ไขปริศนา “ต้อยติ่ง” แตกกระจายจุดประกายเด็กไทยก้าวสู่เวทีโลก

มีใครรู้จัก “ต้อยติ่ง” บ้าง? หลายคนอาจจะไม่รู้จักดอกไม้ริมทางสีม่วงที่มีฝักสีน้ำตาลรอวันระเบิดเมื่อสัมผัสน้ำ ขณะที่หลายคนก็อาจจะเคยมีความทรงจำดีๆ กับการเล่นปาระเบิดฝักต้อยติ่ง แต่เด็กกลุ่มหนึ่งไม่เพียงแค่เก็บความสนุกสนานไว้ แต่แปรเปลี่ยนเป็นแรงบันดาลใจสร้างผลงานวิทยาศาสตร์เพื่อไขความลับของวัชพืชที่ดูไร้ค่า จนได้รับรางวัลบนเวทีโลกเมื่อเร็วๆ นี้

นายครองรัฐ สุวรรณศรี(กอล์ฟ) นายทะนงศักร ชินอรุณชัย(พุ) และนายสุขสันต์ อิทธิปัญญานันท์(เฟริส) 3 เยาวชนคนเก่งที่เพิ่งจบการศึกษาจากโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาได้นำความสงสัยเกี่ยวกับการแตกของฝักต้อยติ่งที่พบเห็นอยู่ดาษดื่นในโรงเรียนมาแปรเปลี่ยนเป็นโครงงานวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อภาษาไทยง่ายๆ ว่า “การแตกตัวของต้อยติ่ง” และชื่อภาษาอังกฤษเก๋ๆ ว่า “Dehiscence and Dispersal of the Popping Pod Ruelia tuberose L.”

โครงงานดังกล่าวเพิ่งคว้ารางวัลแกรนด์อะวอร์ดอันดับ 2 สาขาพฤกษศาสตร์ในการประกวดอินเทล ไอเซฟ 2006 (Intel International Science and Engineering Fair: Intel ISEF 2006) ณ เมืองอินเดียนาโปลิส รัฐอินเดียนา สหรัฐอเมริกา ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 4-18 พ.ค.ที่ผ่านมา จากการไขความลับของวัชพืชที่อยู่รอบตัวด้วยศาสตร์ทางฟิสิกส์และชีววิทยาผ่านอุปกรณ์ที่แสนจะเรียบง่าย หากแต่ต้องใช้การออกแบบการทดลองที่ยากกว่า

ทั้งนี้สิ่งที่พวกเขาสงสัยคือลักษณะการแตกตัวของฝักต้อยติ่งและการกระจายของเมล็ดนั้นเป็นอย่างไร หลังจากที่พยายามช่วยกันวิเคราะห์ด้วยหลักการทางชีววิทยาแล้ว กอล์ฟซึ่งมีความถนัดทางด้านฟิสิกส์จึงได้พยายามเชื่อมโยงการแก้ปัญหาด้วยฟิสิกส์ โดยใช้ “ฐานวงกลม” รัศมี 4.5 เมตรในการวัดการกระจายของเมล็ดว่ากระเด็นไปได้ไกลเท่าไหร่ ซึ่งจะใช้เชือกขดเป็นวงกลมเป็นระยะๆ ห่างกัน 10 เซนติเมตร

อีกขั้นตอนคือหามุมกระเด็นของเมล็ดต้อยติ่งโดยใช้กระดาษแข็งที่ตีตารางและทากาวไว้ขดรอบเมล็ดต้อยติ่ง แล้วใช้ตรีโกณมิติคำนวณหามุมที่ต้อยติ่งกระเด็น ซึ่งจะทราบว่าเมล็ดจากส่วนไหนของฝักกระเด็นไปติดกระดาษได้จากการทาสีเมล็ดต้อยติ่งตรงฝักส่วนที่อ่อนซึ่งกรีดออกได้โดยที่ฝักไม่แตก

กอล์ฟซึ่งจะไปเรียนต่อทางด้านธรณีฟิสิกส์ที่สหรัฐอเมริกาด้วยทุนของบริษัทการปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) กล่าวถึงการออกแบบการทดลองด้วยฐานวงกลมว่าได้ความคิดจากประสบการณ์เมื่อครั้งเป็นเด็กที่ติดตามพ่อซึ่งเป็นทหารอากาศไปดูเป้าสนามบินสำหรับซ้อมทิ้งระเบิด และยังได้ผลิตอุปกรณ์ที่ใช้หลักการแตกตัวของต้อยติ่ง เพื่อเป็นตัวอย่างว่าโครงงานนี้เป็นฐานข้อมูลให้วิศวกรหรือนักประดิษฐ์เอาไปเป็นต้นแบบในการประดิษฐ์สิ่งของได้

“การออกแบบการทดลอง แรกๆ ก็ลองผิดลองถูก หาเปเปอร์(เอกสารงานวิจัย) แต่หาไม่ค่อยได้ เพราะไม่ค่อยมีคนทำ เราก็เริ่มจากเอาฝักมาตัดตรงนั้นตรงนี้ ลองหยดน้ำใส่ฝักดู แล้วก็เกิดคำถามขึ้นมากมาย กลไกในการแตกเป็นอย่างไร กลไกในการกระจายตัวของเมล็ดเป็นอย่างไร มีการแบ่งพลังงานกันอย่างไร ก็พยายามตั้งสมมติฐานซึ่งนำไปสู่การทดลองจริงๆ” ทั้ง 3 ช่วยให้ความเห็น

พวกเขาพบว่าฝักแห้งของต้อยติ่งเป็นเหมือนระเบิดที่พร้อมจะแตกได้ตลอดเวลา โดยธรรมชาติจะให้พลังงานสะสมไว้ แต่ที่ไม่แตกเพราะมีโครงสร้างพิเศษคล้ายกาวที่คอยยึดฝักไว้ เมื่อได้รับน้ำซึ่งเปรียบเสมือนกุญแจไขจะทำให้ฝักต้อยติ่งแตกตัว และเฉพาะยอดฝักเท่านั้นที่รับน้ำแล้วทำให้ฝักแตกตัว โดยฝักที่มีความยาว 2.0-2.2 เซนติเมตรจะกระจายเมล็ดได้มากที่สุด ซึ่งเหมาะแก่การกระจายพันธุ์

“การสะสมพลังงานของต้อยติ่ง เมื่อไปทำครอสเชกชั่น(ภาคตัดขวาง) ดูเนื้อเยื่อจะเห็นโครงสร้างพิเศษ การดีไซน์เฉพาะของต้อยติ่ง จะเห็นการฟอร์มตัวของฝักเป็นอย่างไร เก็บเมล็ดไว้ตรงไหน โครงสร้างไหนเก็บพลังงาน ส่วนไหนเป็นตัวล็อกฝัก แล้วน้ำเข้าไปทำอะไร นี่คือปัญหา แล้วเข้าไปตรงไหน” พุซึ่งมีความถนัดทางด้านชีววิทยาและกำลังจะเรียนต่อคณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดลอธิบาย

“น้ำก็เหมือนกับลูกกุญแจที่ไปไขฝัก ส่วนตัวฝักเหมือนลูกระเบิดที่พร้อมจะระเบิด โดยฝักแห้งจะมีพลังงานเต็มที่พร้อมจะระเบิดอยู่แล้ว แต่ที่ไม่ระเบิดเพราะมีตัวล็อก คล้ายๆ กาวที่ยึดกันอยู่ ส่วนน้ำที่ทำให้ฝักแตกนั้นเข้าไปทางยอดฝัก แล้วสลายกาวที่อยู่บริเวณตัวล็อก ฉะนั้นพลังงานที่สะสมเลยปลดปล่อยออกมา ทำให้เมล็ดกระเด็นออกมาด้วย” ด้านเฟริสซึ่งจะไปเรียนต่อที่สหรัฐอเมริกาทางด้านระบบการทำงานของสมองด้วยทุนกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเสริม

จากการทำโครงงานทำให้พวกเขาเข้าใจธรรมชาติของต้อยติ่งว่าฝักต้อยติ่งจะโตเรื่อยๆ เพื่อรอน้ำ และลักษณะการกระจายพันธุ์ดังกล่าวเป็นการตรวจสภาพความพร้อมของสิ่งแวดล้อมเพื่อดูว่าเหมาะกับที่ต้นอ่อนจะโตได้ เมื่อถึงหน้าฝนหรือช่วงเวลาที่ความชื้นพอเหมาะ ฝักก็จะแตก เป็นเหตุผลว่าทำไมต้อยติ่งถึงเป็นวัชพืชที่กระจายตัวได้ไกล แม้ว่าทางโรงเรียนจะพยายามกำจัดก็ไม่หมด

ส่วนการประกวดบนเวทีระดับนานาชาติที่ผ่านมาพวกเขาได้รับคำชมจากกรรมการว่าพวกเขาได้ไขความลับของต้อยติ่งด้วยการทดลองที่ใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ซึ่งจะทำอย่างนั้นได้ต้องออกแบบการทดลองอย่างดี เพราะปกติการทดลองดังกล่าวต้องอาศัยเทคโนโลยีการจับภาพที่มีความเร็วสูง และกรรมการยังชื่นชมพวกเขาตรงที่ทำโครงงานด้วยความสนุกสนาน

นอกจากนี้พวกเขายังกล่าวถึงโครงงานด้วยความภาคภูมิใจว่าเป็นโครงงานที่เกิดจากความสงสัยของพวกเขาจริงๆ และทำไปด้วยความอยากรู้ ทั้งนี้โครงงานจะเป็นเครื่องมือที่ช่วยไขความสงสัยให้กับเขาได้ โดยก่อนหน้านี้พวกเขาคิดจะทำโครงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจากแบคทีเรียแต่ไม่ใช่โครงงานที่สนใจจริงๆ และผลจากการทำโครงงานนี้ยังทำให้ทางโรงเรียนเห็นความสำคัญของวัชพืชที่ดูไร้ค่า โดยเก็บเข้าเป็นส่วนหนึ่งของสวนพฤกษศาสตร์ในโรงเรียนด้วย