ละอองเกสร—มหันตภัยหรือสิ่งมหัศจรรย์? — ห้องสมุดออนไลน์ของวอชเทาเวอร์

ละอองเกสร—มหันตภัยหรือสิ่งมหัศจรรย์?

โดยผู้เขียนตื่นเถิด! ในออสเตรเลีย

ฮัดเช่ย! เสียงจามที่ดังขึ้นพร้อมกับอาการระคายเคืองตาและจมูก แถมมีน้ำมูกน้ำตาไหลเป็นสัญญาณบอกให้คนนับล้านรู้ว่าฤดูใบไม้ผลิมาถึงแล้ว. ส่วนใหญ่พวกเขาเกิดอาการภูมิแพ้เนื่องจากมีเรณูหรือละอองเกสรจำนวนมากฟุ้งกระจายอยู่ในอากาศ. วารสารบีเอ็มเจ (เมื่อก่อนคือบริติช เมดิคัล เจอร์นัล) กะประมาณว่า 1 ใน 6 ของผู้ที่อยู่ในประเทศอุตสาหกรรมเป็นโรคแพ้ละอองเกสรตามฤดูกาลหรือที่เรียกกันด้วยว่าไข้ละอองฟาง. ตัวเลขนี้ไม่น่าแปลกใจถ้าคิดถึงละอองเกสรปริมาณมหาศาลที่ต้นไม้ปล่อยไว้ในอากาศ.

นักวิทยาศาสตร์ประมาณว่า ป่าสนสปรูซซึ่งมีพื้นที่เพียงหนึ่งในสามของสวีเดนทางตอนใต้ ปล่อยละอองเกสรออกมาถึงปีละ 75,000 ตัน. หญ้าแร็กวีดเพียงต้นเดียว ซึ่งเป็นตัวการทำให้ผู้เป็นไข้ละอองฟางในอเมริกาเหนือเกิดอาการแพ้ สามารถผลิตละอองเกสรได้วันละหนึ่งล้านอณู. เนื่องจากถูกพัดพาไปตามสายลม มีการพบละอองเกสรของหญ้าแร็กวีดสูงจากพื้นโลก 3 กิโลเมตรและไกลออกไปในทะเลถึง 600 กิโลเมตร.

แต่ทำไมละอองเกสรจึงทำให้บางคนเกิดอาการแพ้? ก่อนที่เราจะพิจารณาคำถามดังกล่าว ให้เรามาตรวจดูละอองเกสรให้ละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อจะเห็นการออกแบบอันน่าทึ่งในละอองเล็ก ๆ เหล่านี้.

ละอองแห่งชีวิต

สารานุกรมบริแทนนิกา กล่าวว่า ละอองเกสรหรือเรณู “ถูกสร้างขึ้นในอับเรณู หรือส่วนที่เป็นเกสรตัวผู้ของพืชที่แพร่พันธุ์ด้วยเมล็ด และถูกพาไปหาเกสรตัวเมียด้วยวิธีต่าง ๆ (เช่น ลม, น้ำ, แมลง) ที่ซึ่งเกิดการปฏิสนธิ.”

ละอองเรณูของไม้ดอกประกอบด้วยสามส่วนต่างหากกันคือ นิวเคลียสของเซลล์สเปิร์ม และส่วนที่เป็นผนังหรือเปลือกนอกของละอองเรณูซึ่งมีสองชั้น. เปลือกชั้นนอกที่แข็งแรงสามารถทนต่อการเสื่อมสลายได้อย่างดีเยี่ยมและยังทนต่อกรดเข้มข้น, ด่าง, และแม้แต่ความร้อนจัดได้. กระนั้น นอกจากกรณียกเว้นไม่กี่กรณี เรณูส่วนมากมีอายุอยู่ได้แค่ไม่กี่วันหรือไม่กี่สัปดาห์. แต่เปลือกนอกที่ทนทานของมันอาจอยู่ได้หลายพันปีโดยไม่สลายตัว. ด้วยเหตุนี้ จึงมีการพบละอองเรณูมากมายในชั้นดินของโลก. ที่จริง นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้หลายอย่างเกี่ยวกับประวัติทางพฤกษศาสตร์ของโลก โดยศึกษาเรณูที่พบในตัวอย่างดินซึ่งขุดจากความลึกระดับต่าง ๆ กัน.

ประวัติทางพฤกษศาสตร์นี้ค่อนข้างจะเชื่อถือได้ เนื่องจากเปลือกชั้นนอกของละอองเรณูมีรูปแบบซึ่งไม่ซ้ำกัน. สุดแล้วแต่ชนิดของละอองเกสร เปลือกนอกอาจเป็นแบบผิวเรียบ, เป็นรอยย่น, มีลวดลาย, หรือเต็มไปด้วยหนามและปุ่ม. วอน เอ็ม. ไบรอันต์ จูเนียร์ ศาสตราจารย์ด้านมานุษยวิทยา กล่าวว่า “ด้วยเหตุนี้ สำหรับวัตถุประสงค์ในการระบุชนิดพันธุ์ เรณูของพืชแต่ละชนิดก็ไว้ใจได้เหมือนกับลายนิ้วมือมนุษย์.”

วิธีที่พืชถ่ายเรณู

เมื่อละอองเรณูมาติดที่ยอดเกสรตัวเมีย ปฏิกิริยาทางเคมีจะทำให้ละอองเรณูบวมขึ้นและงอกหลอดยาวลงไปยังออวุล (ไข่อ่อน). เซลล์สเปิร์มที่อยู่ภายในละอองเรณูจะเคลื่อนผ่านลงมาตามหลอดสู่ออวุล ทำให้เมล็ดพืชที่ปฏิสนธิแล้วก่อตัวขึ้น. เมื่อเมล็ดนั้นแก่เต็มที่ มันก็พร้อมจะงอกขึ้นถ้าอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม.

พืชที่แพร่พันธุ์ด้วยเมล็ดบางชนิดงอกขึ้นเป็นต้นเพศผู้หรือไม่ก็ต้นเพศเมีย แต่ส่วนใหญ่จะมีทั้งเรณูและออวุล. พืชบางชนิดถ่ายเรณูในต้นเดียวกัน ส่วนบางชนิดจะถ่ายเรณูกับต้นอื่นโดยการถ่ายเรณูไปยังพืชชนิดเดียวกันหรือชนิดที่ใกล้กันมาก ๆ. สารานุกรมบริแทนนิกา กล่าวว่า พืชที่ถ่ายเรณูกับต้นอื่น “มักเลี่ยงไม่ให้มีการถ่ายเรณูในต้นเดียวกันโดยปล่อยเรณูออกมาก่อนหรือไม่ก็หลังจากยอดเกสรตัวเมียในต้นเดียวกันพร้อมจะผสมพันธุ์.” ส่วนพืชชนิดอื่น ๆ ก็มีวิธีการทางเคมีที่คอยตรวจดูความแตกต่างระหว่างเรณูของต้นเดียวกันกับของต้นอื่นในชนิดเดียวกัน. เมื่อเห็นว่าเป็นเรณูจากต้นเดียวกัน มันก็จะทำให้เรณูนั้นไม่ติด บ่อยครั้งโดยกันไม่ให้หลอดเรณูงอกไปถึงออวุล.

ในพื้นที่ซึ่งมีพืชหลากหลายชนิด อากาศอาจเต็มไปด้วยละอองเกสรหรือเรณูสารพัดชนิด. พืชจะเลือกเอาแต่เรณูที่มันต้องการได้อย่างไร? พืชบางชนิดใช้หลักการทางอากาศพลศาสตร์ที่ซับซ้อน. ขอพิจารณาต้นสนเป็นตัวอย่าง.

ใช้ประโยชน์จากลม

ลูกสนตัวผู้จะงอกเป็นกระจุก และเมื่อโตเต็มที่มันจะปล่อยเรณูจำนวนมากไปตามสายลม. นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่า ลูกสนตัวเมียกับใบที่มีลักษณะเป็นเส้น ๆ รอบลูกสนนั้นจะดักให้ลมที่เต็มไปด้วยเรณูพัดวน และตกลงสู่พื้นผิวที่มีการสืบพันธุ์ในลูกสน. ในลูกสนตัวเมียที่พร้อมจะผสมพันธุ์ เรณูจะถูกพัดเข้าไปในพื้นผิวเหล่านี้ได้เมื่อเกล็ดบานออกและแยกจากกันเล็กน้อย.

นักวิจัยคาร์ล เจ. นิคลาส ได้ทำการทดสอบอย่างถี่ถ้วนเกี่ยวกับรูปแบบด้านการบินอันยอดเยี่ยมของลูกสน. เขาเขียนในวารสารไซเยนติฟิก อเมริกัน ว่า “การศึกษาของเราเผยว่ารูปทรงที่ไม่ซ้ำแบบกันของลูกสนแต่ละชนิดทำให้เกิดการดักลมในรูปแบบเฉพาะตัว . . . ในทำนองเดียวกัน เรณูของแต่ละชนิดก็มีขนาด, รูปทรงและความหนาแน่นต่างกัน ทำให้ละอองเรณูมีปฏิกิริยาต่อกระแสลมไม่เหมือนกัน.” เทคนิคเหล่านี้เกิดผลเพียงไร? นิคลาสกล่าวว่า “ลูกสนส่วนใหญ่ที่เราศึกษานั้นกรองเอาแต่เรณู ‘ของมัน’ จากอากาศแต่ไม่เอาของชนิดอื่น.”

แน่นอน ไม่ใช่พืชทุกชนิดที่อาศัยลมในการถ่ายเรณู ซึ่งผู้ที่แพ้ละอองเกสรคงโล่งใจได้! พืชหลายชนิดใช้ประโยชน์จากสัตว์.

ล่อด้วยน้ำหวาน

พืชที่ถ่ายเรณูโดยอาศัยนก, สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวเล็ก ๆ, และแมลงมักจะใช้ขอ, หนาม, หรือขนเหนียว ๆ เพื่อทำให้เรณูติดไปกับตัวสัตว์ที่ทำหน้าที่ผสมเกสรขณะกำลังหาอาหาร. ตัวอย่างเช่น ผึ้งบัมเบิลที่มีขนปุกปุยอาจขนละอองเรณูไปกับตัวมันในแต่ละครั้งได้มากถึง 15,000 อณู!

ที่จริง ผึ้งเป็นผู้ผสมเกสรตัวหลักของพืชดอก. พืชจะให้รางวัลตอบแทนผึ้งเป็นน้ำหวานและเรณูที่เป็นอาหารของผึ้ง ซึ่งเรณูแบบนี้อุดมไปด้วยโปรตีน, วิตามิน, แร่ธาตุ, และไขมัน. ในการร่วมแรงร่วมใจกันอย่างน่าทึ่งนี้ ผึ้งอาจตอมดอกไม้ถึง 100 ดอกในการบินรอบเดียว แต่มันจะเก็บรวบรวมเรณูหรือน้ำหวาน ไม่ก็ทั้งสองอย่างจากพืชชนิดเดียวกันจนเพียงพอสำหรับมันหรือจนกระทั่งหมด. พฤติกรรมตามสัญชาตญาณที่น่าทึ่งนี้เป็นหลักประกันว่าจะมีการถ่ายเรณูอย่างมีประสิทธิภาพ.

ถูกดอกไม้หลอก

แทนที่จะให้น้ำหวาน พืชบางชนิดกลับอาศัยการหลอกอย่างแนบเนียนเพื่อให้แมลงถ่ายเรณูให้. ตัวอย่างเช่น กล้วยไม้พันธุ์แฮมเมอร์ (ค้อน) ซึ่งขึ้นในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย. ดอกกล้วยไม้แฮมเมอร์มีกลีบปากดอกที่คล้ายกับต่อตัวเมียอ้วน ๆ ไร้ปีกชนิดหนึ่งมาก แม้แต่ในสายตาของมนุษย์. ดอกไม้นี้ถึงกับปล่อยสารเคมีที่เลียนแบบสารเฟโรโมนเพศ หรือสารที่ต่อตัวเมียจริง ๆ ปล่อยออกมาเพื่อดึงดูดตัวผู้! ตรงปลายก้านดอกเหนือต่อตัวปลอมนี้พอดี จะมีถุงเหนียว ๆ ที่เต็มไปด้วยเรณู.

ต่อตัวผู้ ซึ่งถูกล่อมาด้วยกลิ่นของสารเฟโรโมนเทียมจะมาเกาะบนต่อตัวปลอมและพยายามจะพา “หล่อน” บินไปด้วย. แต่เมื่อมันเริ่มบิน แรงพุ่งของมันทำให้ตัวมันกับสิ่งที่มันนึกว่า เป็นเจ้าสาวกระดกตีลังกาเข้าไปในถุงเรณูเหนียว ๆ นั้น. เมื่อรู้ว่าโดนหลอก มันก็ปล่อยต่อตัวปลอมนั้นซึ่งจะกระดกกลับเข้าที่เดิมเนื่องจากติดอยู่กับบานพับอย่างเหมาะเจาะ แล้วมันก็จะถูกหลอกด้วยดอกกล้วยไม้แฮมเมอร์อีกดอกหนึ่ง.a แต่คราวนี้ มันจะถ่ายเรณูที่ได้มาจากดอกก่อน.

แต่ถ้ามีต่อตัวเมียอยู่ ต่อตัวผู้จะเลือกตัวจริงได้โดยไม่พลาดไปเลือกตัวปลอมแน่. ประจวบเหมาะกับที่ดอกกล้วยไม้จะบานก่อนที่ต่อตัวเมียจะออกมาจากดักแด้ที่อยู่ใต้ดินนานหลายสัปดาห์ ทำให้กล้วยไม้ได้เปรียบอยู่ระยะหนึ่ง.

ทำไมจึงเป็นภูมิแพ้?

ทำไมบางคนจึงแพ้เรณูหรือละอองเกสรดอกไม้? เมื่อละอองเกสรขนาดจิ๋วเข้าไปในจมูก มันจะถูกเมือกเหนียว ๆ ดักไว้. จากนั้นจะลงไปในลำคอ ซึ่งจะถูกกลืนเข้าไปหรือไม่ก็ไอออกมา ซึ่งปกติจะไม่มีผลเสียใด ๆ. แต่บางครั้ง ละอองเกสรจะกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน.

ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับโปรตีนในละอองเกสร. ด้วยเหตุผลบางอย่าง ระบบภูมิคุ้มกันของผู้เป็นโรคภูมิแพ้ถือว่าโปรตีนของละอองเกสรบางชนิดเป็นอันตราย. ร่างกายจะแสดงปฏิกิริยาต่อเนื่อง ทำให้เซลล์มาสต์ซึ่งมีอยู่ในเนื้อเยื่อของร่างกายปล่อยสารฮิสทามีนออกมามากเกินไป. สารฮิสทามีนทำให้เส้นเลือดขยายตัวและมีของเหลวซึมออกมาได้ง่ายขึ้น ทำให้มันปล่อยของเหลวที่เต็มไปด้วยเซลล์ภูมิคุ้มกันออกมา. ตามปกติแล้ว เซลล์ภูมิคุ้มกันเหล่านี้จะไปที่บาดแผลหรือบริเวณที่ติดเชื้อแล้วช่วยขจัดผู้บุกรุกที่เป็นอันตราย. ส่วนผู้เป็นโรคภูมิแพ้ ละอองเกสรทำให้เกิดสัญญาณปลอม ซึ่งยังผลให้มีน้ำมูกไหล, ระคายเคืองจมูก, เนื้อเยื่อบวม, และน้ำตาไหล.

นักวิจัยเชื่อว่า คนเราสืบทอดแนวโน้มที่จะเป็นโรคภูมิแพ้มาจากพ่อแม่ แม้ว่าแนวโน้มนี้อาจไม่ได้ทำให้แพ้สารชนิดเดียวกัน. มลพิษยังอาจเป็นปัจจัยที่ทำให้ไวต่อการแพ้ได้ด้วย. วารสารบีเอ็มเจ กล่าวว่า “ในญี่ปุ่น มีการพบว่า การไวต่อละอองเกสรเกี่ยวข้องโดยตรงกับบริเวณซึ่งมีการปล่อยอนุภาคจากการเผาไหม้น้ำมันดีเซลเข้าสู่บรรยากาศในระดับสูง. การศึกษาโดยใช้สัตว์แสดงว่าอนุภาคเหล่านี้ทำให้ความไวต่อการแพ้มีเพิ่มขึ้น.”

สำหรับคนที่เป็นโรคภูมิแพ้หลายคน น่าดีใจที่ยาแอนติฮิสทามีน สามารถบรรเทาอาการได้.b ดังที่ชื่อบ่งบอก ยานี้ต้านทานการทำงานของสารฮิสทามีน. ถึงแม้ละอองเกสรจะทำให้ระคายเคือง แต่คนเราก็อดไม่ได้ที่จะรู้สึกประทับใจอย่างยิ่งกับหลักฐานอันแสดงถึงสติปัญญาทั้งในเรื่องการออกแบบและการแพร่กระจายอนุภาคของชีวิตขนาดจิ๋วเหล่านี้. ถ้าไม่มีละอองเกสร โลกก็คงจะเป็นสถานที่ที่ปราศจากชีวิตอย่างแท้จริง.

[เชิงอรรถ]

a ดอกกล้วยไม้นี้มีชื่อพันธุ์ว่าแฮมเมอร์ (ค้อน) เพราะส่วนที่ดูคล้ายกับตัวต่อ (กลีบปากดอก) จะกระดกขึ้นลงโดยยึดอยู่กับบานพับ ซึ่งทำให้มันเหวี่ยงได้เหมือนค้อน.

b ในอดีต ยาแอนติฮิสทามีนมักจะทำให้ง่วงนอนและปากแห้ง. ยาสูตรใหม่ ๆ มีผลข้างเคียงน้อยลง.

[แผนภูมิหน้า 24, 25]

(รายละเอียดดูจากวารสาร)

เกสรตัวเมีย

ออวุล

รังไข่

หลอดละอองเรณู

ยอดเกสรตัวเมีย

ละอองเรณู

เกสรตัวผู้

อับเรณู

กลีบดอก

[ที่มาของภาพ]

NED SEIDLER/NGS Image Collection

[ภาพหน้า 25]

ภาพของเรณูชนิดต่าง ๆ จากกล้องจุลทรรศน์

[ที่มาของภาพ]

[ภาพหน้า 26]

ส่วนของดอกกล้วยไม้แฮมเมอร์ที่ดูคล้ายกับต่อตัวเมีย

[ที่มาของภาพ]

[ที่มาของภาพหน้า 24]

[ที่มาของภาพหน้า 26]