Dear Friend ‘Yeast’ ความสัมพันธ์แบบ ‘โตมาด้วยกัน’ ของคนกับยีสต์

ความสัมพันธ์ของเรากับ ‘ยีสต์’ เหมือนเพื่อนสมัยประถมที่เรียนมาด้วยกัน เมาด้วยกัน โทรเรียกหาเมื่อไหร่ก็เจอ ยีสต์อยู่ในปาร์ตี้สุดเหวี่ยงในทุกคืนวันศุกร์ เคยพาคนไปได้รางวัลโนเบล ว่างๆ ก็ผันตัวไปเป็นพลังงานทางเลือก ถูกเชิญไปลอยคว้างอยู่ในอวกาศ อยู่ในเบียร์นุ่มๆ รสดี เบเกอรี่หวานๆ ไปจนอาการคันยุกยิกในร่มผ้า

 

ยีสต์เป็นทุกอย่างที่เราต้องการ มันอยู่คู่ชีวิตคุณในทุกมิติราวเพื่อนสนิท ยีสต์จึงเป็นจุลินทรีย์ในอาณาจักรฟังไจ (fungi) ที่มนุษย์สนิทสนมที่สุด เพราะ 1 ใน 3 ของ DNA ยีสต์มีความใกล้เคียงกับมนุษย์ มีอะไรที่เจ้ายีสต์สหายเก่าทำให้เราได้บ้าง เรื่องราวของยีสต์ไม่เคยธรรมดา

รินเบียร์นุ่มๆ จนฟองเกือบล้นขอบแก้วให้หน่อยสิ แล้วเราจะเล่าให้ฟัง

 

1. ยีสต์เก่า เราสนิท

โลกใบนี้คงจืดชืดหากไม่มียีสต์ (Yeast) ความสัมพันธ์ของมนุษย์กับยีสต์ ย้อนไปได้ไกลถึง 7,000 ปีก่อนคริสตกาล เราใช้ยีสต์ในการทำอาหารและการหมักน้ำเมาให้ได้รสนุ่มลิ้น แต่ก็ยังไม่มีใครเคยเห็นหน้าตาของเจ้าเพื่อนยีสต์นี้นานโข จนกระทั่งปี ค.ศ.1680 นักวิทยาศาสตร์ ‘อันโตนี ฟัน เลเวินฮุก’ ผู้ได้ชื่อว่า ‘บิดาแห่งวิชาจุลชีววิทยา’ ส่องกล้องจุลทรรศน์รุ่นบุกเบิกไปดูหน้าตาของยีสต์ก็พบว่า ยีสต์เป็นเซลล์ชนิดยูคาริโอต (Eukariote) รูปร่างกลม อ้วนท้วน น่ารักน่าชัง ที่เราน่าจะใช้ประโยชน์จากมันได้อีกมาก นับเป็นการจุดประกายความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนตั้งแต่นั้นมา

ปัจจุบันเราพบว่ามียีสต์ในธรรมชาติมากถึง 1,500 สายพันธุ์ ซึ่งเป็นตัวชี้วัดความหลากหลายของธรรมชาติอันน่าทึ่ง

 

2. ทำไมวิทยาศาสตร์ถึงรักยีสต์

ยีสต์มีอยู่ในทุกที่ จึงทำให้ยีสต์เป็นมิตรและราคาไม่แพงนัก 1 ใน 3 ของ DNA ยีสต์มีความคล้ายคลึงกับมนุษย์ นักจุลชีววิทยาจึงชอบเล่นสนุกกับ DNA ยีสต์ เพราะมันขยายตัวได้เร็ว ทำงานด้วยง่าย ค่อนข้างให้ความร่วมมือดี จัดเป็นสิ่งมีชีวิตที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ที่มีการศึกษาอย่างแพร่หลายที่สุด

ผู้มีใจรักเบเกอรี่และนักทำคราฟท์เบียร์ฝีมือดีก็หลงรักยีสต์ พวกเขาต้องศึกษาวิวัฒนาการของยีสต์เพื่อเลือกใช้มันให้ตรงวัตถุประสงค์  บางชนิดทำให้เราป่วย บางชนิดทำให้อร่อย และช่วยให้ร่างกายแข็งแรง ยีสต์ที่ใช้ผลิตขนมปังและเบียร์จัดอยู่ในกลุ่ม ‘จุลินทรีย์หมักน้ำตาล’ มีชื่อว่า Saccharomyces cerevisiae

ยีสต์ชอบกินน้ำตาล  ยีสต์เพียง 1 เซลล์สามารถกินน้ำตาลได้ถึง 200 ล้านล้านโมเลกุลต่อวินาที ซึ่งในกระบวนการนี้จะผลิตแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้ขนมปังมีรูพรุนอ่อนนุ่ม และแอลกฮอล์ที่หมักในถังน้ำข้าวบาร์เลย์จะละลายปะปนกับน้ำจนกลายเป็น ‘เบียร์’

แต่รสชาติที่ดีของเบียร์ก็ต้องมาจากการคำนวณอย่างแม่นยำ รู้จักสายพันธุ์ยีสต์ ปริมาณน้ำตาล และปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่น

ดังนั้นนักคราฟท์เบียร์กับนักวิทยาศาสตร์ บางครั้งก็คือคนคนเดียวกัน

 

3. เอาคืนเยอรมัน ยืมพลังจากยีสต์

ฝรั่งเศสและเยอรมันล้วนมีความสัมพันธ์ ‘หวานขม’ มาตั้งแต่อดีตกาล พวกเขาขับเคี่ยวกันอยู่เสมอ บิดาแห่งการถนอมอาหาร และผู้พัฒนาการฆ่าเชื้อวิธีปาสเตอร์ (Pasteurization) ชาวฝรั่งเศสนาม ‘หลุยส์ ปาสเตอร์’ พบว่ายีสต์เป็นกุญแจสำคัญในกระบวนการหมักที่ไม่ทำให้เบียร์เน่าเสีย อีกทั้งเพิ่มรสชาติให้กับเบียร์

ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 1 ฝรั่งเศสได้รับความบอบช้ำจากเยอรมัน ด้วยความโกรธแค้นอย่างหนัก หลุยส์ ปาสเตอร์จึงอุทิศตัวเองโดยการประกาศสงครามผ่าน ‘เบียร์’ สิ่งที่เยอรมันรักเป็นที่สุด เขาจึงใช้ความรู้จากยีสต์ทำให้เบียร์ของฝรั่งเศสอร่อยลิ้นกว่า เพื่อทำลายความภูมิใจของชาวเยอรมันและปั่นอุตสาหกรรมเบียร์เยอรมันให้ป่วน จนเรียกเหตุการณ์นั้นว่า ‘The Beer of Revenge’

เหตุการณ์ในครั้งนั้นเป็นแรงบันดาลใจให้นักคราฟท์เบียร์รุ่นต่อไปอย่าง ‘คาร์ลสเบิร์ก’ นำไปพัฒนาต่อจนเป็นเบียร์พรีเมียม แม้จะมีข่าวว่า หลุยส์ ปาสเตอร์ ไม่ใช่คนชอบดื่มเบียร์ แต่ทำไงได้ ความแค้นมันเรียกร้อง

 

4. ยีสต์พาไปคว้ารางวัลโนเบล

ยีสต์คือ ‘ผู้เล่นทรงคุณค่าในห้องแล็บ’ มันพานักวิทยาศาสตร์ไปคว้ารางวัลโนเบลถึง 5 คน ในปี 2001, 2006, 2009, 2013 และ 2016 โดยคนล่าสุดคือ ‘โยชิโมริ โอสุมิ’ ที่ค้นพบ ‘กลไกการกินตัวเองของเซลล์’ (Mechanism for autophagy)

กระบวนการที่เซลล์กลืนกินตัวเองและรีไซเคิลตัวเอง หากถูกขัดขวางจะเป็นสาเหตุให้เกิดโรคพาร์กินสัน (Parkinson) หรือโรคเบาหวานประเภทที่ 2 ซึ่ง โยชิโมริ โอสุมิ ศึกษาจากยีสต์ก่อนในเบื้องต้น เพราะ DNA ยีสต์มีความใกล้เคียงกับมนุษย์มาก

นักวิทยาศาสตร์สลับสับเปลี่ยน DNA มนุษย์กับ DNA ยีสต์อยู่ตลอดเวลา นักวิทยาศาสตร์ MIT เคยทดลองในปี 2015 ด้วยการนำยีนของมนุษย์จำนวน 414 ยีน ไปสลับให้กับยีสต์ พบว่า 50% ของยีนมนุษย์สามารถทำให้ยีสต์มีชีวิตอยู่รอดต่อได้ จากโปรตีนที่ทดแทนให้กันและกันเสมอ สนิทอะไรกันเบอร์นั้น

 

5. ยีสต์กำลังจะไปอวกาศ

โครงการพายีสต์ไปนอกโลกจะเริ่มในปี 2018 โดย NASA จะส่งยานอวกาศขนาดเล็กประเภท CubeSat มีน้ำหนักเพียง 14 กิโลกรัมไปโคจรนอกโลกในภารกิจ BioSentinel โดยบรรจุสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอย่างยีสต์ เพื่อทดลองทางวิทยาศาสตร์ เพื่อดูว่าเมื่อพวกมันถูกรังสีเข้มข้นนอกโลกทำลายล้างจะมีปฏิกิริยาตอบสนองอย่างไร

ยีสต์ 3 สายพันธุ์ที่ถูกคัดเลือกอยู่ในสภาพจำศีล พวกมันจะถูกปลุกขึ้นด้วยการฉีดน้ำ (Hydrating Injection) ตลอด 18 เดือน เพื่อหาอัตราการเติบโตกับระบบเผาผลาญพลังงานของยีสต์
ยีสต์จะไปอยู่ในที่ที่เขาไม่รู้จัก แต่จะเป็นอย่างไรต้องรอคอยคำตอบในช่วงปีหน้า

 

6. พลังงานทางเลือก และอนาคตของยีสต์

ไบโอเอทานอล (Bioethanol) เป็นหนึ่งในพลังงานทางเลือกที่สะอาดและยั่งยืน เพื่อนำมาทดแทนน้ำมันปิโตรเลียม (Fossil fuel) ซึ่งเกิดจากฟอสซิลที่ทับถมกันเป็นเวลานาน และมักปล่อยกากของเสียจากกระบวนการเผาไหม้ สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เราจึงหันไปใช้พลังงานที่สะอาดกว่าจาก ‘เอทานอล’ ด้วยการหมักน้ำตาลกลูโคสจากพืชไร่ เช่น อ้อย ข้าวโพด หรือมันสำปะหลัง แต่กระบวนดังกล่าวก็ยังผลิตได้ไม่มากในระดับอุตสาหกรรม เนื่องจากยีสต์ส่วนใหญ่ที่ใช้ ไม่สามารถทนต่อปริมาณแอลกอฮอล์ที่สูงมากๆ ได้ แต่ไอ้ตัวที่ทนได้ ก็ดันไม่สามารถย่อยน้ำตาลในพืชได้ซะนี่

 

“แล้วทำไม ไม่เอามารวมกันล่ะ?”

 

นักวิจัยสิงคโปร์จึงใช้กระบวนการสับเปลี่ยนยีน (Gene shuffling) โดยรวมจีโนมของยีสต์สกุล P. stipites ที่สามารถหมักน้ำตาลไซโลสจากผลผลิตทางการเกษตร กับจีโนมของยีสต์สกุล S. cerevisiae ที่ทนทานต่อแอลกอฮอล์เข้มข้นได้ คราวนี้เราก็จะได้ ไบโอเอทานอล จากคุณสมบัติ ‘ยีสต์ลูกผสม’ แปรรูปผลผลิตหลือทิ้งจากการเกษตรในปริมาณที่มากขึ้น เป็นพลังงานเชื้อเพลิงที่ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมน้อยกว่า

นอกจากนั้นวงการสิ่งถักทอยังใช้ยีสต์ที่ปรับแต่ง DNA ของแมงมุมเข้าไป เพื่อพัฒนาเส้นใยไหมคุณภาพสูง มีความหนานุ่มแต่เหนียวแน่นคงทน อันเป็นที่ต้องการในแวดดวงผู้ผลิตเครื่องนุ่งห่มทั่วโลก กวาดเงินเข้ากระเป๋าอีก 50 ล้านเหรียญต่อปีแบบสบายแฮ

 

ดูเหมือน ‘ยีสต์’ เพื่อนสนิทที่สุดของคุณจะทำอะไรได้อีกมาก

มิตรภาพที่แท้จริงมักเกิดจากการส่งเสริมกันตลอดเวลา ตั้งแต่เด็กน้อยอ่อนโลกจวบจนเติบโตและเต็มไปด้วยพลังสร้างสรรค์ใหม่ๆ

จงหาเพื่อนสนิทของคุณที่เป็นเหมือน ‘ยีสต์’

 

 

อ้างอิงข้อมูลจาก

BioSentinel

Improved ethanol production by a xylose-fermenting recombinant yeast strain constructed through a modified genome shuffling method.

 

 

Illustration by Kodchakorn Thammachart
Share This!
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
No Comments Yet

Comments are closed