ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

ปฏิวัติวัฏจักรคาร์บอน (5)

: สังคมจุลินทรีย์แห่งทุ่งรวงทอง

 

ในน้ำมีปลา ในนามีข้าว อาจจะไม่ใช่อัตลักษณ์แห่งความอุดมสมบูรณ์แค่ของสยามเมืองยิ้มอีกต่อไปเพราะในแคลิฟอร์เนียก็มีนา และในนาที่นั่นก็มีข้าวด้วยเหมือนกัน

เพิ่งฉลองวันครบรอบเปิดตัวครบหนึ่งศตวรรษอย่างใหญ่โตไปเมื่อปี 2012 ตอนนี้ สถานีทดลองข้าว (Rice Experiment Station) ในเมืองบิกก์ แคลิฟอร์เนีย (Biggs, California) กำลังจะก้าวเข้าสู่ทศวรรษใหม่อีกครั้งอย่างเข้มแข็ง ด้วยพันธกิจเพื่อพัฒนาการปลูกข้าวอย่างมั่นคง มั่งคั่งและยั่งยืนสำหรับชุมชนชาวนาในแคลิฟอร์เนีย

สถานีทดลองข้าวเก่าแก่แห่งนี้เป็นหัวจักรสำคัญของการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการทำนาในประเทศสหรัฐอเมริกาที่อุ่นหนาฝาคั่งไปด้วยเครื่องไม้เครื่องมือที่ทันสมัยและครบวงจร พร้อมทั้งยังมีแปลงนาทดลอง และสายสัมพันธ์อันดีกับสถาบันพี่เลี้ยงที่เป็นมหาวิทยาลัยวิจัยชั้นนำของโลก อย่างมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ (University of California Berkeley) อีกด้วย

“ด้วยผลผลิตที่เพิ่มสูงขึ้น ข้าวสายพันธุ์ใหม่ๆ ที่ทางสถานีได้พัฒนาขึ้นมานั้นถือเป็นคุณูปการอย่างใหญ่หลวงกับกลุ่มชาวนา พวกเกษตรกรจริงๆ นั้นจะสนใจแค่การผลิตพืชพันธุ์ที่พวกเขาปลูกเท่านั้น พวกเขาไม่ได้มีเงินหรือทรัพยากรมากมายพอจะทำวิจัยอะไรพวกนี้ได้ งานของสถานีจึงมีประโยชน์อย่างมหาศาล” บริซ เลาป์เป (Brice Lauppe) ตัวแทนเกษตรกรจากสหกรณ์ผู้ปลูกข้าวในแคลิฟอร์เนีย (Farmers’ Rice Cooperative) กล่าว

ปัญหาของแคลิฟอร์เนียก็คือภูมิอากาศที่หนาวเย็น ซึ่งอาจจะไม่ตรงต้องตามอุปนิสัยของต้นข้าวสักเท่าไรอีกทั้งพันธุ์ข้าวที่มีก็ยังไม่หลากหลาย ส่วนใหญ่ที่นิยมปลูกกันก็จะเป็นข้าวเม็ดกลาง (medium grain rice) ซึ่งก็เป็นโฟกัสหลักของงานวิจัยของทางสถานีบิกก์

ในช่วงแรกงานวิจัยของบิกก์จะเน้นงานวิจัยของนักผสมพันธุ์ข้าวจากกระทรวงเกษตร สหรัฐอเมริกา (US Department of Agriculture) แต่การทำงานผ่านระบบของรัฐ ไม่ว่าจะที่ไหนอาจจะมีความซับซ้อน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงนโยบาย

เพื่อให้งานวิจัยไม่ติดขัดและทุกงานสามารถดำเนินไปได้ตามความต้องการของทางกลุ่มเกษตรกร พวกเขาได้ตั้งคณะกรรมการวิจัยข้าวแคลิฟอร์เนีย (California rice research board) เพื่อดูภาพรวมในด้านงานวิจัยให้สอดคล้องกับความต้องการของกลุ่มและการแข่งขันในตลาด

นอกจากนี้ ทางกลุ่มชาวนาก็รวมตัวกันแล้วตกลงแบ่งส่วนผลกำไรจากการขายของพวกเขาเอามาลงขันเป็นเงินทุนวิจัย ซึ่งจริงๆ แล้วไม่เยอะ แค่ราวๆ 7 เซนต์ (ราวๆ 2 บาท 50 สตางค์) ต่อการขายข้าวกระสอบร้อยปอนด์ 1 ถุง (hundredweight sack) แต่พอรวมกันเยอะๆ ก็กลายเป็นเงินทุนวิจัยขนาดย่อมที่มากพอจะขับเคลื่อนงานวิจัยดีๆ สายพันธุ์ดีๆ ได้อย่างรวดเร็วทันใจ แข่งขันได้ ไม่ติดขัด

ถึงทุกวันนี้ ทางสถานีได้ปล่อยสายพันธุ์ข้าวออกมาสู่ชุมชนเกษตรกรแล้วมากกว่า 44 สายพันธุ์ทั้งสายพันธุ์ทนหนาว สายพันธุ์ทนโรค และอีกหลายสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงจนน่าประทับใจ แม้จะปลูกในสภาพอากาศที่อาจจะเป็นใจบ้างไม่เป็นใจบ้างก็ตาม

ซึ่งสายพันธุ์ข้าวที่ตอบโจทย์ตรงตามความต้องการของเกษตรกรนี้มีผลอย่างมากในการแข่งขันในเชิงพาณิชย์ทั้งในระดับท้องถิ่นและในระดับสากล

นอกจากนี้ ที่สถานีบิกก์ยังมีความสนใจในงานวิจัยในเรื่องของกลิ่น รสและเนื้อสัมผัสของข้าวในกลุ่มเม็ดยาว (long-grain rice) ซึ่งรวมถึงข้าวบาสมาติ (Basmati) และข้าวหอมมะลิ (Jasmine) อีกด้วย

“ผมไม่คิดว่าเราจะยังมีธุรกิจอยู่ได้ (ถ้าไม่มีสถานีวิจัยนี้) เราคงถูกคู่แข่งเบียดตกสนามไปนานแล้ว” ชาร์ลีย์ แมททิวส์ จูเนียร์ (Charley Mathews Jr.) สมาชิกในกลุ่มเกษตรกรผู้ปลูกข้าวในรัฐแคลิฟอร์เนียกล่าวสำหรับชาร์ลีย์ การลงขันระดมทุนครั้งนี้คุ้มค่า และสร้างความสามารถในการแข่งขันในตลาดให้กับพวกเขาได้เป็นอย่างดี

ทว่า ถ้ามองในมุมความยั่งยืน (sustainability) เรื่องประเด็นการทำเกษตรกรรมนี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอย่างดุเด็ดเผ็ดร้อนว่าจะในความเป็นจริงจะยอมรับได้มั้ยว่าการทำเกษตรกรรมนั้นเป็นกิจกรรมที่เป็นมิตรกับธรรมชาติ?

 

ด้านหนึ่ง พืชสามารถดูดเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ในการสังเคราะห์แสง ซึ่งก็จะช่วยลดปัญหาการปล่อยคาร์บอนและก๊าซเรือนกระจกลงไปได้บ้าง ทว่า ถ้าพิจารณาจากกระบวนการอื่นที่เกี่ยวข้อง อาทิ การหายใจของพืช การขนส่ง การผลิตปุ๋ย และการจัดการน้ำเพื่อการเกษตรนั้นล้วนแล้วแต่ปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไดซ์ออกมากันทั้งสิ้น ซึ่งถ้าเอามาหักลบกันกับปริมาณคาร์บอนที่พืชดึงเอาเข้าไปใช้กระบวนการสังเคราะห์แสงแล้ว สุทธิก็ยังอาจจะบอกยากว่าผลรวมท้ายที่สุดแล้วจะออกมาติดลบ หรือเป็นบวก

แต่นั่นคือการมองแบบโลกสวย เพราะในความเป็นจริง ทุกสิ่งบนโลกสอดประสานกันเป็นเหมือนออเครสตราวงใหญ่ ไม่ว่าจะทำอะไรแตะตรงไหน ผลกระทบที่ไม่คาดคิดก็อาจจะเกิดขึ้นได้อยู่เสมอ

ปรากฏว่าเทคโนโลยีการทำนาข้าวในปัจจุบันนั้นส่งผลกระทบชัดเจนกับสิ่งแวดล้อม และอาจทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาสู่ชั้นบรรยากาศมากถึง 12 เปอร์เซ็นต์ซึ่งถือเป็นตัวเลขที่สูงมาก หากจะแพ้ก็มีเพียงแค่เนื้อวัวเท่านั้นเอง

 

เบทานี โคโลดี (Bethany Kolody) และทีมวิจัยนำโดยจิลเลี่ยน แบนฟิลด์ (Jillian Banfield) จากสถาบันนวัตกรรมจีโนมิกส์ (Innovative Genomics Institute) มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ เผยว่าตัวการในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาสู่สาธารณะจริงๆ แล้วคือพวกจุลินทรีย์ที่อยู่ในดินที่ได้รับผลกระทบจากการทำนาข้าว ส่วนต้นข้าวมีผลมากแค่ไหนยังไม่รู้

อย่าลืมว่าในการทำนาข้าวนั้นจะต้องมีการผันน้ำเข้านา และขังน้ำเอาไว้ในนา ซึ่งจะมีข้อดีคือช่วยลดศัตรูพืช แต่ก็จะทำให้สภาพแวดล้อมใต้ดินนั้นกลายเป็นสภาวะไร้อากาศ ซึ่งจะส่งผลให้สังคมจุลินทรีย์ในดินนั้นเปลี่ยนไปอย่างเห็นได้ชัด

ในขณะที่แบคทีเรียในกลุ่มใช้อากาศที่เคยโตได้ดีตอนก่อนทำนาก็จะค่อยๆ ลดจำนวนลงในสภาวะที่โดนน้ำขัง จุลินทรีย์บางกลุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกที่อยู่ในกลุ่มสร้างก๊าซมีเทนจะเริ่มโตได้ดีขึ้นและอาจจะโดดเด่นขึ้นมา ซึ่งแบคทีเรียในกลุ่มที่ปล่อยก๊าซมีเทนออกมาได้นี่แหละที่ทำให้สถานการณ์ในทุ่งนาน่าปริวิตก

เพราะในการเจริญของพวกมัน จะมีก๊าซมีเทนจำนวนมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมาด้วยเป็นของแถม

 

แม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นตัวหลักที่ทั่วโลกต่างก็กำลังพยายามจัดการ แต่ถ้ามองในแง่ความร้ายกาจ มีเทนก็ยังอาจจะถือเป็นก๊าซเรือนกระจกเบอร์หนึ่งได้ เพราะสามารถกักความร้อนได้ดียิ่งกว่าคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 25 เท่าเลยทีเดียว

ทว่า ยังมีคำถามอีกมากมายที่ยังคงต้องการคำตอบ ในเวลานี้ เบทานีและทีมยังไม่สามารถระบุได้ว่าแบคทีเรียตัวไหนกันแน่ที่น่าจะเป็นตัวการหลักเบื้องหลังกระบวนการเหล่านี้

เธอและทีมวิจัยเริ่มติดต่อสถานีทดลองข้าวบิกก์ และเริ่มดำเนินการเก็บตัวอย่างแบคทีเรียและรากข้าวจากชั้นดินที่ความลึกในระดับต่างๆ เพื่อนำมาหาลำดับพันธุกรรมของจุลินทรีย์ทั้งหมดในสิ่งแวดล้อมด้วยวิธีการที่เรียกว่าเมตาจีโนมิกส์ (metagenomics)

เทคนิคเมตาจีโนมิกส์นี้จะช่วยให้เบตานีสามารถเข้าใจพลวัตรและการเปลี่ยนแปลงของสังคมจุลินทรีย์ในระบบนิเวศน์นาข้าวได้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น เธอมั่นใจว่าในอีกไม่นานเธอจะสามารถบอกได้ว่าแบคทีเรียชนิดไหนกันแน่ที่เป็นตัวการในการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาบ้างในแต่ละช่วงระยะเวลาในฤดูทำนา

ยิ่งไปกว่านั้น เบตานียังมีแผนที่จะตามล่าหายีนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างและคายก๊าซมีเทนออกมาในนาข้าวให้ได้เพื่อจะได้ออกแบบระบบแก้ไขยีนไปปรับแต่งเพื่อลดการปลดปล่อยก๊าซมีเทน หรือแม้แต่กำจัดยีนพวกนั้นออกให้หมดไปเลยก็อาจจะเป็นได้

ผลของเทคนิคเมตาจีโนมิกส์นี้จะช่วยให้เบตานีและทีมของเธอสามารถเข้าถึงลำดับทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ทั้งหมดในสิ่งแวดล้อมได้ ซึ่งอาจจะช่วยให้พวกเธอสามารถจำแนกและคัดแยกแบคทีเรียชนิดใหม่ๆ ที่พวกเรายังไม่เคยรู้จักเลยออกมาเพื่อสเกลอัปและใช้ประโยชน์ต่อไปในเชิงอุตสาหกรรมได้อีกด้วย

 

การทดลองแบบนี้มีโอกาสสูงมากที่จะเจอแบคทีเรียเจ๋งๆ ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ อาทิ พวกที่สามารถเร่งการเจริญหรือการอออกรวงของต้นข้าว กระตุ้นให้มีผลผลิตเพิ่มขึ้น หรือแม้แต่พวกที่สามารถสร้างเอนไซม์ที่เอามาใช้ประโยชน์ในการบำบัดสิ่งแวดล้อมเช่นในการกำจัดมีเทนให้ลดลงก็เป็นได้

การทดลองแบบนี้ถ้าทำในสถานีทดลองข้าวในแคลิฟอร์เนีย ผลที่ได้อาจจะน่าสนใจในระดับหนึ่ง

แต่ถ้าทดลองในประเทศที่อุดมสมบูรณ์ไปด้วยความหลากหลายทางชีวภาพในแถบอบอุ่น (ที่ในบางฤดูก็อ้าวระอุ) ก็มีแนวโน้มเป็นไปได้ว่าชนิดของประชากรจุลินทรีย์ที่พบก็อาจจะมีความแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

และถ้าสำรวจอย่างระมัดระวัง โอกาสที่จะเจอขุมทรัพย์ที่ซ่อนเร้นอยู่ในดินก็อาจจะอยู่ไม่ได้ไกลเกินเอื้อม!!!