มหัศจรรย์การเลียนแบบธรรมชาติ

แม้จะไม่ใช่เรื่องใหม่ในยุคนี้ แต่ผู้คนก็ยังคงให้ความสำคัญกับงานวิจัยเรื่องไบโอมิมิครี (Biomimicry) หรือการเลียนแบบธรรมชาติเพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน ซึ่งเป็นศาสตร์ที่ใช้ความรู้ด้านชีววิทยา เคมี และอื่นๆ ที่ลงลึกไปในระดับของการนำเซลล์หรือโมเลกุลมาศึกษาและออกแบบ เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีหรือกระบวนการต่างๆ โดยอาศัยการเลียนแบบจากสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติโดดเด่นและตรงกับความต้องการของมนุษย์

หนึ่งในนั้นได้จากการเฝ้าสังเกตธรรมชาติจนพบว่าปลาขนาดใหญ่อย่างฉลามที่ว่ายน้ำอย่างเชื่องช้าในมหาสมุทรนั้น มีผิวหนังที่สะอาด ไม่มีสาหร่ายหรือสิ่งมีชีวิตใดๆ มาเกาะ ที่เป็นเช่นนั้นก็เพราะผิวหนังของปลาฉลามมีลักษณะพิเศษ ปกคลุมด้วยลวดลายขนาดเล็กมากที่เรียกว่า Dentricles ลวดลายนี้จัดเรียงอยู่ในรูปของเพชรที่ประกอบด้วย Riblets ขนาดเล็กจำนวนมาก ทำให้ผิวของฉลามหยาบจนสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ทั้งหลายไม่สามารถเกาะติดได้ และยังช่วยลดแรงเสียดทาน นักวิทยาศาสตร์จากองค์การนาซาได้ร่วมกันทำงานกับบริษัท 3M จนสามารถเลียนแบบลวดลายผิวหนังฉลาม โดยลดรูปร่างของลวดลายลงบางส่วนและสร้างสรรค์ให้รูปร่าง Riblets กลายเป็นฟิล์มที่มีความบาง ก่อนนำไปใช้เคลือบตัวเรือใบ Stars & Stripes จนชนะการแข่งขันโอลิมปิกและการแข่งขัน America’s Cup ก่อนที่ฟิล์ม Riblets จะถูกห้ามใช้ในปี 1987 ขณะเดียวกันดร. แอนโธนี เบรนแนน (Dr. Anthony Brennan) นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุและวิศวกรจากมหาวิทยาลัยฟลอริดาก็ได้ทำวิจัยให้กับกองทัพเรือสหรัฐฯ เพื่อหากลยุทธ์ใหม่ที่จะป้องกันไม่ให้ตัวเพรียงและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ มาเกาะตัวเรือ เนื่องจากต้องการลดการใช้สีกันเพรียงที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมลง นอกจากนี้ บริษัท Sharklet Technologies  ยังพบว่าโครงสร้างของ Dentricles หรือ Sharklet นั้นสามารถป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อโรคได้เป็นอย่างดี เพราะการขยายพันธุ์ของแบคทีเรียบนผิวที่เลียนแบบผิวของฉลามนี้เป็นไปได้ยาก การปรับลวดลายกว้างยาวของ Sharklet จะเหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน เช่น ถ้าปรับให้ลวดลายกว้างขึ้น วัสดุจะใสขึ้นเพราะการหักเหของแสงน้อยลง เหมาะกับการใช้ทำหน้าจอโทรศัพท์มือถือ และหน้าจอคอมพิวเตอร์ในโรงพยาบาล เป็นต้น


แม้แต่วิธีการเก็บข้อมูลให้ยาวนานที่สุด นักวิทยาศาสตร์กำลังมองกลับไปที่ธรรมชาติ นั่นคือดีเอ็นเอ ซึ่งกำลังจะเป็นอนาคตของวิธีเก็บข้อมูล โดยเฉพาะข้อมูลที่เกี่ยวกับซากดึกดำบรรพ์ เนื่องจากตระหนักว่าอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่ใช้กันอยู่มีอายุสั้น นักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีสวิส ซูริค (ETH Zurich) ในสวิตเซอร์แลนด์จึงเชื่อว่าระบบการเก็บข้อมูลที่เหมือนกับที่มีอยู่ในดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายน่าจะเป็นคำตอบของการแก้ปัญหานี้ คาดกันว่าดีเอ็นเอ 1 กรัม จะเก็บข้อมูลได้ 455 เอกซะไบต์   แต่การที่ดีเอ็นเอสูญสลายได้ง่ายก็ยังเป็นโจทย์ให้นักวิทยาศาสตร์ต้องหาวิธีแก้ไข ซึ่งจากการศึกษาพบว่าดีเอ็นเอจะมีอายุนานขึ้นในสภาวะที่เย็นและแห้ง โดยเฉพาะวัสดุประเภทเซรามิกที่แห้ง เช่น ฟัน กระดูก และเปลือกไข่ ซึ่งต้องหลีกเลี่ยงน้ำและออกซิเจนที่จะทำให้ดีเอ็นเอสลายเร็วขึ้น ในระหว่างนี้ทีมนักวิจัยได้ทดลองเก็บข้อมูลขนาด 83 กิโลไบต์ โดยใช้กระบวนการผสมผสานระหว่างความก้าวหน้าทางการแพทย์ การวิเคราะห์พันธุกรรม และเทคโนโลยีสารสนเทศ

เรื่อง: ชมพูนุท วีรกิตติ และ ปิยวรรณ กลิ่นศรีสุข

ที่มา
บทความ “Biomimicry เทคโนโลยีเลียนแบบธรรมชาติ” โดย ดร.สรณรัชฎ์ กาญจนะวณิชย์ จาก greenworld.or.th
บทความ “14 Smart Inventions Inspired by Nature: Biomimicry” โดย Amelia Hennighausen และ Eric Roston จาก bloomberg.com