เวลาที่เรามองขึ้นไปบนท้องฟ้าแล้วเห็นเมฆก้อนใหญ่
หรือเวลาที่เจอพายุลูกเห็บตกใส่หลังคาบ้าน
เราอาจจะคิดว่ามันเป็นแค่ไอน้ำที่รวมตัวกันตามธรรมชาติ
แต่ความจริงแล้วเบื้องหลังหยดน้ำและเกล็ดน้ำแข็งเหล่านั้น
มีสิ่งมีชีวิตเล็กๆ อาศัยอยู่และคอยทำหน้าที่เป็นเหมือน "คนทำฝน" ให้กับโลกของเราครับ!
เรื่องราวนี้เริ่มต้นขึ้นตั้งแต่ปี 1978
เมื่อ เดวิด แซนดส์ (David Sands) นักพยาธิวิทยาพืชจาก มหาวิทยาลัยมอนแทนาสเตต (Montana State University)
สงสัยว่าเชื้อแบคทีเรียที่ก่อโรคในพืชอาจจะปลิวมาจากอากาศ
เขาจึงตัดสินใจขึ้นเครื่องบินเล็กบินเหนือทุ่งข้าวสาลี
แล้วยื่นจานเพาะเชื้อออกไปนอกหน้าต่างเพื่อเก็บตัวอย่างอากาศ
และสิ่งที่เขาพบคือแบคทีเรียที่มีชื่อว่า ซูโดโมแนส ไซรินเจ (Pseudomonas syringae) ลอยอยู่เป็นจำนวนมาก
ความน่าสนใจของแบคทีเรียชนิดนี้คือ
มันมีโปรตีนพิเศษบนผิวเซลล์ชื่อว่า ไอแนซ (InaZ)
ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความลับการทำงานของมันในเวลาต่อมาเมื่อปี 1986
โปรตีนตัวนี้ทำหน้าที่เป็น แกนเหนี่ยวนำน้ำแข็ง (Ice nucleator)
โดยมันจะเข้าไปจัดเรียงโมเลกุลของน้ำให้เป็นระเบียบและดึงความร้อนออก
ทำให้หยดน้ำในเมฆสามารถแข็งตัวกลายเป็นเกล็ดน้ำแข็งได้
ที่อุณหภูมิค่อนข้างอุ่นคือประมาณ -2 องศาเซลเซียส
ซึ่งปกติแล้ว น้ำบริสุทธิ์ในชั้นบรรยากาศหากไม่มีฝุ่นผงหรือแกนนำมาช่วย
อาจต้องใช้อุณหภูมิที่ติดลบมากกว่านั้นมากถึงจะแข็งตัวได้
การที่แบคทีเรียทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้ไวขึ้นนี้เอง
ที่ช่วยกระตุ้นให้เกิดการตกลงมาเป็นฝนลูกเห็บ หรือหิมะได้ง่ายขึ้น
ซึ่งงานวิจัยในปี 2022 ก็ได้ทำการทดลองยืนยันผลแล้วว่า
ซูโดโมแนส ไซรินเจ (Pseudomonas syringae) สามารถเปลี่ยนแปลงจุดเยือกแข็งของน้ำ
และอุณหภูมิสมดุลของการละลายน้ำแข็งได้จริง
นอกจากนี้ เพื่อขยายผลความเข้าใจเรื่องจุลินทรีย์บนท้องฟ้า
ในช่วงปลายปี 2017 นักวิจัยได้ทำการติดตั้ง เครื่องเก็บละอองลอยชีวภาพบนเครื่องบิน (Aircraft Bioaerosol Collector)
ไปกับเครื่องบินวิจัยขององค์การนาซา (NASA)
แล้วบินขึ้นไปเก็บตัวอย่างอากาศที่ระดับความสูงถึง 12 กิโลเมตร
ในชั้นบรรยากาศระดับสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) เหนือน่านฟ้าสหรัฐอเมริกา
ผลปรากฏว่า
พวกเขาสามารถตรวจพบแบคทีเรียและจุลินทรีย์หลากสายพันธุ์ที่ยังมีชีวิต
และทนทานล่องลอยอยู่ในระดับความสูงนั้นได้จริงๆ!
วัฏจักรนี้อธิบายการเอาตัวรอดทางวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ได้เป็นอย่างดี
เพราะแบคทีเรียเหล่านี้อาศัยกระแสลมและก้อนเมฆเป็นพาหนะในการเดินทางข้ามทวีป
และเมื่อมันกระตุ้นให้เกิดการจับตัวของหยดน้ำจนฝนตก
ตัวมันเองก็จะร่วงลงสู่พื้นโลกพร้อมกับเม็ดฝนเพื่อขยายอาณาเขตและกระจายพันธุ์ต่อไป
ความรู้นี้ได้เปลี่ยนมุมมองที่เราเคยมีต่อก้อนเมฆไปมากเลยครับ
เพราะมันไม่ใช่แค่ก้อนไอน้ำที่ลอยไปลอยมาธรรมดาๆแล้ว
แต่เป็นเหมือนระบบนิเวศขนาดยักษ์ที่คอยขับเคลื่อนสภาพอากาศของโลกอยู่ตลอดเวลาเลยทีเดียว
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Smith, D. J., Ravichandar, J. D., Jain, S., Griffin, D. W., Yu, H., Tan, Q., ... & McGrath, J. (2018). Airborne bacteria in Earth's lower stratosphere resemble taxa detected in the troposphere: Results from a new NASA Aircraft Bioaerosol Collector (ABC). Frontiers in Microbiology.
[2] Tsang, J. (2019). Snow Is Coming - What's That Have to Do With Microbes?. American Society for Microbiology.
[3] Majorina, M. A., Veselova, V. R., & Melnik, B. S. (2022). The influence of Pseudomonas syringae on water freezing and ice melting. PLOS ONE.
อ่านแล้วแอบคิดว่า ลูกเห็บตกทางภาคเหนือของไทยบ่อยๆ นี่
เพราะมีแบคทีเรียตัวนี้อยู่ในชั้นบรรยากาศมากหรือเปล่านะ
ยืนมองท้องฟ้าไม่เป็นเช่นเคย ผู้เชี่ยวชาญชี้ "ก้อนเมฆมีชีวิต" ! และกำลังควบคุมสภาพอากาศอยู่
อ่านแล้วแอบคิดว่า ลูกเห็บตกทางภาคเหนือของไทยบ่อยๆ นี่
เพราะมีแบคทีเรียตัวนี้อยู่ในชั้นบรรยากาศมากหรือเปล่านะ