กล่าว

เพื่อยืนยันการทดลองดังกล่าว ทางคณะจึงทดลองกับดอกไม้ที่เด็ดกลีบดอกออกจนเกลี้ยง ผลปรากฏว่า ดอกไม้ไม่ตอบสนองต่อคลื่นเสียงใดๆ เลย แม้จะเป็นคลื่นความถี่ต่ำ

ดอกไม้, แมลงผสมเกสร, น้ำต้อย, ดอกไม้รับรู้คลื่นเสียงได้, ผึ้ง, แมลงผสมเกสร
เสียงหึ่งๆ จากปีกผึ้งกระตุ้นให้ดอกไม้ผลิตน้ำต้อยที่มีรสหวานเพิ่มขึ้นระยะหนึ่ง

พืชรับรู้เสียงอะไรได้อีก

Hadany ยังคงมีคำถามอีกข้อสำหรับค้นพบครั้งใหม่ เช่น การรับรู้ของดอกไม้เฉพาะเจาะจงกับคลื่นเสียงเพียงคลื่นเดียวหรือไม่ และทำไมดอกอีเวนนิงพรีมโรสผลิตน้ำต้อยที่หวานขึ้น และผึ้งสามารถตรวจจับรสหวานได้ แม้เพิ่มขึ้นเพียงร้อยละ 1 – 3

“เราจำเป็นต้องเข้าใจวิวัฒนาการของดอกไม้ที่มีร่วมกับแมลงผสมเกสร” Hadany บอกและเสริมว่า “เหล่าแมกไม้อยู่มาเนิ่นนาน และแน่นอนว่าพวกมันอยากมีชีวิตอยู่บนโลกต่อไป เป็นเรื่องสำคัญมากที่ต้นไม้จะสัมผัสได้ถึงสภาพแวดล้อมรอบข้าง เมื่อพวกมันไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้”

Veits ต้องการทราบถึงกลไกที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์ที่ทางคณะวิจัยค้นพบ เช่น การสั่นสะเทือนส่งผลให้พืชผลิตน้ำต้อยที่หวานขึ้นได้อย่างไร เธอคาดหวังไปถึงขั้นว่า อาจจะค้นพบการรับรู้ใหม่ที่โลกนี้ยังไม่เคยค้นพบมาก่อน

“บางคนอาจสนใจเพียงว่าพืชได้ยิน หรือดมกลิ่นได้อย่างไร” Veits ตั้งข้อสังเกต “แต่ฉันอยากให้ผู้คนเข้าใจว่า การฟังไม่ได้จำกัดอยู่ที่ ‘หู’ เพียงอย่างเดียว”

Richard Karban ผู้เชี่ยวชาญด้านปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับศัตรูพืช แห่งมหาวิทยาลัย California Davis มีข้อสังเกตในใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรื่องความได้เปรียบทางวิวัฒนาการของพืชที่ตอบสนองต่อเสียง

“อาจเป็นไปได้ว่าพืชสามารถรับรู้ว่า ต้นอื่นที่อยู่โดยรอบได้รับการผสมพันธุ์แล้ว ผ่านการสื่อสารทางเคมี” เขากล่าว “แต่ยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ยืนยันสมมติฐานนี้ ผลการทดลองครั้งนี้นับเป็นก้าวแรกของการเริ่มต้น”.

เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ

9 ไม้ดอกสีเหลือง ปลูกให้สวนสวยอร่าม

 

เรื่องแนะนำ

ดวงอาทิตย์เทียม ความสำเร็จครั้งใหม่ของประเทศจีน

เมื่อวันที่ 4 ธันวาคม ปี 2020 ที่ผ่านมา ประเทศจีนประสบความสำเร็จในการทดสอบการทำงานของ “ดวงอาทิตย์เทียม” (Artificial Sun) หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion Reactor) ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและทันสมัยที่สุดของประเทศเป็นครั้งแรก ดวงอาทิตย์เทียม หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รุ่นเอชแอล-ทูเอ็มโทคาแมค (HL-2M Tokamak) เครื่องนี้ ได้กลายเป็นก้าวสำคัญและความหวังของวงการวิทยาศาสตร์โลกในการแสวงหาแหล่งพลังงานสะอาดและปลอดภัยที่สามารถรองรับความต้องการของมนุษย์ในอนาคต ดวงอาทิตย์เทียมดวงนี้ ตั้งอยู่ ณ เมืองเฉิงตู ในมณฑลเสฉวน ทางตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศจีน เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่มีขนาดความสูงราว 11 เมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 เมตร และมีน้ำหนักกว่า 400 ตัน ซึ่งถูกออกแบบและพัฒนาโดยเทคโนโลยีและอุปกรณ์โทคาแมค (Tokamak) ขั้นสูง ซึ่งใช้สนามแม่เหล็กรูปวงแหวน (Magnetic Confinement: MFE) ทำหน้าที่เหนี่ยวนำพลาสมา (Plasma) หรือสสารที่มีน้ำหนักเบา จนหลอมรวมกันเป็นฮีเลียม (ธาตุหนัก) ซึ่งปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ความร้อนสูงออกมา ดังนั้น พลังและความเข้มของสนามแม่เหล็ก จึงเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดการหลอมรวมกันของพลาสมาและการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion […]

สารอาหารที่ให้พลังงาน ประกอบด้วยอาหารกลุ่มใดบ้าง

นักโภชนาการ และบุคลากรทางการแพทย์ มักแนะนำให้ผู้บริโภครับประทานอาหารที่มีความหลากหลาย เพื่อให้ร่างกายได้รับสารอาหารอย่างครบถ้วน เนื่องจากอาหารแต่ละชนิดมีทั้ง สารอาหารที่ให้พลังงาน และสารอาหารที่ไม่ให้พลังงาน นิยามของอาหาร และ สารอาหารที่ให้พลังงาน อาหาร หมายถึง สิ่งที่รับประทานเข้าสู่ร่างกายแล้วไม่เป็นโทษต่อร่างกายและมีประโยชน์ โดยทำให้ร่างกายดำรงชีวิตได้อย่างปกติสุข และให้พลังงานแก่ร่างกาย ซึ่งพลังงานเหล่านี้นำมาใช้ในการดำเนินกิจกรรมและให้ความอบอุ่นแก่ร่างกาย สารอาหาร คือ สารเคมีที่เป็นส่วนประกอบในอาหารที่เรารับประทานเข้าไป มีมากมายหลายชนิด การจำแนกสารอาหารตามหลักโภชนาการจะพิจารณาจากปริมาณของสารอาหารที่มีอยู่ในอาหารนั้นๆ มากที่สุดเป็นหลัก ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 5 หมู่ ดังนี้ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน วิตามิน และแร่ธาตุ การกำเนิดของสารอาหาร ลกของเรามีพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดของโลก มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีได้โตยตรง แต่เราได้รับจากการรับประทานอาหาร โดยในอาหารที่เรารับประทานเข้าไปจะมีสารอาหารที่ให้พลังงานแก่ร่างกาย เช่น ข้าว มีกระบวนสังเคราะห์แสงได้ผลผผลิตออกมาเป็นเมล็ดข้าว เมื่อมนุษย์รับประทานข้าวจึงได้รับพลังงานที่เก็บสะสมอยู่ในนั้น ดังนั้น อาหารที่มนุษย์บริโภคทุกวันจึงเป็นแหล่งพลังานให้กับร่างกาย และพลังงานเหล่านั้นก็ช่วยเสริมสร้างให้กิจกรรมต่างๆ ภายในร่างกายของมนุษย์ดำเนินต่อไปอย่างเป็นปกติ อย่างไรก็ตาม อาหารที่เรารับประทานเข้าไปมีสารอาหารประกอบอยู่มากมาย เมื่อรับประทานเข้าไปจะถูกเผาผลาญให้เกิดเป็นพลังงาน และความร้อน เพื่อนำไปใช้ควบคุมการทำงานของระบบอวัยวะต่างๆ ภายในร่างกาย เช่น การเดิน การวิ่ง การยืน การนอน […]

วิเคราะห์เจาะลึก โควิด-19 กับนักไวรัสวิทยาชาวไทย

สถานการณ์การระบาดของ โควิด-19 (COVID-19) ที่กำลังลุกลามไปในหลายประเทศทั่วโลก ประกอบกับตัวเลขผู้ติดเชื้อทั่วโลกที่พุ่งทะลุ 80,000 คน ไปแล้ว และมีผู้เสียชีวิตมากกว่า 2,800 คน ทำให้หลายฝ่ายกังวลว่าการระบาดจะก้าวเข้าสู่ระดับการระบาดใหญ่ (Pandemic) หรือไม่ ขณะที่ประเทศไทยประกาศให้โควิด-19 เป็นโรคติดต่ออันตราย ลำดับที่ 14 เพื่อยกระดับมาตรการเฝ้าระวังที่เข้มข้นมากขึ้น แต่ท่ามกลางการระบาดที่ยังคงลุกลามอย่างรุนแรง ประชาชนจำนวนไม่น้อยยังไม่รู้จักและเข้าใจเกี่ยวกับโรค โควิด-19 อย่างแท้จริง ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) นักไวรัสวิทยา ที่วิจัยเกี่ยวกับไวรัสโคโรนามากกว่า 10 ปี ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการพัฒนาระบบ Reverse Genetics ของไวรัสโคโรนาในสุกร และมีผู้ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวมาต่อยอดจนถึงปัจจุบัน ถือเป็นผู้นำการวิจัยด้านไวรัสโคโรนาของประเทศไทย ซึ่งจะมาช่วยไขข้อข้องใจและอธิบายถึงองค์ความรู้ต่างๆ เกี่ยวกับโรค โควิด-19 โรคโควิด-19 เกิดจากอะไร? โรคโควิด-19 หรือ Coronavirus Disease-2019 เกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ที่ชื่อว่า Virus SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus […]