นักฟิสิกส์คิดค้นยาปฏิชีวนะ

อย่างที่ผมมักพูดอยู่บ่อยๆล่ะครับว่า ศตวรรษ 21 เป็นช่วงเวลาแห่งการปฏิวัติวิธีคิดค้นของมนุษยชาติ วิทยาศาสตร์ สังคมศาสตร์ ศิลปศาสตร์ จะเข้ามาหลอมรวมกัน บรรจบกัน อย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน ในวงการวิทยาศาสตร์เองนั้น การค้นพบใหม่ๆ จะอยู่ระหว่างเส้นแบ่งเขตแดนของศาสตร์เก่า ใครที่ยังทำงานอยู่ในศาสตร์เก่าๆ หากอยากจะพบอะไรใหม่ ก็ต้องออกมานอกบ้านของตน เพื่อมาหาอะไรทำที่ริมรั้วของสาขาตัวเอง หรือ ข้ามรั้วไปทำอีกศาสตร์ครับ และในวันนี้ผมขอแนะนำนักฟิสิกส์หนุ่ม Gerard Wong ท่านเป็นศาสตราจารย์ในภาควิชา Materials Science and Engineering (สาขา MSE นี้มีที่เดียวในประเทศไทยคือที่ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล) แห่ง University of Illinois ท่านจบมาทาง Solid State Physics แต่ไม่อยากทำงานทางด้านฟิสิกส์แนวเก่า ท่านเลยหันมาศึกษาสิ่งมีชัวิตขนาดเล็ก หรือ จุลชีววิทยา นั่นเอง ซึ่งทำให้ท่านสามารถค้นพบในสิ่งที่นักจุลชีววิทยาไม่ค้นพบ นั่นคือ ยาปฏิชีวนะที่สามารถหลอกแบคทีเรียให้ฆ่าตัวตายได้

ในความรู้เดิมของจุลชีววิทยานั้น ร่างกายของสิ่งมีชีวิตจะมีภูมิคุ้มกันหลายชนิด เป็ปไตด์ก็เป็นภูมิคุ้มกันอย่างหนึ่งที่ถูกใช้เพื่อโจมตีแบคทีเรีย โดยมันจะแทรกซึมเข้าไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane) ของแบคทีเรีย เข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อมันเข้ามามากพอ มันก็จะมารวมตัวกันเอง (Self Assembly) ก่อให้เกิดรูรั่วบนผนังเยื่อหุ้ม ทีนี้เมื่อเยื่อหุ้มเป็นรูโหว่ อะไรต่ออะไรก็ผ่านเข้าออกเซลล์แบคทีเรียได้สบาย เซลล์แบคทีเรียก็เลยตาย จริงๆ แล้วกลไกเหล่านี้ในทางจุลชีววิทยา ยังรู้กันน้อยครับ ศาสตราจารย์ Gerard Wong ท่านได้ใช้เครื่องมือที่นักชีววิทยาไม่ค่อยมีใช้ เช่น Synchrotron XRD และ Molecular Dynamics Simulation จนเข้าใจกระบวนการนี้ ซึ่งนำมาสู่การสังเคราะห์เป็บไตด์ที่สามารถควบคุมความสามารถในการฆ่าแบคทีเรียได้

ยาปฏิชีวนะที่ท่านคิดค้นนี้มีความสามารถในการหลอกแบคทีเรียให้ฆ่าตัวตาย ด้วยการที่มันจะจำเพาะกับไขมันบางชนิดที่มีอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ พอยาตัวนี้มันไปเกาะบนแบคทีเรีย แล้วฆ่าแบคทีเรียได้ แบคทีเรียจะพยายาม mutate หรือ กลายพันธุ์ เพื่อไม่ให้มีไขมันตัวนี้ ยาจะได้ไม่มาเกาะ ผลก็คือเมื่อแบคทีเรียขาดไขมันตัวนี้ มันก็จะตาย อยู่ไม่ได้ เพราะเยื่อหุ้มเซลล์ไม่เสถียรนั่นเอง

นี่คือตัวอย่างของนักฟิสิกส์ที่บุกเข้าไปทำงานของนักชีววิทยาครับ จึงไม่น่าแปลกอะไรที่อาจจะมีนักฟิสิกส์บุกเข้าไปทำงานทางด้านเกษตรอย่างที่ผมทำอยู่ ปีนี้เป็นปีทองของนักฟิสิกส์ของสหรัฐอเมริกา เพราะนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลได้รับแต่งตั้งเป็นรัฐมนตรีพลังงานของสหรัฐฯ มีนักฟิสิกส์อีก 3-4 คน ได้รับแต่งตั้งให้เป็นที่ปรึกษาของ Barack Obama เพราะสหรัฐฯ เตรียมพร้อมทุ่มเพื่อผลักดันโครงการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ ในช่วง 4 ปีข้างหน้าครับ .......

งานวิจัยแบบ Biophysics เพื่อศึกษาพื้นผิวเซลล์ ของไทยเองก็มีครับ หากใครสนใจลองติดต่อ ดร. ธีรพร ที่ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดลดูครับ

ชีวิตสังเคราะห์ (Synthetic Organisms)

ปี 2009 จะเป็นปีแห่งการเริ่มต้นของการเชื่อมโลกจักรกลกับโลกชีวะ อุปกรณ์ทั้งหลายรวมทั้งหุ่นยนต์ ซึ่งเป็นสิ่งไร้ชีวิตจิตใจ จะได้รับการเพิ่มเติมชีวิตชีวาเข้าไปไม่ว่าจะเป็นเรื่องของสัมผัส อารมณ์ ความรู้สึก ในขณะที่สิ่งมีชีวิตจะได้รับการเพิ่มสมรรถภาพให้สูงขึ้น ด้วยการติดตั้งอุปกรณ์และอวัยวะกลเข้าไป นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังขะมักเขม้นเข็นงานวิจัยประเภทนี้ออกมาครับ

อีกแนวคิดหนึ่งที่ท้าทายกว่า 2 เรื่องข้างต้นอีก และกำลังจะเกิดขึ้นอีกไม่นานจากนี้ก็คือ การสร้างสิ่งมีชีวิตขึ้นมาใหม่เลย ด้วยการออกแบบว่าอยากจะให้สิ่งมีชีวิตนี้มีรูปร่างอย่างไร สีอะไร หน้าตาเป็นยังไง กินอะไร ทำประโยชน์อะไร เมื่อไม่นานมานี้เอง Craig Venter นักชีววิทยาชื่อดังและมหาเศรษฐีของโลก ได้ออกมาเปิดเผยว่า เขาเข้าใกล้ความสำเร็จในการสร้างชีวิตสังเคราะห์ด้วยฝีมือมนุษย์แล้ว โดยการที่เขาและทีมงานสามารถนำสารเคมีต่างๆ มาสังเคราะห์เป็นโครงสร้างพันธุกรรมของแบคทีเรียชนิดหนึ่งได้สำเร็จ ขั้นต่อไปซึ่งจะเป็นการออกแบบและสร้างสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่ไม่เคยมีมาก่อน ด้วยการนำโครงสร้างพันธุกรรมที่ออกแบบมานั้น ผลิตสิ่งมีชีวิตออกมาใช้งาน Craig Venter ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรกรรมวิธีดังกล่าวแล้ว ซึ่งได้สร้างความไม่พอใจแก่พวก NGO ที่ต่อต้านเรื่องนี้ แต่เขาก็ไม่ค่อยให้ความสนใจกับคำวิพากษ์วิจารณ์จากกลุ่มต่อต้าน ซึ่งกลัวว่าหากสิทธิบัตรนี้ผ่านการรับรอง นั่นหมายความว่าต่อไปคนเราก็เป็นเจ้าของสิ่งมีชีวิตที่ตัวเองออกแบบได้ แต่ Craig Venter ยืนยันว่าตนจะเดินหน้าโครงการนี้ต่อไป เพราะหากเราสังเคราห์สิ่งมีชีวิตได้ จะช่วยแก้ปัญหาระดับโลกได้มากมาย ทั้งในเรื่องของโรคภัยไข้เจ็บต่างๆ อาหาร และ พลังงาน ไปจนถึงการลดโลกร้อนด้วยการสังเคราะห์สิ่งมีชีวิตที่จะดูดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศโลก

เรื่องของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์นั้นอาจเป็นเรื่องแปลกปลอมสำหรับคนรุ่นเราครับ แต่สำหรับเด็กรุ่นใหม่อาจจะไม่ใช่ ตอนนี้ลูกสาวผมอายุ 9 ขวบก็เริ่มออกแบบสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่หน้าตาเหมือนรูปข้างบนกันแล้วครับ ........