scroll-to-top-icon
youtube-iconfacebook-icon

เรียนรู้

ธรรมชาติทำให้เกิดแสงได้อย่างไร

เริ่มต้นด้วยดูที่คำถามที่เราต้องการคำตอบ

  1.    สิ่งใดในสิ่งมีชีวิตที่เรืองแสงที่ทำให้เกิดแสง?
  2.  สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นทำให้สิ่งนั้นเกิดแสงได้อย่างไร?
  3. เราสามารถสร้างสิ่งที่ทำให้เกิดแสงในสิ่งมีชีวิตเรืองแรงให้กับของเล่นของเราได้อย่างไร?

1. เคมีของแสงจากธรรมชาติ Basic-Chemistry---H2O-th

step-1-what-makes-bioluminescenceธรรมชาติทำให้เกิดแสงได้อย่างไร? การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตเป็นผลจากปฏิกิริยาเคมีพิเศษระหว่างโปรตีนสองโมเลกุลและออกซิเจนหนึ่งโมเลกุล โปรตีนเป็นโมเลกุลที่พิเศษและซับซ้อนมากและเป็นโครงสร้างของชีวิต ในบางวิธี ปฏิกิริยาการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตคล้ายคลึงกับปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดโมเลกุลน้ำจากไฮโดรเจนและออกซิเจน (แสดงอยู่ด้านขวา) ยกเว้นว่าปฏิกิริยาการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต จะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง

สสาร = สิ่งใดๆที่คุณสามารถสัมผัส

Bioluminescent-Reaction---purple-th

 

2. ชีววิทยาของแสงธรรมชาติ

step-2-making-proteinsดังนั้น การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตต้องการโปรตีนชนิดพิเศษ จะสร้างโปรตีนนั้นได้อย่างไร? ปรากฎว่าโปรตีนนั้นสร้างขึ้นในเซลล์และสิ่งมีชีวิตทุกชนิดถูกสร้างขึ้นมาจากเซลล์บางชนิด มาดูกันใกล้ๆที่กระบวนการด้านล่าง

Steps-of-Making-a-protien---With-Sally---standalone-th

 

แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิต จะมียีน (หรือสูตรอาหาร) สำหรับโปรตีนที่ทำให้เกิดการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นที่มียีนนี้ โปรตีนเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นในวิธีเดียวกันเป๊ะ

3. BioToy สร้างโปรตีนทำให้เกิดการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร

การเลียนแบบกระบวนการของธรรมชาติ

beaker-smallเมื่อการสำรวจพยายามค้นหาสิ่งมีชีวิตที่เรืองแสงสว่างที่สุด เราค้นพบสัตว์น้ำเรืองแสงมากมาย แต่เป็นสัตว์ขนาดเล็กเรียกว่า Gaussia Princep ที่ส่องแสงสว่างที่สุด การค้นหาเป็นความท้าทายด้วยตัวมันเอง เพราะมันเล็กมากและอาศัยในมหาสมุทรน้ำลึกกว่า 2,000 ฟุต แต่การอธิบายยีนเรืองแสงนั้นยากยิ่งกว่า เนื่องจากมี 30,000 ยีนในดีเอ็นเอของมันที่ต้องค้นหา แต่มันใช้เวลายาวนานที่จะค้นพบสิ่งที่เรามองหา เมื่อเราพบยีนเรืองแสง (หรือสูตรอาหารที่ทำให้เกิดการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต) ก็เป็นเวลาค้นหาวิธีที่เราจะเริ่มสร้างโปรตีนที่ทำให้เกิดการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต…

เมื่อเราค้นพบยีนเรืองแสง เราใช้วิธีที่เรียกว่า การโคลนนิ่งการแสดงออก (expression cloning) เพื่อทำสำเนาของโปรตีน ใช้ตัวอย่างของแซลลี่อีกครั้ง กระบวนการนี้เหมือนกับให้หนังสือเล่มใหม่หลายเล่มที่มีสูตรทำเค้กและขอให้แซลลี่เริ่มขายเค้ก ในชีวิตจริง ยีนเรืองแสงจะถูกใส่ลงในสิ่งมีชีวิตที่ปลอดภัยและสุขภาพดีที่สามารถอ่านวิธีใช้และสร้างโปรตีนปริมาณมาก หลังจากสร้างโปรตีนขึ้น เราต้องแน่ใจว่ามันสร้างรูปร่างที่เหมาะสม เพราะถ้าไม่ โปรตีนจะไม่สามารถสร้างสารเรืองแสงได้ การสร้างรูปร่างของโปรตีนเรียกว่าการพับและทำให้เราใช้เวลาหลายปีในการลองผิดลองถูกจนได้สิ่งที่ถูกต้อง และหาวิธีผลิตโปรตีนในปริมาณมาก