"หนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรม" กุญแจสำคัญในการนำใยแมงมุมมาใช้งานในอุตสาหกรรม

ใยแมงมุมถูกยกย่องมานานว่าแข็งแกร่งกว่าเหล็ก เบากว่าฝ้าย และมีความยืดหยุ่นสูง แต่กลับยากต่อการผลิตในระดับอุตสาหกรรม แม้การวิจัยจะดำเนินมาเป็นหลายสิบปีก็ตาม ล่าสุด บริษัท Kraig Biocraft บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพในรัฐมิชิแกน สหรัฐอเมริกา ได้อ้างว่าค้นพบวิธีแก้ปัญหานี้แล้ว ด้วยการดัดแปลงพันธุกรรมหนอนไหมให้ผลิตใยแมงมุมโดยตรง นับเป็นการพลิกโฉมที่อาจพาใยแมงมุมออกจากห้องแล็บสู่ตลาดเชิงพาณิชย์จริง

การผสานยีนแมงมุมเข้าสู่หนอนไหม

ก่อนหน้านี้ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2568 บริษัท เครก ไบโอคราฟต์ (Kraig Biocraft) ประกาศความสำเร็จครั้งสำคัญ โดยนำยีนโปรตีนใยแมงมุมจากแมงมุมเปลือกไม้ดาร์วิน (Caerostris darwini) เข้าสู่จีโนมของหนอนไหม ยีนดังกล่าวมีขนาดใหญ่กว่าความพยายามก่อนหน้านี้เกือบสองเท่า ทำให้เส้นใยที่ได้มีทั้งความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูง จนถือเป็นการบุกเบิกก้าวใหม่ในสายงานวัสดุศาสตร์ ซึ่งยีนชนิดนี้ถูกมองว่าเป็น “รหัสลับ” ของความทนทานตามธรรมชาติ

ความลับของใยแมงมุมดาร์วิน

เส้นไหมของแมงมุมดาร์วินมีโครงสร้างพิเศษ โดยรวมแผ่นเบต้าผลึกที่เสริมความแข็งแรง และโดเมนที่ทำงานคล้ายสปริงช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น ผลลัพธ์ คือ เส้นใยที่แข็งแรงกว่าเหล็กเมื่อเทียบตามน้ำหนัก และสามารถยืดได้มากกว่าหนึ่งในสามของความยาวเดิมโดยไม่ขาด ทีมวิจัยพยายามถอดแบบโครงสร้างนี้เพื่อสร้างเส้นใยลูกผสมที่ใกล้เคียงที่สุดกับต้นฉบับในธรรมชาติ

นักวิทยาศาสตร์ได้ถ่ายโอนยีนใยแมงมุมเข้าไปในหนอนไหมโดยตรง ทำให้ต่อมไหมสามารถผลิตโปรตีนใยแมงมุมพร้อมกับไฟโบรอินของหนอนไหมดั้งเดิม เมื่อหนอนไหมปั่นรัง โปรตีนเหล่านี้จะจัดเรียงตัวเป็นเส้นใยที่มีคุณสมบัติคล้ายใยแมงมุมโดยธรรมชาติ ผลที่ได้ คือ รังไหมลูกผสมซึ่งประกอบด้วยโปรตีนใยแมงมุมสูงถึง 90% นับเป็นนวัตกรรมที่ก้าวข้ามข้อจำกัดการผลิตเดิม

การหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดการผลิต

ก่อนหน้านี้ ความพยายามผลิตใยแมงมุมด้วยแบคทีเรียหรือยีสต์ต้องผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์และปั่นเป็นเส้นเทียมซับซ้อน ทำให้ได้เพียงวัสดุปริมาณน้อย และไม่สามารถขยายขนาดได้ ในทางตรงกันข้าม หนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรมสามารถผลิตและปั่นเส้นใยได้ในตัวเองโดยธรรมชาติ วิธีนี้ช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มโอกาสในการทำตลาดจริงได้มากกว่าเดิม

ข้อดีด้านความยั่งยืนและสิ่งแวดล้อม

เส้นไหมลูกผสมจากหนอนไหมพันธุกรรมไม่เพียงผลิตได้คุ้มค่า แต่ยังมีข้อดีด้านสิ่งแวดล้อม เพราะสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ต่างจากเส้นใยสังเคราะห์ที่ผลิตจากปิโตรเลียมซึ่งก่อมลพิษระยะยาว ประเด็นนี้ทำให้ใยแมงมุมดัดแปลงพันธุกรรมเป็นวัสดุที่ตอบโจทย์ทั้งความแข็งแรง ความหรูหรา และความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งหายากที่จะรวมอยู่ในวัสดุเดียวกัน

ศักยภาพการใช้งานที่กว้างขวาง

ใยแมงมุมลูกผสมมีศักยภาพตั้งแต่การแพทย์ที่ใช้ทำไหมเย็บแผล เอ็นเทียม และโครงสร้างซ่อมเนื้อเยื่อ ไปจนถึงการทหารที่สามารถพัฒนาเสื้อเกราะน้ำหนักเบาทนกระสุนเสริมเคฟลาร์ ในอุตสาหกรรมแฟชั่น นักออกแบบเล็งเห็นโอกาสในการสร้างสิ่งทอหรูหราที่แข็งแรงและย่อยสลายได้ เป็นการผสานนวัตกรรมเข้ากับความยั่งยืนในเชิงพาณิชย์

บริษัท เครก ไบโอคราฟต์ (Kraig Biocraft) ตั้งเป้าให้โรงงานในเวียดนามสามารถผลิตใยแมงมุมได้ถึง 10 เมตริกตันต่อปี ปริมาณนี้เพียงพอให้ผู้ผลิตสิ่งทอเริ่มทดลองการผลิตเชิงพาณิชย์และสร้างความเชื่อมั่นในตลาดได้ ขนาดการผลิตที่มากขึ้นยังเป็นตัวแปรสำคัญต่อความน่าเชื่อถือและความมั่นใจของนักลงทุน แต่กระนั้นก็ยังคงมีความท้าทายด้านการควบคุมคุณภาพ

อุปสรรคและความท้าทายที่รออยู่

แม้ดูเหมือนใยแมงมุมจะพร้อมใช้งาน แต่ความสม่ำเสมอของเส้นใยในรังไหมนับล้านยังเป็นโจทย์ใหญ่ด้านโลจิสติกส์ หากคุณภาพไม่คงที่ ต้นทุนการผลิตจะไม่สามารถแข่งขันได้ อีกทั้งยังต้องพิสูจน์ว่าหนอนไหมดัดแปลงพันธุกรรมจะผลิตเส้นใยบริสุทธิ์ได้อย่างต่อเนื่องและสามารถแปรรูปเป็นสินค้าสำเร็จรูปโดยไม่เสียคุณสมบัติเด่น นอกจากนี้ ผู้ผลิตยังลังเลว่าควรลงทุนในวัสดุที่ห่วงโซ่อุปทานยังไม่พิสูจน์แน่ชัดหรือไม่

หลายบริษัทเคยพยายามนำใยแมงมุมเข้าสู่ตลาด แต่ต้องหยุดลง เช่น บริษัท AMSilk จากประเทศเยอรมนีที่ใช้แบคทีเรียผลิตใยแมงมุมสำหรับรองเท้า Adidas และอุปกรณ์การแพทย์ หรือ Nexia Biotechnologies ที่เคยสร้าง “แพะแมงมุม” จนเป็นข่าวใหญ่ แต่สุดท้ายก็ล้มเหลวเพราะต้นทุนสูง บริษัท เครก ไบโอคราฟต์ (Kraig Biocraft) เชื่อว่าความแตกต่างคือการใช้หนอนไหมซึ่งมีโครงสร้างห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกพร้อมรองรับ

เส้นทางจากห้องแล็บสู่ตลาดจริง

แม้จะมีความหวัง แต่ผู้เชี่ยวชาญเตือนว่าเส้นทางสู่การค้าไม่ง่าย ส่วนใหญ่การประยุกต์ใยแมงมุมจะเริ่มจากการใช้ในชีวการแพทย์ขนาดเล็กก่อน ขณะที่ตลาดสิ่งทอมวลชนยังมีอุปสรรคด้านการขยายขนาดอยู่ ความลึกลับและชื่อเสียงของใยแมงมุมมักเกินกว่าความสำเร็จเชิงพาณิชย์จริงที่พิสูจน์ได้ ทำให้หลายคำกล่าวอ้างในอดีตไม่สามารถยืนหยัดได้ในตลาด

การผสานยีนแมงมุมดาร์วินเข้ากับหนอนไหมถือเป็นความก้าวหน้าที่ควรจับตา หากรังไหมลูกผสมเหล่านี้ผ่านการทดสอบด้านการผลิตจำนวนมากและสามารถนำไปใช้จริงได้สำเร็จ ใยแมงมุมก็อาจก้าวจากความเป็นตำนานทางวิทยาศาสตร์ สู่การเป็นวัสดุสำคัญในชีวิตประจำวันของผู้คนทั่วโลกในอนาคต