ระบบย่อยอาหารของวัวนั้นทำให้วัวสามารถกินพืชผลได้มากกว่า 150 ปอนด์ต่อวัน ล่าสุด นักวิจัยรายงานว่า ได้ค้นพบว่า เอนไซม์จุลินทรีย์ที่อยู่ในกระเพาะรูเมนของวัว สามารถนำมาย่อยสลายต้นหญ้าเพื่อนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานเชื้อเพลิงชีวภาพที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้
งานวิจัยครั้งนี้เกิดขึ้นจากความต้องการที่จะพัฒนาพลังงานเชื้อเพลิงชีวภาพจากสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน แทนที่จะหันไปพึ่งการหมักน้ำตาลที่ได้จากธัญพืช เช่น จากข้าวโพด พืชราก หรืออ้อย ซึ่งส่วนใหญ่แล้วมักจะเกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นอุปสรรคต่ออุปทานอาหาร นักวิจัยได้พยายามหาวิธีการเปลี่ยนใบไม้และลำต้นของหญ้า หรือไม่ก็ต้นไม้ไปเป็นเชื้อเพลิงชีวภาที่เป็นของเหลวให้ได้ เพราะเชื่อว่าเชื้อเพลิงชีวภาพ "รุ่นที่สอง" นี้น่าจะเป็น"คาร์บอนโดยธรรมชาติ" ที่มนุษย์กำลังต้องการได้อย่างสมบูรณ์แบบ เนื่องจากมนุษย์ต้องการจะให้สิ่งเหล่านี้มาช่วยลดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้ แต่กระบวนการเปลี่ยนหญ้าหรือต้นไม้เหล่านี้สามารถให้พลังงานได้นั้นไม่ใช่เรื่องที่ง่ายเลย
"ปัญหาที่เกิดขึ้นกับการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองนี้ก็คือปัญหาที่ว่าจะปลดล็อกน้ำตาลจากอ้อยที่อยู่ในผนังเซลล์ของพืชได้อย่างไร"ศาสตราจารย์โรเดริค มัคกี้ แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ชี้แจง
นักวิจัยจึงได้ดำเนินการศึกษาจนกระทั่งค้นพบว่า สิ่งมีชีวิตเล็กๆที่อยู่ในกระเพาะวัวนี้นำไปสู่วิธีการใหม่ได้
"วัวทำแบบนี้มานานหลายล้านปีแล้วนะ และเราก็อยากจะศึกษากลไกที่วัวใช้ เพื่อที่จะได้รู้ว่าเอ็นไซม์ตัวไหนที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพได้"
งานวิจัยชิ้นนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อปี 2008 โดยมัคกี้และศาสตราจารย์แมทเธียส เฮสส์ มหาวิทยาลัยมลรัฐวอชิงตันได้ใช้เทคนิคการศึกษาสารอาหารของสัตว์เคี้ยวเอื้อง โดยได้วางกระเป๋าเล็กๆที่บรรจุพืชตระกูลถั่วหรือไม่ก็ต้นหญ้าลงไป พร้อมกับติดกล่องที่พร้อมจะส่งเข้าไปในกระเพาะรูเมนของวัว เพื่อทำการศึกษาว่าสารจุลินทรีย์ที่ติดอยู่ตามพืชแต่ละชนิด หลังจากผ่านไป 2-3 วันก็นำพืชอกมาวิเคราะห์ทางภาพและเคมี จนสามารถแสดงได้แล้วว่า จุลินทรีย์ที่อยู่ในกระเพาะรูเมนนี้จะช่วยย่อยพืชทั้งสองประเภทได้ โดยพืชแต่ละชนิดก็จะมีจุลินทรีย์เกาะไม่เหมือนกัน
"ด้วยเหตุนี้ จึงมีการทำการทดลองเพิ่มเติมเพื่อค้นหาเทคนิคที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหาจุลินทรีย์ในกระเพาะรูเมนของวัวที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการย่อยพืชแต่ละประเภท"มัคกี้กล่าวต่อ
ในการศึกษานี้ นักวิจัยเน้นไปที่หญ้าที่จะเปลี่ยนเป็นพลังงานเชื้อเพลิงได้ เมื่อใส่หญ้าเข้าไปในกระเพาะรูเมน 72 ชั่วโมงแล้ว นักวิจัยก็เริ่มวิเคราะห์จีโนมของจุลินทรีย์ทุกชนิดที่ติดมากับหญ้านี้ และเทคนิคเมตาจีโนมิกนี้ก็สามารถวิเคราะห์ยีนของจุลินทรีย์ได้ทั้งหมด จนได้ภาพที่ชัดเจนมากขึ้นว่า อันที่จริงแล้ว จุลินทรีย์ทุกตัวเลยในกระเพาะรูเมนที่ก่อให้เกิดการผุสลายของพืชขึ้น
"แบคทีเรียก็เป็นจุลินทรีย์ พวกมันไม่ได้มีชีวิตเดี่ยวๆ พวกมันจะอยู่ในคอนซอร์เตีย" มัคกี้กล่าว
เมื่อใช้เทคนิคหลายๆอย่างแล้ว นักวิจัยได้เรียบเรียงและวิเคราะห์หา DNA ทั้งหมดของกลุ่มตัวอย่าง จนกระทั่งได้ข้อมูลของยีนคาร์โบไฮเดรตเอกทีฟจำนวน 27,755 ยีน กระบวนการในร่างกายจะทำให้มีการโคลนยีนนี้ไปยังแบคทีเรีย และจะมีการสร้างโปรตีนขึ้นมา 90 ชนิด นักวิจัยค้นพบว่า โปรตีนเหล่านี้กว่า 57 เปอร์เซ็นต์นั้นมีกิจกรรมทางเอนไซม์กับต้นพืชด้วย
"นักวิจัยจึงได้รวบรวมและได้ออกมาเป็นจีโนม 15 แบบ" เฮสส์กล่าวถึงการศึกษาใหม่"เทคนิคหลายๆอย่างรวมถึงการจัดลำดับจีโนมของสิ่งมีชีวิตแต่ละเซลล์แล้วนำมาประกอบกันนั้นจะช่วยยืนยันเทคนิคของเราได้นั่นเอง"
งานวิจัยครั้งนี้ระบุชัดเจนว่า กระเพาะของวัวนั้นเป็นแหล่งที่อยู่ของจุลินทรีย์ที่ดีที่สุด สำหรับการสร้างเอนไซม์เพื่อย่อยพืช เพื่อนำมาทำเป็นพลังงานทดแทนต่อไป
Natty_sci จาก วิชาการ.คอม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น