เรามักไม่นึกถึงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก เช่น เชื้อรา ว่ามีความแข็งแรงเป็นพิเศษ ไม่ใช่แชมป์โอลิมปิกอย่างแน่นอน แต่การทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับเชื้อราซึ่งรวมถึงราและยีสต์ อาจนำไปสู่วิธีการใหม่ๆ ในการป้องกันโรคร้ายแรงที่พวกมันสามารถก่อให้เกิดได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เรากำลัง แข่งขัน ในการแข่งขัน กีฬาโอลิมปิกเชื้อราในปีนี้ เป็นการแข่งขันระดับนานาชาติที่ทีมต่างๆ ต้องหาวิธีกระตุ้นเชื้อราบางชนิดให้เคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางระดับจุลภาค
จะมีผู้ชนะ แต่ทุกคนได้รับประโยชน์จากความรู้ที่ได้รับในการแข่งขัน
เชื้อรา ยีสต์และรามีการรับรู้สูงต่อพื้นผิวที่พวกมันอาศัยอยู่ และสามารถนำทางตามความรู้สึกพื้นฐานของ “การสัมผัส” และการรับรู้ทางเคมี ความสามารถในการรับรู้นี้ทำให้เชื้อราทำลายพืชที่เราปลูกเพื่อเป็นอาหาร ตัวอย่างเช่น เชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคราสนิมในพืชพันธุ์ธัญญาหารจะรับรู้รอยสันบนใบพืชและสามารถเติบโตจนบุกรุกรูพรุนบนผิวใบได้
แต่ไม่ใช่ว่าเชื้อราทุกชนิดจะไม่ดี เชื้อราไมคอไรซาที่เป็นประโยชน์บางชนิดจะขยายพันธุ์รากพืชและช่วยให้พืชเติบโตโดยการให้สารอาหาร ในด้านสุขภาพของมนุษย์ เชื้อราก็มีประโยชน์และโทษเช่นกัน
สารประกอบต้านแบคทีเรียที่สกัดจากราPenicillium notatumเป็นตัวประกาศอายุของยาปฏิชีวนะด้วยการปรับปรุงสุขภาพของมนุษย์อย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในศตวรรษที่ 20 แต่ผลกระทบทั่วโลกของโรคเชื้อราในมนุษย์เป็นประเด็นที่ถูกละเลย ประมาณ ว่าเชื้อราคร่า ชีวิตผู้คนต่อปีมากกว่าวัณโรคและมาลาเรียรวมกัน ด้วยเส้นใยที่รุกรานของพวกมันที่เรียกว่า hyphae เชื้อราบางชนิดจะถูกปรับให้ค้นหาและเจาะเนื้อเยื่อที่อ่อนแอเพื่อแพร่เชื้อที่คุกคามชีวิต
เช่นเดียวกับปัญหาการดื้อยาต้านแบคทีเรีย ยาต้านเชื้อราและยาฆ่าเชื้อรามีประสิทธิภาพน้อยลงเนื่องจากการดื้อยาที่ได้มา
นอกจากนี้ยังยากขึ้นและมีราคาแพงขึ้นในการพัฒนาสารประกอบต้านเชื้อราชนิดใหม่ที่สามารถฆ่าเซลล์เชื้อราได้ในขณะที่ยังคงไม่เป็นพิษต่อเซลล์เจ้าบ้าน
แนวคิดใหม่คือการหาทางเลือกอื่นแทนการฆ่าเซลล์เชื้อรา เช่น วิธีดึงความสามารถในการรับรู้ของพวกมันออกมาเพื่อหยุดพวกมันจากการจดจำพืชหรือสัตว์ที่เป็นโฮสต์
นี่คือเหตุผลว่าทำไมการทำความเข้าใจว่าเชื้อรารับรู้และตอบสนองต่อ
พื้นผิวได้อย่างไรจึงเป็นส่วนสำคัญของการวิจัย ในปี 2018 ฉันได้เรียนรู้เกี่ยวกับการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเชื้อราครั้งแรกที่เชื้อราเป็นคู่แข่ง และกิจกรรมจะจัดขึ้นในเขาวงกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในปีนี้มีทีมเข้าร่วมอย่างน้อย 29 ทีม รวมทั้งเราด้วย สิ่งที่เราต้องการคือชื่อทีมที่น่าจดจำ แต่ในโอลิมปิกครั้งนี้ คู่แข่งไม่ได้ไปโอลิมปิก โอลิมปิกมาหาเรา
เหตุการณ์ประกอบด้วยช่องจุลทรรศน์ประดิษฐ์ขึ้นรูปด้วยโพลิเมอร์อ่อนในจานเพาะเชื้อขนาดเล็ก และส่งให้เราทางไปรษณีย์ ผู้เข้าแข่งขันเป็นเห็ดราชนิดต่างๆที่แต่ละทีมเลือก
ในขั้นตอน “พร้อม” ของการแข่งขัน เซลล์ของเชื้อราจะถูกฉีดเข้าไปในเขาวงกต และในขณะ “เดินทาง” ภาพของเชื้อราจะถูกบันทึกในวิดีโอไทม์แลปส์และอัปโหลดไปยังที่เก็บข้อมูลบนคลาวด์
คู่แข่งรายที่ 4 ของห้องปฏิบัติการของเราเติบโตเร็วกว่างานเล็กๆ นี้อย่างรวดเร็ว
เพื่อความเป็นธรรม มีเพียงผู้จัดงานเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงการวิ่งของผู้เข้าแข่งขันทั้งหมด หมายความว่าแต่ละทีมมองไม่เห็นชนิดของเชื้อราและเงื่อนไขเฉพาะที่ทีมอื่นใช้
นี่เป็นธุรกิจที่มีความลับสูง เพราะในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเชื้อรา มีการใช้สารเพิ่มประสิทธิภาพอย่างแท้จริง แต่ละทีมมีอิสระที่จะเลือกสื่อการเจริญเติบโตและอาหารเสริมที่จำเป็นสำหรับประสิทธิภาพสูงสุด
ด้วยเชื้อรา การปรับอุณหภูมิสองสามองศาที่นี่หรือที่นั่น หรือให้น้ำตาลกลูโคสเพิ่มเล็กน้อย สามารถเปลี่ยนผู้แข่งขันที่น่าเบื่อให้กลายเป็นแชมป์โอลิมปิกได้
เหตุการณ์ต่าง ๆ นำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใครสำหรับเชื้อราที่จะเอาชนะ มี:
“วิ่ง 100 เมตร” และ “วิ่งข้ามรั้ว” ออกแบบมาเพื่อทดสอบความเร็วและความคล่องตัว
“การยกน้ำหนัก” เพื่อตัดสินความสามารถในการบังคับผ่านพื้นที่คับแคบ
เหตุการณ์ “ความฉลาด” และ “ความละเอียดถี่ถ้วน” เพื่อตัดสินว่าพวกเขาสามารถนำทางผ่านเขาวงกตได้เร็วแค่ไหนและสำรวจเส้นทางต่างๆ ผู้เข้าแข่งขันคนสุดท้ายเสร็จสิ้นการวิ่งเมื่อสิ้นเดือนเมษายน และตอนนี้ขึ้นอยู่กับกรรมการที่จะเลือกผู้ชนะโดยพิจารณาจากประสิทธิภาพของเชื้อรา
ในขณะที่กิจกรรมสนุกๆ เช่น การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเชื้อราแสดงให้เห็นว่าเชื้อราสามารถนำทางสิ่งกีดขวางและเอาชนะสิ่งกีดขวางได้ แต่ก็มีบทเรียนอันมีค่าที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างเชื้อราและคุณสมบัติของวัสดุ
ห้องปฏิบัติการของฉันกำลังใช้แนวคิดเหล่านี้ในการออกแบบวัสดุใหม่ที่เลียนแบบคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของเนื้อเยื่อของพืชและสัตว์ เป้าหมายคือเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าเชื้อราใช้การตรวจจับพื้นผิวเพื่อวางแผนการโจมตีอย่างไร
