Phragmatopoma californica หนอนสร้างปราสาททรายมหัศจรรย์

Phragmatopoma californica หรือที่รู้จักกันในชื่อ หนอนสร้างปราสาททราย (Sandcastle worm) หรือ หนอนรังผึ้ง (Honeycomb worm) เป็นหนอนทะเลประเภทโพลีคีต (Polychaete) ในวงศ์ Sabellarididae ซึ่งมีความสามารถพิเศษในการสร้างแนวปะการังจำลองจากเม็ดทราย

ลักษณะทั่วไปและถิ่นที่อยู่อาศัย

หนอนชนิดนี้มีลำตัวสีน้ำตาลเข้ม และมีมงกุฎของหนวดสีลาเวนเดอร์ที่ใช้ในการดักจับอาหาร มีความยาวสูงสุดประมาณ 7.5 เซนติเมตร พบได้ตามแนวชายฝั่งของรัฐแคลิฟอร์เนีย ตั้งแต่เทศมณฑลโซโนมาไปจนถึงตอนเหนือของบาฮาแคลิฟอร์เนีย

พวกมันอาศัยอยู่รวมกันเป็นอาณานิคม โดยสร้างหลอดทรายที่มีลักษณะคล้ายปราสาททรายหรือรังผึ้ง ซึ่งมักพบเห็นได้ตามชายหาดที่เป็นโขดหินในช่วงน้ำลด ปราสาททรายเหล่านี้สามารถครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างถึง 2 เมตรต่อด้าน โดยมักจะสร้างอยู่ตามหน้าผาหิน ชะง่อนผา หรือชายฝั่งที่มีลักษณะเว้าซึ่งช่วยกำบังอันตรายได้

พฤติกรรมการดำรงชีวิต

โดยปกติแล้ว หนอนเหล่านี้จะอาศัยอยู่ภายในหลอดทรายและแทบจะไม่ปรากฏตัวให้เห็น เมื่อน้ำลดและหลอดทรายอยู่เหนือระดับน้ำ พวกมันจะปิดปากหลอดด้วยแผ่นปิด (Operculum) ที่ทำจากขนแข็ง (Setae) สีเข้มเพื่อป้องกันตัว แต่เมื่อจมอยู่ใต้น้ำ พวกมันจะยืดหนวดออกมาเพื่อดักจับอนุภาคอาหารและเม็ดทราย

กระบวนการสร้างหลอดทรายมีความน่าสนใจมาก โดยหนอนจะคัดเลือกเม็ดทรายที่มีขนาดและรูปร่างเหมาะสมที่สุดเพื่อนำมาซ่อมแซมและขยายหลอดทราย ส่วนเม็ดทรายที่ไม่ต้องการจะถูกขับออกไป การก่อตัวของอาณานิคมเกิดจากการที่ตัวอ่อนมารวมกลุ่มกัน โดยตัวอ่อนจำเป็นต้องสัมผัสกับอาณานิคมที่มีอยู่เดิมเพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเป็นตัวเต็มวัย ซึ่งกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับกรดไขมันอิสระบางชนิดที่พบในหลอดของตัวเต็มวัย

ความลับของกาวใต้น้ำ

ในปี 2004 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา (UCSB) ค้นพบว่ากาวที่หนอนชนิดนี้ใช้สร้างหลอดทรายประกอบด้วยโปรตีนที่มีประจุตรงข้ามกัน ซึ่งเรียกว่า โปรตีนโพลีฟีนอล (Polyphenolic proteins) ซึ่งทำหน้าที่เป็นกาวชีวภาพ (Bioadhesives)

ต่อมาในปี 2009 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยยูทาห์สามารถสังเคราะห์กาวเลียนแบบที่หนอนหลั่งออกมาเพื่อยึดเม็ดทรายเข้าด้วยกันใต้น้ำได้สำเร็จ โดยปกติแล้วหนอนจะผลิตกาวครั้งละประมาณ 100 พิโคลิตร ซึ่งต้องใช้ถึง 50 ล้านครั้งเพื่อเติมเต็มช้อนชาเพียงหนึ่งคัน

การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากาวชนิดนี้สามารถนำมาพัฒนาเป็นกาวทางการแพทย์ที่เข้ากับร่างกายได้ (Biocompatible medical adhesive) เช่น:

• ใช้ซ่อมแซมกระดูกที่แตกละเอียด แทนการใช้หมุดหรือสกรูโลหะ
• ใช้ปิดบาดแผลที่ผิวหนัง
• ใช้ซ่อมแซมกระดูกบริเวณใบหน้าและกะโหลกศีรษะ
• ใช้ในการผ่าตัดกระจกตา

ข้อดีที่สำคัญคือ กาวสังเคราะห์นี้ไม่ก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในสัตว์ทดลอง และสามารถออกแบบให้สลายตัวได้ในอัตราที่สอดคล้องกับการงอกใหม่ของเนื้อเยื่อหรือกระดูก

กลไกการทำงานของกาว

กาวนี้ประกอบด้วยสองส่วนที่มีโปรตีนและกลุ่มข้าง (Side groups) ต่างกัน ซึ่งถูกผลิตแยกกันในต่อมและจะผสมกันเมื่อถูกหลั่งออกมา คล้ายกับระบบกาวอีพ็อกซี่ กาวจะเริ่มเซตตัวภายใน 30 วินาที โดยมีปัจจัยกระตุ้นคือความแตกต่างของค่าความเป็นกรดระหว่างตัวกาวและน้ำทะเล และจะแข็งตัวสมบูรณ์ภายใน 6 ชั่วโมงจนมีความเหนียวคล้ายหนังรองเท้า