Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.3 หัวข้อ Spooky action at a distance: quantum entanglement that frightened Einstein wins 2022 Nobel prize in Physics เจาะลึกวิวัฒนาการทฤษฎีควอนตัมและการประยุกต์ใช้

Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.3 หัวข้อ Spooky action at a distance: quantum entanglement that frightened Einstein wins 2022 Nobel prize in Physics เจาะลึกวิวัฒนาการทฤษฎีควอนตัมและการประยุกต์ใช้

31 ตุลาคม 2565 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาพิเศษ Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.3 หัวข้อ Spooky action at a distance: quantum entanglement that frightened Einstein wins 2022 Nobel prize in Physics แบบ Hybrid ปิดท้ายเสวนาซีรีส์โนเบลประจำปี 2565 โดยได้รับเกียรติจากอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญด้านควอนตัม ศิษย์เก่าภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล อาทิ ดร. ธนภัทร์ ดีสุวรรณ จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี, ดร.เอกรัฐ พงษ์โอภาส และ ดร. รุจิภาส บวรทวีปัญญา จากสาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์, และ ดร.ฟัตต๊ะห์ สกุลดี จาก International Centre for Theory of Quantum Technologies (ICTQT), University of Gdansk, Poland ร่วมพูดคุยเจาะลึกเกี่ยวกับเรื่องราวการวิจัย และสาระน่ารู้ของปรากฏการณ์ความพัวพันเชิงควอนตัมของคู่อนุภาคที่อยู่ห่างกัน (quantum entanglement) ซึ่งขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ โดยมี ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สุจินต์ สุวรรณะ อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นผู้ดำเนินรายการ ณ ห้องประชุม K102 อาคารเฉลิมพระเกียรติ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พญาไท และถ่ายทอดสดผ่านทาง Facebook live โดยมีผู้รับชมรวมกว่า 50 คน

ในการเสวนา ดร. ธนภัทร์ ดีสุวรรณ ได้เล่าพื้นฐานแนวคิดของทฤษฎีควอนตัมว่า เป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ในระบบขนาดเล็ก ๆ เช่น ชั้นพลังงานของอะตอม การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เป็นต้น โดยเปลี่ยนมุมมองว่าอนุภาคสามรถประพฤติตัวเป็นคลื่นได้ ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมของสิ่งเล็ก ๆ ได้ดียิ่งขึ้น แต่ทฤษฎีนี้กลับไม่สามารถระบุตำแหน่งและการเคลื่อนที่ที่ชัดเจนของสิ่งที่เราสนใจศึกษาได้ โดยบอกได้เป็นค่าความน่าจะเป็นเสมอ

ด้วยเหตุนี้จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนรวมถึง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) คิดว่าทฤษฎีควอนตัมนั้นไม่ผิดแต่เป็นทฤษฎีที่ไม่สมบูรณ์ เนื่องจากมองว่าทฤษฎีที่สมบูรณ์จะต้องบอกค่าของสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจน นำไปสู่การร่วมกับนักฟิสิกส์อีก 2 ท่านคือ บอริส โพโดลสกี้ (Boris Podolsky) และ นาธาน โรเซน (Nathan Rosen) เรียกชื่อทั้ง 3 ท่านย่อ ๆ ว่า EPR เสนอการทดลองเชิงความคิดเพื่อพิสูจน์ว่าทฤษฎีควอนตัมนั้นไม่สมบูรณ์ ซึ่งแม้ว่าข้อโต้แย้งของไอน์สไตน์นั้นจะค่อนข้างน่าเชื่อถือและสอดคล้องกับสามัญสำนึกปรกติ แต่ก็ยังไม่สามารถที่จะแสดงอย่างไร้ข้อโต้แย้งได้อยู่ดีว่าธรรมชาติไม่ได้เป็นไปตามที่ทฤษฎีควอนตัมบรรยาย เพราะผลจากการทดลองเชิงความคิดของไอน์สไตน์และแบบควอนตัมนั้นยังคงสอดคล้องกันทุกประการ และทำให้การถกเถียงเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของทฤษฎีควอนตัมนั้นกลายไปเป็นคำถามเชิงปรัชญาเพราะไม่มีใครหาวิธีทำการทดลองจริงเพื่อพิสูจน์ได้ว่าแนวคิดแบบใดกันแน่ที่ถูกต้องสอดคล้องกับธรรมชาติจริง ๆ

เวลาผ่านไปกว่า 29 ปี จอห์น สจวร์ต เบลล์ (John Stewart Bell) นักฟิสิกส์ชาวไอร์แลนด์เหนือ จึงได้นำเสนอการทดลองเชิงความคิดขึ้นมาและนำมาสู่การสร้างเป็นอสมการของเบลล์ (Bell’s inequality) ที่ทำให้สามารถแยกคำอธิบายแต่ละแบบออกจากกันได้ และเป็นการทำให้คำถามเชิงปรัชญากลับมาเป็นวิทยาศาสตร์อีกครั้ง แต่ในตอนนั้นก็ยังไม่มีการทดลองจริง ๆ เกิดขึ้น

จนกระทั่งปี ค.ศ. 1972 ดร.จอห์น ฟรานซิส เคลาเซอร์ (John F. Clauser) นักฟิสิกส์ทฤษฎีและการทดลองชาวอเมริกัน ได้พัฒนาแนวคิดจากอสมการของเบลล์สู่การทดลองจริงได้เป็นครั้งแรก และชี้ให้เห็นว่าทฤษฎีควอนตัมเป็นจริง ซึ่งผลงานนี้ทำให้ ดร.เคลาเซอร์ ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ในปีนี้นั่นเอง

ดร.เอกรัฐ พงษ์โอภาส ได้อธิบายงานของ ดร. เคลาเซอร์ ที่แยกอนุภาคของแสงจากอะตอมของแคลเซียมเป็น 2 อนุภาค เพื่อทำการวัดค่า spin ซึ่งเป็นสมบัติโมเมนตัมการหมุนของอนุภาค และพบว่าเมื่อเราวัดอนุภาคตัวหนึ่งได้ค่า spin up อีกอนุภาคจะได้ค่า spin down ทันที ซึ่งตรงตามที่ทฤษฎีควอนตัมทำนาย ทั้งยังเป็นการยืนยันว่าความพัวพันทางควอนตัมมีอยู่จริง โดยการความรู้ถึงสถานะของอนุภาคนี้ดูเหมือนมีความเร็วมากกว่าแสง ซึ่งขัดกับสิ่งที่ทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์กล่าวไว้ และการทดลองนี้ยังมีช่องโหว่ที่ทำให้สงสัยได้ว่าเครื่องวัดอนุภาคมีการส่งสัญญาณถึงกันได้ มากกว่าจะผลการทดลองจะมาจากความพัวพันจริง ๆ

ต่อมาในปี ค.ศ. 1982 ศาสตราจารย์ อาลอง แอสเปต์ (Alain Aspect) นักฟิสิกส์เชิงทดลองชาวฝรั่งเศส จากมหาวิทยาลัยปารีส-ซาเคลย์ของฝรั่งเศส ได้ทำการทดลองซึ่งปิดช่องโหว่นี้ลงได้สำเร็จโดยสร้างเครื่องมือเพื่อสลับการวัดสภาวะโพลาไรเซชั่น (polarization) ของอนุภาคแสง (photon) ให้เร็วกว่าที่สัญญาณระหว่างเครื่องวัดทั้งสองจะส่งถึงกันได้ จึงทำให้ ศาสตราจารย์แอสเปต์ ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ในปีนี้ จากการปิดช่องโหว่นี้ และยืนยันความพัวพันทางควอนตัมเช่นกัน

จึงทำให้สรุปได้ว่าเมื่อเราแยกอนุภาคของแสงออกจากกันและทำการวัดค่าของอนุภาคตัวหนึ่ง ค่าของอนุภาคอีกตัวจะเปลี่ยนเป็นอีกค่าทันที ไม่ว่าจะอยู่ห่างไกลแค่ไหน ซึ่งเป็นพื้นฐานในการนำไปพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมที่น่าทึ่ง

และต่อมา ศาสตราจารย์ แอนทัน ไซลิงเงอร์ (Anton Zeilinger) จากมหาวิทยาลัยเวียนนาของออสเตรีย ได้ขยายผลทฤษฎีควอนตัมสู่การประยุกต์ใช้ ผ่านการสาธิตแนวคิดเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายสถานะทางควอนตัม (quantum teleportation) จึงเป็นเหตุให้ ศาสตราจารย์ไซลิงเงอร์ ได้รับรางวัลโนเบลในปีนี้จากการประยุกต์ใช้ทฤษฎีควอนตัม

ในประเด็นนี้ ดร.ฟัตต๊ะห์ สกุลดี ได้อธิบายแนวคิดว่าในการเคลื่อนย้ายสถานะทางควอนตัมว่า เราไม่สามารถส่งต่อข้อมูลต้นฉบับโดยคัดลอกข้อมูลเหมือนการถ่ายเอกสารได้ แต่สามารถส่งต่อข้อมูลคล้ายกับการส่ง Fax โดยเมื่อส่งต่อข้อมูลไปยังปลายทางแล้ว ข้อมูลที่ต้นทางจะหายไป ทำให้การส่งต่อข้อมูลนั้นมีประสิทธิภาพและมีความปลอดภัยมากขึ้น

ปิดท้ายด้วย ดร.รุจิภาส บวรทวีปัญญา ได้เล่าถึงการประยุกต์ใช้ทฤษฎีควอนตัมเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบันและอนาคต โดยใช้ประโยชน์จาก quantum entanglement ในด้านต่าง ๆ เช่น quantum Sensing ซึ่งจะช่วยให้การรับ-ส่ง สัญญาณมีความแม่นยำขึ้น ซึ่งสามารถนำมาปรับปรุงเทคโนโลยี GPS ให้มีความแม่นยำมากขึ้นในอนาคต, quantum Internet ทำให้เราสามารถส่งข้อมูลได้อย่างปลอดภัยและกว้างไกลขึ้น ซึ่งคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดลเองก็ได้มีการพัฒนาโปรแกรมที่ชื่อว่า qwanta สำหรับจำลอง quantum Internet และ quantum algorithm ซึ่งทำให้เราสามารถจำลองเพื่อศึกษาประสิทธิภาพการทำงานของ quantum internet ได้แม่นยำมากขึ้น และเพื่อใช้ในการออกแบบ quantum internet เป็นต้น

ท้ายที่สุดแล้ว เมื่อเรามองย้อนกลับไปตั้งแต่ต้น จะเห็นได้ว่าการพัฒนาทฤษฎีควอนตัมจากแนวคิดสู่การประยุกต์ใช้ไม่ได้เกิดจากการคิดค้นของคนเพียงคนเดียว แต่เป็นการสานต่อความรู้หนึ่งสู่ความรู้หนึ่ง จากการที่มนุษย์พยายามดิ้นรนหาคำตอบเพื่อเข้าใจธรรมชาติอย่างแท้จริงนั่นเอง

  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สุจินต์ สุวรรณะ
    ดร.ธนภัทร์ ดีสุวรรณ
    ดร.รุจิภาส บวรทวีปัญญา
    ดร.ฟัตต๊ะห์ สกุลดี
  • ภาพข่าวโดย : นางสาวสุภาวดี เพ็ชร์น้อย

Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.2: สู่ยุคของโมเลกุลเชิงหน้าที่ Click Chemistry and Bioorthogonal Chemistry: Entering the Era of Functionalism

Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.2: สู่ยุคของโมเลกุลเชิงหน้าที่ Click Chemistry and Bioorthogonal Chemistry: Entering the Era of Functionalism

31 ตุลาคม 2565 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาพิเศษ Nobel Prize in Mahidol Science Café Vol.2: สู่ยุคของโมเลกุลเชิงหน้าที่ Click Chemistry and Bioorthogonal Chemistry: Entering the Era of Functionalism แบบ Hybrid ซึ่งนับเป็นตอนที่ 2 ของเสวนาซีรีส์โนเบลประจำปี 2565 โดยได้รับเกียรติจากอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญการสร้างและประยุกต์ใช้ Click Chemistry and Bioorthogonal Chemistry ของมหาวิทยาลัยมหิดล อาทิ รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ อาจารย์ ดร.สิทธิวุฒิ เจริญสุทธิวรากุล อาจารย์ประจำกลุ่มสาขาวิชาชีวนวัตกรรมและผลิตภัณฑ์ฐานชีวภาพอัจฉริยะ คณะวิทยาศาสตร์ อาจารย์ ดร.ณัฐวดี ปัญญาอินทร์ อาจารย์ประจำภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ และ อาจารย์ ดร.มัทธิว พันชนะ อาจารย์ประจำ ภาควิชาชีวโมเลกุลและพันธุศาสตร์โรคเขตร้อน คณะเวชศาสตร์เขตร้อน ร่วมพูดคุยเจาะลึกเกี่ยวกับเรื่องราว การวิจัย และสาระน่ารู้ของการพัฒนาคุณสมบัติโมเลกุลและเซลล์ด้วยปฏิกิริยาคลิก ซึ่งเป็นการเปิดประตูสู่ยุคของการศึกษาและสร้างสรรค์โมเลกุลเชิงหน้าที่ ณ ห้อง K102 อาคารเฉลิมพระเกียรติ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พญาไท และถ่ายทอดสดผ่านทาง Facebook live โดยมีผู้รับชมรวมกว่า 50 คน

รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล ได้กล่าวถึงผู้ได้รับรางวัลโนเบล สาขาเคมี ในปี ค.ศ. 2022 นี้ ได้แก่ ศาสตราจารย์ มอร์เทน เมลดัล (Morten Meldal) จากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนประเทศเดนมาร์ก ศาสตราจารย์ เค. แบร์รี ชาร์ปเลส (K. Barry Sharpless) จากสถาบันวิจัยสคริปส์ประเทศสหรัฐฯ ผู้ศึกษาเกี่ยวกับ “Click Chemistry” หรือ “ปฏิกิริยาคลิก” และ ศาสตราจารย์ คาโรลีน อาร์. เบอร์ทอซซี (Carolyn R. Bertozzi) จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดประเทศสหรัฐฯ นักวิทยาศาสตร์หญิงผู้ต่อยอดปฏิกิริยาคลิกสู่ศาสตร์ “Bioorthogonal Chemistry” หรือ “เคมีไบโอออร์โทโกนอล” โดยในปีนี้ ศาสตราจารย์ ชาร์ปเลส เป็นบุคคลที่ 5 ตั้งแต่เริ่มมีการประกาศรางวัลโนเบล ที่ได้รับรางวัลโนเบลถึง 2 ครั้ง

ในปี ค.ศ. 2001 Sharpless และผู้ร่วมงานได้ตีพิมพ์แนวคิดของ “ปฏิกิริยาคลิก” ว่าเป็นปฏิกิริยาที่เชื่อมต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันอย่างเรียบง่าย รวดเร็ว และมีขอบเขตที่กว้าง โดยไม่ใช้ตัวทำละลาย หรือใช้ตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษ และให้ร้อยละผลิตภัณฑ์สูง ผลพลอยได้จากผลิตภัณฑ์ (by-products) ไม่เป็นพิษ สามารถกำจัดออกได้โดยไม่ต้องใช้เทคนิคในห้องปฏิบัติการทางเคมีเพื่อใช้ในการแยกสารผสม และมีแรงผลักทางพลังงานสูง เปรียบการเชื่อมต่อโมเลกุลเหมือนกับการใส่หัวเข็มขัด และเสียงคลิกคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น โดยปฏิกิริยาที่เข้าข่ายปฏิกิริยาคลิก ได้แก่ Diels-Alder thiol-ene และ 1,3-dipolar cycloaddition เป็นต้น

ก่อนกล่าวถึงงานวิจัยสำคัญของ เมลดัล และ ชาร์ปเลส ซึ่งได้รับตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 2002 ในเวลาใกล้เคียงกัน ที่ศึกษาปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่มีหมู่ฟังก์ชัน “อะไซด์” (azide) กับ “อัลไคน์” (alkyne) โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นไอออนของทองแดง (Cu+) ซึ่งจัดเป็นปฏิกิริยาคลิก โดย เมลดัล ใช้คอปเปอร์ (I) ไอโอไดด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ส่วน ชาร์ปเลส ใช้คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ซึ่งราคาถูกและเสถียรกว่า และเกลือของวิตามินซีเป็นตัวรีดิวซ์ เพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยา Cu+ ในสารละลาย และได้เรียกชื่อปฏิกิริยาว่า Cu-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition หรือ CuAAC ผลการศึกษาของทั้ง 2 กลุ่มวิจัย พบว่าปฏิกิริยามีประสิทธิภาพสูง เหมาะกับการเติมหมู่ฟังก์ชันหรือสังเคราะห์วัสดุใหม่ ๆ เนื่องจากปฏิกิริยา CuAAC ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เพราะหมู่ฟังก์ชัน azide และ alkyne ไม่ซับซ้อน สามารถเติมเข้าไปในโมเลกุลสารตั้งต้นได้ง่าย และตัวเร่งคอปเปอร์มีความเรียบง่าย ปฏิกิริยาเกิดได้ดี ทำให้ในปัจจุบันปฏิกิริยาคลิก มักสื่อถึงปฏิกิริยา CuAAC ถึงแม้ว่าในความเป็นจริงมีหลายปฏิกิริยาที่จัดเป็นปฏิกิริยาคลิกตามที่กล่าวไปข้างต้น

นับจากการค้นพบที่สำคัญของเมลดัลและชาร์ปเลสในปีค.ศ. 2002 จนถึงปัจจุบัน เป็นระยะเวลาประมาณ 20 ปี มีผลงานวิจัยเกี่ยวกับปฏิกิริยาคลิกตีพิมพ์เกือบ 10,000 ผลงาน และมีการนำไปใช้ในการศึกษาวิจัยหลายด้าน ทั้งด้านเคมี วิศวกรรมเคมี วัสดุศาสตร์ การสังเคราะห์ยา การแพทย์ และสิ่งแวดล้อม เป็นต้น โดยคณาจารย์ภาควิชาเคมีและนักศึกษาคณะวิทยาศาสตร์ก็ได้นำเอาแนวคิดปฏิกิริยาคลิกมาประยุกต์ใช้กับงานวิจัยด้วยเช่นกัน อาทิ การสร้างระบบเร่งปฏิกิริยาที่สามารถละลายน้ำได้ ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ซ้ำได้ การพัฒนาฟลูออเรสเซนต์เซนเซอร์ และเซนเซอร์เปลี่ยนสีที่มีความจำเพาะสูง เพื่อตรวจวัดไอออนของเหล็ก และคอปเปอร์ รวมถึงตรวจวัดไอออนไซยาไนด์ และคลอไรด์ในน้ำ การสังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่และศึกษาสเปซเซอร์ของโมเลกุล เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับไอออนของไอโอไดด์ และ มาโลเนต เป็นต้น นอกจากนี้ ยังกล่าวถึงงานวิจัยที่นำปฏิกิริยาคลิกมาพัฒนาระบบนำส่งยาคีโมที่มีความจำเพาะสูงต่อเซลล์มะเร็งบางประเภท การปรับปรุงคุณสมบัติพอลิเมอร์ให้สามารถเชื่อมปิดพื้นผิวบริเวณที่เสียหายเองได้และเรืองแสงแสดงตำแหน่งที่เกิดการขีดข่วน รวมถึงการนำปฏิกิริยาคลิกไปใช้เป็นขั้นตอนสำคัญในการสังเคราะห์ยาฆ่าเชื้อแบคทีเรีย และยารักษามะเร็งเต้านม เป็นต้น

อ่านบทความฉบับเต็มได้ที่นี่
สู่ยุคของโมเลกุลเชิงหน้าที่
  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล
    อาจารย์ ดร.สิทธิวุฒิ เจริญสุทธิวรากุล
    อาจารย์ ดร.ณัฐวดี ปัญญาอินทร์
    อาจารย์ ดร.มัทธิว พันชนะ
  • ภาพข่าวโดย : นางสาวสุภาวดี เพ็ชร์น้อย

Nobel Prize in Mahidol Science Café Vol.1: Physiology or Medicine จีโนมมนุษย์โบราณ: ไขปริศนาวิวัฒนาการโฮมินินส์

Nobel Prize in Mahidol Science Café Vol.1: Physiology or Medicine จีโนมมนุษย์โบราณ: ไขปริศนาวิวัฒนาการโฮมินินส์

7 ตุลาคม 2565 กลับมาอีกครั้งกับเสวนาพิเศษ Nobel Prize in Mahidol Science Café ประจำปี 2565 โดยคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เปิดตอนแรกของการเสวนาซีรีส์รางวัลโนเบลด้วยสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ Nobel Prize in Mahidol Science Café Vol.1: Physiology or Medicine จีโนมมนุษย์โบราณ: ไขปริศนาวิวัฒนาการโฮมินินส์ แบบ Hybrid ซึ่งได้รับเกียรติจากนักชีววิทยา และนักสื่อสารวิทยาศาสตร์แนวหน้าของประเทศไทย อาทิ ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์ ผู้อำนวยการฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ นักสื่อสารวิทยาศาสตร์ ผู้แปลหนังสือชื่อดังในหมวดชีววิทยาวิวัฒนาการ เซเปียนส์ ประวัติย่อมนุษยชาติ (Sapiens: A Brief History of Humankind), กำเนิดสปีชีส์ (The Origin of Species) และ หมู่เกาะมาเลย์ (The Malay Archipelago), อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ผู้แปลหนังสือ กำเนิดสปีชีส์ (The Origin of Species) และ หมู่เกาะมาเลย์ (The Malay Archipelago), และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจ อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นักสื่อสารวิทยาศาสตร์ คอลัมนิสต์คอลัมน์ทะลุกรอบ หนังสือพิมพ์มติชนสุดสัปดาห์ และคอลัมน์สภากาแฟ นิตยสารสาระวิทย์ ร่วมพูดคุยเจาะลึกเกี่ยวกับเรื่องราวการวิจัย และสาระน่ารู้เกี่ยวกับการศึกษาจีโนมมนุษย์โบราณ ณ ห้อง K102 อาคารเฉลิมพระเกียรติ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พญาไท และถ่ายทอดสดผ่านทาง Facebook live โดยมีผู้รับชมรวมกว่า 50 คน
อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน ได้อธิบายเกี่ยวกับการศึกษาจีโนมมนุษย์โบราณในตอนต้นของการเสวนาว่า การสกัดดีเอ็นเอ (DNA) ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตว่ายากแล้ว แต่การสกัดดีเอ็นเอจากฟอสซิลเพื่อศึกษานั้นยากยิ่งกว่า ดังนั้น งานวิจัยของ ศาสตราจารย์ สวานเต พาโบ (Svante Pääbo) นักพันธุศาสตร์ประจำสถาบันมักซ์พลังก์เพื่อการศึกษามานุษยวิทยาวิวัฒนาการ (MPI-EVA) ของเยอรมนี นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ปี 2022 ซึ่งเป็นผู้ถอดรหัสจีโนมของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล และค้นพบมนุษย์เดนิโซวา หนึ่งในโฮมินินส์หรือมนุษย์โบราณที่สูญพันธุ์ไปแล้ว จากการพัฒนาวิธีการสกัดไมโทคอนเดรียลดีเอ็นเอ (Mitochondrial DNA) และนิวเคลียร์ดีเอ็นเอ (nuclear DNA) จากฟอสซิล จึงเป็นเรื่องที่น่าทึ่งเป็นอย่างมาก ซึ่ง ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์ ได้เสริมถึงขนาดของไมโทคอนเดรียลดีเอ็นเอว่า มีขนาดเพียงราว ๆ 16,000 คู่เบส และมีก๊อปปี้นับพันชุดอยู่ในไซโทพลาสซึมของเซลล์ ในขณะที่จีโนมซึ่งเป็นรหัสพันธุกรรมทั้งหมดมีขนาดใหญ่ถึง 3,000 ล้านคู่เบส อีกทั้งมีเพียงชุดเดียวอยู่ในนิวเคลียส และปัญหาของการสกัดสารพันธุกรรมจากฟอสซิลคือ ดีเอ็นเอมักจะแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย การได้สารพันธุกรรมที่สมบูรณ์จากการสกัดฟอสซิลนั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่าย ซึ่งการเลือกสกัดไมโทคอนเดรียลดีเอ็นเอซึ่งมีจำนวนคู่เบสสั้นกว่าและมีจำนวนก๊อปปี้มากกว่าอย่างมากภายในเซลล์เป็นจึงเป็นวิธีที่ชาญฉลาดในการแก้ไขปัญหานี้

ด้าน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจได้เล่าเรื่องราวแรงบันดาลใจในการศึกษาจีโนมมนุษย์โบราณของ ศาสตราจารย์ สวานเต ว่าเมื่อครั้งทำวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก ด้วยความชื่นชอบเกี่ยวกับมัมมี่อียิปต์ แม้จะทำวิทยานิพนธ์ศึกษาบทบาทของโปรตีนจากไวรัสที่มีผลต่อระบบภูมิคุ้มกัน ศาสตราจารย์พาโบ ได้ทำไซด์โปรเจกต์ทดลองสกัดดีเอ็นเอจากมัมมี่ถึง 23 ร่าง และทำได้ผลสำเร็จ 1 ร่าง ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะทำให้ผลการวิจัยของเขาได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิทยาศาสตร์ระดับโลกอย่าง Nature ได้ตั้งแต่ยังเรียนปริญญาเอก หลังจากนั้น ดร.พาโบย้ายไปทำโพสต์ดอกกับศาสตราจารย์แอลลัน วิลสัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ซึ่งเชี่ยวชาญมากในการวิเคราะห์วิวัฒนาการและสายสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต ก่อนที่จะย้ายไปรับตำแหน่งอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยมิวนิค ประเทศเยอรมนี หลังจากที่มีกลุ่มวิจัยของตนเอง ศาสตราจารย์พาโบก็มุ่งทำการวิจัยเกี่ยวกับจีโนมของมนุษย์โบราณนีแอนเดอร์ทัล (Neanderthal) ที่มีความใกล้ชิดกับมนุษย์โฮโมเซเปียนส์ในปัจจุบัน จนกระทั่งสามารถอ่านรหัสจีโนมของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลทั้ง 3,000 ล้านคู่เบสได้สำเร็จในปี 2010 อีกทั้งยังได้ค้นพบมนุษย์เดนิโซวา (Denisova) ซึ่งเป็นมนุษย์โบราณอีกสายพันธุ์หนึ่งจากฟอสซิลในถ้ำเดนิโซวาของรัสเซีย ที่น่าสนใจก็คือการศึกษาเปรียบเทียบจีโนมของโฮโมเซเปียนส์ กับนีแอนเดอร์ทัล และเดนิโซวา พบว่าโฮโมเซเปียนส์มียีนของนีแอนเดอร์ทัล และเดนิโซวา อยู่ด้วย ซึ่ง อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน ได้อธิบายเพิ่มเติมว่าเป็นผลมาจากโครงการแผนที่จีโนมมนุษย์ที่ทำให้ ศาสตราจารย์พาโบ สามารถเทียบดูได้ว่าจีโนมของเรามีความเหมือนและแตกต่างจากมนุษย์โบราณทั้ง 2 กลุ่มตรงไหน อย่างไร นั่นเอง

สำหรับที่มาของการที่มนุษย์ปัจจุบันมีทั้งยีนของนีแอนเดอร์ทัล และเดนิโซวา เป็นไปได้ว่ามนุษย์ทั้ง 2 กลุ่มมีการจับคู่กันและให้กำเนิดลูกผสมขึ้นมา จากนั้นลูกผสมก็จับคู่กับโฮโมเซเปียนส์ต่อ และที่มนุษย์โฮโมเซเปียนส์ยุคใหม่ยังคงมียีนของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลเดนิโซวาอยู่ไม่หายไปไหน อาจเกิดจากการที่ยีนของมนุษย์โบราณอยู่ใกล้กับยีนที่สำคัญกับการอยู่รอดของมนุษย์ จึงได้รับการถ่ายทอดต่อไปให้ลูกหลานสืบมาจนปัจจุบัน ซึ่งสิ่งนี้ได้ส่งผลในด้านสรีรวิทยาโดยเฉพาะเรื่องการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้ออย่างไม่น่าเชื่อ

ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์ ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับยีนของมนุษย์โบราณที่ส่งผลต่อการตอบสนองต่อการติดเชื้อที่น่าสนใจว่า ชาวเอเชียใต้ซึ่งอาศัยอยู่บริเวณประเทศอินเดีย ปากีสถาน ซึ่งมีอัตราส่วนยีนของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลสูงถึงร้อยละ 40 เมื่อติดเชื้อโควิด-19 จะมีอาการป่วยหนักมากกว่าชนชาติอื่น ในขณะที่ชาวเอเชียตะวันออกเฉียงใต้อย่างชาวไทยมีอยู่ที่ประมาณร้อยละ 7 กลับมีอาการป่วยหนักน้อยกว่า ทำให้เห็นได้ว่าการศึกษาเปรียบเทียบจีโนมของมนุษย์โบราณกับมนุษย์ในปัจจุบันมีประโยชน์ทางด้านการแพทย์เป็นอย่างมาก นอกจากนั้น ยังเล่าถึงกรณีศึกษาในประเทศไทยที่พบว่า ในอดีตประเทศไทยเคยมีผู้ป่วยด้วยโรคมาลาเรียจำนวนมาก แต่ปัจจุบันลดน้อยลงเหลืออยู่บริเวณชายขอบเท่านั้น ขณะที่พาหะของโรคธาลัสซีเมียยังมีจำนวนมากกว่านับล้านคน 2 สิ่งนี้มีความเชื่อมโยงที่น่าสนใจคือ ผู้ที่เป็นพาหะของโรคธาลัสซีเมียเมื่อติดเชื้อมาลาเรียจะมีอัตราการตายน้อยกว่าคนที่ปกติ นี่อาจเป็นผลจากการวิวัฒนาการเพื่อให้มนุษย์ในแถบนี้มีโอกาสอยู่รอดมากขึ้น อย่างไรก็ตามประเด็นนี้จะต้องทำการศึกษาในระดับจีโนมกันต่อไป ซึ่ง ดร.นําชัย เผยว่าประเทศไทยเองก็มีโปรเจกต์ศึกษาจีโนมของคนไทยเพื่อเจาะลึกทำความเข้าใจทางด้านพันธุศาสตร์ของประชากรไทยเช่นกัน ซึ่งโครงการนี้จะช่วยยกระดับการรักษาของเราให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นในอนาคต

ทั้งนี้ การศึกษาจีโนมของมนุษย์โบราณจากฟอสซิลในอนาคตอาจจะเปลี่ยนไปได้อีก หากมีฟอสซิลมนุษย์ในจีนัสโฮโมที่เก่าแก่มากกว่า 70,000 ปีก่อนถูกค้นพบนอกทวีปแอฟริกา ซึ่งจะล้มล้างทฤษฎีวิวัฒนาการที่กล่าวว่ามนุษย์ในทุกวันนี้มีต้นกำเนิดมาจากทวีปแอฟริกาและอพยพกระจายตัวออกไปยังทวีปต่าง ๆ ที่เราเชื่อถือในปัจจุบัน โดยกลุ่มที่อพยพไปทางทวีปยุโรปได้วิวัฒนาการกลายเป็นมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล ส่วนกลุ่มที่อพยพไปทางทวีปเอเชียก็วิวัฒนาการเป็นมนุษย์เดนิโซวา ในการค้นพบฟอสซิลมนุษย์โบราณนั้น ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์ กล่าวว่า ส่วนมากจะพบในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศสุดขั้ว หรือพื้นที่เฉพาะมาก ๆ เช่น ในถ้ำ เป็นต้น ซึ่ง อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน ได้ขยายความเกี่ยวกับการเกิดฟอสซิลว่า เงื่อนไขคือสิ่งมีชีวิตจะต้องตายบริเวณที่จะมีตะกอนละเอียดมาทับถมเพื่อชะลอการย่อยสลายของร่างกาย สำหรับประเทศไทยที่มีสภาพอากาศชื้น ซึ่งเร่งให้การย่อยสลายเกิดขึ้นเร็วและเกิดน้ำท่วมบ่อยครั้ง รวมถึงมนุษย์โบราณในแถบเอเชียอาจจะใช้เส้นทางอพยพเป็นเส้นทางเลียบทางชายฝั่งทะเล เมื่อระดับน้ำบริเวณชายฝั่งเพิ่มสูงขึ้น ทำให้พบฟอสซิลมนุษย์โบราณได้ยากขึ้นตามไปด้วย แต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นตลอดเวลา ในวันหนึ่งเราอาจจะพบฟอสซิลใหม่ก็เป็นได้

ในตอนท้ายของการเสวนา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจ ได้สรุปและกล่าวทิ้งท้ายว่า งานวิจัยของ ศาสตราจารย์ พาโบทำให้วงการบรรพพันธุศาสตร์ (Paleogenetics) ก้าวไปอีกขั้น และเปิดประตูสู่ศาสตร์พาเลโอจีโนมิกส์ (Paleogenomics) ที่ศึกษา ถอดรหัส และวิเคราะห์ข้อมูลจีโนมสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว อันเป็นการทำสิ่งที่ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ให้เป็นไปได้ ซึ่งเป็นหน้าที่ของนักวิทยาศาสตร์ในการเปลี่ยนแปลงโลกใบนี้ให้ดีขึ้น ซึ่ง ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์ ก็กล่าวว่า การทำสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ให้เป็นไปได้ เป็นความท้าทาย ที่ต้องใช้ความมุ่งมั่นลงมือทำ ไม่ย่อท้อ และอดทนเป็นอย่างมาก ดังเช่นที่ ศาสตราจารย์พาโบได้แสดงให้เราเห็นแล้ว ฝากถึงน้อง ๆ ที่เรียนวิทยาศาสตร์ว่า นักวิทยาศาสตร์ถือเป็นกลุ่มคนที่มองโลกในแง่ดีและมีความหวัง เพราะเราทำการทดลองทุกวันและมักพบกับความล้มเหลวมากกว่าสำเร็จ แต่เมื่อเราทำมันดีพอความสำเร็จเล็ก ๆ แต่ละส่วนเหล่านั้นจะประกอบกันเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ หรือแม้จะไม่สำเร็จในรุ่นของเรา คนรุ่นต่อไปก็จะมาสานต่อให้งานของเราสำเร็จได้ในสักวันหนึ่ง หากนักวิทยาศาสตร์และคนไทยมีความเชื่อมั่นเช่นนี้ก็จะนำพาประเทศให้เจริญก้าวหน้าไม่แพ้ใครอย่างแน่นอน นอกจากนั้น อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน ยังได้ชี้ให้อีกเห็นหนึ่งสิ่งที่ทำให้ ศาสตราจารย์พาโบประสบความสำเร็จ นั่นก็คือทีมงาน และการบูรณาการความเชี่ยวชาญร่วมกันของทีม รวมถึงทักษะการสื่อสาร และ soft skill ที่เป็นทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 นั่นเอง

  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : ดร.นําชัย ชีววิวรรธน์
    อาจารย์ ดร.ณัฐพล อ่อนปาน
    ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจ
  • ภาพข่าวโดย : นายนภาศักดิ์ ผลพานิช

Mahidol Science Cafe Vol.3: Nobel Prize in Chemistry: An ingenious tool for building molecules เครื่องมืออันชาญฉลาดในการสร้างโมเลกุล

Mahidol Science Cafe Vol.3: Nobel Prize in Chemistry: An ingenious tool for building molecules เครื่องมืออันชาญฉลาดในการสร้างโมเลกุล

5 พฤศจิกายน 2564 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาออนไลน์ Mahidol Science Cafe Vol.3: Nobel Prize in Chemistry: An ingenious tool for building molecules เครื่องมืออันชาญฉลาดในการสร้างโมเลกุล เล่าเรื่องงานวิจัยของ 2 นักวิทยาศาสตร์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปีนี้ ได้แก่ ศาสตราจารย์เบนจามิน ลิสต์ (Benjamin List) จาก Max-Planck-Institute für Kohlenforschung ประเทศเยอรมนี และ ศาสตราจารย์เดวิด แมคมิลแลน (David W.C. MacMillan) จาก Princeton University ประเทศสหรัฐอเมริกา จากการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบอสมมาตร พร้อมอธิบายถึงการสร้างโมเลกุลด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแบบใหม่ นำไปสู่การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยมี รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ต่อศักดิ์ ล้วนไพศาลนนท์ อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นวิทยากร ดำเนินรายการโดย รองศาสตราจารย์ ดร.เทียนทอง ทองพันชั่ง หัวหน้าภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ผ่านทาง Facebook live ซึ่งมีผู้รับชมกว่า 100 คน

ตลอดการเสวนาวิทยากรได้อธิบายเกี่ยวกับหลักการอย่างง่ายในการสร้างโมเลกุล ลักษณะของโครงสร้างโมเลกุลแบบอสมมาตร รวมถึงหลักการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยให้การเกิดปฏิกิริยาเคมีง่ายขึ้น พร้อมยกตัวอย่างให้เห็นภาพ และชี้ให้เห็นถึงการมอบรางวัลโนเบลสาขาเคมีในอดีตซึ่งมีการมอบรางวัลโนเบลให้กับผู้วิจัยเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี และเชื่อมโยงไปยังงานวิจัยของผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปีนี้ ทั้ง 2 ท่าน ซึ่งทำการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบอสมมาตร ที่สามารถขยายผลไปสู่การพัฒนายา หรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ลดการปล่อยมลภาวะสู่สิ่งแวดล้อม ปลอดภัยต่อผู้ผลิต และผู้ใช้งานมากขึ้น

โดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ต่อศักดิ์ ล้วนไพศาลนนท์ ได้กล่าวว่าการสังเคราะห์ทางเคมีเป็นเครื่องมือในการสร้างโมเลกุล ซึ่งต้องอาศัยทั้งศาสตร์และศิลป์ รวมถึงต้องพิจารณาและคำนึงถึงปัจจัยหลายอย่าง และได้อธิบายลักษณะของโครงสร้างโมเลกุลที่อสมมาตรว่า คือโมเลกุลที่มีองค์ประกอบเหมือนกัน เป็นภาพสะท้อนของกันและกัน เหมือนกับมือซ้าย มือขวาของเรา แต่เมื่อนำมาซ้อนทับกันจะไม่สามารถซ้อนทับกันได้สนิท ซึ่งส่งผลให้มีคุณสมบัติแตกต่างกัน เช่น เอนไซม์มีความจำเพาะในการจับกับตัวรับต่างกัน สารมีกลิ่นต่างกัน เป็นต้น
ส่วน รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล ได้อธิบายเกี่ยวกับหลักการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยให้การเกิดปฏิกิริยาเคมีง่ายขึ้น พร้อมยกตัวอย่างตัวเร่งปฏิกิริยา 3 กลุ่ม ได้แก่ metal catalysis biocatalysis และ organocatalysis และชี้ให้เห็นว่าการมอบรางวัลโนเบลสาขาเคมีในอดีตมีการมอบรางวัลให้กับผู้วิจัยเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีมาแล้ว 7 ครั้ง ซึ่งงานวิจัยที่ได้รับรางวัลในอดีตอยู่ในกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาประเภท metal catalysis และ biocatalysis ทั้งนี้ ในปี ค.ศ. 2001 มีการมอบรางวัลโนเบลสาขาเคมีให้กับนักวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยาในกลุ่ม metal catalysis ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบอสมมาตร ผ่านมาถึง 20 ปี รางวัลโนเบลสาขาเคมีปีนี้เป็นปีแรกที่ให้กับงานวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยากลุ่ม organocatalysis ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบอสมมาตรได้ ซึ่งนับเป็นแขนงวิจัยที่ได้รับการพัฒนาอย่างเข้มข้นตั้งแต่ ค.ศ. 2000 เป็นต้นมา
ในช่วงท้ายของการเสวนา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ต่อศักดิ์ ล้วนไพศาลนนท์ ได้เล่าถึงการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบอสมมาตรจากโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กโดย ศาสตราจารย์เบนจามิน ลิสต์ และ ศาสตราจารย์เดวิด แมคมิลแลน และแสดงภาพจำลองการเร่งปฏิกิริยาของโมเลกุลอสมมาตร ที่สามารถสร้างผลลัพธ์ได้หลากหลายรูปแบบ ซึ่ง รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล ได้เสริมว่า เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ (metal catalysts) ที่มีการศึกษามานานกว่า 100 ปี และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติก อุตสาหกรรมปิโตรเคมีที่ลดขนาดโมเลกุลของน้ำมันดิบให้เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็กลง ที่มีมูลค่าเพิ่ม ไปจนถึงการสังเคราะห์ยา ตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ (organocatalysts) นั้นยังค่อนข้างใหม่ แต่ด้วยคุณสมบัติที่อาจมีความเป็นพิษน้อย เสถียร และสังเคราะห์ง่ายกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ จึงถือเป็นกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทใหม่ที่มีศักยภาพสูง สามารถขยายผลไปสู่การพัฒนายา หรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ลดการปล่อยมลภาวะสู่สิ่งแวดล้อม ลดต้นทุนการผลิต ปลอดภัยต่อผู้ผลิต รวมถึงผู้ใช้งานมากขึ้นได้ เชื่อว่าในอนาคตจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ประเภทใหม่ ๆ ที่มีผลกระทบสูงและเป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมทางเคมี ออกมาอีกมากมาย

นอกจากนั้นวิทยากรทั้ง 2 ท่านได้ให้ให้มุมมองต่อการสังเคราะห์ทางเคมีว่า Chemical synthesis: an adventure with endless possibility และทิ้งท้ายฝากสำหรับน้อง ๆ ที่สนใจในวิทยาศาสตร์ว่า วัยเยาว์ยังเป็นช่วงที่เรามีเวลา ลองหาโอกาสในการทดลองลงมือทำ ค้นหาศาสตร์ที่ตัวเองหลงใหล และไม่ต้องกดดันตัวเองในการรีบประสบความสำเร็จมากนัก พร้อมทิ้งท้ายว่าหากน้อง ๆ รักและอยากเรียนวิทยาศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ยินดีต้อนรับ

  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : รองศาสตราจารย์ ดร.เทียนทอง ทองพันชั่ง
    รองศาสตราจารย์ ดร.ปรียานุช แสงไตรรัตน์นุกูล
    ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ต่อศักดิ์ ล้วนไพศาลนนท์
  • ภาพข่าวโดย : งานสื่อสารองค์กร

Mahidol Science Cafe Vol.2: Nobel Prize in Physiology or Medicine: From Heat & Hug to Pain treatment discoveries. การค้นพบตัวรับอุณหภูมิและการรับสัมผัส สู่การนำไปใช้ในการรักษาอาการปวด

Mahidol Science Cafe Vol.2: Nobel Prize in Physiology or Medicine: From Heat & Hug to Pain treatment discoveries. การค้นพบตัวรับอุณหภูมิและการรับสัมผัส สู่การนำไปใช้ในการรักษาอาการปวด

3 พฤศจิกายน 2564 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาออนไลน์ Mahidol Science Cafe Vol.2: Nobel Prize in Physiology or Medicine: From Heat & Hug to Pain treatment discoveries. การค้นพบตัวรับอุณหภูมิและการรับสัมผัส สู่การนำไปใช้ในการรักษาอาการปวด เล่าเรื่องงานวิจัยของ 2 นักวิทยาศาสตร์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปีนี้ ได้แก่ ศาสตราจารย์ เดวิด จูเลียส (David Julius) และศาสตราจารย์ อาร์เด็ม พาทาพูเที่ยน (Ardem Patapoutian) พร้อมอธิบายถึงกลไกการรับอุณหภูมิและสัมผัสของมนุษย์ที่น่าทึ่งอันนำไปสู่การรักษาอาการปวด โดยมี ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นพพร จงกมลวิวัฒน์ และ อาจารย์ ดร.อธิคุณ สุวรรณขันธ์ อาจารย์ประจำภาควิชากายวิภาคศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นวิทยากร ดำเนินรายการโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจ อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นผู้ดำเนินรายการผ่านทาง Facebook live ซึ่งมีผู้รับชมกว่า 40 คน
ตลอดการเสวนาวิทยากรได้เล่าประวัติโดยย่อของผู้ได้รับรางวัลโนเบลทั้ง 2 ท่าน และอธิบายเกี่ยวกับงานวิจัยของผู้ได้รับรางวัลโนเบล เสริมด้วยเกร็ดความรู้เรื่องของการเจ็บปวดกับการอยู่รอดที่ว่าทำไมเมื่อเจ็บเราถึงร้องไห้หรือส่งเสียงร้อง ตัวรับสัมผัสที่ไวต่อแก๊สน้ำตา ไปจนถึงตัวรับสัมผัสที่อยู่เบื้องหลังพฤติกรรมแปลกประหลาดของแพนด้า พร้อมอธิบายถึงหลักการที่ร่างกายรับรู้ความเจ็บปวดและการสัมผัสอย่างง่าย ต่อด้วยคุณประโยชน์การค้นพบตัวรับสัมผัสและกลไกการทำงานของระบบประสาทที่สามารถขยายผลไปสู่การพัฒนายาระงับอาการปวด และวิธีการรักษาอาการปวดให้กับผู้ป่วยกลุ่มโรคเรื้อรัง เช่น ผู้ป่วยโรคมะเร็ง ผู้ป่วยเบาหวาน เป็นต้น
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นพพร จงกมลวิวัฒน์ ได้เล่าถึงประวัติโดยย่อและงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ เดวิด จูเลียส นักสรีรวิทยาประจำมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย วิทยาเขตซานฟรานซิสโก ผู้ค้นพบตัวรับสัมผัส TRPV1 ที่เป็นตัวรับความเจ็บปวดหรือความเผ็ดร้อน และ ศาสตราจารย์ อาร์เด็ม พาทาพูเที่ยน นักประสาทวิทยาและชีววิทยาระดับโมเลกุลจากสถาบันวิจัยสคริปส์ของสหรัฐฯ ผู้ค้นพบตัวรับสัมผัส Piezo ที่เป็นตัวรับแรงกด พร้อมกันนี้ได้อธิบายเพิ่มเติมถึงผลงานและการทดลองที่ทำให้เกิดการค้นพบตัวรับความรู้สึกของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและตัวรับแรงกดนี้ รวมทั้งกล่าวถึงกลไกการรับรู้ความเจ็บปวดและการสัมผัสว่าตัวรับนี้จะส่งสัญญาณไปยังสมองส่วน parietal cortex ที่อยู่ค่อนไปทางด้านหลัง ซึ่งระดับการรับรู้ความเจ็บปวดของแต่ละคนนั้นไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับประสบการณ์ความเจ็บปวดที่แตกต่างกันของแต่ละคน และเสริมถึงเรื่องใกล้ตัวอย่างตัวรับสัมผัส TRPA1 ที่ไวต่อแก๊สน้ำตาว่า มีอยู่มากที่บริเวณผิวของเยื่อบุดวงตาและกระจายอยู่ทั่วไปตามผิวหนัง และแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับ อาจารย์ ดร.อธิคุณ สุวรรณขันธ์ และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ป๋วย อุ่นใจ เกี่ยวกับพฤติกรรมการพอกขี้ม้าสดของแพนด้าที่ไปยับยั้งตัวรับสัมผัส TRPM8 หรือตัวรับความเย็น ซึ่งอาจส่งผลให้แพนด้าสามารถอพยพย้ายถิ่นได้ไกลขึ้นอีกด้วย
ขณะที่ อาจารย์ ดร.อธิคุณ สุวรรณขันธ์ ได้อธิบายเกี่ยวกับเกร็ดความรู้เรื่องของการเจ็บปวดกับการอยู่รอดว่า เป็นกลไกในการป้องกันตัวเอง โดยเฉพาะในเด็กเล็กที่ช่วยเหลือตนเองยังไม่ได้เมื่อรู้สึกเจ็บแล้วร้องไห้หรือส่งเสียงร้องจะทำให้ผู้ใหญ่สนใจมาดูแล และยังมีผลการศึกษามาก่อนหน้านี้ด้วยว่าเมื่อคนเราเห็นคนอื่นร้องไห้จะทำให้ร่างกายหลั่งสารออกซิโทซิน (Oxytocin) สร้างความรักความผูกพันระหว่างกันขึ้นมา และทำให้เกิดความเห็นอกเห็นใจกันด้วย นอกจากนั้น ยังเล่าถึงการประยุกต์ใช้องค์ความรู้เรื่องตัวรับสัมผัสกับกลไกการทำงานของแขนเทียม (prosthetic arm) ให้สามารถรับสัมผัสได้ในประเทศจีน ซึ่งมีความท้าทายในการพัฒนาให้ผู้สวมใส่ได้รับสัมผัสที่สมจริงต่อไป

ในช่วงท้ายของการเสวนาวิทยากรและผู้ดำเนินรายการกล่าวถึงการขยายผลการค้นพบตัวรับสัมผัสและกลไกการทำงานของระบบประสาทไปสู่การพัฒนายาระงับอาการปวดว่า ปัจจุบันเราใช้ยาในกลุ่ม NSAIDs และยาชาเฉพาะที่ แต่ในอนาคตเราอาจจะมียาระงับปวดซึ่งมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับยาชาเฉพาะที่ หรือวิธีการรักษาอาการปวดให้กับผู้ป่วยกลุ่มโรคเรื้อรัง เช่น ผู้ป่วยโรคมะเร็ง ผู้ป่วยเบาหวาน หรืออาการไมเกรนได้ และฝากทิ้งท้ายถึงคนรุ่นใหม่ที่สนใจในวิทยาศาสตร์ว่า คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พร้อมต้อนรับผู้ที่มีความหลงใหลในวิทยาศาสตร์เสมอ และได้ให้มุมมองต่อการทำงานเรียนวิทยาศาสตร์และทำงานวิจัยว่า การประสบความสำเร็จนั้นอาจจะพบกับอุปสรรคมากมาย นอกจากจะต้องมีความพยายาม ความรู้ความสามารถแล้ว ขอให้มีความหลงใหลในสิ่งที่เรียนและสิ่งที่ทำ มีกรอบแนวคิดแบบเติบโต (growth mindset) มีความพยายาม สามารถนำเอาสิ่งที่ได้เรียนรู้มาเชื่อมโยง นำสู่องค์ความรู้ แนวคิด ความเป็นไปได้ใหม่ ๆ และสามารถปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต

  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นพพร จงกมลวิวัฒน์
  • ภาพข่าวโดย : งานสื่อสารองค์กร

Mahidol Science Cafe Vol.1: Nobel Prize in Physics: Physics of global warming and other complex phenomena ฟิสิกส์เรื่องโลกร้อนและปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ

Mahidol Science Cafe Vol.1: Nobel Prize in Physics: Physics of global warming and other complex phenomena ฟิสิกส์เรื่องโลกร้อนและปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ

2 พฤศจิกายน 2564 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาออนไลน์ Mahidol Science Cafe Vol.1: Nobel Prize in Physics: Physics of global warming and other complex phenomena ฟิสิกส์เรื่องโลกร้อนและปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนอื่น ๆ เล่าเรื่องงานวิจัยของ 3 นักฟิสิกส์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ ได้แก่ ศาสตราจารย์ ชูคุโระ มานาเบะ (Syukuro Manabe) ศาสตราจารย์ เคลาส์ ฮาสเซิลมานน์ (Klaus Hasselmann) และ ศาสตราจารย์ จอร์จิโอ ปาริซี (Giorgio Parisi) พร้อมอธิบายถึงการประยุกต์ใช้ฟิสิกส์ศึกษาปัญหาเรื่องโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่ซับซ้อน โดยมี Professor Dr.David John Ruffolo และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นวิทยากร ดำเนินรายการโดย อาจารย์ ดร.วิทูร ชื่นวชิรศิริ หัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นผู้ดำเนินรายการผ่านทาง Facebook live ซึ่งมีผู้รับชมกว่า 100 คน

ตลอดการเสวนาวิทยากรได้เล่าประวัติของผู้ได้รับรางวัลโนเบลทั้ง 3 ท่าน พร้อมอธิบายเกี่ยวกับงานวิจัยของผู้ได้รับรางวัลโนเบล คุณประโยชน์ของงานวิจัยที่ใช้ในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงทางสภาพอากาศที่ซับซ้อนในระยะยาว เช่น ภาวะโลกร้อน รวมถึงสาเหตุและผลกระทบอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงให้เห็นภาพชัดเจน

โดย Professor Dr.David John Ruffolo ได้เล่าถึงประวัติโดยย่อและงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ ชูคุโระ มานาเบะ (Syukuro Manabe) และ ศาสตราจารย์ เคลาส์ ฮาสเซิลมานน์ (Klaus Hasselmann) ผู้สร้างแบบจำลองสภาพอากาศโลก และการอธิบายการแปรเปลี่ยนเชิงปริมาณและการพยากรณ์ภาวะโลกร้อนอย่างแม่นยำ โดยทำการศึกษาทฤษฎีความสุ่มของสภาพอากาศ และรอยนิ้วมือของอิทธิพลของมนุษย์ที่ผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในระยะยาว ซึ่งมีอิทธิพลเด่นชัดตั้งแต่หลังการปฏิวัติอุตสาหกรรม พร้อมกันนี้ได้อธิบายเพิ่มเติมถึงหลักการพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่มีความเกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อนเรื่อง สมดุลความร้อนของโลก รังสีความร้อน โมเลกุลซับซ้อนที่สามารถดูดกลืนรังสีความร้อน และผลกระทบของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวโลกต่อสภาพอากาศของโลกและสิ่งมีชีวิต เช่น ระดับน้ำทะเลหนุนสูงขึ้น อากาศหนาวจัด ร้อนจัดในบางพื้นที่
ด้าน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ ได้อธิบายเกี่ยวกับพื้นฐานงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ จอร์จิโอ ปาริซี (Giorgio Parisi) ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์สสารควบแน่นเชิงทฤษฎี ฟิสิกส์เชิงสถิติ และทฤษฎีควอนตัม ซึ่งทำการศึกษาเกี่ยวกับอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคขนาดเล็ก จนค้นพบปฏิสัมพันธ์ของความยุ่งเหยิงและความผันผวนของระบบเชิงกายภาพ ทำให้เราสามารถจัดกลุ่มความใกล้เคียง คำนวณความน่าจะเป็นของแต่ละสภาวะ และอธิบายถึงความเสถียรของสภาวะยุ่งเหยิงได้ ซึ่งเป็นประตูสู่การศึกษาปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนตั้งแต่ระดับอนุภาคไปจนถึงดาวเคราะห์ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในศาสตร์อื่นได้มากมาย ไม่ว่าจะเป็น อะตอม ชีวเคมี การพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ ภูมิอากาศวิทยา เป็นต้น

และในช่วงท้ายของการเสวนาวิทยากรทั้ง 2 ท่าน ได้แลกเปลี่ยนความคิดเห็นเกี่ยวกับการแก้ไขปัญหาภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่รุนแรงโดยมองว่า แม้ที่ผ่านมามนุษย์จะทำลายธรรมชาติด้วยเทคโนโลยี การแก้ปัญหานี้ก็ยังมีความเป็นไปได้ด้วยพลังของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบันที่มีความก้าวหน้ามากขึ้น รวมถึงต้องอาศัยความร่วมมือและการบังคับใช้นโยบายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างจริงจังของทั่วโลก นอกจากนั้น ได้ชี้ให้เห็นว่างานวิจัยด้านฟิสิกส์นั้นมีหลายสาขาวิชาที่น่าสนใจและเกี่ยวข้องกับชีวิตความเป็นอยู่ของผู้คนไม่น้อย ปิดท้ายด้วยการสะท้อนถึงมุมมองต่อคุณค่าของรางวัลโนเบลว่า การมอบรางวัลโนเบลเป็นการสร้างแรงบันดาลใจ สร้างการรับรู้ และยกย่องความมุ่งมั่น ทุ่มเท ของนักวิทยาศาสตร์ ทั้งยังแสดงให้เห็นว่าวิทยาศาสตร์พื้นฐานนั้นก็เป็นสิ่งที่สำคัญ งานวิจัยที่ดูเป็นนามธรรมในวันนี้ก็อาจจะนำไปประยุกต์ใช้ในอนาคตก็เป็นได้ ในอีกมุมหนึ่งก็เป็นการสะท้อนถึงความหมายของสิ่งมีชีวิตที่ทรงภูมิปัญญา ความสวยงามของมนุษย์ที่ได้ทำความเข้าใจความเป็นไปของธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ อีกด้วย

  • เขียนข่าว : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
  • ตรวจสอบโดย : Professor Dr.David John Ruffolo
    ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ
  • ภาพข่าวโดย: งานสื่อสารองค์กร