นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 257

ปีที่ 54 ฉบับที่ 257 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2568 | 59 ส วัสดีคุณผู้อ่านที่รัก ฉบับนี้ต่ายจะชวนคุณมาสัมผัสกับเรื่องราวที่ น่าตื่นเต้นและเต็มไปด้วยความหวังสำ �หรับอนาคตของอาหารโลก นั่นคือ การใช้เทคโนโลยี CRISPR เพื่อช่วยให้พืชตระกูลธัญพืชอย่างข้าวสาลี สามารถผลิตปุ๋ยไนโตรเจนเองได้โดยไม่ต้องพึ่งพาปุ๋ยเคมีจากโรงงาน! คุณเคยสงสัยไหมว่า... ปุ๋ยไนโตรเจนที่เป็นหัวใจสำ �คัญของการ ปลูกพืชและข้าวที่เรากินกันทุกวันนี้มาจากไหน? ไนโตรเจนเป็นสารอาหารที่จำ �เป็นต่อการเจริญเติบโต แต่พืช ส่วนใหญ่ (โดยเฉพาะพืชตระกูลธัญพืชอย่างข้าวสาลี) ไม่สามารถนำ � ไนโตรเจนที่มีอยู่มหาศาลในอากาศมาใช้ได้โดยตรง พวกมันจึงต้องพึ่งพา ปุ๋ยเคมีที่เราใส่ลงไปในดิน ซึ่งการผลิตปุ๋ยเคมีมีต้นทุนสูง ต้องใช้พลังงานมาก และที่สำ �คัญคือ ก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง ทั้งการปนเปื้อน ในแหล่งน้ำ �และการปล่อยแก๊สไนตรัสออกไซด์ที่เป็นแก๊สเรือนกระจกตัวร้าย ทำ �ให้เกิดภาวะโลกร้อน นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งคำ �ถามสำ �คัญว่า ถ้าเช่นนั้นเราจะช่วยให้พืช สามารถ “หาอาหารกินเองได้” โดยไม่ต้องพึ่งพาสารเคมีได้อย่างยั่งยืนได้ อย่างไร? การปฏิวัติในภาคเกษตรกรรมที่มาพร้อมกับ “ปัญหาการปนเปื้อน ของปุ๋ยเคมีในสิ่งแวดล้อม” คุณๆ ทราบไหมว่าการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนที่เรา ใช้กันทั่วโลกต้องอาศัยกระบวนการฮาเบอร์–บอช (Haber-Bosch Process) ซึ่งเป็นการสร้างแอมโมเนีย (NH4) จากแก๊สไนโตรเจน (N2) และแก๊ส ไฮโดรเจน (H2) เพื่อนำ �มาใช้เป็นปุ๋ยเคมีและสารตั้งต้นสำ �หรับอุตสาหกรรม อื่นๆ ณ เวลานั้นในอดีตวิธีการนี้ถือว่าเป็นการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งใหญ่ ที่ช่วยให้โลกมีอาหารพอเลี้ยงประชากรหลายพันล้านคน แต่กระบวนการนี้ เป็นหนึ่งในกระบวนการทางเคมีที่ใช้พลังงานสูงมากๆ และมีการประเมินว่า การผลิตปุ๋ยไนโตรเจนทั่วโลกใช้พลังงานเทียบเท่ากับการบริโภคพลังงานของ ประเทศขนาดเล็กเลยทีเดียว นอกจากนี้ มันยังปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ออกมาในปริมาณมหาศาล ดังนั้น การหาวิธีการที่จะทำ �ให้พืชผลิตปุ๋ยเองได้ จึงไม่ได้เป็นเพียงแค่การลดภาระเกษตรกรแต่เป็นการช่วยลดรอยเท้า คาร์บอน (Carbon Footprint) ของระบบอาหารโลกอย่างแท้จริง CRISPR: เทคนิคที่เปลี่ยนเกมแห่งศตวรรษ (Genetic Scissors หรือ กรรไกร พันธุกรรม) คำ �ตอบอยู่ที่ CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) หรือที่ต่ายอยากจะเรียกว่า “กรรไกรพันธุกรรม เปลี่ยนโลก” สำ �หรับน้องๆ นักเรียนมัธยม โดยเฉพาะในชั้น ม.4 ที่น่าจะได้เรียน มาจากวิชาชีววิทยาแล้วว่า CRISPR-Cas9 คือ เครื่องมือตัดต่อยีนที่มี ความแม่นยำ �สูง มันทำ �หน้าที่เหมือนกรรไกรที่สามารถเข้าไปตัด “ยีน” หรือ รหัสพันธุกรรมที่ไม่ต้องการออกไปหรือแก้ไขรหัสพันธุกรรมเดิมของสิ่งมีชีวิต เพื่อให้เกิดคุณสมบัติใหม่ๆ ตามที่เราต้องการ เจาะลึกกลไก: Cas9 (กรรไกร) + guide RNA (เข็มทิศ) CRISPR-Cas9 ประกอบด้วยสองส่วนหลักที่ทำ �งานร่วมกัน ดังนี้ 1. เอนไซม์ Cas9 (The Scissors): เปรียบเสมือนกรรไกรตัด ต่าย แสนซน QUI Z ดีเอ็นเอ มันมีความสามารถในการตัดสายดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิต 2. Guide RNA (gRNA) (The GPS/เข็มทิศ): เปรียบเสมือน ระบบนำ �ทางหรือ GPS ที่ถูกออกแบบมาให้จดจำ �และเข้าคู่กับลำ �ดับดีเอ็นเอ เป้าหมายที่ต้องการแก้ไขเท่านั้น เมื่อ gRNA พา Cas9 ไปถึงตำ �แหน่งที่ ถูกต้องแล้ว Cas9 จึงจะลงมือตัด เมื่อดีเอ็นเอถูกตัดออก เซลล์พืชก็จะพยายามซ่อมแซมตัวเอง ซึ่ง ในระหว่างการซ่อมแซมนั้น นักวิทยาศาสตร์สามารถแทรกแซงเพื่อปิดยีน บางตัวหรือเปลี่ยนลำ �ดับพันธุกรรมบางส่วนได้อย่างแม่นยำ � นี่คือหัวใจสำ �คัญ ที่ทำ �ให้เราสามารถ “สั่ง” ให้ข้าวสาลีทำ �ในสิ่งที่เราต้องการได้ ในกรณีของข้าวสาลีที่ต่ายนำ �มาเล่าในครั้งนี้ นักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส และมหาวิทยาลัยโทรอนโตได้ใช้เทคนิคนี้ เพื่อปรับปรุงให้ข้าวสาลีสามารถใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนในอากาศได้ดีขึ้น เบื้องหลังความมหัศจรรย์ ที่ทำ �ให้ “ข้าวสาลีเป็นนักสื่อสารลับ!” วิธีการของนักวิทยาศาสตร์นั้นฉลาดมากๆ แทนที่พวกเขาจะ พยายามยัดเยียด “ยีนสร้างปุ๋ย” เข้าไปในต้นข้าวสาลี ซึ่งทำ �ได้ยากและมี ข้อจำ �กัด พวกเขาเลือกที่จะแก้ไขรหัสพันธุกรรมของข้าวสาลีบางส่วน (โดย เข้าไปปรับแก้ไขยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์สารฟลาโวน) ด้วย CRISPR การแก้ไขนี้ ส่งผลทำ �ให้รากของข้าวสาลีปล่อยสารที่ชื่อว่า Apigenin (เอพิเจนิน) ออกมาในปริมาณที่เพิ่มขึ้น การปรับแก้ไขยีนเฉพาะจุด โดยการปรับเปลี่ยนเส้นทางเผาผลาญ: ยีน F3’H โดยปกติ ข้าวสาลีจะผลิตสาร Apigenin ได้ตามธรรมชาติอยู่แล้ว แต่ในปริมาณที่น้อยเกินกว่าจะดึงดูดแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัย จึงพุ่งเป้าไปที่ยีนที่ควบคุมการผลิตสารตระกูลฟลาโวนที่ชื่อว่า Flavonoid- 3 ′ -hydroxylase (F3’H) เมื่อใช้ CRISPR เข้าไปปิดการทำ �งานของยีน F3’H นี้ จะเกิดอะไรขึ้น? มันเหมือนกับการปิดกั้น “ทางแยก” ในโรงงานการผลิตสารเคมีของพืชทำ �ให้ สารตั้งต้นที่เคยเปลี่ยนไปเป็นฟลาโวนชนิดอื่น ถูกเปลี่ยนมาเป็น Apigenin ในปริมาณที่มากขึ้นแทน! การแก้ไขเพียงเล็กน้อยนี้จึงส่งผลให้ข้าวสาลีมี “สัญญาณลับ” ที่เข้มข้นขึ้นมาก แล้ว Apigenin คือสารที่ทำ �หน้าที่อะไร? Apigenin ทำ �หน้าที่ เหมือน “สัญญาณลับ” และสัญญาณลับนี้ส่งถึงใครกันล่ะ? สัญญาณลับนี้ จะส่งไปถึง Diazotrophic Bacteria (จุลินทรีย์ที่สามารถตรึงไนโตรเจนใน