นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองกับสาหร่ายในฟาร์มแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถกระตุ้นการป้องกันสารเคมีของสาหร่ายโดยเจตนา
เมื่อเทียบกับฟาร์มบนบก การปลูกพืชผลใต้น้ำมาพร้อมกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร ประการหนึ่ง เกษตรกรผู้เลี้ยงสัตว์น้ำไม่สามารถฉีดพ่นยาฆ่าแมลงเพื่อช่วยให้พืชของตนจัดการกับโรคได้ นักชีววิทยา Florian Weinberger จาก GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel ในเยอรมนี กล่าวว่า “เกษตรกรผู้เลี้ยงสัตว์น้ำถูกจับเมื่อเกิดโรค “สารกำจัดศัตรูพืชใด ๆ จะล้างออกทันที” หากไม่มีวิธีป้องกันการแพร่กระจายปรสิตและการติดเชื้ออาจต้องเสียค่าผ่านทางมหาศาล
ขณะนี้ นักวิจัยกำลังหาวิธีใหม่ในการปกป้องสาหร่ายในฟาร์มโดยการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของสาหร่าย เพื่อให้สิ่งมีชีวิตสามารถป้องกันตัวเองได้
เนื่องจากสาหร่ายกำลังได้รับความนิยม ไม่ว่าจะเป็นอาหาร เชื้อเพลิงชีวภาพ หรือสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์มากมายตั้งแต่อาหาร เครื่องสำอาง ไปจนถึงยา ฟาร์มใต้น้ำอันกว้างใหญ่ทอดยาวไปหลายสิบกิโลเมตรตามแนวชายฝั่งในเอเชีย และเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในยุโรปและอเมริกาเหนือ ฟาร์มสาหร่ายทั่วโลกเติบโต 30 ล้านตันต่อปี มูลค่าเกือบ 7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยจีนเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุด ภายในปี 2050 ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าการผลิตอาจสูงถึง 500 ล้านตันแห้ง ซึ่งอาจทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ถึง 20 เปอร์เซ็นต์
เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สาหร่ายใช้การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเพื่อรักษาสุขภาพให้แข็งแรง ในพืชบก บางครั้งนักชีววิทยาสามารถควบคุมพลังโดยกำเนิดนี้โดยใช้วิธีการที่คล้ายกับวิธีที่การฉีดวัคซีนช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันของมนุษย์ โดยการเปิดเผยพืชต่อโรคที่ตกค้าง เช่น โปรตีนที่ก่อให้เกิดโรค การป้องกันตัวเองตามธรรมชาติของมันจะกระตุ้น ทำให้สามารถป้องกันการโจมตีที่แท้จริงได้ง่ายขึ้น “สารกระตุ้นการต่อต้าน” หลายตัวกำลังวางตลาดเพื่อปกป้องพืชผล เช่น กระเทียม แตง หรือยาสูบ
แต่วิธีการเดียวกันนี้ใช้ได้กับสาหร่ายทะเลหรือไม่?
เพื่อศึกษาสิ่งนี้ Weinberger ได้ร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ที่ Ocean University of China ในชิงเต่า Weinberger และทีมงานของเขาได้เปิดเผยสาหร่ายเคลป์ที่เพาะเลี้ยงในเชิงพาณิชย์กับสารที่สาหร่ายผลิตขึ้นเอง เมื่อสาหร่ายถูกโจมตีโดยเชื้อโรค พวกมันจะปล่อยแซคคาไรด์หรือน้ำตาลที่ไม่เป็นพิษออกมาตามธรรมชาติ สาหร่ายที่อยู่ใกล้เคียงสัมผัสได้ถึงสารเคมีเหล่านี้ ซึ่งกระตุ้นให้พวกมันเพิ่มการป้องกันของตัวเอง เช่น การผลิตโปรตีนและสารประกอบอื่นๆ ที่ต้านจุลชีพ และช่วยให้สาหร่ายต่อสู้กับแบคทีเรียและเชื้อรา
นักวิทยาศาสตร์พบว่าการใช้แซ็กคาไรด์เพียงสัปดาห์ละครั้งช่วยลดการสูญเสียต่อโรคได้ การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เพิ่มขึ้นของสาหร่ายยังทำให้พวกเขามีความอ่อนไหวต่อ microalgae ปรสิตน้อยลง
“แนวทางนี้น่าสนใจมาก และฉันก็ชื่นชมความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” แคลร์ กาชอน นักพยาธิวิทยาพืชระดับโมเลกุลจากสมาคมวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งสกอตแลนด์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าว “การเพาะเลี้ยงสาหร่ายที่เข้มข้นกำลังเพิ่มภาระทางเศรษฐกิจให้กับเกษตรกรอย่างรวดเร็ว ฉันได้ยินมาว่าโรคภัยไข้เจ็บในฟาร์มของเกาหลีเลวร้ายมากจนทีวีระดับประเทศประกาศสถานะของพวกเขา”
จนถึงตอนนี้ การบำบัดด้วยแรงต้านทานได้ผลดีที่สุดในต้นกล้าสาหร่าย ซึ่งมักถูกเก็บไว้ในบ่อเพาะเลี้ยงที่มีผู้คนหนาแน่น ด้วยการทำลายล้างจากเชื้อโรคน้อยลง สาหร่ายที่บำบัดแล้วจึงมีความหนาแน่นเป็นสองเท่าของที่ไม่ผ่านการบำบัด
ความประหลาดใจที่น่ายินดีอีกประการหนึ่งคือต้นกล้าที่เกิดจากความต้านทานของ Weinberger เติบโตเร็วพอ ๆ กับเพื่อนร่วมงานที่ไม่ผ่านการบำบัด เป็นเรื่องที่ไม่คาดคิดเพราะนักวิทยาศาสตร์คิดว่าสิ่งมีชีวิตปกติละเว้นจากการรักษาภูมิคุ้มกันของพวกมันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเพราะใช้พลังงานที่สามารถนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นเช่นการเติบโต “ฉันรู้สึกประหลาดใจ” Weinberger กล่าว
สาหร่ายที่โตเต็มที่สามารถกำจัดจุลินทรีย์ได้ดีกว่าเมื่อทำการบำบัด แต่ก็ดึงดูดเพรียงและแมลงศัตรูพืชอื่นๆ ได้เช่นกัน
Weinberger สงสัยว่าการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของสาหร่ายได้เปลี่ยนแปลงแบคทีเรียที่เติบโตบนพื้นผิวของพวกมัน การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งขึ้นอาจทำให้สาหร่ายสูญเสียจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ เช่น จุลินทรีย์ที่ปกป้องพวกมันจากเพรียงและจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย
“เห็นได้ชัดว่าเราบรรลุเป้าหมายของเรา” Weinberger กล่าว
Weinberger หวังที่จะปรับวิธีการนี้อย่างละเอียดโดยการค้นหาสารที่จะนำระบบภูมิคุ้มกันของสาหร่ายไปสู่เป้าหมายเฉพาะจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย แต่ก่อนอื่น นักวิจัยจะต้องเข้าใจไมโครไบโอมของสาหร่ายเองให้มากขึ้น
