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

10 เรื่องที่คุณอาจจะยังไม่รู้เกี่ยวกับไอน์สไตน์

10 เรื่องที่คุณอาจจะยังไม่รู้เกี่ยวกับ ไอน์สไตน์ 1.เขาละทิ้งสัญชาติเยอรมันเมื่ออายุ 16 ในช่วงวัยรุ่น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ รังเกียจความเป็นชาตินิยมทุกรูปแบบ และสนใจที่จะเป็น “พลเมืองของโลก” เสียมากกว่า  เมื่อเขาอายุ 16 เขาละทิ้งสัญชาติ และเป็นคนไร้สัญชาติจนกระทั่งเขาได้รับสัญชาติสวิสในปีค.ศ. 1901 2.ไอน์สไตน์แต่งงานกับนักเรียนหญิงคนเดียวในคลาสวิชาฟิสิกส์ของเขา มิเลวา มาริค เป็นเพียงนักเรียนหญิงคนเดียวในคลาสของไอน์สไตน์ ที่ซูริคโพลิเทคนิค เธอหลงใหลในคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และ ปรารถนาเจะป็นนักฟิสิกส์ด้วยตัวเอง แต่เธอก็ล้มเลิกความตั้งใจนั้นไปเมื่อเธอแต่งงาน และกลายเป็นแม่ของลูกๆไอน์สไตน์ 3.แฟ้มประวัติไอน์สไตน์ของเอฟบีไอมีจำนวนถึง 1,427 หน้า ในปี 1933 เอฟบีไอเริ่มเก็บแฟ้มประวัติของไอน์สไตน์ ไม่นานก่อนที่เขาจะเดินทางมาสหรัฐฯครั้งที่สาม แฟ้มประวัตินี้มีมากถึง 1,427 หน้า มุ่งเน้นไปยังชีวิตของไอน์สไตน์ที่เกี่ยวข้องกับการเรียกร้องสันติภาพและองค์กรสังคมนิยม แม้แต่ เจ. เอ็ดการ์ ฮูเวอร์ (ผู้อำนวยการและผู้ก่อตั้งเอฟบีไอ) ยังแนะนำว่า ไอน์สไตน์ควรจะถูกห้ามเข้าอเมริกาตามพระราชบัญญัติกีดกันชาวต่างชาติ แต่เขาได้รับการปฏิเสธข้อหาเหล่านี้ 4.ไอน์สไตน์มีลูกนอกสมรส มิเลวาให้กำเนิดบุตรสาวนอกสมรสในปี 1902 ขณะที่อาศัยอยู่กับครอบครัวของเธอในเซอร์เบีย เด็กน้อยมีชื่อว่า ไลเซิล และนักประวัติศาสตร์เชื่อว่าเธอตายตั้งแต่ยังเป็นทารกด้วยโรคไข้อีดำอีแดง (โรคที่เกิดจากการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจซึ่งเกิดจากแบคทีเรีย) หรืออาจจะถูกรับไปเลี้ยง […]

ฟอสซิลเก่าแก่เผยต้นกำเนิดของซอโรพอด

ผลการค้นพบฟอสซิลนี้สั่นสะเทือนทฤษฎีวิวัฒนาการของไดโนเสาร์ เมื่อหลักฐานใหม่บ่งชี้ว่าไดโนเสาร์ยักษ์อย่างซอโรพอดถือกำเนิดขึ้นมาบนโลกเร็วกว่าที่เคยคิดกันไว้

ไอดินและกลิ่นฝน : กลิ่นหอมจากท้องฟ้าและพื้นดิน

ไอดินและกลิ่นฝน กลิ่นหอมจากธรรมชาติที่เกิดขึ้นในช่วงฝนตก ความทรงจำบางอย่างของคนเรามักเกี่ยวโยงกับประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง แสงแดดยามเย็นในฤดูหนาว อาจนำพาความทรงจำบางอย่างย้อนกลับมา บางครั้งอารมณ์และความรู้สึกในช่วงเวลานั้นยังแจ่มชัดแม้เวลาผ่านไปเนิ่นนาน เช่นเดียวกับช่วงเวลาเปลี่ยนผ่านฤดูร้อนสู่ฤดูฝน ไอดินและกลิ่นฝน อาจนำพาความรู้สึกและความทรงจำเก่าๆ ของเรากลับมาเช่นกัน ความรู้สึกสดชื่นในช่วงเวลาเม็ดฝนโปรยปราย เป็นความรู้สึกดีสำหรับใครหลายคน นักวิทยาศาสตร์สนใจเรื่องนี้มานานแล้ว และเชื่อกันว่า มนุษย์เราถูกถ่ายทอดความรู้สึก “ชื่นชอบ” และ “กระชุ่มกระชวย” ต่อฟ้าฝน มาจากบรรพบุรุษดั้งเดิมในยุคที่มนุษย์ทั้งหลายต้องอาศัยฝนเป็นหลักในการทำเกษตรกรรมเพื่อเลี้ยงชีพ สำหรับฉัน ไอดินและกลิ่นฝนทำให้ความทรงจำในวัยเด็กที่เติบโตในท้องทุ่งชนบทหวนคืนกลับมา หลังจากมาร่ำเรียนและทำงานในเมืองหลวง ทุกครั้งที่ฝนตก ฉันจะนึกถึงบรรยากาศบ้านไร่ปลายนาอยู่ทุกครั้ง ฉันจึงหาข้อมูลของกลิ่นดินและไอฝนที่ฉันรู้สึกประทับใจ จนพบคำตอบว่า กลิ่นทั้งสองชนิดนี้มีปรากฏการณ์ทางธรรมชาติอยู่เบื้องหลัง กลิ่นฝน ในขณะที่สายฝนสาดกระเซ็นลงมาจากท้องฟ้า นอกจากการควบแน่นของไอน้ำที่หยดลงมาเป็นเม็ดฝน ยังเกิดปรากฏการณ์ฟ้าแลบหรือฟ้าผ้า ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆ ส่งผลให้โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนบางส่วนในอากาศแตกตัวเป็นอะตอมของออกซิเจน และเกิดปฏิกิริยาขึ้นใหม่กลายเป็นแก๊ซโอโซน กลิ่นของโอโซนที่ลอยมาในอากาศก่อนช่วงฝนตกเป็นตัวบ่งชี้อย่างหนึ่งถึงสายฝนที่กำลังจะมาถึงในไม่ช้า และกลิ่นของแก๊ซโอโซนยังกระตุ้นให้มนุษย์รู้สึกสดชื่นเมื่อได้สูดดม ทำความรู้จักกับ “เมฆ” แต่ละประเภท ไอดิน “หอมกลิ่นดิน” ฉันได้ยินคำนี้จากคนรุ่นพ่อรุ่นแม่พึมพำเวลาฝนตกใหม่ๆ ในภาษาอังกฤษเรียกกลิ่นหอมของดินว่า เพตริเคอร์ (Petrichor) มีที่มาจากการรวมสองคำคือคำว่า “petros” หมายความว่า ก้อนหิน และ “ichor” แปลว่าของเหลวที่ไหลอยู่ในเส้นโลหิตของทวยเทพ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียที่ศึกษาเรื่องกลิ่นหลังฝนตก เป็นผู้บัญญัติขึ้น […]

การเกิดผลและเมล็ด : โครงสร้างของผลและเมล็ด

การเกิด ผลและเมล็ด เป็นกระบวนการของพืชสำหรับขยายพันธุ์เป็นต้นใหม่ต่อไป เมื่อสิ้นสุดกระบวนการปฏิสนธิของพืช กระบวนการต่อไปคือ การเกิด ผลและเมล็ด รังไข่ภายในเกสรตัวเมียจะเจริญกลายเป็นผล (fruit) ส่วนผนังรังไข่จะเปลี่ยนเป็นเพริคาร์ป (pericarp) ซึ่งมีลักษณะหรือรูปร่างแตกต่างกันไป เพอริคาร์ปประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 3 ชั้น ได้แก่ เอ็กโซคาร์ป (Exocarp) มีโซคาร์ป (Mesocarp) และเอนโดคาร์ป (Endocarp) เอ็กโซคาร์ป (exocarp) เป็นชั้นนอกสุดของผลที่มักเรียกว่าเปลือก โดยทั่วไปประกอบด้วยเนื้อเยื่อเอพิเดอร์มิส (Epidermis) เพียงชั้นเดียว แต่มีผลไม้บางชนิดที่เอกโซคาร์ประกอบด้วยเนื้อเยื่อหลายชั้นและอาจมีปากใบด้วย เอกโซคาร์ปของพืชแต่ละชนิดอาจมีพื้นผิวที่มีความเฉพาะ เช่น เรียบเหนียวเป็นมัน ขรุขระ หรืออาจมีหนาม มีขน หรือต่อมน้ำมัน มีโซคาร์ป (mesocarp) เป็นชั้นกลางถัดจากเอกโซคาร์ปเข้ามา ผลบางชนิดนั้นมีโซคาร์ปหนา บางชนิดบางมาก มีโซคาร์ปของผลบางชนิดเป็นเนื้ออ่อนนุ่มใช้รับประทานได้ เอนโดคาร์ป (endocarp) เป็นชั้นในสุดของเพอริคาร์ป ประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่มีความหนาชั้นเดียวหรือหลายชั้นจนมีลักษณะหนามาก บางชนิดเป็นเนื้อนุ่มใช้รับประทานได้ ผลของพืชบางชนิดมีเพอริคาร์ปเชื่อมติดกันจนแยกไม่ออก เช่น ข้าวโพด ถั่วเขียว ถั่วเหลือง บางชนิด ส่วนเอกโซคาร์ปและมีโซคาร์ปเชื่อมติดกันหรือแยกกันไม่เด่นชัด เช่น […]