เรื่องโดย ผศ. ดร.ป๋วย อุ่นใจ
เคยลองชั่งน้ำหนัก “ความเป็นมนุษย์” ของตัวเองดูไหมครับ ?
ปกติผมไม่ค่อยชอบขึ้นชั่งน้ำหนักเท่าใดนัก ไม่ใช่เพราะอะไร…แต่เป็นเพราะขึ้นชั่งทีไร ตัวเลขที่เห็นมันบาดใจ แต่โครงการฮิวแมนไมโครไบโอมโพรเจกต์ (Human Microbiome Project: HMP) ที่เริ่มขึ้นมาในช่วงปลายทศวรรษที่ 2000 ทำให้ทุกอย่างเปลี่ยนไป โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายในการทำสำมะโนประชากรจุลินทรีย์ทั้งหมดหรือที่เรียกว่า ไมโครไบโอม (microbiome) ในร่างกายมนุษย์อย่างเป็นระบบ
การทดลองแบบนี้ทำได้ยากมากเพราะจุลินทรีย์หลายชนิดก็ไม่ใช่จะให้ความร่วมมือในการศึกษา พวกมันเลี้ยงยากมาก ไม่ว่าจะทำอย่างไรก็ไม่ยอมโตในแล็บ ในบรรดาแบคทีเรียจำนวนมากมายมหาศาลที่นับจนครบนิ้วก็ยังไม่หมด มีแค่เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่มนุษย์พอจะเลี้ยงได้ และนอนนิ่ง ๆ ให้เอาไปทดลอง เหมือนเราอยากรู้จักคนทั้งกรุงเทพมหานครซึ่งแน่นอนว่าส่วนใหญ่ไม่มา ชวนมาได้เฉพาะคนที่ยอมกินอาหารที่เตรียมไว้ให้
สมัยก่อนนักวิทยาศาสตร์รู้จักจุลินทรีย์แค่เฉพาะพวกที่ยอมโตในจานเพาะเชื้อได้เท่านั้น คำถามคือจะทำอย่างไรให้เราสำรวจจนรู้จักได้ทั้งหมด พวกนักวิทยาศาสตร์จึงเริ่มคิดใหม่ว่า ถ้าเลี้ยงมันไม่ได้ เราเปลี่ยนมาอ่านร่องรอยของมันจากสิ่งแวดล้อมโดยตรงได้ไหม ในตอนนั้นการทำสำมะโนประชากรแบคทีเรียนี้เป็นแค่ความฝัน แต่บางทีความฝันก็เป็นจริงได้ เมื่อมีใครสักคนสร้างฝันให้เป็นจริง และคนนั้นก็คือ โจ แฮนเดลสแมน (Jo Handelsman) นักวิจัยโรคพืชจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน แมดิสัน (University of Wisconsin-Madison)
โจสนใจสังคมแบคทีเรียในดินหรือไมโครไบโอมของดิน (soil microbiome) และในปี ค.ศ. 1998 เขาได้เขียนเปเปอร์ Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products ออกมาในวารสาร Chemical Biology และเริ่มวางแนวคิดการอ่านดีเอ็นเอรวมของจุลินทรีย์ทั้งชุมชนโดยไม่ต้องพยายามเลี้ยงทีละตัว แนวคิดของโจนำไปสู่ศาสตร์ที่เรียกว่า เมตาจีโนมิกส์
และคนที่ต่อยอดทำให้แนวคิดนี้ไปสู่ดวงดาวก็คือนักชีววิทยาชื่อ จิลเลียน แบนฟิลด์ (Jilian Banfield) ที่เอาไอเดียไปต่อยอดในการศึกษาสังคมจุลินทรีย์ในที่เข้าถึงได้ยาก เช่น ในเหมืองกรดที่แสนทุลักทุเล ด้วยเทคโนโลยีนี้ จิลและทีมประกอบจีโนมของสิ่งมีชีวิตที่ไม่เคยเพาะเลี้ยงได้จากเศษดีเอ็นเอในสิ่งแวดล้อม ราวกับเก็บกระดาษโน้ตที่ปลิวกระจายอยู่ในโรงละครร้าง แล้วค่อย ๆ อ่านจนรู้ว่าเมื่อคืนที่ผ่านมามีวงดนตรีใดเคยบรรเลงอยู่ในเหมืองที่มืดมนอนธการนั้นบ้าง และแล้วในปี ค.ศ. 2004 ด้วยข้อมูลจากไมโครไบโอมของเหมืองกรด จิลค้นพบระบบนิเวศจุลินทรีย์ที่ซับซ้อนในเหมืองกรดซึ่งมีสภาพแวดล้อมสุดขั้วที่ไม่น่าจะมีอะไรเติบโตได้ แน่นอนว่าพอเริ่มทำได้ในที่หนึ่ง เทคโนโลยีที่จิลใช้ก็นำไปใช้ศึกษาสังคมจุลินทรีย์ต่อในที่อื่น ๆ เช่น ในนาข้าว ในถ้ำ ใต้บ่อน้ำพุร้อน ในเหมืองโลหะหนัก หรือแม้แต่ขั้วโลก
ในปี ค.ศ. 2007 โครงการ HMP จึงจัดตั้งขึ้นมาและเริ่มเดินหน้าไปอย่างรวดเร็ว และสิ่งที่โครงการ HMP ค้นพบนั้นน่าตื่นเต้นมากว่า ในร่างกายของเรานั้นที่จริงแล้วไม่ได้มีแค่เรา แต่เต็มไปด้วยจุลินทรีย์ เช่นเดียวกับในดิน ในเหมืองกรด และในสภาพแวดล้อม
ช่วงยุคแรก นักวิทยาศาสตร์ในโครงการ HMP ประเมินตัวเลขไว้เวอร์วังมากว่าในร่างกายมนุษย์น่าจะมีจำนวนเซลล์อยู่ประมาณ 100 ล้านล้านเซลล์ โดยร้อยละ 10 เป็นเซลล์มนุษย์ อีกร้อยละ 90 เป็นเซลล์แบคทีเรีย ทำให้เกิดคำถามในเชิงปรัชญาว่าถ้าร่างกายคนมีจำนวนเซลล์แบคทีเรียมากกว่าจำนวนเซลล์คนคิดเป็นเกือบ 10:1 เรายังควรถือตัวเองเป็นคน หรือ Homo sapiens อยู่ไหม หรือควรเรียกตัวเองว่าเป็นอะไรดี…
แต่ตัวเลข 10:1 นั้นเป็น “ภาพจำยุคแรก” จากงานคำนวณใหม่จากทีมวิจัยของรอน มิโล (Ron Milo) ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาจากสถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันน์ (Weizmann Institute of Science) ประเทศอิสราเอล ในปี ค.ศ. 2016 เผยว่า สำหรับผู้ชาย สมมติว่าหนักสักราว 70 กิโลกรัมจะมีเซลล์มนุษย์อยู่ประมาณ 30 ล้านล้านเซลล์ ส่วนประชากรแบคทีเรียและจุลินทรีย์ในร่างกายจะมีอยู่ประมาณ 38 ล้านล้านเซลล์
ดังนั้นถ้าเทียบอัตราส่วนจำนวนเซลล์แบคทีเรียหรือจุลินทรีย์ต่อเซลล์มนุษย์ คือ ประมาณ 1.3:1 ไม่ใช่ 10:1 อย่างที่เชื่อกันมายาวนาน และถ้าเทียบเป็นมวล คนน้ำหนัก 70 กิโลกรัม จะมีเซลล์แบคทีเรียอยู่แค่ราว 2 ขีดเท่านั้น แม้ว่าจะมีเพียงแค่เศษเสี้ยวของน้ำหนักร่างกาย แต่พวกมันมีชุดยีนแปลก ๆ พิเศษ พิสดารมากมาย และมีศักยภาพทางชีวเคมีอย่างมากมายมหาศาล มโหฬาร มหาระทึก เกินกว่าจะจินตนาการได้
นั่นทำให้ร่างกายของมนุษย์เร่งปฏิกิริยาแปลก ๆ หรือสร้างสารออกฤทธิ์บางอย่างที่ไม่ควรจะสร้างได้เลยอย่างน่าอัศจรรย์ถ้าดูจากข้อมูลทางพันธุกรรม เพราะถ้าดูข้อมูลจากจีโนมของมนุษย์ เรามียีนสำหรับสร้างโปรตีนอยู่แค่ราว 2 หมื่นยีน เทียบกับไมโครไบโอมของเรา แบคทีเรียที่หลากหลายในร่างกายของมนุษย์มียีนนับล้านล้านรูปแบบที่แปลรหัสออกมาเป็นเอนไซม์อะไรต่อมิอะไรมากมาย ช่วยให้มนุษย์สร้างสารบางอย่างได้แม้จะไม่ได้มียีนสำหรับสร้างเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องใด ๆ เลยก็ตาม
สองหมื่นแบบกับล้านล้านแบบ ตัวเลขค่อนข้างชัดว่าสังคมจุลินทรีย์นั้นมีอิทธิพลต่อสุขภาพร่างกายมนุษย์มากเพียงไร ในมนุษย์ ไมโครไบโอมที่ได้รับการศึกษามากที่สุดคือ “ลำไส้”
เคยรู้สึกไหมครับว่า บางวันเรากินข้าวคนเดียวแบบชิล ๆ แต่พอกินเสร็จ ในท้องของเรากลับเหมือนมีมหรสพใหญ่ระดับจังหวัดเล่นกันอย่างอึกทึกครึกโครมอยู่ข้างใน แค่กินนมเข้าไปไม่กี่อึก ท้องก็ร้องประท้วงราวจุลินทรีย์ก่อจลาจล แค่กินส้มตำพริกไม่กี่เม็ด ๆ เข้าไป ลำไส้ก็ปั่นป่วนราวกับมีคอนเสิร์ตร็อกเปิดแสดงอยู่ข้างใน แต่แค่สองสามวัน พอเรากินผัก กินไฟเบอร์เยอะขึ้น อยู่ดี ๆ ระบบขับถ่ายก็เริ่มทำงานกันอย่างสุภาพขึ้นราวกับได้รับการอบรมมารยาทจากโรงเรียนผู้ดีอังกฤษ
คำถามคือ เกิดอะไรขึ้น ? บางทีไมโครไบโอมหรือจุลินทรีย์ในร่างกายของเรานี่แหละที่กำลังตอบสนองกับสิ่งที่เราใส่ลงไปให้มัน ถ้าดูในไมโครไบโอม จุลินทรีย์ก็มีทั้งดีและร้าย ถ้าตัวที่ดีประท้วงและตัวที่ร้ายแผลงฤทธิ์ เราก็อาจจะรู้สึกป่วยไม่ค่อยสบายได้ และถ้าระบบปั่นป่วน บางทีเราก็ต้องยอมประคบประหงมเอาอกเอาใจให้จุลินทรีย์ที่ดียอมหันกลับมาทำงานตามที่ควร และกดพวกตัวแสบไม่ให้พวกร้าย ๆ แผลงฤทธิ์ได้ และอาหารดี ๆ สารเคมีดี ๆ หรือใยอาหารที่พวกมันชอบอาจช่วยทำให้พวกมันมีความสุขและยอมทำงานต่อตามปกติ และทำให้อาการป่วยไม่สบายตัวต่าง ๆ ทุเลาเบาบางลงไปได้บ้าง อาหารและสารเคมีดี ๆ ที่ช่วยเสริมสร้างสังคมจุลินทรีย์ในร่างกายของเราเรียกว่า พรีไบโอติก (prebiotic)
แน่นอนว่าถ้าอาการหนักมาก บางทีแค่อาหารดี ๆ ก็อาจยังไม่พอช่วยรื้อฟื้นประชากรจุลินทรีย์ดี ๆ ในร่างกาย ในหลายกรณีเราอาจจะต้องเติมน้องจุลินทรีย์ดี ๆ ที่เรียกว่า โพรไบโอติก (probiotic) ลงไปเพิ่มเติมด้วยเพื่อช่วยทำงานปรับสมดุลให้ระบบ ลองนึกถึงคำฮิตที่เห็นตามฉลากโยเกิร์ต นมเปรี้ยว อาหารเสริม และโฆษณาที่มักมีภาพหนุ่มสาวสดใสยิ้มให้เพราะสุขภาพลำไส้ที่ดี
โพรไบโอติกเป็นจุลินทรีย์มีชีวิตที่เมื่อได้รับในปริมาณเหมาะสมแล้วให้ประโยชน์ต่อสุขภาพ พูดง่าย ๆ คือเป็นตัวช่วยฝ่ายดีที่เราส่งเข้าไปช่วยในลำไส้ แต่ต้องย้ำว่าไม่ใช่แบคทีเรียทุกตัวที่ใส่ลงไปแล้วจะกลายเป็นพระเอก บางตัวมีงานวิจัยรองรับ บางตัวแค่ชื่อฟังดูเหมือนจะดีต่อสุขภาพเฉย ๆ อย่าลืมว่าคนใส่เสื้อกาวน์ไม่ได้แปลว่าเป็นหมอเสมอไป
และบางทีเติมแค่โพรไบโอติกเฉย ๆ ก็อาจจะไม่พอ เพราะถ้าสถานการณ์ในลำไส้นั้นหนักหนา ไม่มีอาหาร แถมยังเจอเจ้าถิ่น คู่แข่ง และสภาวะแวดล้อมแบบสุดขั้ว จุลินทรีย์ที่เติมลงไปใหม่แม้จะดี แต่ก็อาจจะไม่รอด ก็เลยมีไอเดียเติมแบบเป็นแพ็กเกจ คือเติมทั้งโพรไบโอติกและพรีไบโอติกเพื่อช่วยเสริมอาหารลงไปให้โพรไบโอติกเติบโตและทำงานได้ด้วย
การจับคู่ระหว่างโพรไบโอติกกับพรีไบโอติกนั้นเรียกว่า ซินไบโอติก (synbiotic) ก็คือ “การพานักดนตรีมาพร้อมข้าวกล่อง” เพื่อให้จุลินทรีย์ที่เติมเข้าไปมีโอกาสอยู่รอดและทำงานได้ดีขึ้น
สิ่งที่น่าสนใจคือ อาหารที่เรากินทุกวันสามารถเปลี่ยนชุมชนนี้ได้รวดเร็วมาก กินใยอาหารมากขึ้น จุลินทรีย์บางกลุ่มก็เฮ กินไขมันสูง อาหารแปรรูปเยอะ น้ำตาลกระจาย จุลินทรีย์อีกกลุ่มก็เย้ อาหารบางอย่างดีต่อร่างกาย บางอย่างก็ทำให้เยื่อบุลำไส้สะท้าน ในขณะที่บางอย่างอาจส่งผลต่อไปถึงการอักเสบ เมตาบอลิซึม โรคหัวใจ หรือแม้แต่นาฬิกาชีวิต
ใช่แล้วครับ ไมโครไบโอมยังเกี่ยวข้องกับโรคลำไส้อักเสบ มะเร็งลำไส้ ภูมิคุ้มกัน และจังหวะกลางวันกลางคืนของร่างกายด้วย และนั่นคือจุดที่เรื่องราวของเราเริ่มสนุกและ (อาจจะ) แอบน่ากลัวนิด ๆ เพราะจุลินทรีย์ไม่ได้แค่นั่งกินเศษอาหารของเราเฉย ๆ มันยังแปรรูปอาหารบางอย่างเป็นสารใหม่ได้ด้วย
ตอนนี้การศึกษาไมโครไบโอมได้รับความสนใจอย่างมาก มีเรื่องราวและเทคโนโลยีต่าง ๆ ให้เราได้ศึกษาและพัฒนาต่ออีกมากมาย ทั้งเรื่องของพาราโพรไบโอติก (paraprobiotic) ซากจุลินทรีย์ที่มีผลต่อสุขภาพทางเดินอาหาร ไปจนถึงการปรับแต่งสังคมจุลินทรีย์ด้วยการเอาจุลินทรีย์จากผู้บริจาคสุขภาพดีมาปลูกถ่าย ที่เรียกว่า FMT (fecal matter/microbiota transplantation) หรือการปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในอุจจาระ ไปจนถึงการปรับแต่งสังคมจุลินทรีย์แบบแม่นยำแบบทำได้เฉพาะตัว ทั้งใช้ไวรัสฆ่าแบคทีเรียอย่างแบคทีริโอเฟจ (bacteriophage) ไปจนถึงการแก้ไขยีนด้วยคริสเปอร์-แคสไนน์ (CRISPR–Cas9) และเทคโนโลยีอื่นๆ ต้องบอกว่าเรื่องของการพัฒนานวัตกรรมไมโครไบโอตาในมนุษย์นี้พุ่งทะยานไปทั้งไกลและเร็วเกินคาดมาก แม้แต่การปรับแต่งจุลินทรีย์ให้บันทึกและรายงานสถานะสุขภาพของลำไส้ (และร่างกาย) แบบเรียลไทม์ได้ก็มีแล้ว
แต่ดังที่กล่าวไปในตอนต้น คำว่า ไมโครไบโอม หรือไมโครไบโอตา (microbiota) ไม่ได้จำกัดอยู่แค่มนุษย์ เพราะในความเป็นจริงตอนที่เจอและเริ่มศึกษาตอนสมัยโจและจิล เทคโนโลยีการศึกษาไมโครไบโอตาก็เริ่มมาจากสิ่งแวดล้อมซึ่งน่าสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงการเกษตรพืชพรรณธัญญาหาร รวมถึงปศุสัตว์ก็ลำบาก แน่นอนว่าพวกมันก็มีไมโครไบโอตาเช่นกัน
ใครจะรู้ บางทีในสภาวะที่โลกกำลังร้อนระอุ มรสุมก็ถาโถม น้ำก็ท่วม สภาพภูมิอากาศไม่เหมาะสม ถ้ามีไมโครไบโอตาดี ๆ ที่ตอบโจทย์ก็อาจจะช่วยให้เราทำนุบำรุงพืชพรรณธัญญาหารและปศุสัตว์ได้ดีขึ้น ช่วยเพิ่มผลผลิตทางอาหารและการเกษตรได้มากขึ้น ลดปัญหาเรื่องการปลดปล่อยคาร์บอนให้ลดลง จนตอบโจทย์ความต้องการของมนุษยชาติก็เป็นได้
อย่าคิดว่าเป็นเรื่องขำขัน เพราะมีงานวิจัยมากมายที่พยายามปรับแต่งไมโครไบโอตาในกระเพาะวัวเพื่อลดปริมาณแก๊สมีเทนในเรอวัวที่เป็นหนึ่งในแหล่งปลดปล่อยมีเทนที่สำคัญของโลกแล้ว
แต่แน่นอนที่สุด สภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนไปในโลกที่เปลี่ยนแปลงก็ทำให้สังคมจุลินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบของไมโครไบโอตาของโลกนั้นเปลี่ยนไปเช่นกัน
คำถามคือ แล้วเราจะทำอย่างไรเพื่อให้สังคมจุลินทรีย์ที่ดีนั้นยังคงอยู่ และเป็นประโยชน์กับมวลมนุษยชาติต่อไปอย่างยั่งยืน ? อย่าลืมว่าไม่ใช่แค่พุงของเราเท่านั้นที่สำคัญ เพราะถ้าเราจะอยู่รอดได้ ผืนพิภพก็ต้องดีด้วย
About Author
