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

ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases)

ก๊าซเรือนกระจก เป็นประเด็นที่รับความสนใจจากประชาคมโลกมาเป็นเวลาหลายทษวรรษ ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases) คือ กลุ่มก๊าซในชั้นบรรยากาศโลกที่สามารถกักเก็บและดูดกลืนคลื่นความร้อนหรือรังสีอินฟราเรด (Infrared) ที่ส่งผ่านลงมายังพื้นผิวโลกจากดวงอาทิตย์ได้ดี ก่อนทำการปลดปล่อยพลังงานดังกล่าวออกมาในรูปของความร้อน ซึ่งทำให้โลกเกิด “ภาวะเรือนกระจก” ที่สามารถช่วยรักษาสมดุลของอุณหภูมิพื้นผิวดาวเคราะห์ไว้ได้ โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศอย่างฉับพลันในช่วงระหว่างกลางวันและกลางคืน ส่งผลให้โลกมีอุณหภูมิที่อบอุ่นและเหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญประกอบไปด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide): CO2  เป็นก๊าซเรือนกระจกที่ถูกปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโลกสูงสุด (ร้อยละ 75) และเป็นตัวการที่ทำให้เกิดการสะสมพลังงานความร้อนในชั้นบรรยากาศมากที่สุด คาร์บอนไดออกไซด์มีอายุอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานถึง 200 ปี โดยมีแหล่งกำเนิดในธรรมชาติจากการระเบิดของภูเขาไฟและการย่อยสลายของอินทรียวัตถุ ขณะที่ในปัจจุบันนี้ มนุษย์กลายมาเป็นตัวการหลักในการสร้างและปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ จากการเผาไม้เชื้อเพลิงฟอซซิลต่างๆ เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ รวมถึงการตัดไม้ทำลายป่า ซึ่งมีส่วนต่อการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 1 ใน 3 ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากกิจกรรมมนุษย์ทั้งหมด มีเทน (Methane): CH4 เป็นก๊าซเรือนกระจกที่ถูกปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโลกมากเป็นลำดับที่ 2 (ร้อยละ 16) เป็นก๊าซในธรรมชาติที่เกิดจากย่อยสลายของเสียต่างๆ แต่มีเทนร้อยละ 60 ในชั้นบรรยากาศเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การกำจัดขยะด้วยวิธีการฝังกลบ การเผาไม้เชื้อเพลิง […]

หมูอาจเป็นคำตอบของ การปลูกถ่ายอวัยวะ ต่างสปีชีส์

 การปลูกถ่ายอวัยวะ ต่างสปีชีส์นั้นอาจจะเป็นทางเลือกอีกทางของการปลูกถ่ายอวัยวะในมนุษย์ จากการรายงานของผลการทดลองล่าสุด ถึงแม้ว่าจะมีจำนวนประชากรชาวสหรัฐฯ ทั้งหมดกว่าร้อยละ 54 ที่ลงทะเบียนบริจาคอวัยวะ แต่ก็มีเพียงแค่ 1 ใน 3 ของประชากรในจำนวนนั้น ที่ผ่านเกณฑ์ หรือเสียชีวิตแล้วสภาพอวัยวะยังอยู่ในเกณฑ์ที่ยังสามารถใช้งานได้ นั้นทำให้ผู้ป่วยทั้งหมดกว่า 100,000 รายยังคงต้องต่อคิวรอ การปลูกถ่ายอวัยวะ ซึ่งโดยส่วนใหญ่เสียชีวิตก่อนที่จะได้รับ การปลูกถ่ายเสียอีก มีตัวเลือกอื่นอีกไหม โดยความต้องการของการเปลี่ยนถ่ายอวัยวะนั้น มีจำนวนมากกว่าคนที่บริจาคมาตลอดหลายปีที่ผ่านมา และคาดว่าก็ยังคงเป็นเช่นนี้ไปอีกนาน ทำให้นักวิจัยต้องเบี่ยงเข็มไปที่ การปลูกถ่ายอวัยวะต่างสปีชีส์ (Xenotransplantation) แต่ว่าการทำเช่นนี้นั้นก็มีความเสี่ยงอยู่มาก และอาจเกิดเหตุไม่คาดฝันได้ในขณะการผ่าตัด ทำให้การกระทำเช่นนี้นั้นยังไม่เป็นที่นิยม และยอมรับมากนัก แต่การค้นพบครั้งนี้อาจทำให้การปลูกถ่ายอวัยวะ นั้น เป็นเรื่องง่าย อีกทั้งยังไม่ต้องรบกวนผู้บริจาคอวัยวะอีกด้วย แล้วจะใช้หัวใจสัตว์ชนิดไหน ถึงแม้ว่าถ้ามองในเรื่องของการวิวัฒนาการนั้น ลิงแทบจะเปรียบเสมือนกับเป็นญาติสายเลือดเดียวกันของมนุษย์นั้น และสามารถเป็นตัวแทนของมนุษย์ได้แทบจะไร้ที่ติ แต่ทว่าการนำหัวใจของลิง มาปลูกถ่ายใส่ไว้ในตัวของมนุษย์นั้น ก็ยังเป็นเครื่องหมายคำถามอยู่ต่อไป นั้นก็เป็นเพราะ การปลูกถ่ายอวัยวะจากลิงมาสู้ตัวมนุษย์นั้น อาจจะทำให้มนุษย์ที่ได้รับอวัยวะนั้นติดเชื้อได้ และเสียชีวิตได้ อีกทั้งการเพาะเลี้ยงสัตว์พวกนี้ก็ถือว่าเป็นเรื่องที่ยาก แต่ก็ยังมีสัตว์อีกหนึ่งชนิด ที่มนุษย์เราเพาะเลี้ยงกันเป็นประจำ และในจำนวนที่มาก อยู่แล้วอย่างหมู โดยหมูนั้นเป็นหนึ่งในสัตว์ที่สามารถปรับเปลี่ยนพันธุกรรมได้ง่าย และระบบการทำงานของอวัยวะนั้นก็มีความใกล้เคียงกับของมนุษย์อีกด้วย โดยนักวิจัยได้มองการปลูกถ่ายอวัยวะต่างสปีชีส์นั้น ให้เป็นตัวแทนของการปลูกถ่ายอวัยวะโดยมนุษย์ด้วยกันเอง […]

สไปโนซอรัสผู้น่าเกรงขามอาจเก้กังเมื่อต้องว่ายน้ำ

ผลการศึกษาใหม่ระบุว่าแม้จะใช้ชีวิตผูกพันอยู่กับแหล่งน้ำ ทว่าร่างกายของสไปโนซอรัสไม่ได้มีไว้เพื่อว่ายน้ำไล่ล่าเหยื่อโดยเฉพาะ