22/08/2021
พืชใช้แสงสีอะไรในการสังเคราะห์แสง?
( #นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไร)
สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้ไม่ได้มีแค่แค่พืชเท่านั้น แบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวหลายชนิดก็สามารถสังเคราะห์แสงได้
การสังเคราะห์แสงทำให้พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่ผลิตอาหารได้เอง จากวัตถุดิบตั้งต้นแค่ แสงอาทิตย์ , น้ำ และ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
กระบวนการสังเคราะห์แสงนั้นสร้างอาหารให้กับสิ่งมีชีวิตบนโลก แต่ยิ่งไปกว่านั้นคือ ตลอดระยะเวลานับพันล้านปีที่การสังเคราะห์แสงถือกำเนิดขึ้น มันได้สร้างแก๊สออกซิเจนให้กับชั้นบรรยากาศของโลกเราอย่างมหาศาล
สิ่งมีชีวิตในยุคต่อมาจึงปรับตัวให้สามารถหายใจโดยใช้แก๊สออกซิเจนได้ และการหายใจด้วยออกซิเจนนี้เองทำให้ก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มีขนาดใหญ่อย่างมนุษย์เรา
สารที่มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์แสงคือ คลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) คลอโรฟิลล์นั้นมีหลายชนิด แต่ที่พบได้ทั่วไปในพืช สาหร่ายและแบคทีเรียคือ คลอโรฟิลล์ เอ (Chlorophyll a) ซึ่งดูดกลืนแสงสีส้มแดงและม่วงมาใช้ แสงสีเขียวและเหลืองซึ่งไม่ถูกใช้งานจึงถูกสะท้อนออกไปทำให้ใบไม้(ส่วนมาก)มีสีเขียว
นอกจากนี้คลอโรฟิลล์บี (Chlorophyll b) ซึ่งทำงานร่วมกับคลอโรฟิลล์เอเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง คลอโรฟิลล์บี ดูดกลืนแสงในช่วงสีที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย มันจึงสะท้อนสีเหลืองออกมา
ธีโอดอร์ เอนเกลแมน(Theodor Wilhelm Engelmann) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันผู้มีชีวิตอยู่ในช่วงปี ค.ศ. 1843-1909 ทำการทดลองเพื่อหาคำตอบว่าพืชใช้แสงความยาวคลื่นช่วงไหนในการสังเคราะห์แสง?
การสังเกตเห็นว่าใบไม้มีสีเขียว แล้วสรุปว่าใบไม้สังเคราะห์แสงด้วยแสงสีม่วงและแดงนั้นอาจเป็นการด่วนสรุปเกินไป เพราะภายในใบไม้อาจมีกระบวนการอื่นที่ใช้แสงอาทิตย์เกิดร่วมด้วยก็ได้
ในขณะนั้นนักวิทยาศาสตร์รู้กันแล้วว่าการสังเคราะห์แสงนั้นให้ผลผลิตเป็นแก๊สออกซิเจนออกมา เอนเกลแมนนำสาหร่ายสีเขียวมาวางไว้บนแผ่นพลาสติกบางๆพร้อมใส่น้ำลงไปเพื่อให้มันชีวิตอยู่ได้ แล้วใช้แท่งแก้วแยกแสงอาทิตย์ออกเป็นสีต่างๆส่องเข้าใส่สาหร่ายสีเขียวอย่างสม่ำเสมอ
จากนั้นนำแบคทีเรียชนิดที่ต้องการออกซิเจนในการหายใจใส่เข้าไปในแผ่นพลาสติกนั้น
เมื่อเวลาผ่านไปเขาพบว่าแบคทีเรียการกระจายตัวดังรูป จะสังเกตเห็นได้ว่าบริเวณสีม่วงและสีแดงนั้นแบคทีเรียมีการกระจุกตัวอยู่มากเนื่องจากบริเวณนั้นมีแก๊สออกซิเจนที่เกิดจากการสังเคราะห์แสงอยู่อย่างหนาแน่นกว่าบริเวณอื่นๆนั่นเอง
ธีโอดอร์ เอนเกลแมน จึงสรุปได้ว่าบริเวณสีม่วงและแดงนั้นเกิดแก๊สออกซิเจนออกมามากเนื่องจากแสงสองสีนั้นทำให้เกิดการสังเคราะห์แสงนั่นเอง
