แบคทีเรียสังเคราะห์แสงไม่ได้มีแค่กลุ่มเดียว
จากน้ำเพาะสีแดงที่หลายคนคุ้นตา สู่ความเข้าใจว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีหลายกลุ่ม และ PNSB คือกลุ่มสำคัญที่ถูกนำมาใช้ในงานเกษตร
ขวดเพาะแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีแดงจำนวนหลายขวดจากการเพาะขยายจริง
ภาพการเพาะขยายแบคทีเรียสังเคราะห์แสงจากประสบการณ์จริงของผู้เขียน สีของน้ำเพาะเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเกต แต่ไม่ใช่คำตอบทั้งหมดของชนิดหรือคุณภาพของจุลินทรีย์
สรุปสั้น ๆ
เวลาพูดถึง “แบคทีเรียสังเคราะห์แสง” หลายคนอาจนึกถึงน้ำเพาะสีแดง สีม่วง หรือแดงอมชมพู แต่ในความเป็นจริง แบคทีเรียสังเคราะห์แสงไม่ได้มีเพียงกลุ่มเดียว และสีที่คล้ายกันไม่ได้แปลว่าจุลินทรีย์ทุกกลุ่มมีคุณสมบัติเหมือนกันทั้งหมด
บทความนี้ชวนทำความเข้าใจแบบง่าย ๆ ว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีกี่กลุ่ม กลุ่มสีม่วงสะสมกำมะถันและกลุ่มสีม่วงไม่สะสมกำมะถันต่างกันอย่างไร และ PNSB ที่นิยมพูดถึงในงานเกษตรอยู่ตรงไหนในภาพรวมนี้
รู้ไหมว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่เราเรียกกัน จริง ๆ แล้วมีหลายกลุ่ม
เวลาที่เราพูดถึง “แบคทีเรียสังเคราะห์แสง” หลายคนอาจนึกถึงน้ำเพาะสีแดง สีม่วง หรือแดงอมชมพู ที่เคยเห็นในขวดเพาะ แกลลอน บ่อปลา นาข้าว หรือระบบปลูกพืชต่าง ๆ
บางคนเรียกว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสง บางคนเรียกว่า PSB บางคนเรียกว่า PNSB บางคนเรียกง่าย ๆ ว่า “น้ำแดง”
แต่ถ้าถามตรง ๆ แบบภาษาคนง่าย ๆ ก็คือ รู้ไหมครับว่า แบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่เราเรียกกันนั้น จริง ๆ แล้วไม่ได้มีแค่กลุ่มเดียว
คำว่า “แบคทีเรียสังเคราะห์แสง” เป็นคำกว้าง โดยเฉพาะกลุ่มที่เรียกว่า anoxygenic phototrophic bacteria หรือแบคทีเรียที่ใช้แสงเป็นพลังงาน แต่ไม่ได้ปล่อยออกซิเจนออกมาเหมือนพืช สาหร่าย หรือไซยาโนแบคทีเรีย
พูดให้เข้าใจง่ายขึ้นคือ แบคทีเรียที่ใช้แสงได้ ไม่ได้แปลว่าทุกตัวเหมือนกัน
บางกลุ่มเกี่ยวข้องกับกำมะถัน บางกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน บางกลุ่มพบได้ในตะกอน น้ำขัง หรือบริเวณที่มีออกซิเจนน้อย บางกลุ่มใช้สารอินทรีย์เป็นอาหารได้หลากหลาย และบางกลุ่มถูกศึกษามากในงานบำบัดน้ำเสีย สิ่งแวดล้อม และการเกษตร
ในบริบทงานเกษตร กลุ่มที่เรามักพูดถึงกันมากคือ PNSB หรือ Purple Non-Sulfur Bacteria ซึ่งเป็นแบคทีเรียสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน
หมายเหตุจากผู้เขียน: แบคทีเรียสังเคราะห์แสง ที่ผมยังเรียนรู้ไม่จบ
ผมเริ่มศึกษา ทดลอง และเพาะขยายแบคทีเรียสังเคราะห์แสงมาตั้งแต่ปี 2014 ครับ
จุดเริ่มต้นมาจากความสนใจด้านการเกษตร และความตั้งใจอยากช่วยพ่อแม่พี่น้องที่ทำการเกษตร ให้มีแนวทางในการลดต้นทุน และค่อย ๆ พัฒนาวิธีทำเกษตรให้เหมาะกับพื้นที่ของตัวเองมากขึ้น
ตอนนั้น สิ่งที่ทำให้ผมสนใจมากคือ “น้ำสีแดง” ที่หลายคนเพาะขยายกันอยู่ มันไม่เหมือนจุลินทรีย์หลายชนิดที่เราคุ้นเคย ทำไมต้องสีแดง ทำไมต้องตากแดด ทำไมบางขวดแดง บางขวดไม่แดง สีเกี่ยวข้องกับอะไร และถ้าเราจะนำไปใช้กับพืช ดิน น้ำ หรือระบบเกษตรจริง ๆ เราควรเข้าใจมันอย่างไร
จากวันนั้น กว่า 12 ปี ที่ได้รู้จักแบคทีเรียสังเคราะห์แสง จนถึงวันนี้ ผมก็ยังรู้สึกว่าเรื่องนี้ยังไม่จบครับ ยังมีสิ่งที่ต้องเรียนรู้ ทำความเข้าใจ และน่าจะนำไปใช้ประโยชน์กับการเกษตร พืช ดิน น้ำ ต้นไม้ และสิ่งแวดล้อมได้มากกว่านี้
บทความชุดนี้จึงไม่ใช่แค่การกลับมาเล่าเรื่องเดิมซ้ำอีกครั้ง แต่เป็นการกลับมาจัดเรื่องนี้ให้เป็นระบบมากขึ้น จากสิ่งที่ผมเคยอ่าน เคยทดลอง เคยเพาะจริง และสิ่งที่ยังอยากเรียนรู้ต่อ
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงคือคำกว้างกว่าที่หลายคนคิด
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงไม่ได้หมายถึงจุลินทรีย์ชนิดเดียว ไม่ได้หมายถึงน้ำเพาะสีแดงเพียงแบบเดียว และไม่ได้หมายความว่าแบคทีเรียทุกกลุ่มที่ใช้แสงได้ จะมีวิธีดำรงชีวิตเหมือนกันทั้งหมด
พืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย สามารถสังเคราะห์แสงแบบที่ปล่อยออกซิเจนได้ หรือที่เรียกว่า oxygenic photosynthesis
แต่แบคทีเรียสังเคราะห์แสงหลายกลุ่มที่เราพูดถึงในบทความนี้ อยู่ในกลุ่มที่ใช้แสงเป็นพลังงาน แต่ไม่ได้ปล่อยออกซิเจนออกมาแบบพืช กลุ่มนี้เรียกว่า anoxygenic phototrophic bacteria
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีกี่กลุ่ม แบบเข้าใจง่าย
แผนที่เบื้องต้นของแบคทีเรียสังเคราะห์แสง
แผนที่เบื้องต้นของแบคทีเรียสังเคราะห์แสง เพื่อให้เห็นว่า PNSB เป็นเพียงหนึ่งในกลุ่มของแบคทีเรียที่ใช้แสงได้ ไม่ใช่ชื่อเรียกรวมของจุลินทรีย์ทั้งหมด
ภาพรวมแบบง่าย:
แบคทีเรียสังเคราะห์แสง
├─ กลุ่มที่สังเคราะห์แสงแล้วปล่อยออกซิเจน
│ └─ Cyanobacteria
│
└─ กลุ่มที่ใช้แสงแต่ไม่ปล่อยออกซิเจน
├─ Purple Sulfur Bacteria
├─ Purple Non-Sulfur Bacteria หรือ PNSB
├─ Green Sulfur Bacteria
└─ กลุ่มอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
ในบทความชุดนี้ กลุ่มที่เราจะให้ความสำคัญมากที่สุดคือ Purple Non-Sulfur Bacteria หรือ PNSB
กลุ่มสีม่วงที่เกี่ยวข้องกับงานเกษตร: PSB และ PNSB
ภาพเปรียบเทียบเบื้องต้นระหว่าง PSB และ PNSB
แบคทีเรียสีม่วงมีมากกว่าหนึ่งกลุ่ม โดยในงานเกษตรมักพูดถึง PNSB หรือแบคทีเรียสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถันมากกว่า
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงมีอย่างน้อย 2 กลุ่มที่ควรรู้จัก คือ
- Purple Sulfur Bacteria / PSB — กลุ่มสีม่วงที่เกี่ยวข้องกับกำมะถันและสภาพแวดล้อมเฉพาะทาง
- Purple Non-Sulfur Bacteria / PNSB — กลุ่มสีม่วงไม่สะสมกำมะถัน และเป็นกลุ่มที่มักถูกพูดถึงในงานเกษตรมากกว่า
PNSB ไม่ใช่ชื่อของเชื้อตัวเดียว แต่เป็นชื่อกลุ่ม ภายในยังมีหลายสกุล หลายชนิด และหลายสายพันธุ์ เช่น Rhodopseudomonas, Rhodobacter, Rhodospirillum และกลุ่มอื่น ๆ
สีแดง สีม่วง แดงอมชมพู บอกอะไรได้บ้าง
น้ำเพาะแบคทีเรียสังเคราะห์แสงในขวดหลายใบที่มีเฉดสีแตกต่างกัน
สีของน้ำเพาะเป็นข้อมูลสังเกตเบื้องต้นที่มีประโยชน์ แต่ไม่สามารถยืนยันชนิดหรือคุณภาพของจุลินทรีย์ได้ทั้งหมด
สีของน้ำเพาะเป็นสัญญาณที่มีประโยชน์ครับ เพราะแบคทีเรียสังเคราะห์แสงกลุ่มสีม่วง เช่น PNSB มีเม็ดสีบางชนิดที่เกี่ยวข้องกับการรับพลังงานแสง เช่น bacteriochlorophyll และกลุ่ม carotenoids
แต่สีไม่ได้บอกทุกอย่าง
สีแดงไม่ได้แปลว่าเป็น PNSB เสมอไป สีม่วงไม่ได้แปลว่าเชื้อมีคุณภาพดีเสมอไป สีจางไม่ได้แปลว่าใช้ไม่ได้เสมอไป และสีเข้มก็ไม่ได้แปลว่ามีปริมาณเชื้อสูงหรือเหมาะกับการใช้กับพืชเสมอไป
สีควรถูกใช้เป็นข้อมูลประกอบร่วมกับกลิ่น ตะกอน ความขุ่น เวลา สูตรอาหาร แสง และการทำซ้ำ
สี กลิ่น ตะกอน และการทำซ้ำ: สิ่งที่คนเพาะควรสังเกต
ขวดน้ำเพาะแบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่มีสี ความขุ่น และตะกอนแตกต่างกันให้สังเกต
การสังเกตน้ำเพาะไม่ควรดูเพียงสีเท่านั้น แต่ควรพิจารณาร่วมกับลักษณะของตะกอน ความใส ความขุ่น และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างการเพาะ
ถ้าเราพูดกันในมุมคนเพาะจริง สีเป็นเพียงจุดเริ่มต้นครับ
สิ่งที่ควรสังเกตร่วมกัน คือ สี กลิ่น ตะกอน ความใสหรือความขุ่น เวลาที่เริ่มเปลี่ยนแปลง สูตรอาหารที่ใช้ แสงที่ได้รับ อุณหภูมิ และผลลัพธ์เมื่อเพาะซ้ำด้วยวิธีเดิม
ตะกอนในขวดเพาะอาจเกี่ยวข้องกับเซลล์จุลินทรีย์ที่เพิ่มจำนวน เศษอาหารหรือวัตถุดิบที่ตกค้าง การรวมตัวของสารบางชนิดในน้ำเพาะ การเปลี่ยนแปลงของค่า pH หรือการเจริญของจุลินทรีย์กลุ่มอื่นร่วมด้วย
การทำซ้ำสำคัญมาก เพราะถ้าเราทำครั้งเดียวแล้วได้ผล เราอาจยังไม่รู้ว่าเกิดจากหัวเชื้อ อาหาร แดด อุณหภูมิ น้ำที่ใช้ หรือเป็นเพียงความบังเอิญของรอบนั้น แต่ถ้าทำซ้ำหลายครั้งด้วยวิธีใกล้เคียงกัน แล้วผลออกมาไปในทิศทางคล้ายกัน เราจะเริ่มมั่นใจมากขึ้นว่า “ระบบเพาะของเรา” มีทิศทางอย่างไร
ใช้หลักกาลามสูตรกับเรื่องจุลินทรีย์
เรื่องจุลินทรีย์เป็นเรื่องที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าครับ เราเห็นได้แค่ผลบางอย่าง เช่น สีของน้ำเพาะ กลิ่น ตะกอน การเปลี่ยนแปลงของพืช หรือผลลัพธ์หลังนำไปใช้
เพราะแบบนี้ ผมคิดว่าเวลาเราเรียนรู้เรื่องแบคทีเรียสังเคราะห์แสง หรือจุลินทรีย์กลุ่มใดก็ตาม เราควรใช้หลักคิดที่ระวังและเปิดใจไปพร้อมกัน
ไม่เชื่อทันที
และก็ไม่ปฏิเสธทันที
อ่าน
ทดลอง
สังเกต
ทำซ้ำ
และค่อย ๆ ตรวจสอบจากข้อมูลที่พอจะสืบค้นต่อได้
ผมคิดว่าวิชาการควรเป็นเข็มทิศครับ ไม่ใช่กำแพง เข็มทิศช่วยให้เราไม่หลงทาง ช่วยให้เรารู้ว่าควรค้นคำไหน ควรระวังเรื่องอะไร และควรแยกข้อมูลแบบไหนออกจากกัน
สรุป: เริ่มจากแผนที่ ก่อนลงลึกเรื่อง PNSB
ถ้าสรุปบทความตอนนี้ให้สั้นที่สุด ผมอยากให้จำไว้ก่อนว่า
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงไม่ได้มีแค่กลุ่มเดียว
คำว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสงเป็นคำกว้างมาก ข้างในยังมีหลายกลุ่ม หลายสภาพแวดล้อม หลายวิธีใช้พลังงาน และหลายบทบาทในธรรมชาติ
ในบริบทงานเกษตร กลุ่มที่มักถูกพูดถึงมากคือ PNSB — Purple Non-Sulfur Bacteria หรือแบคทีเรียสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน
สีแดง สีม่วง หรือแดงอมชมพูของน้ำเพาะ เป็นข้อมูลสังเกตที่มีประโยชน์ แต่ไม่ใช่คำตอบทั้งหมด
ถ้าอยากเข้าใจเรื่องนี้ให้มากขึ้น ควรเริ่มจากการแยกกลุ่มให้ถูก อ่าน ทดลอง สังเกต ทำซ้ำ และสืบค้นต่อจากแหล่งข้อมูลที่ตรวจสอบได้
Bridge ไปตอนที่ 2: เจาะลึกแบคทีเรียสังเคราะห์แสง
บทความตอนนี้เป็นเพียงการวาง “แผนที่เริ่มต้น” ครับ
ในตอนที่ 2 เราจะค่อย ๆ ไปต่อกันว่า PNSB ต่างจาก PSB อย่างไร ทำไมกลุ่ม PNSB จึงถูกนำมาศึกษาและใช้งานกับเกษตรมากกว่า และทำไมชื่ออย่าง Rhodopseudomonas palustris จึงถูกพูดถึงบ่อยในงานวิจัยและการประยุกต์ใช้จริง
คำถามที่พบบ่อย
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงคืออะไร?
แบคทีเรียสังเคราะห์แสง คือกลุ่มจุลินทรีย์ที่สามารถใช้พลังงานจากแสงเข้ามาเกี่ยวข้องกับการดำรงชีวิตของตัวเองได้ แต่ไม่ได้หมายความว่าแบคทีเรียทุกกลุ่มจะสังเคราะห์แสงแบบเดียวกับพืช
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงมีแค่กลุ่มเดียวไหม?
ไม่มีแค่กลุ่มเดียวครับ แบคทีเรียสังเคราะห์แสงเป็นคำกว้าง ภายในยังมีหลายกลุ่ม เช่น Cyanobacteria, Purple Sulfur Bacteria, Purple Non-Sulfur Bacteria หรือ PNSB, Green Sulfur Bacteria และกลุ่มอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้แสงเป็นพลังงาน
PNSB คืออะไร?
PNSB ย่อมาจาก Purple Non-Sulfur Bacteria ภาษาไทยอาจเรียกว่า แบคทีเรียสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน เป็นกลุ่มแบคทีเรียสังเคราะห์แสงแบบไม่ปล่อยออกซิเจน และเป็นกลุ่มที่ถูกนำมาศึกษาและพูดถึงมากในงานเกษตร สิ่งแวดล้อม การบำบัดน้ำเสีย และเทคโนโลยีชีวภาพบางด้าน
PSB กับ PNSB เหมือนกันไหม?
ไม่เหมือนกันทั้งหมดครับ PSB ในความหมายทางวิชาการมักหมายถึง Purple Sulfur Bacteria หรือแบคทีเรียสีม่วงกลุ่มสะสมกำมะถัน ส่วน PNSB คือ Purple Non-Sulfur Bacteria หรือแบคทีเรียสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน
น้ำเพาะสีแดงแปลว่าเป็น PNSB แน่นอนไหม?
ไม่สามารถสรุปได้จากสีอย่างเดียวครับ ถ้าต้องการยืนยันชนิดเชื้อจริง ๆ ต้องใช้การตรวจวิเคราะห์ที่เหมาะสมในห้องปฏิบัติการ
ถ้าจะเพาะใช้กับพืช ควรดูแค่ว่าสีแดงหรือไม่?
ไม่ควรดูแค่สีครับ ควรดูร่วมกับกลิ่น ตะกอน ความขุ่น เวลาในการเปลี่ยนสี สูตรอาหารที่ใช้เพาะ แสง อุณหภูมิ ความสม่ำเสมอเมื่อเพาะซ้ำ และผลหลังนำไปใช้กับพืชหรือระบบปลูก
ทำไมบทความนี้ยังไม่ลงลึกเรื่อง Rhodopseudomonas palustris?
เพราะบทความนี้เป็นตอนเปิดซีรีส์ครับ เป้าหมายคือการวางแผนที่ความรู้ก่อน ส่วนเรื่อง Rhodopseudomonas palustris และรายละเอียดเชิงลึกของ PNSB จะอยู่ในตอนถัดไป
เอกสารและคำค้นสำหรับสืบค้นต่อ
บทความนี้เรียบเรียงจากฐานความรู้เกี่ยวกับแบคทีเรียสังเคราะห์แสง กลุ่ม anoxygenic phototrophic bacteria, Purple Sulfur Bacteria, Purple Non-Sulfur Bacteria และแนวคิดการสังเกตการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในภาคปฏิบัติ
คำค้นสำหรับสืบค้นต่อ
- photosynthetic bacteria
- phototrophic bacteria
- anoxygenic phototrophic bacteria
- oxygenic photosynthesis
- Cyanobacteria
- Purple Sulfur Bacteria
- Purple Non-Sulfur Bacteria
- PNSB
- PSB
- bacteriochlorophyll
- carotenoids
- microbial culture observation
- Rhodopseudomonas
- Rhodobacter
Reference note:
บทความนี้เรียบเรียงจากฐานความรู้เรื่อง photosynthetic bacteria, anoxygenic phototrophic bacteria, Purple Sulfur Bacteria และ Purple Non-Sulfur Bacteria ร่วมกับประสบการณ์การศึกษา ทดลอง และเพาะขยายแบคทีเรียสังเคราะห์แสงของผู้เขียน ตั้งแต่ปี 2014
บทความนี้มีเป้าหมายเพื่อวางแผนที่ความรู้เบื้องต้น ไม่ใช่การยืนยันชนิดเชื้อจากลักษณะภายนอกของน้ำเพาะ หากต้องการยืนยันชนิดหรือสายพันธุ์ของจุลินทรีย์ จำเป็นต้องใช้การตรวจวิเคราะห์ที่เหมาะสม
