ค้นพบใหม่ ‘คาปิบารา’ ตัวช่วยโลกจาก วิกฤตพลังงาน

ทีมวิจัย ค้นพบเส้นทางชีวภาพจากลำไส้ “คาปิบารา” หลังกินอ้อย เผยศักยภาพในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ด้วยเอนไซม์ใหม่ที่ย่อยชีวมวลได้อย่างมีประสิทธิภาพ อาจเป็นกุญแจสำคัญในการช่วยโลกพ้นวิกฤตพลังงาน

ใครจะไปรู้ว่าเจ้า “คาปิบารา” สัตว์ฟันแทะขนาดใหญ่ หน้าตาสุดมึน น่ารัก และมีพฤติกรรมที่เป็นมิตร จนกลายเป็นสัตว์ที่ครองใจชาวโซเชียล จะมีส่วนช่วยโลกจากวิกฤตพลังงาน เมื่อการค้นพบเส้นทางชีวภาพจากลำไส้คาปิบารา กลายเป็นอนาคตของเชื้อเพลิงชีวภาพจากอ้อย

ในช่วงเวลาที่โลกกำลังเผชิญกับวิกฤตพลังงาน และการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่กำลังหมดลงอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความหวังใหม่จากแหล่งที่ไม่คาดคิด นั่นคือ ลำไส้ของคาปิบารา ที่พบได้ทั่วไปในอเมริกาใต้

การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เผยให้เห็นถึงเส้นทางชีวภาพที่ไม่เหมือนใคร ในระบบย่อยอาหารของคาปิบารา ซึ่งอาจปฏิวัติวงการเชื้อเพลิงชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแปลงชีวมวล เช่น ของเสียจากพืชหรือมนุษย์ ให้กลายเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ยั่งยืน

คาปิบารา การค้นพบเอนไซม์ตระกูลใหม่

ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยพลังงานและวัสดุของบราซิล (CNPEM) ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองคัมปินัส รัฐเซาเปาโล ได้ระบุตระกูลเอนไซม์ใหม่ในลำไส้ของคาปิบาราที่มีความสามารถพิเศษในการย่อยโพลีแซ็กคาไรด์ เช่น เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส ซึ่งเป็นสารประกอบที่พบในพืชลิกโนเซลลูโลสอย่างอ้อย โพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถย่อยได้ แต่คาปิบารากลับมีความสามารถในการแปลงมันเป็นพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผ่านการทำงานของจุลินทรีย์ในลำไส้ที่เผาผลาญวัสดุเหล่านี้ให้กลายเป็นกรดไขมันสายสั้น ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเชื้อเพลิงชีวภาพ

Mario Murakami ผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์และหัวหน้าผู้วิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติด้านชีวพลังงานหมุนเวียนของบราซิล (LNBR) ภายใต้ CNPEM อธิบายว่า “สายการวิจัยของเรามุ่งเน้นไปที่การสำรวจความหลากหลายทางชีวภาพของบราซิล โดยเฉพาะกลไกและระบบของจุลินทรีย์ที่สามารถเอาชนะความต้านทานตามธรรมชาติของวัสดุลิกโนเซลลูโลสได้” เขายังเสริมว่า คาปิบารา ซึ่งได้รับฉายาว่า “ปรมาจารย์แห่งหญ้า” มีความสามารถที่โดดเด่นในการแปลงชีวมวล เช่น อ้อย ให้เป็นพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ คล้ายกับที่พบในวัวและสัตว์กินพืชขนาดใหญ่อื่นๆ

อ้อย: ชีวมวลที่มีศักยภาพสูง

บราซิลเป็นหนึ่งในประเทศที่มีการปลูกอ้อยมากที่สุดในโลก ทำให้อ้อยกลายเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพสูงในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ อ้อยเป็นพืชลิกโนเซลลูโลสที่มีโพลีแซ็กคาไรด์ อย่างเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสในปริมาณสูง รวมถึงโพลีเมอร์ที่เรียกว่าลิกนิน อย่างไรก็ตาม การแปลงอ้อยให้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพนั้น เผชิญกับความท้าทาย เนื่องจากต้องย่อยโพลีแซ็กคาไรด์ให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวก่อน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้กรดหรือเอนไซม์ และมักทำได้ยากเนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนของวัสดุลิกโนเซลลูโลส

ในภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ของบราซิล คาปิบาราป่าได้ปรับตัวให้กินอ้อยเป็นอาหารหลัก ซึ่งนำไปสู่การค้นพบที่น่าทึ่งเกี่ยวกับจุลินทรีย์ในลำไส้ของพวกมัน ทีมวิจัยได้เก็บตัวอย่างจากคาปิบาราในเมืองตาตูอิ รัฐเซาเปาโล และเปรียบเทียบกับคาปิบาราจากเวเนซุเอลาที่ไม่ได้กินอ้อย พบความแตกต่างที่ชัดเจนในชุมชนจุลินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการมีอยู่ของเอนไซม์สองตระกูลใหม่ที่ช่วยย่อยเฮมิเซลลูโลสและเพกตินได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การวิจัยสหวิทยาการที่ครอบคลุม

Gabriela Felix Persinoti นักวิจัยด้านชีวสารสนเทศศาสตร์ที่ LNBR/CNPEM และผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้ กล่าวว่า “การวิจัยนี้เปรียบเสมือนการผจญภัย ตั้งแต่การเก็บตัวอย่างสดๆ ในภาคสนาม ไปจนถึงการอธิบายเอนไซม์ตระกูลใหม่ที่มีศักยภาพสูงในการประยุกต์ใช้ด้านเทคโนโลยีชีวภาพ” การศึกษานี้ใช้แนวทางสหวิทยาการที่รวมเทคนิคหลากหลาย เช่น การแยกจุลินทรีย์ การวิเคราะห์อนุกรมวิธานและพันธุกรรม รวมถึงการวิเคราะห์โครงสร้างและชีวเคมีของโปรตีนที่แสดงออกโดยแบคทีเรียเหล่านี้ เธอยังระบุว่า การวิจัยที่ครอบคลุมทุกแง่มุมเช่นนี้หาได้ยาก และผลลัพธ์ที่ได้คือการค้นพบกลุ่มเอนไซม์ใหม่ที่มีคุณค่าอย่างยิ่ง

จากธรรมชาติสู่เทคโนโลยีชีวภาพ

เป้าหมายสูงสุดของทีมวิจัย คือการพัฒนาโซลูชันทางเทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้ประโยชน์จากความอุดมสมบูรณ์ของชีวมวลในบราซิล เพื่อลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลของสังคม Murakami กล่าวว่า “เราต้องการนำเสนอผลิตภัณฑ์ชีวภาพใหม่ๆ ที่สามารถผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ เช่น เศษวัสดุทางการเกษตร ซึ่งส่วนใหญ่ถูกทิ้งไว้ในทุ่งนาหลังการเก็บเกี่ยว หรือถูกส่งไปยังหลุมฝังกลบและเผาทิ้ง”

ก่อนหน้านี้ ทีมวิจัยได้ประสบความสำเร็จในการดัดแปลง DNA ของเชื้อราเพื่อผลิตค็อกเทลเอนไซม์ที่ย่อยเซลลูโลสได้ และสามารถผลิตเอธานอลเซลลูโลสจากเศษอ้อยในระดับกึ่งอุตสาหกรรมมาแล้ว ต่อจากนี้ พวกเขาวางแผนที่จะนำเอนไซม์ที่ค้นพบในไมโครไบโอมของคาปิบารามาเพิ่มใน DNA ของเชื้อรา เพื่อสร้างค็อกเทลเอนไซม์ประเภทใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในการย่อยชีวมวลลิกโนเซลลูโลส ซึ่งอาจนำไปสู่กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากอ้อยที่ประหยัดและยั่งยืนยิ่งขึ้น

อนาคตของพลังงานหมุนเวียน

การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่แสดงถึงความมหัศจรรย์ของธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวอย่างของการนำกลไกทางชีวภาพมาใช้เป็นแรงบันดาลใจในการพัฒนาเทคโนโลยีที่ทันสมัย การเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่หมดสิ้นไปสู่เชื้อเพลิงชีวภาพที่ผลิตจากชีวมวล เช่น อ้อย หรือของเสียทางการเกษตร จะช่วยผลักดันให้เกิดเศรษฐกิจหมุนเวียนที่ยั่งยืนมากขึ้น และด้วยความอุดมสมบูรณ์ของทรัพยากรธรรมชาติในบราซิล การวิจัยนี้อาจเป็นก้าวสำคัญในการแก้ปัญหาวิกฤตพลังงานของโลกในอนาคต

จากลำไส้ของคาปิบาราสู่ห้องปฏิบัติการ สู่โรงงานผลิตพลังงาน เส้นทางชีวภาพที่ค้นพบครั้งนี้ อาจเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติพลังงานสีเขียวที่โลกกำลังรอคอย

ขอบคุณแหล่งที่มาจาก igreenstory