ปลูกพืชในที่มืดสนิท ไม่ง้อดิน นวัตกรรมใหม่แก้ปัญหาเกษตรกรรุกพื้นที่ป่า
งานวิจัยเผยนวัตกรรมใหม่ ปลูกพืชในมืดสนิท ไม่ง้อดินได้สำเร็จเป็นครั้งแรก สามารถแก้ปัญหาวิกฤตอาหารและปัญหาการรุกรานพื้นที่ป่าเพื่อมาทำพื้นที่การเกษตรและปศุสัตว์
อีกหนึ่งทางเลือกแก้วิกฤตอาหารมาแล้ว กับนวัตกรรมปลูกพืชในที่มืดสนิทโดยไม่พึ่งดิน ซึ่งเป็นการศึกษาวิจัยของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไวซด์ (University of California, Riverside) และ มหาวิทยาลัยเดลาแวร์ (University of Delaware) โดยพวกเขาได้อธิบายว่า พวกเขาบรรลุ ‘การสังเคราะห์แสงเทียน’ ได้ผ่านกระบวนการที่รวมเอาไฟฟ้า น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์จากพลังงานแสงอาทิตย์รวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างการเติบโตแบบไม่ใช้แสงแดดโดยตรงและไม่พึ่งดิน
ในอนาคต มนุษย์จะต้องอยู่ในตึกสูงกับความเป็นเมืองมากขึ้น พื้นที่การเกษตรกลางแจ้งอาจถูกเปลี่ยนเป็นตึกพักอาศัยมากขึ้น นวัตกรรมนี้จึงเป็นอีกทางเลือกในการหาพื้นที่ไม่มากนักและแสงน้อยในการปลูกพืชบางอย่างไว้ใช้รับประทานได้
นวัตกรรมนี้เป็นอย่างไร
ตามปกติแล้ว พืชทั่วไปมักเติบโตผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่แสงแดด น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลกลูโคส จากนั้นกลูโคสจะเข้าสู่ระยะที่เรียกว่า ไกลโคไลซิส ซึ่งจะแยกออกเป็นส่วนประกอบย่อยในกระบวนการที่ปลดปล่อยพลังงานจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้และทำให้พืชสามารถกินและเติบโตได้ นักวิจัยจึงตัดกระบวนการนี้ด้วยการสร้างอะซิเตท (acetate) ซึ่งเป็นสารที่สามารถมาทำหน้าที่ทดแทนหลังไกลโคไลซิสได้
แต่พวกเขาทำสิ่งนี้สำเร็จด้วยอิเล็กโตรคาตาไลซิส 2 phase เป็นกระบวนการที่รวมเอาไฟฟ้า น้ำ และ คาร์บอนไดออกไซด์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างอะซิเตท จากนั้นจึงนำไปเป็นสื่อกลางในการปลูกพืชเพื่อรองรับการเจริญเติบโต โดยพื้นฐานแล้วอะซิเตทช่วยให้พืชสามารถข้ามขั้นตอนแรกของการสังเคราะห์แสงและมุ่งตรงเข้าสู่วัฏจักรเครบส์เพื่อปลดปล่อยพลังงาน โดยตัดความต้องการแสงแดดเพื่อให้พวกมันมาถึงจุดนี้
เพื่อทดสอบอะซิเตท นักวิจัยได้จัดหาสิ่งมีชีวิตทดสอบ 3 ชนิด ได้แก่ สาหร่ายที่รับประทานได้ ยีสต์ และไมซีเลียมจากเชื้อราที่ผลิตเห็ด และผลลัพธ์คือ แม้ภายใต้ความมืดมิดที่ปกคลุมไปด้วยอะซิเตท พืชเหล่านี้ก็สามารถเติบโตได้สำเร็จ อีกทั้งกระบวนการนี้อาจช่วยให้การเติบโตมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ว่ากันว่า การสังเคราะห์ด้วยแสงทางชีวภาพนั้นไม่มีประสิทธิภาพอย่างชัดเจน โดยมากจะมีเพียง 1% ของพลังงานที่ไหลมาจากดวงอาทิตย์เท่านั้นที่จะถูกเปลี่ยนเป็นชีวมวลของพืชในที่สุด
แต่ภายใต้กระบวนการประดิษฐ์ใหม่นี้ นักวิจัยสามารถผลิตอะซิเตทได้ในระดับเข้มข้นที่สูงกว่าที่เคยทำมาในการทดลองก่อนหน้านี้ ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรแคตาไลซิสที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด การจัดหาพลังงานที่สูงขึ้นนี้หมายความว่าพืชใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าปกติ บรรลุการแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานอาหารซึ่งสูงกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงทางชีวภาพถึงสี่เท่า
ข่าวที่เกี่ยวข้อง
-
โมร็อกโกอาจเป็นเสือตัวใหม่ แก้วิกฤตปุ๋ยแพงและวิกฤตอาหารโลกได้
-
อาหารแห่งอนาคต อาหารจานโปรดของคุณจะยังเหมือนเดิมไหมในปี 2050
-
เกษตรกรรุ่นเยาว์ในอินเดียผุดไอเดีย ปลูกข้าวฟ่างกู้วิกฤตขาดแคลนน้ำ
-
เครื่องจักรการเกษตรรุ่นใหม่มีน้ำหนักมากขึ้น อาจส่งผลเสียต่อดินในอนาคต
นักวิจัยพบว่ายีสต์มีประสิทธิภาพมากกว่าถึง 18 เท่า และสาหร่ายมีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 4 เท่า ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นชีวมวลผ่านกระบวนการที่ใช้อะซิเตทเป็นสื่อกลาง
แต่การค้นพบไม่ได้จบเพียงแค่นั้น เมื่อทดสอบกับพืชผลหลายชนิด เช่น ผักกาดหอม ถั่วลันเตา พริกฮาลาปิโน ถั่วลันเตา ข้าว และเครสทะเล นักวิจัยสามารถแสดงให้เห็นผ่านการทดลองที่ช่วยให้พวกเขาสามารถติดตามเส้นทางของอะซิเตทผ่านพืชได้ ว่าส่วนผสมนี้ประสบความสำเร็จในการรวมเข้าไว้ด้วยกัน และเผาผลาญโดยพืชเหล่านี้เช่นกัน
แม้ว่าพวกเขาจะยังไม่ได้ทดสอบพืชเหล่านั้นในความมืดมิด แต่นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการกำหนดมูลค่าที่อะซิเตทจะมีต่อการปลูกพืชผลในอนาคต
การนำการค้นพบนี้ออกจากห้องทดลองและเข้าสู่โลกแห่งความเป็นจริงต้องใช้เวลา แต่เป็นขั้นตอนหนึ่งในการแยกการผลิตอาหารในอนาคตบางส่วนของเราออกจากที่ดิน เพื่อประหยัดทรัพยากรและพื้นที่ พืชที่ไม่ต้องการแสงแดดโดยตรงสามารถปลูกในชั้นได้ เพื่อเพิ่มพื้นที่ให้สูงสุด บางทีอาจช่วยให้พืชมีความหนาแน่นสูงในเขตเมืองและรอบเมืองได้ เป็นต้น ซึ่งจะช่วยให้ระบบนิเวศของป่ามีความสมบูรณ์มากขึ้น
นักวิจัยแนะนำว่าพืชอาหารสัตว์ เช่น ถั่วพู อาจเป็นพื้นที่หนึ่งที่สามารถจัดลำดับความสำคัญของเทคโนโลยีประเภทนี้ได้ในอนาคต โดยการจำกัดการขยายพื้นที่เพาะปลูกพืชอาหารสัตว์ขนาดใหญ่เหล่านี้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของระบบนิเวศและบำรุงเลี้ยงคนโดยอ้อมเท่านั้น
หรือกล่าวง่าย ๆ คือ ปัจจุบัน ปัญหาการรุกรานพื้นที่ป่ามากจากการขยายตัวของเขตเมืองและการทำการเกษตรเป็นสำคัญ และส่งผลต่อการรุกรานพื้นที่ป่า ทำให้สัตว์ป่าต้องอพยพ พื้นที่ป่าหายไปและป่าไม่อุดมสมบูรณ์ การมีอยู่ของนวัตกรรมนี้อาจจะช่วยให้เราประหยัดพื้นที่ในการทำการเกษตรในที่ร่มได้ง่ายยิ่งขึ้น
สรุปโดยผู้เขียน
นักวิจัยได้คิดค้นวิธีปลูกพืชในที่มืดสนิทโดยไม่พึ่งดิน โดยการสร้างอะซิเตทที่เข้มข้นกว่าที่เคยประดิษฐ์มา โดยการสร้างอะซิเตทนั้นสร้างได้จากการนำไฟฟ้า น้ำ และ คาร์บอนไดออกไซด์ มารวมกัน และจะกลายเป็นสารอะซิเตทชที่สามารถตัดกระบวนการสังเคราะห์แสงออกจากพืช แต่ยังคงการเจริญเติบโตได้
โดยการทดลองได้ทำการทดลองกับพืช 3 อย่างด้วยกันคือ สาหร่ายที่กินได้ ยีสต์ และไมซีเลียมจากเชื้อราที่ผลิตเห็ดและเก็บพวกมันไว้ในที่มืดที่เต็มไปด้วยอะซิเตทระดับเข้มข้น ผลลัพธ์ที่ได้คือพวกมันเติบโตได้ดี แถมดูจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกต่างหาก
นอกจากนี้การทดลองกำลังขยายต่อไปยังพืชอื่น ๆ เช่น ผักกาดหอม ถั่วลันเตา พริกฮาลาปิโน ถั่วลันเตา ข้าว และเครสทะเล เพื่อทดสอบว่ามันจะสามารถเติบโตได้หรือไม่และจะมีประสิทธิภาพกว่าเดิมแค่ไหน
งานวิจัยนี้มีขึ้นเพื่อลดปัญหาการขยายพื้นที่ทางเกษตรที่เป็นหนึ่งสาเหตุให้ป่าไม้ลดจำนวนลด รวมไปถึงสัตว์ป่าอพยพหนีจนสูญพันธุ์หลายสิบชนิดเมื่อทศวรรษที่ผ่านมา รวมไปถึงแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศที่อาจส่งผลให้วัตถุดิบทางการเกษตรเสียหาย
ที่มาข้อมูล
