Gamma Gardens : การเพาะพันธุ์พืชปรมาณู




สวนแกมมา (Gamma Garden) ที่สถาบันการเพาะพันธุ์รังสีในเมือง Hitachiohmiya ประเทศญี่ปุ่น
Cr.Google, Maxar Technologies, ข้อมูลแผนที่ @ 2021


เรามักคิดว่าการทำสวนธรรมชาติเป็นกระบวนการที่ดีต่อสุขภาพ ที่ส่งผลให้ได้ผักและผลไม้ที่สดที่สุดเท่านั้น ผลปรากฏว่า รสผลไม้และรสอนุพันธ์จากพืชสมัยใหม่ของเราส่วนใหญ่เกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เกิดจากการสัมผัสกับรังสีแกมมา โดยเฉพาะรสเปปเปอร์มินต์ในหมากฝรั่งและยาสีฟัน และ red-ruby เกรปฟรุต ถือเป็นพืชที่โดดเด่นที่สุด ซึ่งเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ที่เกิดจากการฉายรังสีโดยเจตนา ดังนั้น การใช้รังสีเพื่อพยายามกระตุ้นการกลายพันธุ์อาจเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ต่อพืชได้

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง ระบบการเกษตรประสบปัญหา ทรัพยากรที่เสียหายและจำนวนประชากรที่เฟื่องฟูกำลังเพิ่มแรงกดดันให้กับเกษตรกร ซึ่งกำลังพยายามดิ้นรนเพื่อให้ทันกับความต้องการผลิตผล รวมถึงการคุกคามของโรคได้ทำลายพืชผลทั้งหมด แต่โลกได้รับความรู้และทรัพยากรมากมายเกี่ยวกับพลังงานปรมาณู สิ่งนี้ทำให้นักคิดชั้นนำของโลกพยายามที่จะค้นหาการใช้ประโยชน์จากพลังงานปรมาณูอย่างสันติ

แนวคิดหลักประการหนึ่งคือ การเพาะพันธ์พืชด้วยรังสีเพื่อให้เกิดการกลายพันธุ์โดยเจตนาให้มากที่สุด ความหวังคือการกลายพันธุ์อย่างน้อยหนึ่งครั้งจะส่งผลให้ผลไม้หรือพืชดีขึ้นจากมุมมองการบริโภคของมนุษย์ ส่วนความหวังหลักอื่น ๆ ในการกลายพันธุ์เหล่านี้ก็คือ มันอาจสร้างพืชที่ต้านทานโรคหรือทนต่อความหนาวเย็นเพื่อช่วยให้เกษตรกรเติบโตต่อไป

ที่ผ่านมา การทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานเหล่านี้ส่วนใหญ่ดำเนินการใน "สวนแกมมา" ขนาดยักษ์บนพื้นที่ของห้องปฏิบัติการระดับชาติในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และประเทศต่างๆ ในอดีตสหภาพโซเวียต ส่งผลให้มีพืชพันธุ์ใหม่จำนวนนับไม่ถ้วนโดยบางพันธุ์มีประโยชน์เพิ่มเติมด้วย โดยพืชของสหรัฐฯ ที่ถูกสร้างขึ้นในสวนปรมาณูเหล่านี้ที่สำคัญที่สุดคือต้นเปปเปอร์มินต์ที่ต้านทานโรคและผลเกรปฟรุต "Rio Star"  ซึ่งคิดเป็น 75% ของการผลิตในเท็กซัส 


เกรปฟรุ้ต Ruby-red มีส่วนผสมของส้มโอและส้มหวานถูกผสมข้ามพันธุ์กันครั้งแรกในศตวรรษที่ 18 ซึ่งเป็นผลไม้ชนิดแรกและประสบความสำเร็จ
ทางการค้ามากที่สุดชนิดหนึ่งของสวนแกมมา จากเมล็ดที่กลายพันธุ์ด้วยรังสีปรมาณู ปัจจุบันยังมี ข้าว ข้าวสาลี ลูกแพร์ ฝ้าย ถั่วลันเตา ทานตะวัน
กล้วย และผลผลิตอื่นๆ อีกนับไม่ถ้วน ที่เป็นหนี้บุญคุณของการทดลองการดัดแปลงพันธุกรรมที่เกิดจากการทำสวนแบบปรมาณูนี้


ไม่กี่ทศวรรษก่อนสงคราม ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักพันธุศาสตร์ Hermann Muller ได้ค้นพบว่าการได้รับรังสีเอกซ์อาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในยีนของแมลงวันผลไม้ ที่เปลี่ยนสีหรือเติบโตได้ หรือบางครั้งอาจสามารถส่งต่อไปยังรุ่นต่อไปได้ ซึ่งเขาสงสัยว่าจะพบแบบเดียวกันในพืชหรือไม่  แต่โดยพื้นฐานแล้ว การแผ่รังสีไอออไนซ์จะช่วย 'สับเปลี่ยน' ยีนรอบๆ ภายในเซลล์ และเร่งกระบวนการวิวัฒนาการ พืชที่มีการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์สามารถอยู่รอดและขยายพันธุ์โดยส่งต่อลักษณะใหม่ของพวกมัน และพืชที่ได้รับผลกระทบจากรังสีในทางลบก็จะตายไป โดยไม่มี 'กัมมันตภาพรังสี' และไม่มีการสร้างยีนใหม่ ดังนั้นจึงปลอดภัยอย่างเต็มที่ที่จะกิน

แม้ผลลัพธ์จะน่าสนใจ แต่เมื่อได้เห็นโศกนาฏกรรมที่ระเบิดปรมาณูต้องรับผิดชอบ ประชาชนทั่วไปก็ยังมีความสงสัยในทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีนี้อย่างไรก็ตาม มีสัญญามากมายในภาคสนาม ที่รัฐบาลและนักวิทยาศาสตร์ต่างหวังเป็นอย่างยิ่งที่จะชนะการอนุมัติจากสาธารณชนเพื่อที่พวกเขาจะได้ค้นคว้าต่อไป

จนในปี 1953 ประธานาธิบดี Eisenhower ได้รณรงค์ใน "ปฏิบัติการ Candor" เพื่อให้ความรู้และให้ความมั่นใจแก่สาธารณชนว่าเทคโนโลยีนิวเคลียร์สามารถทำได้มากกว่าสงคราม ไม่เพียงเป็นส่วนหนึ่งของแคมเปญโฆษณาชวนเชื่อเพื่อช่วยกระตุ้นการแข่งขันด้านอาวุธของสงครามเย็น แต่ยังเกี่ยวข้องกับรากฐานของโครงการ Atoms for Peace ที่เผยแพร่การใช้เทคโนโลยีปรมาณูอย่างสันติ และที่ดีที่สุดคือการเริ่มต้นในเกษตรกรรม


Atoms for Peace (อะตอมเพื่อสันติภาพ) มีเป้าหมายหลักสามประการได้แก่ ความก้าวหน้าในอุตสาหกรรม ในด้านการแพทย์ และในการเกษตร 
ซึ่งอย่างหลังนำไปสู่การระดมทุนและการพัฒนา gamma gardens ที่ห้องทดลองแห่งชาติของสหรัฐฯ ที่ใช้ในการพัฒนาระเบิดปรมาณู


จากความคิดของ Muller ที่ว่ารังสีสามารถนำมาใช้เพื่อสับเปลี่ยนยีน ค้นหาการผสมผสานและลักษณะเฉพาะ นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มสร้างไซต์ห้องปฏิบัติการกลางแจ้งขนาดใหญ่ที่เรียกว่า "สวนแกมมา" สำหรับการวิจัยของพวกเขา สวนเหล่านี้ส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกาและสร้างขึ้นในสหราชอาณาจักร ยุโรป อินเดีย ญี่ปุ่น และรัสเซีย สวนถูกสร้างขึ้นในแปลงทรงกลมขนาดใหญ่ล้อมรอบด้วยรั้วสูง ครอบคลุมพื้นที่ถึง 5 เอเคอร์หรือมากกว่า

ในแปลง เมล็ดพืชของพันธุ์ต่างๆจะถูกปลูกล้อมเป็นวงกลมแยกเป็นส่วนๆ ตรงกลางวงกลมจะมีเสาสูงที่ตั้งไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี (ปกติจะเป็น cobalt-60 หรือ caesium-137) ซึ่งจะส่งรังสีแกมมาไปทั่วสวนครั้งละ 6 - 7 เดือน และเสาสามารถหย่อนลงไปในบังเกอร์ตะกั่วใต้ดินได้เมื่อนักวิจัยมาทำการวัด
แม้พืชที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดมากที่สุดจะตาย และพืชอีกจำนวนมากมีลักษณะแคระแกรนหรือเติบโตอย่างผิดปกติ แต่รอบๆ ขอบนอก พืชจำนวนมากกลับเป็นปกติ ในที่สุดที่นี่ก็เป็นที่ที่นักวิจัยค้นพบว่าพืชชนิดใดมีการกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ ที่ให้ผลสีสดใสกว่า ดอกที่ใหญ่กว่า ต้านทานสภาพอากาศหนาวเย็นได้ดีกว่า และอื่นๆ

ภายในปี 1955 มีการประชาสัมพันธ์เกี่ยวกับเทคโนโลยีว่าสามารถแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารได้ ทั่วโลกก็เริ่มมีความหวังมากขึ้น เมื่อโครงการได้รับความสนใจมากขึ้น บริษัทวิจัยขนาดเล็กจำนวนมากก็เข้าร่วม จนเกิดการเคลื่อนไหวที่เพิ่มขึ้นเพื่อนำพลังงานปรมาณูและการทดลองมาสู่ชีวิตของชาวสวน ชาวไร่ทั่วไปซึ่งตอบรับอย่างกระตือรือร้น แม้เมล็ดพันธุ์จะถูกโฆษณาว่า "มีพลังงานปรมาณู" แต่ในเวลานั้น นี่เป็นจุดเริ่มต้นของยุคอวกาศและคำปฏิญาณ
ที่ว่า "สวนปรมาณู" สามารถช่วยกำจัดโรคในพืชและผลผลิต


รูปแบบเชิงพื้นที่วงกลมของ "สวนแกมมา" ในการจัดต้นไม้ให้เป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางรอบแหล่งกำเนิดรังสีซึ่งตั้งอยู่ตรงกลาง โดยพื้นฐานแล้ว
สารกัมมันตภาพรังสีจะถูกปล่อยออกมาอย่างช้าๆ และเมื่อคนงานจำเป็นต้องเข้าไปวัด เสาจะถูกหย่อนลงไปใต้ดินในห้องที่มีสารตะกั่ว
มีกำแพงกั้นและสัญญาณเตือนภัยหลายชุดเพื่อป้องกันไม่ให้ผู้คนเข้าไปในสนามเมื่อแหล่งกำเนิดอยู่เหนือพื้นดิน


สำหรับรังสีแกมมา มันมีความยาวคลื่นเล็กกว่ารังสีเอกซ์ และจะใช้ได้หลังจากที่แยกออกเป็นอะตอมเท่านั้น พวกมันสามารถยิงทะลุผ่านอะไรก็ได้เหมือนกระสุน นั่นกลายเป็นเรื่องที่น่าสนใจมากสำหรับรัฐบาลสหรัฐในช่วงสงครามเย็น ที่ต้องการพิสูจน์ให้โลกเห็นว่ามีด้านสว่างของอาวุธนิวเคลียร์ โดยมีความคิดริเริ่มมากมายที่ออกแบบมาเพื่อให้ฟิสิกส์นิวเคลียร์เข้ามาใช้ในชีวิตประจำวันของผู้คน ในลักษณะที่เป็นประโยชน์และมีศีลธรรม หนึ่งในนั้นคือการใช้ "สวนแกมมา" เพื่อสร้างพืชพันธุ์ใหม่ที่น่าตื่นเต้นและมีประโยชน์

จากการเริ่มต้นด้วยการมองหาพืชที่มีประโยชน์มาดัดแปลงจากการฉายรังสี นักวิจัยจะนำพืชกลายพันธุ์เหล่านั้นมาพยายามปรับปรุงให้ดีขึ้น เช่นอาจผสมพันธุ์กับอย่างอื่นหรือฉายรังสีรุ่นที่สอง สามหรือสี่ ในแต่ละขั้นตอนที่ได้ก็จะเก็บเมล็ดพืชไว้เพื่อการเรียกใช้ในอนาคต ทั้งเพื่อจุดประสงค์ด้านสุนทรียศาสตร์และทางการเกษตร อย่างไรก็ตาม ในพืชดัดแปลงพันธุกรรมสมัยใหม่ไม่มีการฉายรังสี เพราะเราสามารถบรรลุการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่แม่นยำยิ่งขึ้นผ่านเทคนิคทางวิศวกรรมชีวภาพในปัจจุบัน แต่ยังมีสวนแห่งหนึ่งในโลกที่ใช้รังสีแกมมาเพื่อนำพืชพันธุ์ใหม่ๆ ออกสู่ตลาด นั่นคือ สถาบันการเพาะพันธุ์รังสี เจ้าของสวนแกมมาที่ใหญ่ที่สุดและเพียงแห่งเดียวในโลกที่ยังหลงเหลืออยู่ในเมือง Hitachiōmiya ในจังหวัดอิบารากิในญี่ปุ่น

ส่วนคำว่า "สวนปรมาณู" นั้นเข้าสู่คำศัพท์ภาษาอังกฤษครั้งแรกในปี 1950 อ้างอิงถึงการทดลองที่ Argonne National Laboratories ในชิคาโกซึ่งพืชดูดซึมในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์กัมมันตภาพรังสี นอกจากนี้ยังมีความพยายามที่จะสร้างปุ๋ยที่มีสารกัมมันตภาพรังสี และความพยายามบางอย่างใน 'สารปรับสภาพดิน' ที่มีกัมมันตภาพรังสี แต่การทดลองทางพฤกษศาสตร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการฉายรังสีพืชเพื่อกระตุ้นการกลายพันธุ์


ข้าวสาลี Croesus ถือเป็นเรือธงการวิจัยของอิตาลี และถูกนำมาใช้ในโครงการปรับปรุงพันธุกรรมในสหรัฐอเมริกา แคนาดา ออสเตรเลีย อาร์เจนตินา จีน และในศูนย์วิจัยระดับนานาชาติที่สำคัญที่สุด แม้กระทั่งทุกวันนี้ กว่า 45 ปีต่อมา มันเป็นหนึ่งในห้าสายพันธุ์ที่มีการเพาะปลูกมากที่สุดในโลก


สวนแกมมาที่ใหญ่ที่สุดและอาจเป็นเพียงแห่งเดียวในโลกที่ยังหลงเหลืออยู่ในฮิตาชิโอมิยะในญี่ปุ่น สวนทรงกลมมีรัศมี 100 ม. ล้อมรอบด้วย
กำแพงกั้นน้ำสูง 8 ม. สปีชี่ส์ภายในถูกฉายรังสีแกมมาจากแหล่งกำเนิดโคบอลต์-60 ที่อยู่ภายในขั้วกลาง จุดประสงค์คือเพื่อสร้างลักษณะใหม่ เช่น
ความทนทานต่อการติดเชื้อราหรือสีผลไม้ที่เป็นมิตรกับผู้บริโภค และช่วยตอบสนองความต้องการในการพัฒนาพันธุ์พืชที่มีลักษณะใหม่



(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)

แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่