หิ่งห้อย

ในบันทึกของ H.M. Smith นักชีววิทยาชาวอเมริกัน ที่ได้มาเยือนประเทศไทยในปี 2478 เขาได้เขียนรายงานว่า ในยามโพล้เพล้ของวันในฤดูร้อน ขณะเรือของเขากำลังลอยอยู่ในคลอง ซึ่งริมฝั่งมีป่าต้นโกงกางขึ้นหนาแน่น เขาได้เห็นหิ่งห้อยจำนวนหมื่นโผบินมาเกาะที่ต้นโกงกาง ซึ่งสูงประมาณ 12 เมตร ในระยะแรกเขาได้สังเกตเห็นว่า หิ่งห้อยแต่ละตัวต่างกะพริบแสงในจังหวะที่เร็วช้าต่างกัน แต่เมื่อเวลาผ่านไปจังหวะการกะพริบแสงของหิ่งห้อยก็เริ่มพร้อมกันมากขึ้นๆ จนในที่สุดหิ่งห้อยทั้งฝูงก็กะพริบแสงพร้อมกันทุกตัว การแสดงคอนเสิร์ตแสงที่ปิดและเปิดเหมือนไฟต้นคริสต์มาส ที่ไม่มีผู้อำนวยเพลงนี้ได้ทำให้เขาเพลิดเพลินเจริญใจนานเป็นชั่วโมง เขาได้รู้สึกประทับใจในการแสดงแสงสามัคคีของหิ่งห้อยครั้งนี้มาก จึงได้ตั้งคำถามว่า หิ่งห้อยแสดงกิจกรรมเข้าจังหวะลักษณะนี้เพื่ออะไร และเพราะอะไร

Smith มิได้เป็นบุคคลแรกที่สนใจศึกษาหิ่งห้อย ประวัติศาสตร์ได้จารึกว่า มนุษย์ได้รู้จักหิ่งห้อยมานานประมาณ 2,000 ปีแล้ว คนจีนโบราณและคนบราซิลที่ยากจนในอดีต มักจับหิ่งห้อยใส่ขวดแก้วเพื่อใช้ต่างตะเกียง และก็ได้พบว่าหิ่งห้อยที่เติบโตเต็มที่ประมาณ 6 ตัว สามารถให้แสงสว่างที่เพียงพอสำหรับการอ่านหนังสือในเวลากลางคืนได้ คนญี่ปุ่นในสมัยก่อนก็นิยมใช้ตะเกียงหิ่งห้อยเช่นกัน และส่วนในปานามาชาวพื้นเมืองที่ยากจน นิยมจับหิ่งห้อยใส่ในกรงกระดาษเล็กๆ เพื่อนำมาติดตุ้มหู เป็นต้น

ทุกวันนี้ เราสามารถพบเห็นหิ่งห้อยได้ในป่าแถบเอเชียตอนใต้ เช่น ไทย พม่า มาเลเซีย ยุโรป อเมริกาเหนือและใต้ แต่ในทะเลทรายหรือบนยอดเขาสูง เราจะไม่มีโอกาสเห็นหิ่งห้อยเลย

นักชีววิทยาประมาณว่า โลกนี้มีหิ่งห้อยราว 2,000 ชนิด หิ่งห้อยเป็นแมลงปีกแข็งขนาดเล็กที่มีลำตัวยาวตั้งแต่ 5-25 มิลลิเมตร ลำตัวของมันเป็นรูปทรงกระบอก อวัยวะที่สามารถส่องแสงได้ของมันอยู่ที่ส่วนล่างตอนท้ายของลำตัว มันถูกจัดเป็นแมลงในวงศ์ Lampyridae (ซึ่งเป็นคำในภาษากรีกที่แปลว่า สว่าง) อันดับ Coleoptera ที่มีอวัยะผลิตแสง หิ่งห้อยสกุล Photuris และ Photinus มีพบมากในทวีปอเมริกาเหนือ ส่วนสกุล Luciola นั้น มีพบในยุโรป หิ่งห้อยชอบกินน้ำหวานจากเกสรดอกไม้ และไม่มีพิษภัยใดๆ ชีวิตของหิ่งห้อยค่อนข้างสั้นคือ อยู่ได้นานประมาณ 2 เดือนเท่านั้นเอง

 ภาพจาก : http://eny3005.ifas.ufl.edu/lab1/Coleoptera/Lampyrid.htm

หิ่งห้อยที่เราเห็นบินว่อนตามพุ่มไม้ มักเป็นหิ่งห้อยตัวผู้ ส่วนหิ่งห้อยตัวเมียนั้นชอบเกาะนิ่งตามกิ่งไม้และใบไม้ นักชีววิทยาได้พบว่า หิ่งห้อยใช้แสงกะพริบในการสื่อสารกับเพศตรงกันข้าม เพื่อบอกความพร้อมในการสืบพันธุ์และตำแหน่งที่ที่มันอยู่ โดยตัวผู้จะกะพริบแสงก่อน หากตัวเมียเห็นแสง เห็นลีลาการกะพริบ หรือเห็นความถี่ในการส่งสัญญาณ และมันพอใจ มันก็จะส่งสัญญาณตอบเพื่อให้ตัวผู้รู้และสามารถบินไปหามันได้ถูก นักชีววิทยายังได้พบอีกว่า หิ่งห้อยต่างชนิดกัน จะมีวิธีส่งแสงสื่อสารที่ไม่เหมือนกัน เช่น กะพริบแสงเร็วช้าต่างกัน นอกจากนี้แสงที่เปล่งออกมาก็อาจเปลี่ยนสีได้ตามเทศะที่มันอยู่

หิ่งห้อยตัวเมียบางชนิดชอบกินหิ่งห้อยด้วยกันเอง โดยในขั้นตอนการล่อจับเหยื่อนั้น มันจะส่งแสงสัญญาณล่อให้ตัวผู้บินเข้ามาหา โดยการปรับความถี่และความเข้มแสงให้ตัวผู้คิดว่า มันติดเนื้อต้องใจตัวผู้ตัวนั้นๆ ฉะนั้นเราจึงเห็นได้ว่า เมื่อคนเราสามารถส่งรหัสสัญญาณกันได้ หิ่งห้อยก็ส่งรหัสแสงถึงกันได้เช่นกัน

อนึ่ง นักชีววิทยาเรียกแสงหิ่งห้อยว่า แสงเย็น (cold light) ทั้งนี้เพราะกระบวนการปลดปล่อยแสงจากตัวหิ่งห้อยให้ความร้อนไม่มาก ตามปกติหลอดไฟทั่วไปเวลารับกระแสไฟฟ้า มันจะแปลง 90% ของพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับเป็นความร้อนและแปลงพลังงาน 10% ที่เหลือเป็นแสงสว่าง ดังนั้น เวลาเราเปิดทิ้งนานๆ หลอดไฟจึงร้อน แต่ในกรณีหิ่งห้อยมันแปลง 90% ของพลังงานเคมีในร่างกายเป็นแสง และพลังงาน 10% ที่เหลือเป็นพลังงานความร้อน ดังนั้น อุณหภูมิของตัวหิ่งห้อยจึงไม่สูง นอกจากนี้ หิ่งห้อยก็ใช่ว่าจะกะพริบแสงตลอดเวลา ในยามกลางวันมันจะไม่กะพริบแสงเลย แต่เมื่อถึงเวลาโพล้เพล้มันก็จะเริ่มโชว์ตัว และมันจะกระทำกิจกรรมกะพริบแสงทุก 24 ชั่วโมง เสมือนมันมีนาฬิกาใจในตัว เพราะเวลาเรานำหิ่งห้อยมาขังในห้องมืดที่แสงสว่างไม่สามารถเล็ดลอดเข้ามาได้เลย เราก็จะเห็นว่าในทุก 24 ชั่วโมง มันจะกะพริบแสง ทั้งๆ ที่มันไม่รู้เลยว่า ขณะนั้นเป็นเวลาอะไร

นักเคมีได้ศึกษาพบว่า เวลาเอาโปรตีน luciferase เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างสารอินทรีย์ luciferin (คำ luciferin เป็นคำละตินแปลว่า การนำแสง) กับออกซิเจน โดยมี adenosine triphosphate และ magnesium ion ช่วย จะมีแสงลักษณะเดียวกับแสงหิ่งห้อยเกิดขึ้น ดังนั้น เขาจึงสรุปว่า การลุกไหม้ไม่สามารถบังเกิดได้ ถ้าไม่มีออกซิเจนฉันใด แสงหิ่งห้อยก็ไม่มีเช่นกัน ถ้าร่างกายมันขาดออกซิเจน

ในการอธิบายเหตุผลว่า หิ่งห้อยสามารถแสดงแสงสามัคคีได้เพราะเหตุใดนั้น นักชีววิทยาได้ตั้งข้อสังเกตว่า โลกนี้มีสัตว์เพียงไม่กี่ชนิดที่สามารถแสดงกิจกรรมเข้าจังหวะได้ เช่น คนเดินสวนสนามหรือลีลาศได้ ปลาที่ว่ายน้ำเป็นฝูงก็สามารถกลับทิศการว่ายน้ำได้อย่างกะทันหันพร้อมกันทุกตัว แต่ก็ทำได้ชั่วคราว มันมิสามารถทำอย่างต่อเนื่องได้เป็นชั่วโมงเช่นหิ่งห้อย หรือกบเวลาส่งเสียงร้องหาคู่ มันก็มิได้ประสานเสียงกัน เพราะเวลากบตัวหนึ่งร้อง อีกตัวก็จะไม่ร้อง และถึงแม้กบจะผลัดกันร้อง ความสามารถในการประสานเสียงก็ไม่ดีเท่าหิ่งห้อยเวลากะพริบแสง

S.H. Strogatz แห่ง Massachusetts Institute of Technology ในสหรัฐอเมริกาได้สังเกตเห็นว่า เวลาหิ่งห้อยบินโดดเดี่ยว หิ่งห้อยแต่ละตัวจะมีจังหวะการกะพริบแสงที่แตกต่างกัน แต่พอมันบินเข้าใกล้กัน หิ่งห้อยทุกตัวจะปรับจังหวะการกะพริบแสงจนมันทุกตัวกะพริบแสงด้วยความถี่เดียวกัน Strogatz คิดว่า หิ่งห้อยเป็นสัตว์สังคมที่รู้จักปรับตัวให้มีพฤติกรรมเดียวกัน เช่นเดียวกับนักกรีฑาเวลาวิ่งรอบสนามพร้อมกันหลายคน นักกรีฑาบางคนวิ่งเร็ว บางคนวิ่งช้า แต่เมื่อวิ่งกันเป็นกลุ่ม คนที่วิ่งเร็วก็จะปรับความเร็วลง ส่วนคนวิ่งช้า ก็จะวิ่งเร็วขึ้น จนในที่สุด คนทั้งกลุ่มก็วิ่งด้วยความเร็วเดียวกันรอบสนาม

ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 29 มิถุนายน พ.ศ. 2545 Barry Trimmer แห่งมหาวิทยาลัย Tufts ในสหรัฐอเมริกา ได้รายงานว่า ในอดีตนักชีววิทยาเข้าใจว่าบริเวณท้องของหิ่งห้อยมีเซลล์พิเศษชนิดหนึ่งชื่อ photocyte ซึ่งสามารถเปล่งแสงได้ และ photocyte นี้มีโปรตีนชื่อ luciferin ซึ่งเวลาถูกเอ็นไซม์ luciferase กระตุ้นด้วยออกซิเจน โปรตีนดังกล่าวจะปลดปล่อยแสงและเซลล์ประสาท octopamine จะทำหน้าที่ควบคุมจังหวะกะพริบแสง แต่ปัญหาก็มีว่าเมื่อเซลล์ประสาทกับเซลล์แสง photocyte อยู่ห่างไกลกัน แล้วเซลล์ทั้งสองใช้อะไรเป็นสื่อติดต่อถึงกัน ซึ่ง Trimmer ก็ได้พบว่า เซลล์ทั้งสองชนิดนี้ติดต่อสื่อสารกันด้วยแก๊ส NO (nitric oxide) และเมื่อเขาเพิ่มความเข้มข้นของ NO ในภาชนะที่มีหิ่งห้อย หิ่งห้อยได้กะพริบแสงถี่มากขึ้นๆ ซึ่งก็เป็นการยืนยันอีกว่า NO คือแก๊สที่เซลล์ของสัตว์ใช้ในการสื่อสารถึงกัน

เพราะมนุษย์ไม่สามารถเปล่งแสงได้ด้วยตนเอง ดังนั้น เราจึงต้องประดิษฐ์หลอดไฟขึ้นมาให้แสงสว่าง แต่หิ่งห้อยสามารถเปล่งแสงได้ด้วยตัวของมันเอง ซึ่งมันก็ได้ทำกิจกรรมนี้มานานนับร้อยล้านปีแล้ว

ตามปกติเวลาเห็นหิ่งห้อย ชาวบ้านมักรู้ว่านั่นคือ สัญญาณบอกการมาเยือนของหน้าร้อน และชาวบ้านยังรู้อีกว่า เวลาที่ดีที่สุดในการดูหิ่งห้อยคือ ยามโพล้เพล้หลังพระอาทิตย์ตกเล็กน้อย และถ้าเป็นคืนข้างแรม แสงหิ่งห้อยจะสุกใสที่สุด ส่วนสถานที่ดูก็มีหลายที่เช่น ที่บ้านแสมชาย หมู่ 9 ตำบลบางครก อำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี เพราะที่นั่นมีป่าลำพูให้หิ่งห้อยมาชุมนุมมากมาย หรือที่บ้านอัมพวา ตำบลเมืองใหม่ จังหวัดสมุทรสงคราม ตามริมฝั่งแม่น้ำแม่กลองก็มีคอนเสิร์ตแสงหิ่งห้อยเช่นกัน


3 ธันวาคม พ.ศ. 2545