The sound of molecules

ดนตรีโปรตีน 

ในทศวรรษที่ 1960, 1970 เราได้รู้เห็นเกี่ยวกับพืชที่ตอบรับเสียงดนตรี เสียงสวดมนต์ พลังจิต (รุ่นเราได้รับรู้จากอาจารย์อาจอง ชุมสาย ณ อยุธยา). วิทยาศาสตร์ก็ยืนยันว่าเสียง(ที่เหมาะสม)มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและสุขภาพโดยรวมของพืชพรรณ. วิธีการอื่นๆ เช่นพูดกับต้นไม้ เล่นดนตรีประเภทต่างๆให้ฟัง. หัวข้อนี้เป็นโครงการทดลองตามโรงเรียนและมหาวิทยาลัยอย่างกว้างขวางในหลายประเทศและผลที่ได้ก็เหมือนกัน จนเป็นข้อเท็จจริงว่า ดนตรีและเสียงส่งผลกระทบต่อพืชพรรณ.

        ตั้งแต่ยุคโบราณจนถึงปลายศตวรรษที่ 20  คนมักมองว่าเป็นเรื่องของศาสตร์ลึกลับหรือเป็นปาฏิหาริย์. นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำยุคนั้น ก็ได้ศึกษาวิจัยให้เห็นว่าเสียงอาจส่งผลทั้งในเชิงบวกและในเชิงลบต่อพืชพรรณ. เรารู้และเห็นปฏิกิริยาของพืชพรรณในแสงแดด : แสงไปกระทบส่วนหนึ่งในสเป็กตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
 (electromagnetic) ของพืช. เสียงก็มีอิทธิพลต่อพืชพรรณด้วย ในเมื่อเสียงเป็นส่วนต่อในสเป็กตรัมแม่เหล็กไฟฟ้านั้น.  หัวข้อนี้ ได้สร้างความตระหนักรู้เกี่ยวกับวิธีการเพาะปลูกพืชและการผลิตอาหาร.

         อย่างไรก็ตาม ไม่มีข้ออธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์และพฤติกรรมของพืชอย่างเจาะลึก. ไม่มีใครอธิบายอย่างชัดเจนด้วยตรรกะและหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ว่า ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น. จนเมื่อนักฟิสิกส์และนักดนตรีชาวฝรั่งเศสชื่อ  Joël Sternheimer ค้นพบกลไกของพืช (1992) ที่ตอบโต้กับการกระตุ้นของคลื่นเสียง เป็น quantum vibrations ในระดับโมเลกุล ที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลโปรตีนมาต่อๆกันเป็นสายเหมือนสร้อยไข่มุก (โดยเฉลี่ยสี่หรือห้าตัวในแต่ละวินาที) ทำให้เกิดเสียงเล็กๆที่เชื่อมโมเลกุลโปรตีนเหล่านี้กับเนื้อเยื่อและในที่สุดกับอวัยวะทั้งหมด.

        Dr. Joël Sternheimer [โจแอล ฉแตนไฮเมอ] (1943- ชาวฝรั่งเศส)  เมื่อจบอุดมศึกษาจากมหาวิทยาลัยในฝรั่งเศสแล้ว ได้ไปศึกษาควอนตัมฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ต่อที่มหาวิทยาลัย Princeton University (New Jersey, USA) ทั้งยังศึกษาวิจัยด้านชีววิทยาโมเลกุล (Molecular Biology). เขาเป็นนักดนตรีด้วย เคยเป็นนักร้องอยู่พักหนึ่ง.

        Sequence เสียงของโมเลกุลโปรตีนที่สแตร์นไฮเมอวัดได้นั้น ไม่ใช่เสียงสับสนสะเปะสะปะ. แต่ละโน้ต ตรงกับกรดอะมิโนตัวหนึ่งในโมเลกุลโปรตีนหนึ่ง.  เท่ากับว่าเขาจับระบบระเบียบของคลื่นเสียงที่เฉพาะเจาะจงของกรดอะมิโนตัวหนึ่งในโปรตีนพืชนั้น.  เมื่อจับโน้ตจากกรดอะมิโนทั้งหมดที่ประกอบเป็นโมเลกุลโปรตีนนั้น โทนเสียงทั้งหมดรวมกันจึงคือทำนอง (melody) ของโปรตีนตัวนั้นทั้งตัว.  เขามองเห็นหลักการดนตรีในเสียงเหล่านั้น เห็นความสม่ำเสมอ, จังหวะขึ้นๆลงๆเป็นช่วงๆ (periodicity), ความยาวมากน้อยของโน้ตดนตรี, โทนเสียง(tone quality)ของโน้ตเป็นเช่นใดในการประสมประสานกันเป็นฮาร์โมนิก(harmonic), รวมกันเป็นทำนองเพลงแบบหนึ่ง (musical sequence หรือ melody สั้นๆ. แน่นอนไม่เหมือนเพลงทั้งเพลง หรือซิมโฟนีในโลกของคน).

         ทำนองของโปรตีนอยู่ในช่วงเสียง (register) ระดับความถี่สูงมากที่เกินขีดจำกัดของสมรรถภาพการได้ยินคน แต่เพราะเป็นความถี่ จึงอัดไว้ได้และด้วยกลไกฟิสิกส์ ย้ายความถี่ของคลื่นเสียงโปรตีนตัวนั้น ให้อยู่ในช่วงเสียงที่หูคนได้ยิน เช่นนี้หูคนจึงได้ยินทำนองดนตรีของโปรตีนตัวนั้น. เมื่อรู้ว่ามีโน้ตอะไรบ้าง จึงไม่ยากที่จะสร้างซีเคว้นส์เสียงดนตรีแบบเดียวกันและรวบรวมเป็นข้อมูลเสียงภายในของพืชแต่ละชนิดได้ในที่สุด.  ข้อมูลในระดับโมเลกุลนี้ นำไปใช้จัดระบบ biosynthesis ของโปรตีนได้ และในที่สุดนำไปสู่การเข้าถึงโครงสร้างควอนตัมภายในของพืชต้นนั้น.

       Sternheimer สรุปจากการทดลองและวิจัยในพืชต่างชนิดต่างประเภทกันว่า พืชแต่ละชนิดมีซีเคว้นซ์เสียงต่างกัน. หากพืชได้ยินเสียงโน้ตที่สอดคล้องกับอัตลักษณ์ดนตรีภายในโมเลกุลของมัน เสียงโน้ตนั้นก็กระตุ้นให้มันผลิตโปรตีนตัวนั้นมากขึ้น(นั่นคือมันเจริญเติบโตมากขึ้น)  และด้วยวิธีเดียวกันนี้ เสียงโน้ตอาจช่วยยับยั้งการเติบโตของวัชพืชที่ไม่พึงปรารถนา. นั่นคือ ทำนองดนตรีส่งผลกระทบต่อมวลอินทรีย์ภาพได้ในสองลักษณะ. หากมวลอินทรีย์ภาพนั้นมีโปรตีนตัวใดที่บกพร่อง ทำนองดนตรีจักไปกระตุ้นให้โปรตีนตัวป่วยฟื้นคืนสุขภาพขึ้นใหม่. หากภายในมวลอินทรีย์ภาพนั้น มีไวรัสที่ก่อปัญหา ก็ให้สกัดทำนองเพลงในโปรตีนของมันออกมา แล้วลองสลับตัวโน้ตดนตรีใหม่ ให้มวลอินทรีย์ภาพนั้นฟังและซึมซับทำนองแนวใหม่ ที่จักไปต่อสู้และยับยั้งการเจริญของไวรัสตัวร้าย.

        Joël Sternheimer เป็นคนแรกที่ค้นพบดนตรีของโปรตีน. เขาเรียกการนำคลื่นเสียงไปใช้นอกบริบทของเซลล์ว่า  la Protéodie [โปรเตโอดี] หรือ la Génodique [เจโนดิ๊ก] ที่เขาคิดขึ้นจากการรวมคำ génétique กับคำ mélodique ในความหมายเดียวกันว่า ดนตรีของยีน) เป็นดนตรีโปรตีนในสิ่งมีชีวิต (จุลินทรีย์ภาพ / organism).  เขาศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่องกว่ายี่สิบปี ทฤษฎีของเขาจึงเป็นที่ยอมรับในวงการวิทยาศาสตร์.  องค์กรสิทธิบัตรของยุโรป (European Patent Organization หรือมีอักษรย่อว่า EPO) ประกาศแจ้งการจดสิทธิบัตรทรัพย์สินทางปัญญาเรื่อง les Protéodies ของเขาในวันที่ 8 มีนาคม 2004. กว่าจะถึงปีนั้น เขาวิเคราะห์วิจัย ทดลอง พิสูจน์กับพืชพรรณในบริบทต่างๆมากมายในหลายประเทศแล้ว.

      ในปี 1994 Sternheimer ได้ทดลองกับไร่มะเขือเทศที่ประเทศสวิตเซอแลนด์. ปีนั้นอากาศร้อนผิดปกติ อุณหภูมิอยู่ระหว่าง 36° ถึง 39°C (ซึ่งถือว่าร้อนมากสำหรับประเทศสวิตฯ). เขาต้องการเพิ่มความต้านทานความร้อนแก่ต้นมะเขือเทศ. เขาได้คิดค้นหาซีเคว้นส์ดนตรีของกรดอะมิโนที่เขาเรียกว่า TAS14 (Tomato Anti-Sécheresse) และบันทึกในคาซเส็ต นำไปเปิดในไร่มะเขือเทศทุกวันๆละ 3 นาทีตลอดสองสัปดาห์. ผลที่ได้คือต้นมะเขือเทศที่ได้ฟังซีเคว้นส์ TAS14 มีใบเขียว มีชีวิตชีวา เมื่อเทียบกับต้นมะเขือเทศที่ไม่ได้ฟังดนตรีโปรตีนตัวนี้ ที่เหี่ยวเฉาแม้ได้รับการรดน้ำอย่างเพียงพอ. การทดลองครั้งนี้ได้ดลใจให้หัวหน้าฝ่ายอุตสาหกรรมมะเขือเทศ (Mansour et Ousmane Gueye) ในประเทศเซเนกัล (Sénégal, ในแอฟริกาตะวันตก) นำไปใช้กับไร่มะเขือเทศที่นั่น. ผลที่ได้ก็ยืนยันว่า ต้นมะเขือเทศที่ได้ฟังดนตรีโปรตีน TAS14 เจริญเติบโตแข็งแรง สูงกว่าต้นที่ไม่ฟัง 70 เซนติเมตร, เก็บกักน้ำภายในลำต้นได้ดีกว่า, ให้ผลมะเขือเทศลูกโตงามๆ เนื้อแน่น ฉ่ำ รสอร่อยกว่า, อีกทั้งมีความต้านภัยรุกรานจากแมลงดีกว่าด้วย.

         Sternheimer ยังได้ใช้กระบวนการของดนตรีโปรตีน ไปช่วยกู้ไร่องุ่นบนแดนอัลซาส (Alsace) และแถบช็องปาญ (Champagne) ในฝรั่งเศส ที่ถูกราเข้ารุกรานต้นองุ่น (cf. รานี้ชื่อว่า Esca [เอ๊สก้า] ที่เข้าเกาะติดลำต้นและใบองุ่น) ทำความเสียหายแก่ชาวไร่องุ่นอย่างยิ่ง. เขาให้ต้นองุ่นฟังทำนองเพลงโปรดของพวกมัน(ที่สอดคล้องกับดนตรีภายในโมเลกุลขององุ่น). วิธีการนี้ได้ช่วยลดการใช้ผลิตภัณฑ์เคมีที่เป็นยาฆ่าแมลงลงไปมาก และเปลี่ยนการทำไร่องุ่นหรือไร่พืชผักใด ให้เป็นแบบไบอี (Bio) หรือปลอดสารพิษ.

          ตัวอย่างอื่นๆในไร่ผักสลัดในฝรั่งเศส (Basse-Normandie) ที่หันมาใช้เทคนิคของ Sternheimer และหยุดการใช้ปุ๋ยเคมีใดๆอย่างสิ้นเชิง. ดูคลิปไร่ปลูกผักสลัดที่ลิงค์นี้ (คลิปภาษาฝรั่งเศส ยาว 4:53 นาที) ที่เล่าย้อนไปถึงชีวิตนักศึกษาของเขาที่มหาวิทยาลัย Princeton ในสหรัฐฯ ช่วงปี 1967 >> 

https://www.youtube.com/watch?v=doEwTzuWZXg 

        การเลี้ยงหมู แพะ วัวด้วยเสียงดนตรีที่สอดคล้องกับความต้องการของแต่ละกรณี ก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจเช่นกัน.  รู้กันมานานแล้วเช่นกันว่า วัวที่ได้ฟังดนตรีโมสาร์ทที่เจ้าของเปิดเป็นเสียงพื้นหลังในคอก ขณะที่คนรีดนมวัวนั้น ให้นมเป็นปริมาณมากกว่า รสนมก็ดีกว่า วัวชอบดนตรีโมสาร์ทและหรือเสียงร้องโอเปร่าของนักร้องในดนตรีนั้นๆ. สแตร์นไฮเมอกล่าวว่า เอกลักษณ์ของสไตล์ดนตรีของโมสาร์ทคือทำนองเดียวกับตัวโปรตีนที่เรียกว่า prolactin (คือตัวฮอร์โมน mammotropic hormone) ที่กระตุ้นให้เกิดน้ำนม. ทำนองดนตรีของ prolactin มีหลายๆตอนที่เหมือนกับทำนองดนตรีในสไตล์การประพันธ์ของโมสาร์ท.  เพื่อพิสูจน์ข้อเท็จจริงนี้ Sternheimer ได้ไปทดลองกับฝูงวัวในฟาร์มแห่งหนึ่งที่เมือง Charente (France). วัวที่ได้ฟังเพลงให้นมมากกว่า นมมีปริมาณโปรตีนสูงกว่า โดยสรุปดีกว่าน้ำนมจากวัวที่ไม่ได้ฟังดนตรีโมสาร์ท และเมื่อเอานมจากวัวที่ได้ฟังดนตรี ไปทำเป็นเนยแข็ง เอาไปขายในร้านขายชีสที่กรุงปารีส ปรากฏว่าตลอดสองสัปดาห์ที่ขายเนยแข็งเวอชั่นพิเศษนั้น ขายดีมากเป็นหกเท่ากว่าอัตราขายปกติ. สแตร์นไฮเมอแนะว่าควรมีการทดลองต่อไปในวัว เพื่อดูความเป็นไปได้มากน้อยเพียงใดหากใช้หลักการโปรเตโอดี เพื่อยับยั้งการเกิดของเชื้อวัวบ้า (the mad-cow disease ที่ปะทุขึ้นครั้งแรกในปี 1986 บนเกาะอังกฤษ).  

         สแตร์นไฮเมอเตือนให้ระลึกว่า ดนตรีโปรตีนของพืชแต่ละชนิดไม่เหมือนกัน การนำไปใช้ควรอยู่ในบริเวณจำกัดและเฉพาะเจาะจงของพืชแต่ละชนิด. อีกประการหนึ่ง ดนตรีโปรตีนอาจส่งผลกระทบต่อยีนตัวใดตัวหนึ่งของคน หากบังเอิญยีนนั้นไม่ถูกกับดนตรีโปรตีนของพืชนั้นเป็นต้น. โดยทั่วไปเมื่อเสียงใดขัดหูคนใด เขายังมีโอกาสไม่ฟังและเดินออกจากพื้นที่กำเนิดเสียงนั้น. แต่พืชที่ถูกเสียงกระทบและปฏิเสธเสียงนั้น ไม่มีโอกาสแบบเดียวกัน. นี่ยังเป็นงานวิจัยที่ต้องทำต่อไป รวมถึงในระดับโปรตีนของคนที่ก็คือระบบดีเอ็นเออันซับซ้อนของคน. 
        ในประเทศอิตาลี มีผู้เชี่ยวชาญด้านประสาทวิทยาพืชพรรณ ก็ได้อธิบายผลกระทบของเสียงดนตรีหรือคลื่นเสียงต่อการเจริญเติบโตของพืชพรรณเช่นต้นองุ่น.  เขาบอกว่าดนตรีของ Mozart, ของ Bach, หรือของ Tchaikovsky ยังส่งผลกระทบต่อคุณภาพของไวน์ด้วย.  นักวิทยาศาสตร์(หัวเก่า) บางคนประท้วงว่า การค้นพบแบบนั้นไม่ได้ตั้งอยู่บนทฤษฎีวิทยาศาสตร์.  แต่หลายประเทศในยุโรปได้ทดลองวิธีเดียวกันมาอย่างต่อเนื่อง สรุปเหมือนกันและสอดคล้องกันเสมอ.  เปิดเป็นทางเลือกใหม่ที่นุ่มนวลกว่าในการเกษตร ด้วยการลดจนงดการใช้ปุ๋ยเคมีต่างๆในการเกษตร.

          ถึงกระนั้นสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติฝรั่งเศส (เช่น CNRS, Académie des Sciences, INRA) ยังไม่ยอมรับทฤษฎีของ Sternheimer เต็มร้อย จะด้วยเหตุผลประการใดก็แล้วแต่.  นึกปลงเสียเถิดว่า การชิงดีชิงเด่นในสังคมคน การยึดผลประโยชน์ตนสำคัญกว่าสิ่งใด การมีเส้นมีสายฯลฯ เป็นโรคร้ายที่ระบาดไปในทุกระดับ ทุกวงการและฝังรากหยั่งลึกไปถึงใจกลางของอะตอมคน... มีเหมือนกันในเกือบทุกประเทศ. จนทุกวันนี้ วันดีคืนดี ก็ยังมีคนกระแนะกระแหนว่า มันไม่มีฐานวิทยาศาสตร์รองรับ โดยที่คนวิจารณ์ก็ไม่นำเสนอความคิดอื่นใด.

ชะตากรรมของนักคิดค้นหรือนักประดิษฐ์คนใหม่ๆที่ออกนอกกรอบแข็งทื่อของสถาบัน ต้องเผชิญกับนักวิทยาศาสตร์หัวเก่าที่เป็นสมาชิกที่ยึดติดอยู่กับระบบและขนบเก่าๆ(เพื่อพยุงตัวเองต่อไปในวงการนั้น) และที่ประจานความเบาปัญญาของตัวเองในเวลาต่อมาในวงการวิทยาศาตร์นานาชาติ.  ดังในสมัยของ กาลิเลโอ ที่ถูกประณามรุนแรง ตกระกำลำบาก เพราะนักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัย ไปไม่ถึงจุดที่กาลิเลโอก้าวออกไปยืนล้ำหน้าคนอื่นๆ.

          หลักการของควอนตัมฟิสิกส์ในดนตรีของโมเลกุลที่มีชีวิตของ Sternheimer จึงมีประโยชน์มากในวงการเกษตรก่อนวงการอื่นใด เหมือนการค้นพบปุ๋ยวิเศษสำหรับพืชพรรณโดยไม่ต้องอาศัยปุ๋ยเคมีอื่นใดอีกเลย. ปุ๋ยดนตรีราคาถูกกว่ามาก พืชผักที่ปลูกได้ มีคุณภาพสูงและยังประโยชน์ต่อไปถึงคนที่ต้องอาศัยพืชผักนั้นเป็นอาหาร. ในที่สุดยังเท่ากับขจัดปัญหาทั้งหลายทั้งปวงที่สืบเนื่องกับระบบนิเวศด้วย.

         แต่ Sternheimer มิได้หยุดเพียงแค่นั้น ยังวิเคราะห์วิจัยในวงกว้างออกไปนอกอาณาจักรพืชพรรณ. ประสบการณ์ที่ได้ เป็นกระดานกระโดดไปยังเรื่องอื่นๆ เช่นในการปรับกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนในสิ่งมีชีวิตให้เป็นปกติ โดยใช้ดนตรีเป็นเครื่องมือ.

         Dr. Joël Sternheimer ได้แกะรอยและบันทึกดนตรีโปรตีนของพืชกว่าหกพันชนิด และกำลังติดตามแกะรอยทำนองดนตรีในระบบดีเอ็นเอของคนต่อไป ด้วยความหวังว่า วันหนึ่ง ดนตรี จะเป็นกุญแจของการบำบัดป้องกันโรคในคนและสัตว์ด้วย.

         นักวิทยาศาสตร์ฝรั่งเศสปัจจุบันหลายคน เห็นด้วยและยินดีกับแนวความคิดใหม่ๆที่เบนออกจากขนบวิทยาศาสตร์หัวเก่า และที่เขานำไปโยงเข้ากับการศึกษาวิจัยส่วนตัวด้วยสายตาใหม่ เช่นในกรณีของศาสตราจารย์ Marc Henry แห่งมหาวิทยาลัย Strasbourg (ฝรั่งเศส) ดังจะได้นำมาเล่าในโอกาสต่อไป.  

ก่อนจะถึงวันที่ ดนตรี กลายเป็นยาวิเศษที่แท้จริงสำหรับสรรพชีวิตในสามโลก หากเกษตรกรและคนเลี้ยงวัว หมู เป็ด ไก่หรือสัตว์ใดเพื่อเป็นอาหาร ในประเทศจีนหรือในประเทศอาเซียนทั้งหลาย  ที่ยังด้อยฐานความรู้ทางวิทยาศาสตร์สาขาต่างๆ  ด้อยประสบการณ์การวิเคราะห์เจาะลึกด้วยมุมมองที่หลากหลายข้ามสาขาวิชา นำหลักการนี้ไปศึกษาและไปใช้อย่างแท้จริง คงจะช่วยลดเชื้อโรคต่างๆที่ติดมากับผลิตภัณฑ์ทางเกษตรและสัตว์เลี้ยง และระงับผลร้ายนานัปการที่มากับการใช้สารเคมีจำนวนมากในวงการเกษตรและปศุสัตว์...

พวกนายทุน พ่อค้า นายหน้า ผู้มีอาชีพอยู่กับธุรกิจสารเคมีทั้งหลาย จะมีปฏิกิริยาหรือพฤติกรรมอย่างไรหนอ เมื่อรู้ว่า รายได้จากธุรกิจของพวกเขาจะขาดมือลง ?  

บทสรุปคร่าวๆข้างบนนี้ ผู้สนใจติดตามไปอ่านรายละเอียดต่างๆที่มีมากในหลายแหล่งทั้งจากสถาบันการศึกษาขั้นสูง จากปาฐกถา จากสารคดีวิชาการฯลฯ  ผู้สนใจค้นตามไปได้เรื่อยๆในอินเตอเน็ต ด้วยชื่อหรือคำสำคัญๆ. ในที่นี่จะให้เป็นตัวอย่างสองบทที่เกี่ยวกับ Dr. Joël Sternheimer ดังนี้

https://usbeketrica.com/article/le-savant-qui-fait-chanter-les-particules (ภาษาฝรั่งเศส ข้อมูลกว้างๆพร้อมตัวอย่างที่ได้ทดลองมา)

http://www.rexresearch.com/sternheimer/sternheimer.htm (ภาษาอังกฤษ มีรายละเอียดเป็นข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์สำหรับผู้ศึกษาฟิสิก์และเข้าใจศาสตร์ของดนตรี)

โชติรส รายงาน

๑๖ มิถุนายน ๒๕๖๒.