💨 ไขปริศนา 100 ปี! นักวิทย์พบ ‘สวิตช์’ สร้างออกซิเจนเพชฌฆาตในร่างกายและแบตเตอรี่
ออกซิเจนคือลมหายใจ คือชีวิต... แต่คุณเคยรู้ไหมครับว่า ออกซิเจนที่เราคุ้นเคยกันดีนั้นมี “ฝาแฝดปีศาจ” ที่อันตรายและพร้อมจะทำลายทุกสิ่งที่ขวางหน้าซ่อนอยู่?
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์พยายามไขปริศนาว่าออกซิเจนชนิดพิเศษที่ทั้งแปลกและมีฤทธิ์ทำลายล้างสูงนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไรในปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ที่มีชีวิตและในแบตเตอรี่บางชนิด และในที่สุด วันนี้... พวกเขาก็ได้คำตอบแล้ว
🧪 ซิงเกล็ตออกซิเจน: วายร้ายที่มองไม่เห็น
โมเลกุลออกซิเจนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาให้เท่าเทียมกันทั้งหมดครับ ในบางโมเลกุล อิเล็กตรอนที่ว่องไวที่สุดสองตัวจะมีการหมุน (spin) ในทิศทางตรงกันข้าม แต่ในบางโมเลกุล การหมุนของมันกลับไปในทิศทางเดียวกัน
เมื่อการหมุนของมันไปในทิศทางเดียวกัน โมเลกุลนั้นจะถูกเรียกว่า “ซิงเกล็ตออกซิเจน” (singlet oxygen) และมันจะกลายเป็นโมเลกุลที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาสูงมาก มันสามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงที่เป็นพิษต่อโปรตีนและไขมันภายในเซลล์ และกัดกร่อนชิ้นส่วนภายในแบตเตอรี่บางชนิดได้
🔬 การทดลองที่ไขปริศนา
เพื่อทำความเข้าใจว่าฝาแฝดปีศาจตนนี้ถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อใด สเตฟาน ฟรอยน์แบร์เกอร์ (Stefan Freunberger) และทีมงาน ได้ทำการทดลองที่เริ่มต้นจากโมเลกุล ซูเปอร์ออกไซด์ (superoxide) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีออกซิเจนและมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีที่ไมโทคอนเดรียใช้สร้างพลังงานให้กับเซลล์
พวกเขาได้ทดลองสร้างปฏิกิริยาที่ให้ผลลัพธ์สุดท้ายเป็นออกซิเจน โดยใช้ “โมเลกุลตัวกลาง” ที่แตกต่างกันไป เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาที่มี “แรงขับเคลื่อน” (driving forces) หรือความแตกต่างของพลังงานที่หลากหลาย
และพวกเขาก็ได้ค้นพบ “สวิตช์” ที่ควบคุมการเกิดของซิงเกล็ตออกซิเจน... มันคือขนาดของแรงขับเคลื่อน นั่นเอง!
ทีมวิจัยค้นพบว่า การจะสร้างซิงเกล็ตออกซิเจนขึ้นมาได้นั้น แรงขับเคลื่อนของปฏิกิริยาจะต้องสูงมากๆ
🛡️ กลไกป้องกันตัวอันน่าทึ่งของเซลล์
และนี่คือจุดที่น่าทึ่งที่สุดครับ... การค้นพบนี้ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมเซลล์ของเราถึงไม่ “ทำลายตัวเอง” อยู่ตลอดเวลา
โรงไฟฟ้าของเซลล์ หรือ ไมโทคอนเดรีย (mitochondria) นั้นมีค่า pH สูง ซึ่งทำให้ “แรงขับเคลื่อน” ของปฏิกิริยาเคมีภายในนั้นอยู่ในระดับต่ำเสมอ นี่จึงหมายความว่าโดยธรรมชาติแล้ว ซิงเกล็ตออกซิเจนแทบจะไม่ถูกผลิตขึ้นในปริมาณมาก ภายในโรงไฟฟ้าของเซลล์เราเลย ซึ่งเป็นการปกป้องเซลล์จากความเสียหายได้อย่างน่าอัศจรรย์
“เรายังคงค้นพบสิ่งต่างๆ เกี่ยวกับน้ำ ที่เมื่อคุณเข้าใจมันแล้ว มันก็ดูเหมือนจะชัดเจน แต่ก่อนหน้านั้น มันดูแปลกประหลาดอย่างสิ้นเชิง” ริชาร์ด ซาเร (Richard Zare) ซึ่งเคยศึกษาปรากฏการณ์คล้ายกันกล่าว
🏡 มองอนาคตแบตเตอรี่ไทย ผ่านเลนส์เคมี
คริสโตเฟอร์ แม็คนีล (Kristopher McNeill) จาก ETH Zurich ในสวิตเซอร์แลนด์กล่าวว่า การวิเคราะห์นี้อาจช่วยอธิบายได้ว่า ทำไมแบตเตอรี่บางชนิดถึงผุกร่อนจากภายใน
เรื่องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออนาคตของประเทศไทยที่กำลังผลักดันตัวเองสู่การเป็นศูนย์กลางการผลิตยานยนต์ไฟฟ้า (EV) และ แบตเตอรี่ ในภูมิภาค การทำความเข้าใจกลไกพื้นฐานที่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพในระดับโมเลกุลเช่นนี้ คือกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้นักวิจัยและวิศวกรไทยสามารถพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นใหม่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและมีเสถียรภาพสูงขึ้น ซึ่งเป็นหัวใจของความสำเร็จในอุตสาหกรรมแห่งอนาคตนี้
🎯 สรุปประเด็นสำคัญ
✅ ฝาแฝดปีศาจของออกซิเจน: ออกซิเจนมีรูปแบบที่ว่องไวและเป็นอันตรายที่เรียกว่า “ซิงเกล็ตออกซิเจน” ซึ่งสามารถทำลายเซลล์และกัดกร่อนแบตเตอรี่ได้
✅ พบ “สวิตช์” แล้ว: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าซิงเกล็ตออกซิเจนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ “แรงขับเคลื่อน” ของปฏิกิริยาเคมีนั้นสูงมากๆ เท่านั้น
✅ กลไกป้องกันตัวของเซลล์: การค้นพบนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมโรงไฟฟ้าของเซลล์ (ไมโทคอนเดรีย) ถึงไม่สร้างซิงเกล็ตออกซิเจนในปริมาณมาก เพราะมันรักษาสภาพแวดล้อมให้มีแรงขับเคลื่อนต่ำอยู่เสมอ
✅ กุญแจสู่อนาคตแบตเตอรี่: ความเข้าใจนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น โดยการออกแบบปฏิกิริยาเคมีภายในให้มีแรงขับเคลื่อนต่ำ
💬 แล้วคุณล่ะครับ...
การค้นพบว่าร่างกายเรามีกลไกป้องกันตัวเองในระดับโมเลกุลที่ซับซ้อนและชาญฉลาดขนาดนี้ ทำให้คุณรู้สึกทึ่งกับ ‘วิศวกรรม’ ของธรรมชาติมากขึ้นไหมครับ?
🔎 แหล่งอ้างอิง
1. Mondal, S., et al. (2025). Marcus kinetics control singlet and triplet oxygen evolving from superoxide. Nature. https://doi.org/p783
🙏 ถึงผู้อ่านทุกท่าน
ผมตั้งใจทำเนื้อหาเชิงสารคดีในเพจนี้ขึ้นมา เพื่อสร้างพื้นที่แห่งความรู้ที่เข้มข้นและเข้าถึงง่ายสำหรับทุกคน เนื้อหาทุกชิ้นเกิดขึ้นจากการค้นคว้าและเรียบเรียงอย่างสุดความสามารถโดยไม่มีองค์กรใดสนับสนุน
ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมาตั้งแต่เดือนเมษายน ผมมีความสุขที่ได้แบ่งปันเรื่องราวต่างๆ และใช้ทุนทรัพย์ส่วนตัวในการดำเนินงานมาโดยตลอดด้วยความเต็มใจ แต่เมื่อเพจยังไม่มีรายได้เข้ามาเลย การที่จะสร้างสรรค์ผลงานดีๆ ต่อไปในระยะยาวก็เป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้นทุกที
หากคุณชื่นชอบและเห็นคุณค่าของงานที่ผมทำ การสนับสนุนเล็กๆ น้อยๆ จากคุณจะเป็นพลังสำคัญอย่างยิ่ง เปรียบเสมือน 'ค่ากาแฟ' ที่ช่วยต่อลมหายใจ และทำให้ผมสามารถเดินหน้าสร้างสรรค์ผลงานคุณภาพต่อไปได้ เพื่อให้พื้นที่แห่งการเรียนรู้ของเรายังคงอยู่
ผมหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะได้รับความเมตตาจากทุกท่าน เพื่อให้เพจนี้ได้เดินต่อไปครับ
Link สนับสนุนค่ากาแฟ [https://ezdn.app/witlyofficial]
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
