วิทยาศาสตร์ว่าด้วย ความเจ็บปวด - National Geographic Thailand

วิทยาศาสตร์ว่าด้วย ความเจ็บปวด

วิทยาศาสตร์ว่าด้วย ความเจ็บปวด

นักวิทยาศาสตร์กำลังไขความลึกลับของ ความเจ็บปวด และแสวงหาวิธีใหม่ๆ ในการเยียวยารักษา

ความสามารถในการรู้สึกเจ็บปวดเป็นหนึ่งในของขวัญที่ธรรมชาติมอบแก่มนุษยชาติและสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรสัตว์  เราวิวัฒน์ขึ้นมาให้รู้สึกเจ็บปวดเพราะ ความเจ็บปวด ทำหน้าที่เป็นระบบเตือนภัยอันเป็นกุญแจสำคัญในการเอาตัวรอด

ผู้ที่เป็นเสมือนทหารยามในระบบนี้คือเซลล์ประสาทสัมผัสชนิดพิเศษที่เรียกว่าโนซิเซ็ปเตอร์ (nociceptor หรือตัวรับรู้ความรู้สึกเจ็บปวด) ซึ่งอยู่ใกล้กับกระดูกสันหลัง โดยเส้นใยของมันจะแผ่เข้าไปในผิวหนัง ปอด ลำไส้ และส่วนอื่นๆ ของร่างกาย เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่รับรู้สิ่งเร้าที่เป็นอันตรายชนิดต่างๆ เช่น มีดบาด ความร้อนของขี้ผึ้งเหลว การไหม้ของกรด  เมื่อโนซิเซ็ปเตอร์ตรวจพบภัยคุกคามเหล่านี้ พวกมันจะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังไขสันหลังซึ่งจะส่งต่อสัญญาณผ่านเซลล์ประสาทอื่นๆ ไปยังสมอง เซลล์ประสาทลำดับที่สูงขึ้นในเปลือกสมองซึ่งเป็นปลายทางของเส้นทางความรู้สึกเจ็บปวดขาขึ้น (ascending pain pathway) จะแปลความหมายของข้อมูลนี้ไปเป็นการรับรู้ถึง ความเจ็บปวด

เมื่อรับรู้ถึงความเจ็บปวด สมองจะพยายามลดผลกระทบลง เครือข่ายเส้นประสาทในสมองจะส่งสัญญาณไฟฟ้าลงไปที่ไขสันหลังตามเส้นทางความรู้สึกเจ็บปวดขาลง (descending pain pathway) ที่กระตุ้นให้เกิดการปล่อยเอนดอร์ฟิน  และโอปิออยด์ตามธรรมชาติอื่นๆ  สารชีวเคมีเหล่านี้ยับยั้งสัญญาณความเจ็บปวดขาขึ้น จึงช่วยลดปริมาณความเจ็บปวดที่รับรู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นักวิทยาศาสตร์เข้าใจแบบแผนพื้นฐานของเส้นทางความเจ็บปวด ขาขึ้นและขาลงแล้ว ตอนที่คลิฟฟอร์ด วูล์ฟ นักประสาทชีววิทยาจากโรงพยาบาลเด็กในบอสตัน ผู้ศึกษาเรื่อง ความเจ็บปวด มานานกว่าสี่ทศวรรษ เริ่มทำงานในแวดวงนี้เมื่อทศวรรษ 1980 สภาพอันน่ารันทดของผู้ป่วยที่เขาเห็นในหอผู้ป่วยแผนกศัลยกรรมระหว่างเรียนแพทย์กระทบใจวูลฟ์

ความเจ็บปวด
วิทาลี นาปาดาว นักประสาทวิทยาศาสตร์ที่คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและโรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์เจเนอรัล ศึกษาว่าสมองรับรู้ความเจ็บปวดอย่างไร ในการหาคำตอบ เขาใช้การบันทึกคลื่นไฟฟ้าสมองเพื่อติดตามรูปแบบคลื่นสมองของผู้ป่วยที่มีอาการปวดหลังส่วนล่างเรื้อรัง
ความเจ็บปวด
เมื่อ โจ แคเมอรอน เข้ารับการผ่าตัดโรคข้ออักเสบที่มือ  วิสัญญีแพทย์พบว่า เธอไม่มีความรู้สึกเจ็บปวด จึงส่งหญิงชาวสกอตผู้นี้ไปหานักพันธุศาสตร์ซึ่งค้นพบว่า เธอมีการกลายพันธุ์หายากสองตำแหน่ง  นักวิจัยกำลังตรวจสอบการกลายพันธุ์ที่ระงับหรือเพิ่มความรู้สึกเจ็บปวดเพื่อเรียนรู้ว่ามันถ่ายทอดได้อย่างไร

“ความเจ็บปวดเป็นปัญหาที่วิชาชีพแพทย์ในตอนนั้นแทบไม่เห็นความสำคัญ เพราะไม่มีวิธีรักษาที่ทั้งปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ” วูล์ฟกล่าว การตระหนักรู้นี้เองที่จุดประกายให้เขาปรารถนาจะเข้าใจธรรมชาติของความเจ็บปวด วูล์ฟใช้หนูเป็นตัวอย่างในการเรียนรู้เพิ่มเติมว่า ความเจ็บปวดถูกถ่ายทอดอย่างไร เขาค้นพบสิ่งที่คาดไม่ถึง กล่าวคือ หลังจากผิวหนังที่โดนความร้อนสองสามครั้งเริ่มเกิดการอักเสบ เซลล์ประสาทในไขสันหลังจะอยู่ในสภาวะที่ไวต่อการกระตุ้นมากขึ้น แค่ลูบรอบๆ บริเวณที่ได้รับบาดเจ็บก่อนหน้านี้ ก็ทำให้เซลล์ส่งสัญญาณได้แล้ว

นี่แสดงให้เห็นว่า การบาดเจ็บที่ผิวหนังทำให้ระบบประสาทส่วนกลางไวต่อการกระตุ้น ทำให้เซลล์ประสาทในไขสันหลังส่งสัญญาณความเจ็บปวดไปยังสมอง แม้ว่าข้อมูลจากเส้นประสาทส่วนปลายจะไม่มีอันตราย นับจากนั้น นักวิจัยคนอื่นๆ ก็ชี้ให้เห็นปรากฏการณ์นี้ในมนุษย์

ข้อสรุปอันน่าตกใจจากงานของวูล์ฟและการวิจัยต่อเนื่องมีอยู่ว่า ความเจ็บปวดอาจเกิดขึ้นได้แม้ไม่มีการบาดเจ็บ ระบบการส่งสัญญาณความเจ็บปวดอาจกลายเป็นภาวะความรู้สึกไวเกินหลังการบาดเจ็บซึ่งเกิดขึ้นในหนู แต่ก็อาจหายไปหรือคงอยู่ในสภาพไวต่อความรู้สึกหลังจากอาการบาดเจ็บหายแล้วก็ได้

ความเจ็บปวด
ที่อุทยานแห่งชาติจือยางซินในเวียดนาม โซลทาน ทักอาซ นักวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์และนักสำรวจเนชั่นแนล จีโอกราฟิก เจอแมงป่องพิษตัวหนึ่งซึ่งเรืองแสงสีฟ้าในแสงอัลตราไวโอเลต ด้วยการรวบรวมพิษจากทั่วโลก ทักอาซหวัง จะค้นพบยาแก้ปวดตัวใหม่

ขณะที่การค้นหายาใหม่ๆ ยังดำเนินต่อไป แพทย์และนักวิจัยกำลังสืบค้นวิธีปลดปล่อยความสามารถภายในของสมองในการจัดการกับความเจ็บปวดและคลายความทุกข์ทรมานที่เกิดจากความเจ็บปวดนั้น ความสามารถเหล่านั้นน่าประทับใจ

ลองดูตัวอย่างการศึกษาที่สหราชอาณาจักรเมื่อไม่นานมานี้ ในผู้ป่วยกว่า 300 รายที่มีอาการปวดไหล่ชนิดหนึ่ง   ซึ่งเชื่อว่าเกิดจากกระดูกงอก การบรรเทาอาการปวดมักทำโดยการผ่าตัดเอากระดูกที่งอกออก นักวิจัยแบ่งผู้เข้าร่วมออกเป็นสามกลุ่ม กลุ่มหนึ่งเข้ารับการผ่าตัด กลุ่มที่สองถูกทำให้เชื่อว่าได้รับการผ่าตัดแต่จริงๆ แล้วไม่ได้ผ่า กลุ่มที่สามถูกขอให้กลับมาตรวจกับแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านหัวไหล่อีกครั้งในอีกสามเดือนข้างหน้า  กลุ่มที่ได้รับการผ่าตัดและกลุ่มที่คิดว่าตนได้รับการผ่าตัดพูดถึงอาการปวดไหล่ที่ลดลงคล้ายคลึงกัน

ไอรีน เทรซี หนึ่งในคณะผู้วิจัยจากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดกล่าวว่า “การบรรเทาอาการปวดที่ผู้ป่วยได้รับเป็นเพียงผลจากปรากฏการณ์การรักษาหลอกเท่านั้น”  การศึกษาอื่นๆเผยให้เห็นว่าความคาดหวังถึงความเจ็บปวดที่ลดลงของผู้ป่วยสามารถแปรเปลี่ยนไปสู่ความเจ็บปวดที่ลดลงจริงได้อย่างไร ดูเหมือนความคาดหวังนี้จะไปกระตุ้นเส้นทางความเจ็บปวดขาลงของสมอง นำไปสู่การปล่อยโอปิออยด์ที่สังเคราะห์ขึ้นภายในสมอง ซึ่งไปขัดขวางสัญญาณความเจ็บปวดที่ส่งมาจากร่างกาย

ความเจ็บปวด
ระหว่างการผ่าตัด เบรนต์ บาวเวอร์ บรรเทาความเจ็บปวดด้วยการเล่นเกมเสมือนจริงที่ชื่อโลกหิมะ เรซา ฟีรูซาบาดี ศัลยแพทย์กระดูก ข้อ และการบาดเจ็บ ที่ศูนย์การแพทย์ฮาร์เบอร์วิวของคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยวอชิงตันใน ซีแอตเทิล กำลังทดสอบประสิทธิภาพของเกมที่พัฒนาโดย ฮันเตอร์ ฮอฟฟ์แมน จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ผู้บุกเบิกด้านการใช้ความจริงเสมือนหรือวีอาร์เพื่อบรรเทาการปวด บาวเวอร์ตกจากตึกสามชั้นและมีกระดูกหักหลายแห่งรวมทั้งกระดูกเชิงกราน การดึงแท่งหมุดยึดตรึงกระดูกออกจากเชิงกรานของเขา (ล่าง) โดยไม่มีวีอาร์นั้น “เจ็บปวดมากครับ” เขากล่าว  แท่งหมุดอีกอันถูกดึงออกพร้อมกับการใช้วีอาร์  “มันเป็นการเบี่ยงเบนความสนใจที่เพลิดเพลินมาก” เขาว่า  “และเจ็บปวดน้อยลงมาก”

ความเจ็บปวด

ความเป็นจริงเสมือน หรือวีอาร์ (virtual reality : VR)  อาจเป็นอีกวิธีหนึ่งที่ช่วยลดความเจ็บปวด  ที่ห้องปฏิบัติการของลูอานา คอลโลกา นักประสาทวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์  ผู้ช่วยคนหนึ่งของคอลโลกามัดกล่องเล็กๆ ไว้ที่ปลายแขนซ้ายของผม ขณะที่ผมเอนตัวลงบนเก้าอี้ที่นุ่มสบาย อุปกรณ์นั้นเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านสายเคเบิล และสามารถเพิ่มระดับความร้อนและทำให้เย็นลงได้อย่างรวดเร็ว มือขวาของผมถืออุปกรณ์ควบคุมมีปุ่มที่ผมสามารถกดเพื่อหยุดความร้อนที่แขนได้

ในการทดลองครั้งแรกๆ คอลโลกาขอให้ผมกดปุ่มทันทีที่รู้สึกว่าอุปกรณ์เริ่มร้อน ในอีกสองสามรอบถัดไป  ผมต้องรอนานอีกเล็กน้อยจนกว่าอุปกรณ์จะร้อนขึ้นจนรู้สึกระคายเคือง  ในการทดลองรอบสุดท้ายผมต้องปิดเครื่องเมื่อรู้สึกร้อนจนทนไม่ไหว

จากนั้น คอลโลกาให้ผมทำการทดลองแบบเดียวกันอีกครั้งโดยสวมแว่นวีอาร์  ผมจมอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นมหาสมุทร เสียงเพลงผ่อนคลายขับกล่อมอยู่ในหู  ผมรู้สึกว่าอุปกรณ์ทำให้ผิวที่แขนร้อนขึ้นเป็นระยะๆ

ความเจ็บปวด

แฮนนา ลาบูน ผู้ทนทุกข์จากความเจ็บปวดในข้อต่อขากรรไกร มองดูการเคลื่อนไหวของแมงกะพรุนที่น่าหลงใหลผ่านชุดหูฟังและแว่นตาเสมือนจริงในห้องปฏิบัติการของลูอานา คอลโลกา  ฉากซึ่งเป็นหนึ่งในชุดภาพทะเลชวนผ่อนคลายถูกฉายไว้บนผนัง  คอลโลกาผู้ศึกษาด้านประสาทชีววิทยาของความเจ็บปวดที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ พบว่า วีอาร์ที่สร้างความบันเทิงแก่ผู้ป่วยมีส่วนช่วยลดความเจ็บปวดได้ “วีอาร์มีความสามารถพิเศษ” เธอกล่าว “ในการควบคุมการตอบสนองของร่างกายต่อความเจ็บปวด ทำให้อารมณ์ดีขึ้น และคลายความวิตกกังวล”

เมื่อการทดลองสิ้นสุดลง คอลโลกาให้ผมดูระดับอุณหภูมิที่ผมปล่อยให้อุปกรณ์ร้อนขึ้นในการทดลองทั้งหมด ตัวเลขที่อ่านได้จากอุปกรณ์ตั้งแต่ระดับที่ผมรู้สึกว่า“อุ่น” “ร้อน” และ “ร้อนจนทนไม่ไหว” ล้วนสูงกว่าเมื่อผมกำลังมีประสบการณ์ใต้สมุทร  โดยเฉพาะอุณหภูมิร้อนที่สุดที่ผมสามารถทนได้เพิ่มขึ้น 1.5 องศาเซลเซียส คือสูงถึง 47.7 องศาเซลเซียส ซึ่งตามความเห็นของคอลโลกาแล้วถือว่า “สูงมาก”  นั่นหมายความว่าคุณทนความเจ็บปวดในระดับที่สูงขึ้นมากได้ หากอยู่ในสภาพแวดล้อมนี้โดยมีเพลงที่ผ่อนคลายคลอไปด้วย” เธอกล่าว

คอลโลกาแสดงให้เห็นว่าปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดผลดีคือความบันเทิงจากประสบการณ์ดังกล่าวซึ่งช่วยให้ผู้ป่วยผ่อนคลายและลดความวิตกกังวล ไม่ว่าจะเป็นกลไกใดที่อยู่เบื้องหลังประสิทธิผลนี้ แพทย์ก็ใช้ความเป็นจริงเสมือนเพื่อช่วยเหลือผู้ป่วยที่มีอาการเจ็บปวดเฉียบพลัน เช่น ผู้มีแผลไฟไหม้รุนแรงอยู่แล้ว คอลโลกาเชื่อว่ากลยุทธ์นี้พิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการรักษาอาการปวดเรื้อรัง

เรื่อง  ยุธิจิต ภัตตาจาร์จิ

ภาพถ่าย เดวิด กุทเทนเฟลเดอร์, โรเบิร์ต คลาร์ก, 

โรบิน แฮมมอนด์, เครก คัตเลอร์, และมาร์ก ทีสเซน

*** อ่านสารคดีฉบับเต็มได้ในนิตยสาร เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับมกราคม 2563


สารคดีแนะนำ

อีกนานแค่ไหนสำหรับ วัคซีนโควิด-19

 

 

เรื่องแนะนำ

โควิด-19 ส่งผลร้ายต่อสมองของเราอย่างไร

นักวิจัยพบว่า แม้แต่ผู้ที่มีอาการติดเชื้อที่ไม่รุนแรงสามารถมีอาการที่ถึงขั้นเปลี่ยนชีวิต หรือส่งผลให้ความสามารถในการรับรู้ของสมองเสื่อมสภาพลงไปได้ ฮันนาห์ เดวิส ชาวนิวยอร์ก อายุ 32 ปี ได้รับเชื้อโควิด-19 ในช่วงเดือนมีนาคม 2020 อันเป็นช่วงแรกของการระบาด แต่อาการของเธอไม่ได้เป็นไข้หรือไอ แต่กลับเป็นการที่เธออ่านข้อความที่เพื่อนส่งมาไม่ได้ มึนงงสับสน และนอนไม่หลับ จากนั้นจึงมีภาวะปวดศีรษะฉับพลัน และมีอาการสมาธิสั้นจนไม่สามารถทำกิจวัตรประจำวัน เช่น การทำอาหาร หรือเดินข้ามถนนได้ เดวิสเป็นหนึ่งในผู้ป่วยโควิด-19 ซึ่งมีจำนวนราวร้อยละ 30 ที่มีอาการทางประสาทหรืออาการทางจิตเวช จากการประเมินของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (National Institutes of Health) สหรัฐอเมริกา โดยปัญหาความสามารถในการรับรู้นี้สามารถเรื้อรังได้เป็นหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนหลังจากเริ่มได้รับเชื้อ เมื่อปี 2020 โรงพยาบาลและระบบสาธารณสุขหลายแห่งในสหรัฐอเมริกาได้เปิดคลินิกผู้ป่วยที่เคยติดโรคโควิด-19 (Post-COVID clinics) เพื่อรักษาผู้ป่วยที่เคยติดเชื้อโรคโควิด-19 ที่มีอาการร้ายแรงที่แม้จะผ่านการรักษามาแล้วแต่ร่างกายยังมีผลกระทบจากการติดเชื้ออยู่ อย่างไรก็ตาม คลินิกเหล่านี้เต็มไปด้วยผู้ป่วยที่ไม่ได้อยู่ในโรงพยาบาลแต่มีอาการต่อเนื่องเช่นกัน ซึ่งอาการนี้รวมไปถึงภาวะสมองล้าและปัญหาด้านการรับรู้ “เราคาดว่าผู้ที่เคยรักษาอยู่ในห้องไอซียูจะต้องใช้เวลาในการฟื้นฟูนานมากๆ แต่ก็น่าแปลกใจอย่างยิ่งว่าผู้ที่ไม่เคยรักษาในโรงพยาบาลก็มีปัญหาอาการเหล่านี้เป็นเวลานานเช่นเดียวกันครับ” วอลเตอร์ โคโรเชตซ์ ผู้อำนวยการสถาบันความผิดปกติด้านประสาทวิทยาและหลอดเลือดสมอง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งสถาบันสุขภาพแห่งชาติ กล่าว เขากำลังพยายามทำการศึกษาเพื่อหาคำอธิบายในทางชีววิทยาว่าเหตุใดอาหารเหล่านี้ถึงยังไม่ดีขึ้นแม้จะผ่านเวลามานานนับเดือน สิ่งที่ยังคลุมเครืออยู่ในขณะนี้คือ มีผู้คนที่สามารถหายจากอาการนี้ได้ในที่สุดเป็นจำนวนเท่าไหร่ และคนที่ยังคงมีอาการที่เกิดในระยะยาวมีมากน้อยเพียงไหน หนึ่งปีครึ่งถัดมา […]

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้

ค้นพบแตนเบียนพันธุ์ใหม่ในฟอสซิลดักแด้ ในฟอสซิลดักแด้แมลงวันโบราณจำนวน 1,510 ชิ้น ที่ถูกค้นพบในฝรั่งเศส ทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่ามีอยู่ 55 ชิ้นที่ถูกรุกรานจากปรสิตที่ไม่ได้รับเชิญ มันคือแตนเบียนโบราณ แม่แตนเบียนจะฉีดไข่เข้าไปยังดักแด้ เมื่อลูกของมันเติบโตก็จะกินเจ้าบ้านเป็นอาหาร จากฟอสซิลเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์พบแตนเบียนถึง 4 สายพันธุ์ที่ไม่เคยถูกพบมาก่อน ทั้งนี้แตนเบียนอาจดูเป็นวายร้าย แต่นี่คือส่วนหนึ่งของวงจรชีวิตมันที่ต้องอาศัยอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น เพื่อเติบโต ทว่าแตกต่างจากปรสิตอื่นๆ ที่ทำให้เจ้าบ้านป่วยหรืออ่อนแอลง แตนเบียนฆ่าเจ้าบ้านเหล่านั้นทั้งหมด เพื่อความอยู่รอดของตน   อ่านเพิ่มเติม ครั้งแรกที่พบฟอสซิลลูกงูในก้อนอำพัน

แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กโลก

แม่เหล็ก มีแรงดึงดูดและแรงผลักต่อโลหะบางชนิด การค้นพบ แม่เหล็ก (Magnet) และสนามแม่เหล็กโลก แม่เหล็กถูกค้นพบครั้งแรก โดยชายเลี้ยงแกะในดินแดนแมกนีเซีย (Magnesia) พื้นที่ทางตอนเหนือของประเทศกรีซ เมื่อราว 5 พันปีก่อน แรงแม่เหล็ก หรือแรงดึง ที่ดูดโลหะแปลกปลอมเข้าหานั้น ถูกพบภายในก้อนหินสีดำใต้พื้นผิวโลก หินที่ถูกขนานนามว่า “แมกเนต” (Magnet) หรือ “แม่เหล็ก” หินแม่เหล็กในธรรมชาติเป็นสารประกอบออกไซด์ของเหล็ก (Fe3O4) หรือ “แมกนีไทต์” (Magnetite) เป็นวัตถุที่มีคุณสมบัติในการดึงดูดโลหะบางชนิด โดยเฉพาะวัตถุที่มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก (Fe) โครเมียม (Cr) แมงกานิส (Mn) และนิกเกิล (Ni) หรือที่เรียกกันว่า “สารแม่เหล็ก” (Ferromagnetic material) ในอดีต มนุษย์นำหินสีดำนี้มาใช้ประโยชน์มากมาย ทั้งการใช้เป็นหินนำทาง (Lodestone) ของชาวกรีกและโรมัน รวมถึงการนำมาใช้ประดิษฐ์เข็มทิศเพื่อนำทางและใช้ในศาสตร์พยากรณ์ของชาวจีนโบราณ โดยเข็มทิศเรือนแรกของโลกถูกสร้างขึ้นในสมัยราชวงศ์ฮั่นของจีน เมื่อหลายพันปีมาแล้ว ก่อนได้รับการพัฒนาเรื่อยมาจนเป็นเข็มทิศในยุคปัจจุบัน แม่เหล็กและอำนาจแม่เหล็ก (Magnet and Magnetism) แม่เหล็กมีแรงดึงดูดและแรงผลักต่อโลหะบางชนิด ซึ่งเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายในโครงสร้างของแม่เหล็กที่แตกต่างจากวัตถุทั่วไป […]

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง : หน้าที่หลักของผู้ผลิต

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานคมีในรูปของอาหาร ถือเป็นหน้าหลักของผู้ผลิตในระบบนิเวศ พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญต่อทุกระบบนิเวศบนโลก คือเป็นจุดเริ่มต้นที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานเคมีในรูปอาหาร โดยการนำเอาน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซต์มาทำปฏิกิริยาเคมีกัน และมีแสงเป็นพลังงานกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา ผลผลิตที่ได้คือ “น้ำตาลกลูโคส” ซึ่งน้ำตาลส่วนหนึ่งจะนำไปสังเคราะห์เป็นสารอื่นเก็บสะสมไว้ และยังได้ไอน้ำ และแก๊สออกซิเจน ซึ่งจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างอาหารของพืช หรือ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โครงสร้างของใบพืช กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ใบในภาพ คือ ใบพืชตัดตามขวางจากด้านบน (ด้านที่รับแสง) มายังด้านล่าง ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างและหน้าที่แตกต่าง ดังนี้ หลังใบ (Upper Epidermis) มักจะมีสารคิวติเคิล (Cuticle) เคลือบไว้ชะลอการสูญเสียน้ำออกจากใบ เนื่องจากความร้อนของแสงแดด พาลิเสดมีโซฟิลล์ (Palisade mesophyll) เป็นเซลล์รูปกระสวยที่บรรจุคลอโรฟิลล์ไว้เป็นจำนวนมาก วางตัวอยู่ถัดจากหลังใบลงมา เป็นส่วนที่มีกิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุด สปอนจีมีโซฟิลล์ (Spongy mesophyll) เป็นกลุ่มเซลล์ที่อยู่ติดถัดลงมาจากพาลิเสดมีโซฟิลล์ แต่มีปริมาณความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์น้อยกว่า เซลล์เรียงตัวกันอย่างหลวมๆ คล้ายฟองน้ำ พื้นที่ว่างระว่างเซลล์บรรจุของเหลว และอากาศ เอาไว้ กลุ่มท่อลำเลียง (Vascular bundle) ประกอบด้วยท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) และท่อลำเลียงอาหาร (Phloem) ทำหน้าที่ลำเลียงอาหารและน้ำจากรากมาสู่ใบ รวมถึงลำเลียงสารอาหารที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงทีใบ […]