จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมเข้าใจง่ายนิดเดียว

 

Environmental Microbiology

Fundamental and Lab techniques

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าโลกที่มองไม่เห็นนี้ซ่อนความจริงอะไรไว้บ้าง? บทความนี้จะพาคุณไปสำรวจ 5 ข้อเท็จจริงสุดทึ่งจาก

โลกของชีววิทยาสุขาภิบาล ที่จะทำให้คุณต้องมองแบคทีเรียและจุลินทรีย์ในมุมมองใหม่ไปตลอดกาล

1. กลิ่นดินหลังฝนตก? จริงๆ แล้วคุณกำลังได้กลิ่นแบคทีเรีย

คุณคงคุ้นเคยกับกลิ่นสดชื่นที่เป็นเอกลักษณ์ของดินหลังฝนตกใหม่ๆ หรือกลิ่นดินจากการไถพรวนในไร่นา เรามักจะเรียกมันว่า "กลิ่นไอดิน" แต่ความจริงที่น่าทึ่งก็คือ กลิ่นนั้นไม่ได้มาจากดินหรือน้ำโดยตรง แต่มันคือผลผลิตจากสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋ว

กลิ่นเฉพาะตัวนี้เกิดจากสารเคมีที่เรียกว่า จีออสมิน (geosmin) ซึ่งผลิตโดยแบคทีเรียในดินกลุ่มหนึ่งที่ชื่อว่า แอคติโนมัยซีต (Actinomycetes) โดยเฉพาะสายพันธุ์ที่ชื่อว่า Streptomyces griseus ซึ่งเป็นผู้ผลิตหลักของกลิ่นนี้ เมื่อฝนตกลงมา กระแสน้ำจะช่วยกระจายโมเลกุลของจีออสมินขึ้นไปในอากาศ ทำให้เราได้กลิ่นหอมสดชื่นนั้น นี่คือตัวอย่างที่น่าทึ่งซึ่งเชื่อมโยงเราเข้ากับกิจกรรมทางชีวภาพที่มองไม่เห็นซึ่งเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาใต้ฝ่าเท้าของเรา กลิ่นที่เราคุ้นเคยและชื่นชอบ แท้จริงแล้วคือเสียงกระซิบจากโลกของจุลินทรีย์นั่นเอง

2. ทำไมแอลกอฮอล์ 70% ฆ่าเชื้อได้ดีกว่าแอลกอฮอล์ 100%

เป็นเรื่องที่ขัดกับสัญชาตญาณอย่างสิ้นเชิง คนส่วนใหญ่มักคิดว่า "ยิ่งเข้มข้น ยิ่งดี" และเชื่อว่าแอลกอฮอล์ 100% น่าจะเป็นยาฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แต่ในทางวิทยาศาสตร์แล้วกลับไม่เป็นเช่นนั้น

เหตุผลก็คือ แอลกอฮอล์ 100% จะทำให้โปรตีนบนผิวเซลล์ของแบคทีเรียแข็งตัว (denature) เร็วเกินไป การแข็งตัวอย่างรวดเร็วนี้จะสร้างเกราะป้องกันขึ้นมาบนผิวเซลล์ ทำให้แอลกอฮอล์ไม่สามารถซึมผ่านเข้าไปทำลายเซลล์จากภายในได้ ในทางกลับกัน แอลกอฮอล์ 70% มีส่วนผสมของน้ำในปริมาณที่พอเหมาะ น้ำจะช่วยชะลอกระบวนการแข็งตัวของโปรตีน ทำให้แอลกอฮอล์มีเวลาซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไป และฆ่าเชื้อแบคทีเรียจากภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ นี่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนว่าความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์นั้นสำคัญกว่าสัญชาตญาณง่ายๆ เพียงอย่างเดียว

3. เราใช้ "นักสืบจุลินทรีย์" เพื่อรักษาความปลอดภัยของน้ำดื่มได้อย่างไร

การตรวจสอบน้ำเพื่อหาเชื้อโรคทุกชนิดที่อยู่ในน้ำนั้น เป็นเรื่องที่ยากและไม่สามารถทำได้จริงในทางปฏิบัติ

เพราะเชื้อก่อโรคอันตรายมักมีปริมาณน้อยมากและตรวจจับได้ยาก แล้วหน่วยงานสาธารณสุขจะมั่นใจได้อย่างไรว่า

น้ำที่เราดื่มนั้นปลอดภัย?

คำตอบคือพวกเขาใช้วิธีทางอ้อมที่ชาญฉลาดมาก

แทนที่จะมองหาเชื้อโรคหายากอย่าง Salmonella typhi (เชื้อไทฟอยด์) โดยตรง เจ้าหน้าที่จะมองหา จุลินทรีย์ชี้วัด (indicator microorganisms) แทน ซึ่งก็คือแบคทีเรียในลำไส้ที่พบได้ทั่วไปอย่าง เอสเชอริเชีย โคไล (Escherichia coli หรือ E. coli) แม้ว่า E. coli ส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตราย แต่การพบพวกมันในแหล่งน้ำถือเป็นสัญญาณเตือนที่ชัดเจนว่าน้ำนั้นมีการปนเปื้อนอุจจาระ ซึ่งหมายความว่าเชื้อโรคอันตรายอื่นๆ อาจจะ ปนเปื้อนมาด้วย นับเป็นกลยุทธ์ด้านสาธารณสุขที่ทั้งแยบยลและมีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง

4. นักแปลงร่างขนาดจิ๋วที่อาศัยอยู่ในดิน

เมื่อเรานึกถึงแบคทีเรีย เรามักจะจินตนาการถึงเซลล์ที่มีรูปร่างคงที่ เช่น ทรงกลม (cocci) ทรงท่อน (rods) หรือทรงเกลียว (spirals) แต่ในความเป็นจริง แบคทีเรียบางชนิดมีความสามารถพิเศษในการเปลี่ยนรูปร่างของตัวเองเพื่อความอยู่รอด ซึ่งเรียกคุณสมบัตินี้ว่า ภาวะพหุสัณฐาน (pleomorphism) ตัวอย่างที่ชัดเจนคือแบคทีเรียในดินที่พบได้ทั่วไปอย่าง อาร์โธรแบคเตอร์ (Arthrobacter sp.) ในสภาวะที่อุดมสมบูรณ์ไปด้วยสารอาหาร มันจะอยู่ในรูปทรงท่อน (rod shape) แต่เมื่อต้องเผชิญกับสภาวะขาดแคลนอาหาร มันจะเปลี่ยนร่างเป็นทรงกลม (cocci form) เพื่อความอยู่รอด ความสามารถในการปรับตัวนี้ทำให้แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่ทนทานอย่างไม่น่าเชื่อ และแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของชีวิตในระดับจุลภาคได้อย่างน่าทึ่ง

5. ในสวนหลังบ้านของคุณอาจมีแบคทีเรียหนักเป็น "ตัน"

ลองจินตนาการถึงพื้นที่ดินขนาดใหญ่ คุณคิดว่าจะมีมวลของแบคทีเรียอยู่มากแค่ไหน? คำตอบอาจทำให้คุณตกใจ

"ในชั้นดินที่เพาะปลูกได้ซึ่งมีความหนาประมาณ 30 เซนติเมตร อาจมีมวลของแบคทีเรียอยู่ระหว่างหลายร้อยกิโลกรัมไปจนถึงสองสามตันต่อพื้นที่ 1 เฮกตาร์" นั่นหมายความว่าในพื้นที่ขนาดประมาณสนามฟุตบอล อาจมีแบคทีเรียที่มีน้ำหนักรวมกันเทียบเท่ากับรถยนต์ขนาดเล็กหนึ่งคัน! มวลชีวภาพ (biomass) อันมหาศาลนี้บ่งบอกถึงบทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งของแบคทีเรียต่อสุขภาพของดินและการหมุนเวียนสารอาหารในระบบนิเวศ พวกมันไม่ใช่แค่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก แต่เป็นพลังขับเคลื่อนที่สำคัญของโลกธรรมชาติอย่างแท้จริง

บทสรุป: โลกอันน่าทึ่งที่ซ่อนอยู่

จากกลิ่นดินหลังฝนตกที่เกิดจากแบคทีเรีย ไปจนถึงความจริงที่น่าประหลาดใจของแอลกอฮอล์ และนักสืบจุลินทรีย์ในน้ำดื่มของเรา โลกของจุลินทรีย์เต็มไปด้วยเรื่องราวที่น่าค้นหาและท้าทายความเข้าใจของเราอยู่เสมอ พวกมันแสดงให้เห็นถึงความซับซ้อน ความยืดหยุ่น และความสำคัญของชีวิตในระดับที่เล็กที่สุด

นี่เป็นเพียงความลับไม่กี่อย่างที่ซ่อนอยู่ในสายตาของเรา ลองจินตนาการดูสิว่า ยังมีสิ่งมหัศจรรย์อะไรอีกบ้างในโลกของจุลินทรีย์ที่เรารอวันค้นพบ?