จุลินทรีย์สังเคราะห์แสง (photosybthetic bacteria; PSB) พบได้ทั่วไปตามแหล่งน้ำธรรมชาติ ห้วย หนอง คลอง บึง แหล่งน้ำจืด
น้ำเค็ม ทะเลสาบน้ำเค็ม น้ำพุร้อน นอกจากนี้ยังพบตามแหล่งน้ำเสีย และบ่อบำบัดน้ำเสีย
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงมีความสำคัญในการตรึงไนโตรเจนและการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ สามารถใช้เป็นอาหารของสัตว์น้ำขนาดเล็กได้ เช่น
กุ้ง หอย ปู ปลา และสามารถใช้บำบัดนำเสียจากครัวเรือน จากโรงงานต่างๆ ได้เป็นอย่างดี
จุลินทรีย์สังเคราะห์จะมีอยู่ 2 กลุ่ม คือ กลุ่มสีม่วง และกลุ่มสีเขียว
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในวงศ์ Chromatiaceae จะเป็นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่ใช้กำมะถันในการให้อิเล็คตรอนเพื่อรีดิวซ์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นสารอาหารภายในเซลล์
ซึ่งจะสะสมกำมะถันไว้ในเซลล์
ส่วนจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในวงศ์ Rhodospirillaceae จะเป็นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่ไม่ใช้กำมะถันในการให้อิเล็คตรอนเพื่อรีดิวซ์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นสารอาหารภายในเซลล์แต่จะใช้ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์แทน ซึ่งจะมีการสันดาปดีกว่าชนิดที่ใช้กำมะถัน (ซึ่งก็คือมันจะกินก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือกำจัดก๊าซไขเน่าตามแหล่งน้ำเสียนั่นเอง)
ซึ่งส่วนใหญ่จุลินทรีย์กลุ่มนี้จะทนต่อสภาพที่มีออกซิเจน จึงสามารถเจริญเติบโตได้ ภายใต้สภาวะแบบเฮเทอโรโทรฟ หรือก็คือที่ๆมีอากาศ-ไม่มีแสง (เช่นในดิน หรือในน้ำเน่าเสีย) และจะมีแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ เอ และแคโรทีนอยด์ หลายชนิดในการสังเคราะห์แสง
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีเขียว (green photosynthetic bacteria) จะเป็นจุลินทรีย์ที่อยู่ในวงศ์ Chlorobiaceae มีลักษณะเซลล์เป็นแบบเส้นสาย
ไม่มีระบบอินตราไซโตพลาสมิกเมมเบรน มีโครงสร้างพิเศษ คือ คลอโรโซมขนาดใหญ่ ประกอบด้วย แบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ ซี ดี และ อี และ มีโครงสร้างใน
การจับพลังงานแสง (light-harvesting) และจะไม่สะสมกำมะถันไว้ในเซลล์เช่นเดียวกับวงศ์ Rhodospirillaceae
อ้างอิงจากหนังสือ Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology เล่ม 9 ได้จำแนกจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงกลุ่มไม่สะสม
กำมะถัน ไว้ใน กลุ่มที่ 10 กลุ่มย่อย ที่ 3 มี 6 สกุล ดังนี้
1. Rhodospirillum
2. Rhodopila
3. Rhodobacter
4. Rhodopseudomonas
5. Rhodomicrobium
6. Rhodocyclus
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน จะพบได้ตามแหล่งน้ำธรรมชาติในบริเวณที่มีแสงสว่างส่องถึง และพบการรวมตัวกันเป็นกลุ่มในแหล่งน้ำที่ไม่มีออกซิเจนและมีแสงน้อย เช่น แหล่งน้ำเน่าเสียและยังสามารถพบได้ตามพื้นดิน สระนํ้า คลอง หรือแหล่งนํ้าที่สกปรก เช่น บ่อบำบัดนํ้าเสีย ซึ่งมีปริมาณสารอินทรีย์สูง
เนื่องจากจุลินทรีย์กลุ่มนี้มีการสันดาปดีกว่าจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงที่ใช้ซัลเฟอร์ ซึ่งสามารถเจริญได้ทั้งแบบโฟโตเฮเทอโรโทรฟ และโฟโตออโตโทรฟ โดยใช้ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นตัวให้อิเล็กตรอน ซึ่งส่วนใหญ่จุลินทรีย์กลุ่มนี้ จะทนต่อสภาพที่มีออกซิเจน จึงสามารถเจริญได้ภายใต้สภาวะแบบเฮเทอโรโทรฟที่มีอากาศ-ไม่มีแสง
มีแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ เอ และแคโรทีนอยด์ หลายชนิดในการสังเคราะห์แสง ทำให้ปัจจุบันจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงโดยเฉพาะอย่างยิ่งจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถันได้รับความสนใจในด้านการศึกษาและวิจัยอย่างกว้างขวางมีการนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพกันอย่างแพร่หลาย
(Credit ภาพ: php.obs-banyuls.fr, sciencenotes.org)
(Credit ภาพ: sciencefacts.net, sciencenotes.org)
(เฮเทโรทรอพ คือสิ่งมีชีวิตที่ต้องการอินทรียสารจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อใช้ในการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ หรือเรียกกันว่าผู้บริโภคในห่วงโซ่อาหาร เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ซึ่งตรงข้ามกับออโตทรอพที่ต้องการแค่แหล่งพลังงานหรือแหล่งคาร์บอนที่มาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือไบคาร์บอเนตก็สามารถสร้างอาหารเองได้ โดยไม่ต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร)
ใช้เป็นอาหารเสริมของสัตว์:
อย่างเช่น จุลินทรีย์สังเคราะห์แสง สกุล Rhodopseudomonas สายพันธุ์ capsulate จะมีโปรตีนสูงถึงร้อยละ 60-65 ซึ่งโปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วยกรดอะมิโนที่จำเป็นครบถ้วน และยังมีวิตามินและแร่ธาตุ เช่น วิตามินบี 1 วิตามินบี 2 วิตามินบี 6 วิตามินบี 12 กรดฟอลิค วิตามินซี วิตามินดี และวิตามินอี นอกจากนี้ยังมีรงควัตถุ สารโคแฟคเตอร์เช่น ยูบิควิโนน (Ubiquinone) โคเอนไซม์คิว(Coenzyme-Q) ประกอบอยู่ด้วย จึงเหมาะที่จะใช้เป็นแหล่งอาหาร
Kabayashi และ Kurata สองนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ได้ทดลองผสมจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงในอาหารไก่ในปริมาณ 0.01-0.04 % พบว่า ไก่จะเริ่มไข่เร็วขึ้น ระยะเวลาในการให้ไข่ก็นานขึ้น และคุณภาพของไข่ก็ดีขึ้นด้วย คือ น้ำหนักของไข่จะหนักขึ้นและสีไข่แดงขึ้น
นอกจากนี้ยังทดลองเอา จุลินทรีย์สังเคราะห์แสง สกุล Rhodopseudomonas สายพันธุ์ gelatinosa ซึ่งมีปริมาณโปรตีนอยู่ 57% และยังมีวิตามินและกรดอะมิโนที่จำเป็นในปริมารมาก ผสมในอาหารปลาสวยงาม โดยทดแทนปลาป่น 50 เปอร์เซ็นต์ แล้วพบว่า ช่วยให้ปลาเจริญเติบโตได้ดีขึ้น และมีอัตราการอยู่รอดถึง 96.30% เลยทีเดียว และนอกจากนี้ยังมีการนำจุลินทรีย์สังเคราะห์แสง สกุล Rhodobacter สายพันธุ์ sphaeroides ไปผสมในอาหารเลี้ยงปลาแฟนซีคาร์พ พบว่าปลามีสีเข้มขื้นอย่างเห็นได้ชัด
ในการเลี้ยงกุ้ง พบว่า โรคเหงือกกุ้ง ทำให้ผู้เลี้ยงกุ้งเสียหายเป็นอย่างมาก แต่เมื่อใช้จุลินทรีย์สังเคราะห์แสง สกุล Rhodobacter สายพันธุ์ capsulatus จะช่วยลดโรคนี้ลงได้ ลูกของกุ้ง หอย ปู และปลาชนิดต่างๆ ก็สามารถกินจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงโดยตรงได้เลยหลังฟักออกจากไข่ ซึ่งจะทำให้แข็งแรง น้ำหนักดี และมีอัตราการรอดตายถึง 2 เท่าเมื่อเทียบกับการไม่ได้กินจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงหลังฟักออกจากไข่
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสามารถสังเคราะห์ยูบิควิโนน ขึ้นภายในเซลล์ได้ โดยจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่นิยมนำมาใช้ผลิต เช่น Rhodocyclus gelatinosus, Rhodobacter capsulatus และRhodospirillum rubrum ซึ่งยูบิควิโนนที่สกัดจากจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงนำมาเป็นอาหารเสริมในผู้ป่วยโรคเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือดนอกเหนือจากการนำ UQ10 มาเป็นอาหารเสริมแล้ว ยังมีผู้สนใจในฤทธิ์เป็นสารต้านออกซิเดชั่น มาใช้ในด้านความงาม เครื่องสำอางสำหรับลดการเกิดริ้วรอย ชะลอการเสื่อมของเซลล์ผิวจากแสงแดด
ใช้บำบัดน้ำเสีย:
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน สามารถย่อยสลายสารประกอบภายในสภาพที่ไม่มีออกซิเจนและมีออกซิเจนจึงสามารถนำไปบำบัดน้ำเสียให้กลับมาใช้ได้อีก ฉะนั้นแหล่งนํ้าเสียสามารถใช้จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงกลุ่มนี้บำบัดได้เป็นอย่างดี เช่น นํ้าเสียทางการเกษตร นํ้าเสียจากอาคารบ้านเรือน และนํ้าเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น
Kobayashi และคณะ (1971) ได้นำจุลินทรีย์สังเคราะห์สีม่วงในกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน กำจัดน้ำทิ้งที่มีค่าบีโอดี (BOD) มากกว่า 10,000 มิลลิกรัมต่อลิตร โดยไม่ต้องเจือจางน้ำเสียเป็นเวลา 1 สัปดาห์ โดยใช้วิธีการเลี้ยงแบบให้อากาศและมีแสง ซึ่งพบว่าสามารถลดค่า BOD ได้ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ Sawada และคณะ (1977) ได้ใช้แบคทีเรียสังเคราะห์แสง R. Capsulata บำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานฆ่าสัตว์ พบว่าสามารถลดค่าบีโอดีจาก 3,030 มิลลิกรัมต่อลิตร เหลือ 140 มิลลิกรัมต่อลิตร ในสภาพไร้อากาศและมีแสง
ค่าบีโอดี BOD (Biological Oxygen Demand ) ปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียหรือน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม ถ้าน้ำทิ้งนั้นค่า BOD สูง แสดงว่าน้ำมีคุณภาพไม่ดี มีปริมาณสารอินทรีย์ปนเปื้อนมาก ในการวัดค่า BOD จะปล่อยให้จุลินทรีย์ที่ต้องการอากาศ (aerobic bacteria) ซึ่งอยู่ในน้ำย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียในภาวะที่มีออกซิเจน อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส โดยทั่วไปในอุตสาหกรรมใช้เวลา 5 วัน เรียกว่า ค่า BOD 5 ค่าบีโอดี (BOD) ตามกฏหมายมาตรฐานน้ำทิ้ง มาตรฐานในชุมชนนั้น ต้องมีค่า BOD ไม่เกิน 20 ส่วนในล้านส่วน (ppm)
Ecological Laboratory Inc. ซึ่งผู้ผลิตอาหารและสารเคมีสำหรับเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ผลิตสารบำบัดน้ำเสียในบ่อเลี้ยงปลาซึ่งประกอบด้วยแบคทีเรียสังเคราะห์แสง ภายใต้ชื่อทางการค้าว่า MICROBE-LIFTPL ซึ่งสารดังกล่าวมีคุณสมบัติในการย่อยสารอินทรีย์ที่เป็นของเสียในบ่อเลี้ยงปลา ช่วยลดระดับแอมโมเนียในบ่อ เลี้ยงปลา ลดกลิ่นที่เกิดจากก๊าชไฮโดรเจนซัลไฟด์
Snow Brand Seed Co., Ltd. เป็นบริษัทที่ผลิตหัวเชื้อจุลินทรีย์เพื่อสิ่งแวดล้อมในญี่ปุ่น ได้ผลิตหัวเชื้อจุลินทรีย์เคราะห์แสงที่ใช้บำบัดน้ำเสียและกลิ่นที่เกิดจากก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟต์ แอมโมเนีย และอามีน ในน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมอาหาร ภายใต้ชื่อทางการค้าว่า BIOMATE
ใช้ในการเกษตร:
จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงสีม่วงกลุ่มไม่สะสมกำมะถัน สามารถผลิตฮอร์โมนพืชที่สำคัญหลายอย่าง เช่น ไซโตไคนิน, ไคเนติน, ซีเอติน, ออกซิน , กรดอิน โดล-3- อะซิติก และกรดอินโดล-3-บิวทีริก การใช้ในทางการเกษตรจะส่งผลดีกับพืชหลายประการ ตัวอย่างเช่น Maki นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ได้ทดลองนำแบคทีเรียสังเคราะห์แสงกลุ่มนี้ไปใช้ในการเพาะปลูกข้าว พบว่าดินในบริเวณรากข้าวในระยะข้าวตั้งท้องจะมีสภาวะแบบไม่มีออกซิเจนทำให้แบคทีเรียที่อยู่ในกลุ่มแอนแอโรบิกแบคทีเรียเจริญเติบโตได้ดีและจะสร้างก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ขึ้นมาทำให้มีผลไปยับยั้งกระบวนการสร้างเมตาโบลิซึมของรากข้าวซึ่งเป็นพิษต่อราก แต่เมื่อนำจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงมาใส่ลงในดินในช่วงเวลาดังกล่าว จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงจะเปลี่ยนไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้อยู่ในรูปสารประกอบซัลเฟอร์ที่ไม่เป็นพิษต่อราก จึงส่งผลให้รากของต้นข้าวเจริญงอกงามมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และต้นข้าวก็มีความแข็งแรงขึ้น ซึ่งทำให้ผลผลิตของข้าวมากขึ้นตามไปด้วย
ปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพที่ผลิตจากจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่มีรงควัตถุประเภทแคโรทีนอยด์เป็นส่วนประกอบภายในเซลล์ เมื่อนำมาใช้จะช่วยเพิ่มปริมาณแคโรทีนในพืชเช่นต้นส้มจีน, ต้นพลัม, ต้นมะเขือเทศ และ ต้นข้าวโพดซึ่ง Kabayashi มีการศึกษาโดยใช้เซลล์ของแบคทีเรียสังเคราะห์แสงผลิตปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพใส่ในต้นพลัม เมื่อศึกษาดูองค์ประกอบของผลและเปลือก พบว่าไม่เพียงแต่ผลผลิตจะเพิ่มขึ้นเท่านั้นแต่ยังทำให้ลูกพลัมมีความหวานและความมันวาวด้วยเมื่อเทียบกับการใช้ปุ๋ยเคมีเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังพบว่าปริมาณไลโคปีนในลูกพลัมจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากรงควัตถุที่อยู่ในเซลล์ของจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงจะถูกย่อยกลายเป็นโมเลกุลเล็กๆ ทำให้รากพืชสามารถดูดไปใช้สร้างรงควัตถุให้กับผลได้
นี้เป็นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสง Rhodospirillaceae สีม่วง กลุ่มไม่สะสมกำมะถัน หรือ purple non-sulfur photosynthetic bacteria ขนาด 1 ลิตร ตราไร่กฤติยา ของเรานะครับ
ซึ่งการใช้งานที่ไร่กฤติยาของเราก็จะใช้กับต้นไม้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งสำหรับไม้ผลหรือพืชสวน พืชไร่ ทั่วไป อัตราการผสมน้ำจะอยู่ที่ประมาณ 50 ซีซี ต่อน้ำ 20 ลิตร
เปิดฝาออกแล้วจะมีจุกยางปิดด้านในอีกชั้นนะครับ ในภาพจะเป็นฟ็อกกี้ขนาด 2 ลิตร เราก็จะใช้จุลินทรีย์สังเคราะห์แสงขนาด 5 ซีซี นะครับ หรือกะเอาง่ายๆ ได้เลย ไม่ต้องซีเรียส คือใส่ไปประมาณ 1 ฝา สามารถรดลงดินหรือฉีดพ่นทางใบเป็นการให้ปุ่ยทางใบก็ได้เช่นกัน
นี้เป็นต้นมะเดื่อฝรั่งที่เราปลูกใส่บ่อปูนไว้ นี้เป็นต้นโกฐจุฬาลัมพา (Angelica)
ฉีดพ่นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงทางใบสำหรับต้นมะเดื่อฝรั่ง (FIG)
ฉีดพ่นจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงทางใบต้นอะโวคาโดบูท7 (Avocado Booth7 Breed)
หรือว่าเราจะผสมใส่ไปในถังใหญ่ผ่านระบบการให้น้ำไปยังต้นไม้ทั่วสวนเลยก็ได้นะครับ การรดต้นไม้ด้วยจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงเป็นประจำหรือทุกวันไม่มีผลเสียใดๆ จะมีแต่ผลดีต่อต้นไม้ ต่อดิน และต่อสภาพแวดล้อมของเรา ซึ่งจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงจะช่วยเพิ่มอัตราการย่อยสลายอินทรีย์วัตถุในดินให้กลายเป็นปุ๋ยสำหรับต้นพืชให้เร็วขึ้น ช่วยเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ให้กับระบบนิเวศน์ภายในพื้นที่ของเรา แล้วเราก็ยังสามารถขยายปริมาณจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงจากหัวเชื้อเพิ่มได้ตลอดไปโดยไม่ต้องซื้อเพิ่ม และในระยะยาวเราก็จะพบกับความยั่งยืนของการทำเกษตรอินทรีย์อย่างแน่นอนครับ
