บนโลกเรานั้นมีความหลากหลายทางชีวภาพ มีต้นไม้หลากหลายสายพันธุ์ แต่เชื่อว่ามีจำนวนคนไม่น้อยที่เคยเห็นต้นไม้ที่เมื่อเราสัมผัสที่ใบของพวกมัน แล้วพวกมันจะพับใบลงทันที
รูปที่ 1. ต้นไมยราบ (อ้างอิง: Canva)
นี่คือต้นไมยราบ (Shameplant) ที่มีชื่อเสียงในที่มีความสามารถในการพับหรือหุบใบอย่างรวดเร็ว ที่มีถิ่นต้นกำเนิดในแถบทวีปอเมริกาใต้และบางส่วนในอเมริกากลาง และพวกมันได้กระจายพันธุ์ไปยังทั่วโลก เอเชีย ออสเตรเลีย แอฟริกา โดยพวกมันถูกจัดให้เป็นวัชพืชต่างถิ่นที่รุกราน สำหรับในประเทศไทย สามารถพบได้ทั่วไปทุกที่บริเวณข้างทางรวมถึงในป่าต่างๆ
ขณะที่พวกมันพับขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลาไม่กี่วินาที แม้ว่าจะไม่มีเส้นประสาทและกล้ามเนื้อก็ตาม ต้นไมยราบมีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการม้วนใบอย่างรวดเร็วเมื่อถูกสัมผัสโดยการดึงใบที่ยาวคล้ายต้นสนกลับไปที่เส้นตรงส่วนกลาง อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ กลไกที่แน่นอนเบื้องหลังการตอบสนองกลับที่เหมือนสัตว์นี้ยังคงเป็นปริศนาอยู่มาก
ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารการสื่อสารธรรมชาติ (Nature Communications) เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน ค.ศ. 2022 ทีมนักวิจัยได้สร้างต้นไมยราบเรืองแสงที่ได้ดัดแปลงพันธุกรรมแล้วถ่ายใบไม้ขณะที่พวกมันขดตัว โดยภาพจากการทดลองที่ได้เผยให้เห็นว่าทั้งสัญญาณเคมีและสัญญาณไฟฟ้าเคลื่อนที่พร้อมกันผ่านใบไม้และทำให้แต่ละใบพับถูกดึงกลับ
พืชมีระบบการสื่อสารที่หลากหลาย ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูกซ่อนไว้ไม่ให้มองเห็น ผู้ร่วมวิจัยมาซาสึกุ โตโยต้า (Masatsugu Toyota) นักสรีรวิทยาของพืชที่มหาวิทยาลัยไซตามะในญี่ปุ่นกล่าว วิธีที่ดีที่สุดในการค้นหาว่าพวกมันทำงานอย่างไรคือการทำให้พวกมันมองเห็นได้ เขากล่าวเสริม
รูปที่ 2. ต้นไมยราบที่เรืองแสงหุบใบขณะถูกสัมผัส (อ้างอิง: Nature)
ส่วนต่างๆของใบไม้จะสว่างขึ้นเมื่อศักย์ไฟฟ้าที่เป็นการสลับขั้วทางไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์ เคลื่อนที่ผ่านพวกมัน ซึ่งคล้ายกับการทำงานของเส้นประสาทในสัตว์ แต่ไม่มีเซลล์พิเศษสำหรับส่งพลังงานไฟฟ้า ทำให้สัญญาณจะเดินทางช้ากว่าเมื่อผ่านเนื้อเยื่อของพืช
จนถึงขณะนี้ นักวิจัยยังสงสัยว่าศักยภาพของการกระทำเป็นกลไกการส่งสัญญาณหลักที่ต้นไมยราบใช้ แต่วิดีโอเผยให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสัญญาณถูกสร้างขึ้นอย่างไร เมื่อเซลล์เปลี่ยนขั้ว โดยพวกมันจะปล่อยแคลเซียมไอออน (Calcium Ions) ที่ทำปฏิกิริยากับเครื่องหมายเรืองแสงที่อยู่ในพืชที่ถูกดัดแปลง
โดยแสงวาบที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือ แสงที่สว่างขึ้นอย่างต่อเนื่องตามกึ่งกลางของใบไม้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ถูกขับออกโดยส่วนเล็กๆ ที่เรียกว่าพัลวินี (Pulvini) ซึ่งจะทำหน้าที่ดึงแต่ละใบพับกลับไปทางสันใบโดยใช้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้ำ อย่างไรก็ตาม สัญญาณเรืองแสงที่จางลง เมื่อเราขยายดู ยังเคลื่อนที่ไปตามแต่ละใบที่พับจากจุดที่ตรวจพบสิ่งกระตุ้นไปยังพัลวินีที่ใกล้ที่สุด ก่อนที่แต่ละใบพับจะเริ่มกะพริบ เมื่อพัลวินีหนึ่งทำงาน มันจะส่งสัญญาณไปยังพัลวินีที่อยู่ติดกัน ซึ่งสร้างเอฟเฟกต์เป็นโดมิโนที่ตามเส้นกลางใบของใบไม้
นักวิทยาศาสตร์ทราบเกี่ยวกับพัลวินีแล้ว แต่จนถึงขณะนี้ พวกเขาไม่รู้ว่าแต่ละใบที่พับที่อยู่ติดกันหดตัวได้เร็วเพียงใด โดยจากวิดีโอแสดงให้เห็นว่าพัลวินีรับสัญญาณประมาณ 0.1 วินาที ก่อนการหดตัวของแต่ละใบ ซึ่งเร็วเป็นพิเศษสำหรับพืช นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน
การศึกษาครั้งใหม่ยังชี้ให้เห็นว่าทำไมต้นไมยราบจึงมีวิวัฒนาการเพื่อปิดใบของมัน จากศึกษาชี้ให้เห็นว่า มันคือการปิดใบเพื่อป้องกันตัวเองจากแมลงที่หิวโหย ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้สร้างพันธุ์ต้นไมยราบที่มีความแปรปรวนทางพันธุกรรมเพิ่มเติม ซึ่งไม่มีพันธุ์พัลวินี ดังนั้นจึงไม่สามารถพับเก็บใบได้ จากนั้น ทีมงานได้นำพืชที่กลายพันธุ์และไม่กลายพันธุ์ไปเป็นอาหารให้กับตั๊กแตนดู และพบว่าพืชที่กลายพันธุ์นั้นมีแมลงกินใบไม้จำนวนมากกว่า
อ้างอิง: Livescience, Nature
For my thesis, I consulted a lot of information, read your article made me feel a lot, benefited me a lot from it, thank you for your help. Thanks!