นิทาน "หมีน้ำอวกาศ" - นิตยสารสาระวิทย์ โดย สวทช.

เรื่องโดย ผศ. ดร.ป๋วย อุ่นใจ

การศึกษาเพื่อเปิดโปงคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตที่ทนทายาดที่สุดในโลก อาจเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยเปิดประตูสู่โลกใบใหม่สำหรับมวลมนุษย์

ผมชอบเพจ “นี่แหละชีวะ” เพราะบางทีน้องภัทร แอดมินเพจ ก็มีคอนเทนต์อะไรแปลก ๆ น่าสนใจมาอัปเดตให้ดูเป็นระยะ ๆ

ผมเคยเจอน้องภัทรรอยู่หลายครั้ง น้องเก่งมากและมีความคลั่งไคล้ใหลหลงในสิ่งมีชีวิตตัวจิ๋วสุดประหลาดที่ทนทายาดต่อทุกความท้าทายอย่าง “หมีน้ำ” และจากอัปเดตล่าสุด ด้วยความรักในหมีน้ำ น้องภัทรเพิ่งเดินทางข้ามน้ำข้ามทะเลไปเรียนต่อในระดับปริญญาเอกหมาด ๆ เพื่อศึกษากลไกการวิวัฒนาการของหมีน้ำที่มหาวิทยาลัยจาเกียลโลเนียน (Jagiellonian University) ประเทศโปแลนด์

เป็นอะไรที่น่าตื่นเต้นมาก เพราะผมเองก็ชอบหมีน้ำอยู่ไม่น้อยเหมือนกัน ชอบมากถึงขนาดที่มีตุ๊กตาดินปั้นรูปหมีน้ำเก็บไว้ในออฟฟิศเลยทีเดียว

แม้จะเรียกเป็นหมี แต่หมีน้ำหน้าตาไม่เหมือนหมีแต่อย่างใด คือพอดูใต้กล้องจุลทรรศน์หลายตัวจะดูเป็นก้อน ๆ ใส ๆ มีปล้อง มีขาเดิน ปล้องละ 2 ขา รวมแล้วตัวนึงมี 8 ขา ส่วนตัว ผมรู้สึกว่าหน้าตาของมันออกจะละม้ายคล้ายพวกโปรโตซัวหรือหนอนอ้วน ๆ ตัวเล็ก ๆ มากกว่า

นักข่าวฝรั่งบางคนเปรียบเปรยว่าหน้าตามันเหมือนก้อนมันฝรั่งยับย่นที่มีขาเล็ก ๆ งอกออกมา 8 ขาตามตรง บางมุมก็คล้ายอยู่ แต่ที่ชอบที่สุดคือ รูปที่ถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เพราะน้องออกมาหน้าเหมือนเอเลี่ยนใส่หน้ากากกันสารพิษ ตาตี่จนแทบมองไม่เห็น ปากจู๋เป็นรูเล็ก ๆ เหมาะกับการไล่สวบหนอนตัวกลม (nematode) อาหารอันโอชะที่ชื่นชอบของพวกมัน เห็นภาพก็คงจินตนาการไม่ยากว่ารูกลม ๆ ที่ปากคงจะดูดหนอนตัวกลมเข้าไปราวซู้ดเส้นอุด้ง

ในความเป็นจริงโลกนี้น่ากลัวเสมอ ในมุมของหนอนตัวกลมที่เป็นเหยื่อ การเจอหมีน้ำปากจู๋คงเป็นนาฏกรรมอันโหดร้าย ไม่ต่างจากพรีเดเตอร์ไล่ล่ามนุษย์

ความน่าอัศจรรย์ใจของหมีน้ำก็คือน้องมีสถานะพิเศษที่เรียกว่า สถานะตุน (tun) ซึ่งเป็นสถานะกึ่งอมตะ กลไกที่อยู่เบื้องหลังสถานะนี้เรียกว่า “คริปโตไบโอสิส (cryptobiosis)”

ในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม หมีน้ำจะสร้างอนุมูลอิสระออกมา และเมื่อเซนเซอร์ในเซลล์ของพวกมันตรวจพบอนุมูลอิสระพวกนี้ก็จะเริ่มสร้างน้ำตาลโมเลกุลคู่ เช่น ทรีฮาโลส (trehalose) และโปรตีนอีกหลายชนิดรวมถึงโปรตีนยุ่งเหยิงของหมีน้ำ (tardigrade disordered protein) ขึ้นมามาช่วยรักษาสภาพของเซลล์เอาไว้

ในสถานะตุน อัตราเมตาโบลิซึมของหมีน้ำจะถูกกดเหลือแค่ราว 0.01 เปอร์เซ็นต์ พวกมันจะจำศีลอย่างสงบรอสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายพ้นผ่านไป

ตราบใดที่เข้าสู่ตุนได้ หมีน้ำจะไม่ตุย พวกมันทนได้ในแทบทุกสถานการณ์ ไม่ว่าจะร้อน เย็น แห้ง ฟรีซ รังสี หรือแม้แต่ในอวกาศ มีรายงานว่าถ้าเข้าสู่ตุนแล้ว แม้เวลาจะผ่านไปนานถึงสามสิบปี หมีน้ำก็ยังจะรอด

ความทนทรหดของหมีน้ำนั้นน่าทึ่งเสียจนบางคนถึงขนาดคิดเอาเป็นตุเป็นตะว่าหมีน้ำอาจจะเป็นหนึ่งในเอเลี่ยนจากจักรวาลอันกว้างไกลที่หลงตกมายังผืนพิภพแห่งดาวเคราะห์สีน้ำเงิน ท้ายสุดไปไหนไม่ได้ก็เลยยึดนิวาสถานอยู่บนโลกไปเลยตามสมมติฐานแพนสเปอร์เมีย (panspermia) ก็มี

แต่สิ่งที่ต้องตอบให้ได้คือ เป็นไปได้ไหมที่หมีน้ำจะอยู่รอดได้ในอวกาศจริง ๆ และถ้าเป็นเช่นนั้นเราจะใช้น้องขึ้นไปบุกเบิกดาวดวงอื่นแทนมนุษย์ได้หรือไม่

ในปี พ.ศ. 2550 ทีมวิจัยจากยุโรปตัดสินใจส่งฝูงหมีน้ำราว 3,000 ตัวออกไปโคจรรอบโลกเป็นเวลา 10 วัน และพบว่ากว่า 2,000 ตัวทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่โหดร้าย ทั้งหนาวเหน็บและเต็มไปด้วยรังสีในอวกาศ รอดกลับมา say hi นักวิจัยบนโลกได้ ซึ่งเป็นอะไรที่น่าตื่นเต้นมาก

แล้วถ้านาซาอยากจะส่งหมีน้ำไปยึดหัวหาดบนดวงจันทร์ในโครงการอาร์เทมิส (Artemis accord) หรือไปปรับแต่งบุกเบิกบรรยากาศดาวแดงอย่างดาวอังคารให้เป็นแหล่งที่พักพิงอาศัยใหม่ของประชากรโลก น้องจะอยู่รอดไหม

และแล้ว เพื่อตอบคำถามนี้ ในปี พ.ศ. 2562 นักวิจัยก็ได้ทดลองเอาน้องไปเข้าห้องทรมานอยู่ในสภาพแวดล้อมจำลองเหมือนกับที่พบในดาวอังคารยาวนานถึง 30 วัน แล้วดูว่าน้องที่เข้าสู่สถานะตุน จะตุยไหม

และน้องก็ทำให้เซอร์ไพรส์อีกครั้ง เพราะแม้ว่าห้องทรมานจะโหดร้ายเพียงไร หมีน้ำที่อยู่ในสถานะตุน ก็ยังอยู่รอดปลอดภัยได้อยู่ดี

แปะอยู่นอกยานก็รอด เอาไปใส่ห้องทรมานเลียนแบบดาวอังคารก็ยังรอด หรือน้องจะมาจากอวกาศจริง ๆ

ถ้าน้องมาจากอวกาศจริง น้องต้องทนแรงกระแทกตอนที่ลงจอดบนผิวโลกให้ได้

จากอุบัติเหตุของยานอวกาศสัญชาติอิสราเอล ชื่อ เบเรชีต (Beresheet) ที่ลงจอดผิดพลาดจนกระแทกกับพื้นผิวดวงจันทร์อย่างรุนแรง ในยานนี้มีผู้โดยสารหมีน้ำนับพันตัว อเลฮานดรา ทราสพาส (Alejandra Traspas) นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยควีนแมรีที่ลอนดอน (Queen Mary University of London) เกิดแรงบันดาลใจอยากรู้ว่าหมีน้ำ “ตุน” ผู้อยู่ยงคงกระพันจะรอดจากอุบัติภัยสุดสะพรึงนี้ได้หรือไม่

เธอปรึกษา มาร์ก เบอร์เชลล์ (Mark Burchell) อาจารย์ที่ปรึกษาของเธอจากมหาวิทยาลัยเคนต์ (University of Kent) และได้ออกแบบการทดลองสุดเพี้ยนขึ้นมา

นั่นคือเอาน้องไปแปะไว้หน้ากระสุนปืนแล้วยิงออกไปด้วยความเร็วต่าง ๆ กัน เธอพบว่าหมีน้ำที่อยู่บนกระสุนที่ยิงออกไปด้วยความเร็ว 900 เมตรต่อวินาที ซึ่งแรงกระแทกของกระสุนอาจรุนแรงมากถึง 1.14 กิกะพาสคัล ไม่รอด แรงขนาดนี้ต่อให้ตุน ก็ตุยเย่ได้เหมือนกัน

และถ้านึกถึงกรณีของเบเรชีต แรงกระแทกตอนที่ยานพุ่งชนดวงจันทร์น่าจะหนักหน่วงกว่านี้เยอะ จากประมาณการความเร็วของอุกกาบาตที่พุ่งชนโลก ปกติแล้วไม่น่าจะต่ำกว่า 11 กิโลเมตรต่อวินาที การปะทะครั้งนั้นน่าจะส่งน้องทั้งหลายสู่สรวงสวรรค์จนหมดสิ้น ไม่น่าจะมีเหลืออยู่บนดวงจันทร์ให้ต้องวิตกกังวล

“ชัดว่าสมมติฐานแพนสเปอร์เมียนั้นไม่น่าเป็นไปได้” ชาร์ลส์ ค็อกเคลล์ (Charles Cockell) นักชีววิทยาดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระ (The University of Edinburgh) ฟันธง

อย่างไรก็ตามอเลฮานดราก็ยังไม่ปักใจ การชนบนดาวอังคารหรือดวงจันทร์อาจจะไม่ได้แรงเท่ากับการชนบนโลกก็ได้เพราะแรงโน้มถ่วงก็ไม่เท่ากัน หรือบางทีถ้าตกลงไปในธารน้ำแข็ง น้องอาจจะมีโอกาสรอด

“มันแสดงให้เห็นว่าแพนสเปอร์เมียนั้นเกิดขึ้นได้…ยาก แต่ไม่ใช่ว่าเป็นไปไม่ได้เสียเลยทีเดียว” อเลฮานดรากล่าว

แต่ในมุมของนาซา สิ่งที่น่าสนใจกว่าคือจะทำอย่างไรให้เราเข้าใจกระบวนการจัดการกับความเครียดในอวกาศของสิ่งมีชีวิตที่ทานทนอย่างหมีน้ำ

“เราต้องการเข้าใจว่ากลเม็ดเด็ดพรายอะไรที่น้องใช้เพื่อเอาตัวรอด เมื่อถูกส่งไปอยู่ในอวกาศ และเมื่อเวลาผ่านไป ลูกหลานของน้องจะใช้กลวิธีไหน จะใช้แบบเดียวกับพ่อแม่ หรือจะเปลี่ยนวิธีไป ? ไม่รู้ว่าจะคาดหวังอะไรดี” โทมัส บูทบี (Thomas Boothby) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไวโอมมิง (the University of Wyoming) หนึ่งในนักวิจัยในโครงการกล่าว

เพราะถ้าเราเข้าใจกลไกในตัวน้อง ไม่แน่ว่าเราอาจจะเอามาใช้ปกป้องและพัฒนาคุณภาพชีวิตของนักบินอวกาศ รวมถึงพัฒนานวัตกรรมที่จะช่วยทำให้การเดินทางข้ามกาแล็กซีไปสำรวจอวกาศห้วงลึกอันไกลโพ้นเป็นเรื่องไม่ยากเย็นได้ก็เป็นได้

โทมัสเดาว่าน้องหมีน้ำตัวน้อยอาจจะหลั่งสารต้านอนุมูลอิสระออกมาแบบถั่งท้น เพื่อจะได้ทนต่อการแผ่รังสีที่รุนแรงในอวกาศได้

ทว่าการคาดเดาก็คือการคาดเดา ของแบบนี้ไม่ทำไม่รู้

บางทีการศึกษาองค์ความรู้พื้นฐานในหมีน้ำอาจจะเป็นกุญแจสำคัญที่นำไปสู่การค้นพบโลกสำรองใบใหม่สำหรับมวลมนุษยชาติก็เป็นได้ ใครจะรู้