สุดยอด ! "แบคทีเรีย" ปฏิวัติโลก โดย "เทคโนโลยีชีวภาพ"

        ชีววิทยาเชิงเทคโนโลยี (BioTech) เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่ประยุกต์ใช้ความรู้ทางชีววิทยาและเทคโนโลยีเข้าด้วยกัน เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์และบริการใหม่ๆ ที่ช่วยแก้ปัญหาต่างๆ ของมนุษย์ แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศต่างๆ และมีส่วนสำคัญต่อชีวิตของมนุษย์ เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพลิกโลกในหลายด้าน ดังนี้

1. การผลิตอาหารและยา

        แบคทีเรียถูกนำมาใช้ผลิตอาหารและยาต่างๆ มานานแล้ว เช่น การใช้ยีสต์ในการหมักเบียร์และไวน์ การใช้แบคทีเรียในการผลิตนมเปรี้ยวและโยเกิร์ต การใช้แบคทีเรียในการผลิตยาปฏิชีวนะ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพัฒนาการผลิตอาหารและยาให้มีประสิทธิภาพและปลอดภัยยิ่งขึ้น เช่น การผลิตเนื้อสัตว์และอาหารทะเลจากแบคทีเรีย การผลิตยารักษาโรคที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยยิ่งขึ้น

2. การผลิตพลังงาน

        แบคทีเรียสามารถผลิตพลังงานจากแหล่งต่างๆ เช่น สารอินทรีย์ แสงแดด และความร้อน เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพัฒนาการผลิตพลังงานจากแหล่งเหล่านี้ให้มีประสิทธิภาพและยั่งยืนยิ่งขึ้น เช่น การผลิตไบโอดีเซลจากแบคทีเรีย การผลิตไฟฟ้าจากแบคทีเรีย การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากแบคทีเรีย

3. การจัดการสิ่งแวดล้อม

        แบคทีเรียสามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ต่างๆ เช่น ขยะเปียก น้ำเสีย และสารพิษ เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพัฒนาการจัดการสิ่งแวดล้อมให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น เช่น การใช้แบคทีเรียย่อยสลายขยะ ลดมลพิษทางน้ำและอากาศ

4. การวินิจฉัยและรักษาโรค

        แบคทีเรียสามารถใช้ในการวินิจฉัยและรักษาโรคต่างๆ เช่น การใช้แบคทีเรียในการระบุเชื้อโรค การใช้แบคทีเรียในการผลิตวัคซีน การใช้แบคทีเรียในการรักษาโรคมะเร็ง เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพัฒนาการวินิจฉัยและรักษาโรคให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

ตัวอย่างเทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียในปัจจุบัน ได้แก่

• การใช้แบคทีเรียผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์ม

        การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มแบบดั้งเดิมจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี เช่น กรด หรือด่าง ในการย่อยสลายน้ำมันปาล์มให้เป็นกรดไขมันอิสระ (FFA) จากนั้นจึงใช้เมทานอลในการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (transesterification) กรดไขมันอิสระให้เป็นไบโอดีเซล การใช้แบคทีเรียผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มเป็นกระบวนการผลิตที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากแบคทีเรียสามารถย่อยสลายน้ำมันปาล์มให้เป็นกรดไขมันอิสระได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี ส่งผลให้กระบวนการผลิตมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

• การใช้แบคทีเรียผลิตไฟฟ้าจากน้ำเสีย

        การใช้แบคทีเรียผลิตไฟฟ้าจากน้ำเสียเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่น่าสนใจ เนื่องจากเป็นกระบวนการผลิตไฟฟ้าที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพ โดยแบคทีเรียจะย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เซลล์เชื้อเพลิงจุลชีพ (microbial fuel cell, MFC) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากแบคทีเรีย MFC ประกอบด้วยสองขั้วไฟฟ้า โดยขั้วไฟฟ้าหนึ่งจะเป็นแหล่งของอิเล็กตรอน (anode) และขั้วไฟฟ้าอีกขั้วหนึ่งจะรับอิเล็กตรอน (cathode) แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใน MFC จะดูดซับสารอินทรีย์ในน้ำเสียไปยังขั้วไฟฟ้า anode จากนั้นแบคทีเรียจะย่อยสลายสารอินทรีย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและน้ำ อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแบคทีเรียจะไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้า cathode ซึ่งจะรับอิเล็กตรอนเหล่านี้และสร้างกระแสไฟฟ้า

• การใช้แบคทีเรียย่อยสลายขยะพลาสติก

        การใช้แบคทีเรียย่อยสลายขยะพลาสติกเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่น่าสนใจ เนื่องจากเป็นกระบวนการย่อยสลายพลาสติกที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพ ช่วยลดปริมาณขยะพลาสติกในสิ่งแวดล้อมและลดมลพิษที่เกิดจากพลาสติก พลาสติกเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ยากในธรรมชาติ ใช้เวลาหลายร้อยปีหรือหลายพันปีในการย่อยสลาย ซึ่งก่อให้เกิดปัญหามลพิษในสิ่งแวดล้อม เช่น อุดตันท่อระบายน้ำ ปนเปื้อนดินและน้ำ ทำลายระบบนิเวศ เป็นต้น แบคทีเรียบางชนิดสามารถย่อยสลายพลาสติกได้ โดยแบคทีเรียเหล่านี้จะผลิตเอนไซม์ที่ย่อยสลายโมเลกุลของพลาสติกให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถย่อยสลายได้ต่อไป

• การใช้แบคทีเรียผลิตวัคซีนป้องกันโรคโควิด-19

การใช้แบคทีเรียผลิตวัคซีนป้องกันโรคโควิด-19 เป็นแนวทางที่เป็นไปได้และกำลังได้รับการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง วัคซีนป้องกันโรคโควิด-19 ในปัจจุบันมี 2 ประเภทหลักๆ คือ วัคซีนเชื้อตาย และวัคซีน mRNA

        วัคซีนเชื้อตายเป็นวัคซีนที่ผลิตจากเชื้อโรคที่ตายแล้วหรืออ่อนฤทธิ์ วัคซีนชนิดนี้กระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันต่อเชื้อโรคโดยการกระตุ้นให้เซลล์เม็ดเลือดขาวสร้างแอนติบอดี

        วัคซีน mRNA เป็นวัคซีนที่ใช้สารพันธุกรรมของเชื้อโรคในการกระตุ้นให้เซลล์ในร่างกายสร้างโปรตีนสไปค์ของเชื้อโรค โปรตีนสไปค์เป็นโปรตีนที่อยู่บนผิวของเชื้อโควิด-19 ที่ทำหน้าที่ยึดเกาะกับเซลล์ของมนุษย์

• การใช้แบคทีเรียรักษาโรคมะเร็ง

        การใช้แบคทีเรียรักษาโรคมะเร็งเป็นแนวทางที่เป็นไปได้และกำลังได้รับการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แบคทีเรียบางชนิดสามารถผลิตสารที่มีคุณสมบัติในการต้านมะเร็งได้ เช่น

        สารพิษต่อเซลล์มะเร็ง สารพิษต่อเซลล์มะเร็งสามารถทำลายเซลล์มะเร็งได้โดยตรง

        สารกระตุ้นภูมิคุ้มกัน สารกระตุ้นภูมิคุ้มกันสามารถกระตุ้นให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายโจมตีเซลล์มะเร็ง

        สารยับยั้งการแบ่งเซลล์มะเร็ง สารยับยั้งการแบ่งเซลล์มะเร็งสามารถหยุดยั้งการแบ่งตัวของเซลล์มะเร็ง

เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะพัฒนาต่อไปในอนาคต และอาจพลิกโลกในหลายด้าน ช่วยให้มนุษย์สามารถแก้ปัญหาต่างๆ ได้อย่างยั่งยืน