คนเกิดวันพุธ ความทุกข์โถมทับทวี

ข้อจำกัดของความฉลาด

ในมุมมองทางวิวัฒนาการ ยิ่งสิ่งมีชีวิตมีความฉลาดมากเท่าไรก็ยิ่งดี เนื่องจากความฉลาดกว่าหมายถึงโอกาสการอยู่รอดที่สูงกว่า สัตว์ที่ฉลาดสามารถแก้ปัญหาหรือภัยอันตรายจากสิ่งแวดล้อมได้ดีกว่า และมนุษย์เราดูเหมือนจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่ฉลาดที่สุดในโลกนี้ แต่ทุกคนเคยสงสัยกันบ้างไหมครับว่าความฉลาดมีข้อจำกัดหรือไม่ เราจะสามารถฉลาดไปมากกว่าที่เป็นอยู่ได้อีกแค่ไหน และอะไรเป็นตัวกำหนดความฉลาดของเรา

นิตยสาร Scientific American ฉบับล่าสุดได้หยิบยกประเด็นดังกล่าวเป็นบทความหลักประจำเล่ม ซึ่งเขียนออกมาได้น่าสนใจ


แน่นอนว่าสมองเป็นอวัยวะที่รับผิดชอบต่อสติปัญญาและความฉลาด และความฉลาดของสัตว์โลกที่แตกต่างกันก็เป็นผลมาจากวิวัฒนาการทางระบบประสาทที่แตกต่างไม่เท่าเทียมกัน นับตั้งแต่ผึ้งที่มีเพียงปมประสาทจิ๋วบรรจุเซลล์ประสาทไม่ถึงแสนเซลล์ แต่สามารถทำงานซับซ้อนอย่างการจดจำเส้นทางและเป้าหมายได้ (navigation) ไปจนถึงช้างตัวมหึมาที่มีสมองใหญ่กว่ามนุษย์เกือบสี่เท่า เซลล์ประสาทจำนวนมากกว่าถึงสองเท่า แต่มีความฉลาดไม่เท่าและตกเป็นเบี้ยล่างมนุษย์มายาวนานหลายศตวรรษ ความฉลาดไม่ได้ขึ้นกับขนาดสมองที่ใหญ่อย่างเดียว อีกตัวอย่างหนึ่งคือวัวกับหนูซึ่งมีขนาดสมองแตกต่างกันหลายเท่า แต่วัวมีความฉลาดน้อยกว่าหนูเสียอีก

Eugene Dubois นักชีววิทยาชาวเยอรมัน (คนเดียวกับคนที่ค้นพบกะโหลกศีรษะของ Homo erectus ในชวาเมื่อปี 1892) ได้ค้นคว้าศึกษาหาวิธีการประเมินความฉลาดโดยคร่าวของสัตว์จากขนาดกะโหลกศีรษะ โดยสมมติฐานเบื้องต้นว่าสัตว์ที่มีน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวมากกว่าจะฉลาดกว่า จากการศึกษาในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Dubois พบว่าขนาดสมองจะขยายช้ากว่าน้ำหนักตัวประมาณ 3/4 อย่างเช่นตัว muskrat (หนูยักษ์ชนิดหนึ่งรูปร่างคล้ายตัวบีเวอร์) มีขนาดตัวใหญ่กว่าหนูบ้าน 16 เท่า แต่มีขนาดสมองใหญ่กว่า 8 เท่า

จากการประเมินดังกล่าว เขาได้สร้าง “กฎ 3/4” ซึ่งเป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักสมองและน้ำหนักตัวของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเฉลี่ย ซึ่งสัตว์แต่ละชนิดจะมีการเบี่ยงเบน (encephalization quotient) จากค่าทำนายน้ำหนักสมองไม่เท่ากัน โดยพบว่ามนุษย์เบี่ยงเบนสูงกว่าค่าทำนายมากที่สุดคือ 7.5 เท่าของค่าทำนาย หมายความว่ามนุษย์มีสัดส่วนน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวมากที่สุดเมื่อเทียบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มนุษย์ทุ่มเทให้กับการเจริญเติบโตของสมองมากกว่าสัตว์อื่นๆนั่นเอง



น้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวที่มากกว่าสัตว์ชนิดอื่นเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้มนุษย์ฉลาดกว่า และความฉลาดดังกล่าวนั้นเองที่ทำให้เราก้าวหน้าเหนือสัตว์ชนิดอื่น ดำรงชีวิตอยู่รอดได้และก้าวขึ้นมาครองโลก ในส่วนนี้เราต้องขอบคุณอวัยวะสีเทา-ขาวที่เรียกว่าสมอง สมองที่มีขนาดใหญ่หมายถึงพื้นที่สำหรับเซลล์ประสาทที่มาก เซลล์ประสาทคือหน่วยทำงานย่อยของระบบประสาท เซลล์จำนวนมากย่อมส่งผลให้การทำงานของสมองมีประสิทธิภาพขึ้น และยิ่งจำนวนเซลล์ประสาทมากขึ้น ความซับซ้อนของสมองก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่มากขึ้น

หมายเหตุ เซลล์ประสาทนั้นประกอบด้วยตัวเซลล์ (soma) เดนไดรท์ (dendrite) และเอ็กซอน (axon) เดนไดรท์เป็นแขนงที่ยื่นออกจากตัวเซลล์เพื่อรับข้อมูล และส่งต่อไปยังตัวเซลล์เพื่อทำการประมวลผล ส่วนเอ็กซอนเป็นแขนงยาวที่ส่งต่อข้อมูลไปยังเซลล์อื่น การส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทนั้นใช้หลักการทางเคมีไฟฟ้าคือการไหลเวียนของไอออนระหว่างนอกและในเซลล์ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้า การติดต่อระหว่างเซลล์ประสาทนั้นเกิดขึ้นบริเวณไซแนปส์ (synapse) ซึ่งคือบริเวณที่เซลล์ประสาทมีการเชื่อมต่อกัน และส่งสัญญาณระหว่างกันโดยใช้สารเคมี (สารสื่อประสาท) หรือกระแสไฟฟ้า (การไหลผ่านของไอออน)



ถ้าเช่นนั้น วิวัฒนาการก็น่าจะนำเราไปสู่ขนาดสมองที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ (เทียบกับน้ำหนักตัวที่ค่อนข้างคงที่) เพื่อเพิ่มความฉลาดอันไม่สิ้นสุด แต่การเพิ่มขนาดดังกล่าวดูจะมีข้อจำกัดหลายประการ ประการที่หนึ่งคือขนาดกะโหลกศีรษะที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งจะเป็นอุปสรรคในการคลอดและเพิ่มความเสี่ยงหรืออัตราการตายระหว่างคลอด (ณ ปัจจุบัน ขนาดศีรษะของทารกก็ยังเป็นปัญหาในการคลอดของมนุษย์ดังที่เคยเขียนในบล็อกที่แล้ว) แต่หากเราสมมติว่าในอนาคตข้างหน้า วิวัฒนาการสามารถแก้ปัญหาความเสี่ยงในการคลอดนี้ได้ในที่สุด จะยังคงมีข้อจำกัดในการขยายขนาดของสมองหรือไม่

จากการศึกษาชีววิทยาระบบประสาทของสัตว์ต่างๆ ขนาดของสมองที่ใหญ่ขึ้นโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กับขนาดของเซลล์ประสาทที่ใหญ่ขึ้น ร่วมกับการเกิดที่ว่างระหว่างเซลล์มากขึ้น ซึ่งต้องการเอ็กซอนที่ยาวขึ้นเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างกัน เอ็กซอนที่ยาวขึ้นหมายความว่าระยะทางที่ใช้ในการสื่อสารที่มากขึ้น หากสมองไม่มีการปรับให้ความเร็วในการส่งสัญญาณนั้นเพิ่มขึ้นขนานกับระยะทางที่เพิ่มขึ้น สิ่งที่เกิดขึ้นคือความล่าช้าในการทำงาน อันกลายเป็นผลเสียที่เกิดขึ้นจากขนาดสมองที่ใหญ่ขึ้นในที่สุด

อย่างไรก็ตาม สมองเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณประสาทผ่านเอ็กซอนด้วยสองวิธีหลัก (ทั้งสองวิธีนี้ถูกใช้ควบคู่กันไป) คือการสร้างไขมันซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าหุ้มเอ็กซอนเป็นปล้องๆโดยกระบวนการที่มีชื่อเรียกว่า myelination ฉนวนดังกล่าวจะทำให้การส่งสัญญาณไฟฟ้าเกิดขึ้นแบบกระโดด (propagate by saltation) ซึ่งเร็วกว่าการส่งสัญญาณแบบปกติอย่างมาก ในขณะเดียวกันเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความหนาของเอ็กซอนที่เพิ่มขึ้นก็เพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณเช่นกัน เนื่องจากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดความต้านทานทางไฟฟ้าให้น้อยลง ซึ่งนอกจากสมอง ในระบบประสาทส่วนปลายก็มีเซลล์ประสาทหลากหลายขนาดจำเพาะต่อหน้าที่แตกต่างกันไป



ดังนั้น หากเพิ่มขนาดสมองให้ใหญ่ขึ้นโดยเพิ่มความหนาของเอ็กซอนเพื่อการส่งสัญญาณในระยะทางไกลอย่างมีประสิทธิภาพ ราคาแสนแพงที่ต้องจ่ายคือพลังงานแคลอรี่ที่เพิ่มขึ้น ด้วยสมองมนุษย์วัยผู้ใหญ่ขนาดปัจจุบัน 1.4 กิโลกรัมหรือราว 2% ของน้ำหนักตัวทั้งหมดต้องการพลังงานถึง 20% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในขณะพัก (ข้อเท็จจริงที่น่าตกใจกว่าคือในกรณีของทารก สมองต้องการพลังงานถึง 65% ในสภาวะเดียวกัน) สมองกระหายพลังงานจำนวนมากเพื่อนำไปเลี้ยงเซลล์ประสาท และการเพิ่มขนาดของเซลล์ประสาทย่อมหมายถึงความต้องการพลังงานอันมากขึ้น นอกเหนือจากนั้นพลังงานที่ต้องการมากขึ้นก็ไม่ได้เท่าเทียมกับการทำงานที่เพิ่มขึ้นด้วย นักประสาทวิทยาพบว่าการเพิ่มขนาดของเอ็กซอนสองเท่าต้องการพลังงานหล่อเลี้ยงมากขึ้นสองเท่าเช่นกัน แต่ความเร็วในการส่งสัญญาณประสาทที่ได้นั้นเพิ่มขึ้นเพียง 40%

อีกหนทางหนึ่งที่เป็นไปได้คือการเพิ่มจำนวนเซลล์ประสาทให้รวมกลุ่มกันหนาแน่นและเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ด้วยระยะทางสั้นๆ ซึ่งเป็นการเพิ่มการทำงานของสมองโดยไม่สูญเสียความเร็วในการส่งสัญญาณประสาท ซึ่งในปี 2005 นักประสาทวิทยาชาวเยอรมัน Gerhard Roth และ Urusula Dicke ได้เสนอว่าความฉลาดนั้นขึ้นกับ “จำนวนเซลล์ประสาทในสมองและความเร็วในการส่งสัญญาณประสาท” โดยสมมติฐานดังกล่าวนั้นมีหลักฐานสนับสนุนจากการศึกษาในมนุษย์ นักวิจัยพบว่าในคนที่ฉลาดจะมีเส้นทางในการส่งสัญญาณประสาทในสมองที่สั้นกว่าและเร็วกว่า อย่างไรก็ตามหนทางดังกล่าวก็ยังเผชิญกับอุปสรรคเดียวกันคือความต้องการพลังงานจำนวนมากในการรองรับการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้น

เมื่อตอนต้น ผมได้พูดถึงการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทโดยอาศัยหลักการทางเคมีไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างนอกและในเซลล์ การเคลื่อนที่ของไอออนดังกล่าวถูกควบคุมโดยโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทซึ่งทำหน้าที่เหมือน “ประตู” เปิดให้ไอออนเข้า-ออก (ion channel) แต่ประตูดังกล่าวมีความจำเพาะเจาะจงต่อไอออนและเปิด-ปิดขึ้นกับสถานการณ์ซึ่งในที่นี้คือการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ บนเยื่อหุ้มเซลล์มีประตูดังกล่าวจำนวนมากและมันทำงานโดยการ “โหวต” กล่าวคือการเปลี่ยนแปลงของประตูข้างมากจะกำหนดเหตุการณ์ทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นกับเซลล์ประสาท

เมื่อนักชีววิทยาแยกโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ดังกล่าวมาศึกษาเดี่ยวๆ และทำให้เกิดความต่างศักย์ที่จะกระตุ้นการเปิดของ ion channel นักชีววิทยาพบว่า ion channel จะมีความแปรผันในการตอบสนองอย่างมาก กล่าวคือบางครั้งมันปิดในเวลาที่ควรจะเปิด หรือเปิดขึ้นเองในขณะพักไม่มีสิ่งใดกระตุ้น การให้ความต่างศักย์เข้าไปเป็นเพียงการเพิ่มโอกาสหรือความน่าจะเป็นในการเปิดของ ion channel เดี่ยวๆ เท่านั้น



สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กลงคือพื้นที่บนเยื่อหุ้มเซลล์ที่น้อยลงและ ion channel ที่ลดลงด้วย (ส่งผลให้เกิดการโหวตเพื่อเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ประสาทด้วยจำนวนเสียงที่น้อยลง อ๊ะ! ตรงนี้ไม่เกี่ยวกับการเมืองนะครับ ) ผลที่ตามมาคือการ “เปิดขึ้นเอง” ของ ion channel ทำให้เกิดการส่งสัญญาณกระแสไฟฟ้าแบบสุ่มบ่อยครั้ง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ “สัญญาณรบกวน” นั่นเอง ยิ่งเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กลงเท่าไร สัญญาณรบกวนก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น โดยนักวิจัยคำนวณว่าหากเอ็กซอนมีขนาดเล็กลงไปถึง 150-200 นาโนเมตร สัญญาณรบกวนจำนวนมากจะปรากฏอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สมองอาจแก้ปัญหาโดยเพิ่มกลไกกำจัดสัญญาณรบกวน แต่นั่นก็หมายถึงโมดูลการทำงานของสมองที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขนาดสมองและความต้องการพลังงานที่มากขึ้นในที่สุด

สิ่งที่น่าสนใจคือ การลดขนาดของเซลล์ประสาทประสบปัญหาเดียวกับการลดขนาดของตัวรับสัญญาณ-ส่งข้อมูลในเชิงวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นที่ทราบกันว่าการลดขนาดทรานซิสเตอร์นั้นมีข้อจำกัด เมื่อลดขนาดของทรานซิสเตอร์ลงไปในระดับนาโน ปัญหาทางควอนตัมจะเกิดขึ้น อะตอมเดี่ยวของโบรอนมีโอกาสที่จะดำรงอยู่หรือหายไปและทำให้การทำงานของทรานซิสเตอร์นั้นไม่สามารถทำนายได้



ดูเหมือนว่ามนุษย์เราจะเผชิญข้อจำกัดในการเพิ่มความฉลาดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่มันเป็นข้อจำกัดที่แท้จริงหรือไม่ แน่นอนว่าสมองนั้นรับผิดชอบความฉลาดอย่างที่กล่าวมาในต้นกระทู้ แต่ความฉลาดอาจถูกควบคุมโดยกลไกที่นอกเหนือไปจากสมองเดี่ยวๆ

ในบรรดาสัตว์โลกทั้งหลาย ผึ้งได้ปรับใช้วิธีดังกล่าว นักชีววิทยาเชื่อว่าความฉลาดของผึ้ง (และแมลงอื่นที่มีรูปแบบสังคมคล้ายคลึงเช่น มด ปลวก) เกิดจากการอยู่รวมกลุ่มเป็นสังคม อาณาจักรผึ้งดูเหมือนเป็นสิ่งมีชีวิตเดี่ยวโดยมีผึ้งแต่ละตัวเป็นหน่วยทำงานย่อย ด้วยเหตุนั้นเราอาจเปรียบเทียบผึ้งแต่ละตัวเป็นเซลล์ประสาท ในขณะที่รังผึ้งทั้งมวลเป็นสมอง มนุษย์เราก็อาจทำได้เช่นกันเพราะเราอยู่รวมกันเป็นสังคมอย่างซับซ้อน ร่วมกับเทคโนโลยีและเครื่องมือที่เราประดิษฐ์ ภาษาทำให้เราสามารถเก็บข้อมูลไว้นอกสมอง อินเตอร์เน็ตก็อาจเป็นเครื่องมือที่เชื่อมต่อระหว่างสมองคนหนึ่งกับสมองคนอื่นๆ ในมุมมองดังกล่าวอินเตอร์เน็ตอาจทำให้คนๆหนึ่งโง่ลงแต่สังคมโดยรวมฉลาดขึ้นก็เป็นไปได้นะครับ






เรียบเรียงจาก Fox D. The limits of intelligence. Scientific American. 2011 Jul;305(1):36-43.


ที่มาภาพประกอบ

Fox D. The limits of intelligence. Scientific American. 2011 Jul;305(1):36-43.
http://schools-wikipedia.org/2006/wp/b/Brain.htm
http://biomedicalengineering.yolasite.com/neurons.php
http://alexandria.healthlibrary.ca/documents/notes/bom/unit_6/Lec%2024%20Peripheral%20mechanisms.xml
Alberts B, Bray D, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 3rd edition. New York: Garland Science; 1994.




 

Create Date : 10 กรกฎาคม 2554    
Last Update : 10 กรกฎาคม 2554 13:13:24 น.
Counter : 5729 Pageviews.  

เหตุผลว่าทำไมผู้หญิงต้องมีวัยหมดประจำเดือน (menopause)

ภาวะหมดประจำเดือน (menopause) คือความเสื่อมของรังไข่ที่นำไปสู่การหมดความสามารถในการสืบพันธุ์โดยสิ้นเชิงในเพศหญิง โดยเกิดในช่วงอายุประมาณ 40-50 ปี คุณลักษณะดังกล่าวดูเหมือนจะพบได้เฉพาะในมนุษย์เท่านั้น ขณะที่แทบไม่พบโดยสิ้นเชิงในอาณาจักรสัตว์

ในมุมมองเชิงวิวัฒนาการ ภาวะหมดประจำเดือนไม่น่าจะเป็นผลดีต่อสิ่งมีชีวิต และไม่น่าถูกคัดเลือกโดยธรรมชาติให้ดำรงอยู่ต่อไปได้ หากมีตัวเลือกระหว่างมนุษย์ที่สืบพันธุ์ต่อไปได้เรื่อยๆไม่สิ้นสุดจวบจนอายุขัย กับมนุษย์ที่สามารถสืบพันธุ์ได้จนถึงช่วงอายุหนึ่ง จากนั้นจึงหมดความสามารถในการสืบพันธุ์ไป มนุษย์ประเภทแรกน่าจะถูกคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection)ให้ดำรงอยู่ต่อไปได้ แต่ในความเป็นจริง มนุษย์ประเภทหลังกลับถูกคัดเลือกให้มีชีวิตรอด และเป็นบรรพบุรุษของพวกเราทุกคนในปัจจุบัน ก่อให้เกิดคำถามทางชีววิทยาที่น่าสนใจว่า เหตุใดมนุษย์จึงวิวัฒน์ภาวะหมดประจำเดือน

ก่อนที่จะตอบคำถามดังกล่าว ผมขอทบทวนความรู้เชิงสรีรวิทยาของระบบสืบพันธุ์เพศหญิง ในประเด็นที่เกี่ยวข้องกับภาวะหมดประจำเดือนครับ

อวัยวะสืบพันธุ์ของเพศหญิงคือรังไข่ (ovary) ภายในรังไข่ประกอบด้วยเซลล์ไข่ (oocyte) หรือเซลล์สืบพันธุ์ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยฟอลลิเคิล (follicle) ในจำนวนที่จำกัด โดยเริ่มต้นที่ประมาณ 2 ล้านฟอลลิเคิล (oogonia) เมื่อแรกคลอดและไม่เพิ่มจำนวนอีกเลยตลอดชีวิต ฟอลลิเคิลจะเสื่อมสลายไปอีกจนเหลือประมาณ 400,000 ฟอลลิเคิลเมื่อเข้าสู่วัยรุ่นสาว นอกจากนี้บางฟอลลิเคิลก็ไม่เจริญต่อไปอีกเลย การสืบพันธุ์ของเพศหญิงเกิดเป็นวงจร ในแต่ละวงจรจะมีการเจริญของฟอลลิเคิลเพียงกลุ่มหนึ่ง และมีเพียงหนึ่งฟอลลิเคิลเท่านั้นที่เกิดการตกไข่ (ovulation) กล่าวโดยสรุป ตลอดช่วงชีวิตของผู้หญิงคนหนึ่งจะมีฟอลลิเคิลประมาณ 400-500 ฟอลลิเคิลเท่านั้นที่เกิดการเจริญเปลี่ยนแปลงจนมีไข่ตก ฟอลลิเคิลนอกจากเป็นที่อยู่ของเซลล์สืบพันธุ์แล้วยังมีเซลล์อื่นๆประกอบซึ่งทำหน้าที่สร้างฮอร์โมนที่จำเป็นต่อระบบสืบพันธุ์

ภาวะหมดประจำเดือนคือความเสื่อมของรังไข่ ฟอลลิเคิลจะสลายไปเกือบหมด ที่ยังเหลืออยู่ก็ไม่ตอบสนองต่อฮอร์โมนเพศอีกต่อไป เมื่อไม่มีฟอลลิเคิลที่ทำงานได้ ฮอร์โมนเอสโตรเจนหรือฮอร์โมนเพศหญิงก็จะลดลงอย่างมาก ทำให้ไม่เกิดการตกไข่ นอกจากนี้เยื่อบุโพรงมดลูกก็จะบางลง น้ำหลั่งและมูกในช่องคลอดน้อยลง เต้านมมีขนาดเล็ก และผลต่อระบบอื่นๆในร่างกาย โดยสรุปแล้วภาวะหมดประจำเดือนทำให้การสืบพันธุ์ของเพศหญิงสิ้นสุดลง เป็นไปไม่ได้ และไม่เหมาะแม้แต่กระทั่งความพยายามที่จะให้เกิดเช่น เยื่อบุโพรงมดลูกที่บางลงไม่เหมาะสมให้เกิดการฝังตัวของไข่ที่ถูกปฏิสนธิ สภาวะช่องคลอดที่เปลี่ยนแปลงไม่เหมาะต่อการร่วมเพศและการเดินทางของอสุจิ เต้านมที่เล็กลงไม่เหมาะสำหรับการเลี้ยงดูบุตร



เหตุใดธรรมชาติจึงสรรสร้างภาวะหมดประจำเดือนมาเป็นของขวัญ (?) แด่มนุษย์ นักชีววิทยาหลายคนตั้งคำถาม แต่บางคนเลือกที่จะเพิกเฉยโดยให้ทัศนะว่าเป็นกระบวนเสื่อมสลายตามวัยโดยทั่วไปของร่างกาย เช่นเดียวกับการเสื่อมของกระจกตา การทำงานของไตที่ลดลง ระบบภูมิคุ้มกันที่อ่อนแอ ความเสื่อมเป็นสัจธรรมของสิ่งมีชีวิต ระบบการทำงานของร่างกายถดถอยตามอายุที่มากขึ้น ภาวะหมดประจำเดือนอาจเป็นความเสื่อมปกติที่มนุษย์ต้องเผชิญ แต่เป็นปัญหาโดดเด่นขึ้นเมื่ออายุขัยเรายืนยาวกว่าในอดีต

แต่คำอธิบายดังกล่าวไม่สมบูรณ์ทันที เมื่อเราเทียบกับระบบสืบพันธุ์ของเพศชาย เพศชายสามารถสืบพันธุ์ได้เรื่อยๆจนหมดอายุขัย เราคงเคยได้ยินกรณีของบิดาที่มีอายุมากกว่า 60 ปีบ่อยๆ และคุณพ่ออายุมากกว่า 70 ปีก็มีบันทึกไว้ในสถิติโลก แน่นอนว่าจำนวนอสุจิในเพศชายนั้นลดลงเมื่ออายุมากขึ้น แต่ความสามารถในการสืบพันธุ์นั้นไม่ได้สูญเสีย และไม่หมดไปอย่างสิ้นเชิงเมื่ออายุถึงจุดๆหนึ่งอย่างเช่นในเพศหญิง นอกจากนี้ภาวะดังกล่าวก็แทบไม่พบในสัตว์สปีชี่ส์อื่น มีการรายงานถึงภาวะเป็นหมันในสัตว์อายุมากที่อาศัยในป่า หรือสัตว์ที่มีอายุขัยยืนยาวกว่าปกติที่อาศัยในสวนสัตว์ แต่จำนวนหลักฐานก็ไม่มากพอที่จะกำหนดข้อสรุปหรือนิยามของภาวะแบบเดียวกับการหมดประจำเดือนในมนุษย์

สัตว์สองชนิดที่อาจมีภาวะใกล้เคียงกับการหมดประจำเดือนในมนุษย์มากที่สุดคือหนูออสเตรเลียที่มีถุงหน้าท้อง (Australian marsupial mouse) ซึ่งตัวผู้มีรูปแบบการสืบพันธุ์แบบบิ๊กแบง (big bang reproduction) คือหลังจากสืบพันธุ์กับตัวเมีย ราวสิงหาคมตัวผู้ทั้งหมดจะกลายเป็นหมันจากนั้นก็ตายในอีกไม่กี่สัปดาห์ต่อมา ทิ้งประชากรเพศเมียจำนวนมากที่อยู่ในสภาวะตั้งครรภ์ อย่างไรก็ตาม ภาวะดังกล่าวก็ไม่สามารถเทียบเคียงการหมดประจำเดือนได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากไม่มีช่วงหลังหมดประจำเดือน (ที่ยังดำรงชีวิตต่อไปได้) อย่างในมนุษย์ สัตว์อีกชนิดหนึ่งที่มีภาวะใกล้เคียงกับการหมดประจำเดือนกว่าคือปลาวาฬเพชฌฆาต (killer whale) ซึ่งตัวเมียจะมีการเสื่อมของรังไข่เมื่ออายุราว 30-40 ปีและดำรงชีวิตต่อไปได้อีกราว 14 ปีหลังจากนั้น

ดังนั้น ภาวะหมดประจำเดือนก็ไม่ได้เป็นเอกลักษณ์เฉพาะในมนุษย์เสียทีเดียว เรายังมีญาติอีกหนึ่งสายพันธุ์คือปลาวาฬเพชฌฆาต แต่ก็ใช่ว่าเราจะสืบทอดภาวะหมดประจำเดือนจากปลาวาฬเพชฌฆาต เพราะเรามีบรรพบุรุษร่วมกับปลาวาฬเพชฌฆาตเมื่อราวห้าสิบล้านปีที่แล้ว ในขณะที่มีบรรพบุรุษร่วมกับไพรเมตใกล้ชิดอย่างกอริลล่าหรือชิมแพนซีเมื่อราวเจ็ดล้านปีก่อน แต่ทั้งกอริลล่าและชิมแพนซีต่างไม่มีภาวะหมดประจำเดือนเหมือนกับเราและปลาวาฬเพชฌฆาต ดังนั้นเป็นไปได้ว่าทั้งเราและปลาวาฬเพชฌฆาตต่างวิวัฒน์ภาวะหมดประจำเดือนขึ้นมาอย่างเป็นเอกเทศ นั่นทำให้ภาวะหมดประจำเดือนเป็นคุณลักษณะที่น่าจะมีความหมายสำคัญมากขึ้น

เพื่อตอบคำถามว่าทำไมมนุษย์เพศหญิงถึงมีภาวะหมดประจำเดือน เราลองมาพิจารณาพฤติกรรมและรูปแบบการสืบพันธุ์ที่เป็นเอกลักษณ์ของมนุษย์กันครับ มนุษย์มีพฤติกรรมการสืบพันธุ์ตลอดทั้งปี ตั้งครรภ์เฉลี่ยยาวนาน 9 เดือน มีบุตรโดยเฉลี่ยครั้งละ 1 คน เมื่อคลอดบุตรแล้วเพศหญิงจะเป็นหมันไประยะหนึ่งตลอดช่วงให้นมบุตร (lactational amenorrhea) และเด็กต้องพึ่งพาพ่อแม่ไปอีกระยะหนึ่ง ซึ่งเป็นระยะเวลาอันยาวนานหลายปีกว่าที่จะช่วยเหลือตนเองได้สมบูรณ์ จากที่กล่าวมาทั้งหมดจะเห็นได้ว่าการสืบพันธุ์ของมนุษย์เป็นการลงทุนที่สูงมาก สิ้นเปลืองพลังงานและค่าใช้จ่าย (ในรูปแบบของแคลอรี่และเวลา) มากกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นในอาณาจักรสัตว์

เมื่อเปรียบกับการลงทุนที่ต่ำกว่าในสัตว์อื่นๆ หนูตะเภาตั้งครรภ์ราว 4 สัปดาห์มีลูกครั้งละ 12 ตัว หย่านมราว 1 เดือนและหาอาหารเองได้ทันทีหลังจากนั้น บางคนอาจบอกว่ามันดูไม่ยุติธรรมเมื่อเทียบกับหนูตะเภาที่มีอายุขัยสั้นมาก กระบวนการทุกอย่างจึงรวดเร็วได้เปรียบกว่า แต่หากตัดประเด็นเรื่องระยะเวลาที่ใช้ก็ยังมีประเด็นของจำนวนที่เหนือกว่ามนุษย์ หรือลองเปลี่ยนมาพิจารณาญาติใกล้ชิดอย่างกอริลล่าและลิงชิมแพนซี กอริลล่ามีระยะเวลาตั้งครรภ์ใกล้เคียงกับมนุษย์มากคือเฉลี่ย 8 เดือนครึ่ง ส่วนลิงชิมแพนซีใช้เวลาเพียง 6 เดือน จำนวนบุตรที่คลอดนั้นเท่าเทียมกันคือเฉลี่ยครั้งละ 1 คน (แฝดเกิดขึ้นได้แต่โอกาสน้อยมาก) แต่ทั้งกอริลล่าและลิงชิมแพนซีมีการลงทุนในการสืบพันธุ์ต่ำกว่ามนุษย์ในประเด็นของการพึ่งพิงพ่อแม่ ลูกลิงสามารถหาอาหารด้วยตนเอง ช่วยเหลือตนเองได้หลังจากหย่านมแม่ทั้งสองสายพันธุ์

หากยังคงเปรียบเทียบกับสายพันธุ์อื่นๆ จะพบว่าการลงทุนด้านการสืบพันธุ์ของมนุษย์ยังครองตำแหน่งที่สูงด้วยปัจจัยที่ควรเน้นเป็นพิเศษคือการพึ่งพิงพ่อแม่ของลูก มนุษย์มีรูปแบบสังคมที่พิเศษกว่าสัตว์อื่นมาก เด็กต้องพึ่งพิงพ่อแม่เป็นระยะเวลานานเกือบสิบปีเพื่อที่จะเรียนรู้การใช้เครื่องมือ การประกอบอาหาร ภาษา ทักษะทางสังคมและทักษะการอยู่รอดอื่นๆจากพ่อแม่ และยาวนานขึ้นไปอีกถึงวัยเจริญพันธุ์ในยุคปัจจุบันเมื่อมีปัจจัยทางเศรษฐกิจเข้ามาเกี่ยวข้อง ดังนั้นหน้าที่ของแม่จึงไม่ได้หมดแค่การคลอดและให้นมลูก หากแต่ยังต้องดูแลจนกว่าลูกจะช่วยเหลือตนเองได้

อีกประเด็นสำคัญที่สมควรเน้นคือ ในการลงทุนดังกล่าว แม่ต้องลงทุนมากกว่าพ่อ แม้ว่าส่วนแบ่งทางพันธุกรรมจะเท่าเทียมกันเนื่องจากลูกได้รับยีนจากพ่อและแม่อย่างละครึ่ง (ส่วนแบ่งในที่นี้ไม่ได้หมายความว่าพ่อแม่จะแสวงหาผลประโยชน์จากพันธุกรรมของลูก แต่เรากำลังพูดในมุมมองเชิงชีววิทยา ซึ่งสิ่งมีชีวิตมีเป้าหมายในการถ่ายทอดพันธุกรรมหรือยีนของตนเองของตนเองให้ได้มากที่สุดครับ) แต่การเจริญของไข่ที่ถูกปฏิสนธิเกิดขึ้นในครรภ์ของผู้หญิง แม่จึงต้องลงทุนมากกว่าพ่อโดยปริยาย เนื่องจาก 1) ผู้หญิงต้องสูญเสียพลังงานในการหล่อเลี้ยงครรภ์ 2) ผู้หญิงต้องสูญเสียโอกาสในการสืบพันธุ์ระหว่างตั้งครรภ์ขณะที่ผู้ชายไม่ 3) ผู้หญิงมีความมั่นใจในทายาทมากกว่าผู้ชาย (เนื่องจากทารกอยู่ในครรภ์ของตนเอง) การลงทุนที่ไม่เท่าเทียมกันนี้เกี่ยวข้องอะไรกับคำถามที่เราสงสัย ผมจะเฉลยในตอนท้ายครับ

การตายระหว่างคลอดมีสาเหตุหลักประการหนึ่งคือน้ำหนักตัวของทารกในครรภ์ ผู้หญิงหนัก 45 กิโลกรัมสามารถคลอดลูกที่มีน้ำหนักราว 2.7 กิโลกรัม หรือ 6% ของน้ำหนักตัว ในขณะที่ลิงกอริลล่าหนักสองเท่า (90 กิโลกรัม) คลอดลูกหนักเพียง 1.3 กิโลกรัม น้ำหนักตัวที่มากและการพัฒนาของกะโหลกศีรษะที่ใหญ่เป็นพิเศษในมนุษย์ทำให้การคลอดเป็นภาระอันหนักหน่วงและทรมานมากในผู้หญิง ผู้หญิงมีความเสี่ยงสูงที่จะตายระหว่างคลอดในภาวะที่ไม่ได้รับความช่วยเหลือทางการแพทย์ และหากแม่ตายระหว่างคลอดลูกในขณะที่ลูกคนก่อนหน้ายังไม่พ้นวัยที่ช่วยเหลือตนเองได้ อัตราการอยู่รอดของลูกคนก่อนหน้าก็จะลดลงไปด้วย

อัตราการตายระหว่างคลอดจะเพิ่มขึ้นตามอายุของแม่ นอกจากนั้นยังมีปัจจัยอื่นที่ตามมาในผู้หญิงมีลูกขณะอายุมากเช่น การแท้ง ทารกน้ำหนักต่ำกว่าเกณฑ์ ความผิดปกติทางพันธุกรรมเช่น โรคดาวน์ซินโดรม (1 ใน 1,000 กรณีมีบุตรช่วงอายุก่อน 30 ปี, 1 ใน 300 กรณีมีบุตรช่วงอายุ 35-39 ปีและ 1 ใน 50 กรณีมีบุตรช่วงอายุ 40-45 ปี) ดังนั้นการมีลูกเมื่ออายุมากจึงไม่เป็นผลดีเลยในมนุษย์ และร้ายแรงถึงขั้นกระทบต่อความอยู่รอดของยีนที่ส่งต่อไปแล้ว (ลูกคนก่อนหน้า) ธรรมชาติจึงคัดเลือกมนุษย์เพศหญิงที่หยุดความสามารถในการสืบพันธุ์ไปเลยเมื่ออายุถึงจุดสมควรให้อยู่รอดต่อไป มีโอกาสส่งต่อยีนไปยังลูกหลานมากกว่า ความอยู่รอดของผู้หญิงไม่ได้ส่งผลแค่การอยู่รอดของลูก (ส่วนแบ่งทางพันธุกรรม 50%) แต่ยังส่งผลถึงการอยู่รอดของหลาน (ส่วนแบ่งทางพันธุกรรม 25%) อีกด้วย เนื่องจากสังคมมนุษย์มีความพิเศษอีกประการหนึ่งคือการอยู่ร่วมเป็นวงศาคณาญาติ หญิงที่แก่ชราจะมีส่วนร่วมในการแบ่งเบาภาระของมารดาโดยการช่วยเลี้ยงดูบุตรหลาน เพิ่มโอกาสอยู่รอดของเด็ก



และเหตุที่เพศชายไม่มีภาวะที่เทียบเคียงกับการหมดประจำเดือนก็เนื่องจากการลงทุนที่น้อยกว่าดังที่ผมกล่าวมาข้างต้น ร่วมกับข้อเท็จจริงอันเลือดเย็นที่ว่า ผู้ชายไม่ต้องคลอดจึงไม่ต้องแบกรับความเสี่ยงที่จะตายระหว่างคลอด และผู้ชายก็ไม่มีความเสี่ยง (หรือมีน้อยมาก) ที่จะตายระหว่างร่วมเพศ ดังนั้นกิจกรรมทางเพศของผู้ชายจึงดูจะให้ผลกำไรมากกว่าผู้หญิง ถึงแม้ผู้หญิงคู่ครองตายระหว่างคลอด ผู้ชายก็สามารถหาคู่สืบพันธุ์ใหม่ได้เรื่อยๆ ด้วยเหตุนั้นจึงไม่มีความจำเป็นที่ผู้ชายจะต้องหยุดความสามารถในการสืบพันธุ์เมื่ออายุมากขึ้นแต่อย่างใด (อะไรนะครับ ได้ยินเสียงบ่นแว่วๆว่าผู้ชายทำไมดูเห็นแก่ตัวจัง - -")

แน่นอนว่าคำอธิบายทั้งหมดนี่เป็นการตอบคำถามในมุมมองของชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการ (evolutionary biology) ที่อาจมีส่วนถูกหรือผิดก็ได้ ไม่สามารถสรุปฟันธงได้หนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ เนื่องจากข้อจำกัดในการศึกษา เราไม่สามารถทดลองตรวจสอบผลได้ หรือถ้าทำได้ก็คงยากมากที่จะอยู่รอสังเกตผลที่เกิดขึ้นในสเกลหลักแสนหลักล้านปีครับ ในอนาคตข้างหน้าเราอาจพบหลักฐาน หรือการศึกษาในสายพันธุ์เทียบเคียงอย่างปลาวาฬเพชฌฆาต ที่ช่วยให้เราเข้าใจระบบสรีรวิทยาอันพิศวงของการสืบพันธุ์ก็ได้ครับ





แนะนำหนังสืออ่านเพิ่มเติม

สำหรับข้อมูลที่ใช้เขียนบทความนี้ เรียบเรียงจากบท Making more by making less ในหนังสือชื่อ Why Is Sex Fun?: The Evolution of Human Sexuality ของ Jared Diamond ครับ เป็นหนังสือที่อ่านสนุกมากเนื่องจากผู้เขียนมีความเชี่ยวชาญและอธิบายเรื่องยากๆให้เข้าใจโดยละเอียด เนื้อหาอื่นๆที่น่าสนใจในหนังสือเล่มนี้เช่น ทำไมมนุษย์จึงวิวัฒน์ระบบผัวเดียวเมียเดียว (monogamy)ทำไมเพศชายจึงไม่วิวัฒน์การให้นมบุตร เพศสัมพันธ์เพื่อความสนุกเกิดขึ้นได้อย่างไร เป็นต้น





 

Create Date : 28 พฤษภาคม 2554    
Last Update : 28 พฤษภาคม 2554 11:48:41 น.
Counter : 5746 Pageviews.  

การหยุดเวลาในทางฟิสิกส์ แท้จริงไม่สวยหรูเหมือนในนิยาย

ความสามารถในการควบคุมเวลา หยุดเวลา เป็นความสามารถเหนือชั้นที่พบได้บ่อยในนิยายวิทยาศาสตร์แบบอ่อน (soft-scifi) หรือนิยายแฟนตาซี ตัวอย่างเช่น Hiro Nakamura ในซีรี่ย์ Heroes (จขบ.ไม่เคยดู แต่อยากดูเหมือนกัน เชยน่าดู) ที่สามารถหยุดเวลาเหตุการณ์ทุกอย่างที่เกิดขึ้นรอบตัวได้โดยเจ้าตัวยังคงเคลื่อนไหวตามปกติ



บทความนี้จะกล่าวถึงความเป็นไปได้ของการหยุดเวลาเชิงฟิสิกส์ แต่เราจะละเลยข้อถกเถียงเชิงวิชาการว่าการหยุดเวลาทำได้อย่างไร โดยข้ามไปดูผลลัพท์ของมัน

'เวลา' ในเชิงฟิสิกส์นั้นมี 3 มุมมอง หนึ่ง,เวลาเป็นตัวกำหนดหมายเหตุการณ์ต่างๆในจักรวาล สอง,เวลาบอกระยะห่างของสองเหตุการณ์หนึ่งๆในจักรวาล และสาม,เวลาคือตัวกลางที่สสารเคลื่อนที่ผ่านไป สำหรับข้อหนึ่งและสอง คนธรรมดาเดินดินที่ไม่มีความรู้ทางฟิสิกส์ใดๆย่อมเข้าใจได้โดยสามัญสำนึก แต่สำหรับข้อสาม โดยสามัญสำนึก คนทั่วไปมักคิดว่าเวลากำลังไหลผ่าน ไม่ใช่เราที่เคลื่อนผ่านไปในเวลา แต่ความจริงแล้วไม่ใช่ เพราะเวลาไม่ได้ไหลผ่าน 'เวลาไม่ใช่วารี' สามารถพิสูจน์ได้โดยง่ายตามตรรกะ หากเวลากำลังไหลผ่าน มันไหลผ่านเมื่อเทียบกับอะไร? และด้วยอัตราเร็วเท่าไร? (หนึ่งชั่วโมงต่อหนึ่งชั่วโมง นั่นทำให้มันมีความหมายมากขึ้นหรือไม่?)

เหตุที่ต้องเน้นมุมมองที่สาม เนื่องจากตามนิยายทั่วไป ความสามารถในการหยุดเวลามักอธิบายว่าเป็นการหยุด'กระแส'การไหลของเวลา ซึ่งเป็นคำอธิบายที่อยู่บนมูลฐานของความเข้าใจผิด เอาละ สมมติว่าแก้ไขใหม่เป็น การหยุดเวลาในที่นี้คือการหยุดการเคลื่อนไหวของทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่รอบตัว ทุกสิ่งทุกอย่างในที่นี้ก็คืออนุภาคนั่นเอง หากแต่เฉพาะอนุภาคในร่างกายของผู้ใช้ความสามารถยังคงสามารถเคลื่อนไหวและสั่นสะเทือนได้ตามปกติ อย่างน้อยควรเป็นเช่นนั้น มิฉะนั้นความสามารถในการหยุดเวลาย่อมไร้ประโยชน์ (หากทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลหยุดเคลื่อนไหวไประยะเวลาหนึ่ง แล้วกลับมาเคลื่อนไหวอีกครั้ง จะไม่มีมนุษย์รับรู้ว่าการหยุดเวลาเคยเกิดขึ้น) หรือมิฉะนั้น เขาก็จะตายหากอากาศไม่ไหลเวียนในปอด ในขณะที่เฉพาะมวลในร่างกายยังคงมีกิจกรรมตามปกติ

ผู้อ่านคงเริ่มสังเกตความผิดปกติของการหยุดเวลาในกรณีนี้ ใช่แล้ว อากาศต้องมีการไหลเวียน หากนิยามการหยุดเวลาคือการหยุดการเคลื่อนไหวโดยสิ้นเชิงของอนุภาคและวัตถุที่ภายนอกขอบเขตร่างกายของผู้ใช้ความสามารถ แต่ผู้ใช้ความสามารถต้องหายใจเอาอ็อกซิเจนเข้าไปในปอด แต่ในเมื่อโมเลกุลในอากาศหยุดการเคลื่อนที่แล้วจะอยู่ได้อย่างไร ยิ่งไปกว่านั้น มวลอากาศที่หยุดการเคลื่อนที่ย่อมกลายสภาพเป็นวัตถุแข็งเกร็ง เป็นผลให้ผู้ใช้ความสามารถถูกกักขังอยู่กับที่ ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้เลย

เราอาจยอมอลุ้มอล่วยเพิ่มอีกสักหน่อย เพื่อไม่ให้ฮีโร่ของเราต้องตายหรือถูกกักขังในมวลอากาศไปไหนไม่ได้ สมมติว่าอนุภาคจะเคลื่อนไหวได้เฉพาะระยะทางหนึ่งเมตรรอบตัวผู้ใช้ความสามารถ แต่ไกลออกไปจากนั้นทุกอย่างยังคงหยุดนิ่ง จะแก้ไขปัญหานี้ได้ไหม โอเค ฮีโร่ของเราไม่ตายและเคลื่อนไหวได้ แต่ประสาทสัมผัสรับรู้ล่ะ? เราได้ยินเสียงและมองเห็นจากการที่คลื่นเสียงสั่นสะเทือนผ่านตัวกลางและโฟตอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงตกกระทบนัยน์ตาของเรา แต่ตอนนี้ทุกการสั่นสะเทือนถูกหยุด และโฟตอนก็หยุดการเคลื่อนที่ นั่นเท่ากับว่าฮีโร่ของเราก็จะหูหนวกและตาบอด แล้วความสามารถหยุดเวลาจะยังมีประโยชน์อยู่ไหม?

ความพยายามเฮือกสุดท้าย หากนักประพันธ์ผู้รักความถูกต้องทางฟิสิกส์ดิ้นรนต่อ สมมติว่าเปลี่ยนความสามารถให้เป็น'หน่วงเวลา'กล่าวคือทุกสิ่งทุกอย่างเคลื่อนที่ช้ามากเมื่อเทียบกับผู้ใช้สามารถ ช้ามากในระดับที่เทียบเท่ากับการหยุดเวลาในความรู้สึกของสิ่งมีชีวิต อะไรจะเกิดขึ้น แน่นอน ทั้งแสงและเสียงสามารถตกกระทบประสาทสัมผัสของผู้ใช้สามารถได้ แต่เมื่อความเร็วแสงช้าลงอย่างมากจะทำให้เกิด red shift มหาศาล ผลคือ visible light จะเลื่อนไปอยู่ในช่วงของ radiowave ซึ่งเรตินาของเราไม่สามารถแปลงสัญญาณได้ ฮีโร่ของเราตาบอดอยู่ดี แต่ยังมีอะไรน่าอัศจรรย์กว่านั้น เนื่องจากความยาวคลื่นช่วง x-ray ก็จะเลื่อนมาอยู่ในช่วง visible ชวนให้จินตนาการว่าฮีโร่ของเราจะมองเห็นแสง x-ray เป็นอย่างไร







อ้างอิง: Sean Carroll, The past is present memory. From eternity to here. 2010




 

Create Date : 18 มีนาคม 2554    
Last Update : 18 มีนาคม 2554 20:00:57 น.
Counter : 7608 Pageviews.  

กำเนิดสิ่งมีชีวิต (Origin of life) - 2

กำเนิดสิ่งมีชีวิต (Origin of life) - 1

คำถามปริศนาที่อาจเป็นคำถามที่ยากที่สุดในวงการชีววิทยาคือ สิ่งมีชีวิตถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร จากหลักฐานทางพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยา สิ่งมีชีวิตทุกชนิดในโลกใบนี้ล้วนมีจุดกำเนิดเริ่มต้นเดียวกัน หากนับเวลาย้อนหลังกลับไปเมื่อราว 3.7 พันล้านปีก่อน เป็นเรื่องน่าอัศจรรย์ที่เซลล์แรกสุดถือกำเนิด ณ จุดเวลานั้น และผ่านการวิวัฒนาการอันนับครั้งไม่ถ้วนจนก่อให้เกิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตอย่างที่เราเห็นในทุกวันนี้

เมื่อเรามองไปในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต เราจะพบว่าสิ่งมีชีวิตอยู่ในรูปลักษณ์อันหลากหลาย ตั้งแต่ขนาดเล็กจนตามองไม่เห็นอย่างเช่นแบคทีเรียจนไปถึงขนาดมหึมาอย่างเช่นวาฬ หรือความซับซ้อนตั้งแต่ฟองน้ำที่เรียบง่ายไปจนถึงมนุษย์ที่มีสมองที่ทำให้เรามีสติสำนึกรู้และปัญญา ความหลากหลายทั้งหมดล้วนประกอบขึ้นมาหน่วยย่อยเหมือนกัน ซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่ถือกำเนิดจากจุดเริ่มต้นเดียวกัน นั่นคือ เซลล์



ดังนั้น เพื่อที่จะตอบคำถามปริศนาดังกล่าว นักชีววิทยาจึงต้องศึกษาองค์ประกอบที่เป็นหน่วยย่อยเล็กสุดของชีวิตนั่นคือ เซลล์ เซลล์ในความหมายเชิงวัตถุก็คือถุงเมมเบรนที่บรรจุสารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีอยู่ภายใน เซลล์ในรูปแบบที่เรียบง่ายที่สุด อย่างน้อยต้องประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์(ไขมัน) สารพันธุกรรม(กรดนิวคลีอิก) และเอ็นไซม์(โปรตีน) แต่ทุกคนเคยนึกสงสัยบ้างไหมครับว่าสิ่งต่างๆทั้งหมดนี้มาประกอบรวมกันเองได้อย่างไรเมื่อหลายพันล้านปีก่อน?

สำหรับการกำเนิดของโปรตีน โมเลกุลที่เซลล์ใช้ในการทำงานต่างๆนั้น การทดลองของ Stanley Miller เมื่อปีค.ศ. 1953 ได้สร้างสภาวะบรรยากาศจำลองของโลกดึกดำบรรพ์แล้วพบว่า โมเลกุลรูปแบบง่ายๆของโปรตีนนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เองในสภาวะดังกล่าว (โปรดดูรายละเอียดใน กำเนิดสิ่งมีชีวิต (Origin of life) -1) อย่างไรก็ดี การกำเนิดของโปรตีนถือเป็นส่วนน้อยมาก สำหรับการตอบปริศนาการกำเนิดสิ่งมีชีวิต

เหนือไปจากโปรตีน คือปัญหาของ Central dogma ผู้ที่เรียนชีววิทยาระดับเซลล์คงจะทราบกันดีว่า Central dogma ถือเป็นหัวใจสำคัญของอณูชีววิทยาศาสตร์ การที่สิ่งมีชีวิตจัดเก็บ นำมาใช้และสืบต่อ “ข้อมูล” ไปยังลูกหลานได้ จำเป็นต้องมีการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างเป็นระบบ เริ่มต้นจาก DNA ซึ่งเป็นแหล่งเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม แปลงรหัสเป็น RNA ซึ่งเป็นตัวกลางส่งผ่านข้อมูล และถอดรหัสเป็นโปรตีนซึ่งเป็นโมเลกุลทำงาน

ปัญหาคือ Central dogma ดังกล่าวบังเกิดและสมบูรณ์พร้อมในตัวเองได้อย่างไร เพราะการเพิ่มสำเนา DNA “แหล่งเก็บข้อมูล” นั้นจำเป็นต้องอาศัยการทำงานของโปรตีน ในขณะเดียวกัน การถอดรหัสโปรตีนก็ต้องอาศัยข้อมูลจาก DNA

“ถ้าทุกสิ่งต่างก็ต้องการสิ่งอื่นๆ แล้วแรกเริ่มเดิมทีชุมชนโมเลกุลเกิดขึ้นมาได้อย่างไร? มันเหมือนกับว่า จู่ๆส่วนผสมทั้งหมดในครัวก็มารวมกัน แล้วอบตัวเองให้กลายเป็นเค้ก”- Paul Devies



Paradox ดังกล่าวอาจถูกไขออกได้ถ้าสมมติว่าสิ่งมีชีวิตในยุคแรกไม่ได้ใช้โปรตีนเป็นโมเลกุลทำงาน และสารพันธุกรรมมีคุณสมบัติจำลองตนเองโดยไม่ต้องพึ่งโมเลกุลชนิดอื่น นักชีววิทยาได้เสนอว่า สารชีวโมเลกุลกรดนิวคลีอิก (กลุ่มของสารพวก DNA และ RNA) ยุคแรกน่าจะมีโครงสร้างคล้าย DNA และใกล้เคียง RNA มาก และตามลำดับแล้ว RNA เกิดก่อน DNA เนื่องจากโครงสร้างที่ยืดหยุ่น หลากหลายและมีความซับซ้อนน้อยกว่า จึงเป็นโมเลกุลที่มีแนวโน้มจะเป็นกรดนิวคลีอิกในยุคแรกมากกว่า DNA (อ่านเพิ่มเติมใน RNA world hypothesis)

ในกระบวนการสร้างโปรตีนของเซลล์ในยุคแรกอาจใช้ RNA เป็นแม่พิมพ์ในการสร้าง จนกระทั่ง ณ ช่วงเวลาหนึ่ง DNA อาจเข้ามาเกี่ยวข้อง มีส่วนร่วมในกระบวนการถอดรหัส แต่ก็เป็นเพียงอีกทางเลือกหนึ่งที่เซลล์ใช้ จนกระทั่งถึงจุดหนึ่งที่ DNA เข้ามาทำหน้าที่ในการเป็นแหล่งเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างเต็มตัว Central dogma จึงสมบูรณ์อย่างเซลล์ในยุคปัจจุบัน



หากแต่คำตอบดังกล่าวก็ยังคงมีปริศนาซ่อนอยู่ นั่นคือแล้วต้นกำเนิดของกรดนิวคลีอิกหรือสารพันธุกรรมเล่า มาจากไหน? กรดนิวคลีอิกมีโครงสร้างประกอบด้วยโมเลกุลน้ำตาลไรโบสที่เรียงตัวกันเป็นโพลีเมอร์สายยาว หมู่ฟอสเฟตสำหรับเชื่อมแต่ละโมเลกุลน้ำตาล และเบสที่เปรียบเสมือนการ “เข้ารหัส” ข้อมูลทางพันธุกรรม (ดูรูปประกอบ)

สำหรับเซลล์ในยุคปัจจุบัน จากชุมชนโปรตีน-โมเลกุล “ทำงาน” ที่มีอยู่ในเซลล์และสารตั้งต้นที่มีพร้อม การประกอบกรดนิวคลีอิกดูจะเหมือนจะไม่เป็นปัญหายากเย็น แต่สำหรับยุคแรกเริ่มนั้น เนื่องจากโมเลกุลน้ำตาลไรโบสเป็นของหายาก และมีโครงสร้างที่ไม่เสถียรเอาเสียเลย สารประกอบฟอสเฟตที่ละลายน้ำก็น่าจะมีน้อยมากในโลกยุคแรกที่ปราศจากสิ่งมีชีวิต นอกจากนั้นการที่สารประกอบทั้งสามชนิดจะมารวมตัวกันได้เอง ก็แทบจะเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะให้โมเลกุลน้ำออกมา ซึ่งมักไม่เกิดขึ้นได้เองในปฏิกิริยาเคมีที่อาศัยน้ำเป็นตัวทำละลาย หากจะเปรียบเทียบก็เหมือนเราต้องการประกอบรถยนต์ขึ้นมาสักคันในสมัยสุโขทัย ที่ไม่มีทั้งเครื่องยนต์ ไม่มีคนประดิษฐ์ ไม่มีโรงงาน



เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว John Sutherland และคณะจาก University of Manchester ได้ทำการทดลองและเสนอทางเลือกอื่นในการถือกำเนิดนิวคลีโอไทด์ โดยการรวมตัวกันระหว่าง “ชิ้นส่วน” ของน้ำตาลไรโบสและเบสที่ “ไม่สมบูรณ์” แต่มีความเสถียรและพบได้มากกว่าในโลกยุคแรก ประเด็นที่น่าสนใจคือ นิวคลีโอไทด์ ที่ประกอบขึ้นเองนั้นบางส่วนจะมีโครงสร้างที่ไม่ถูกต้อง และมีการจัดเรียงตำแหน่งที่ไม่ตรงกับสารพันธุกรรมในปัจจุบัน แต่เมื่อคณะทดลองได้ฉายแสง UV (เช่นดียวกับรังสี UV ที่ดวงอาทิตย์ส่องมายังโลก) นิวคลีโอไทด์ที่มีโครงสร้างไม่ถูกต้องจะถูกทำลายไป เหลือแต่ส่วนที่มีโครงสร้างถูกต้องเท่านั้น บางที การทดลองดังกล่าวอาจจำลองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงเมื่อครั้งอดีตกาลก็เป็นไปได้นะครับ



เอาล่ะ ในเมื่อการถือกำเนิดนิวคลีโอไทด์ ถูกพิสูจน์ว่าสามารถเกิดขึ้นได้เอง แต่นั่นเพิ่งจะเป็นจุดเริ่มต้น เพราะนิวคลีอิกเป็นเพียงหน่วยย่อยของกรดนิวคลีอิก แล้วกรณีของกรดนิวคลีอิกซึ่งเป็นโมเลกุลสายยาว (โพลีเมอร์) เล่า? สำหรับเซลล์ในยุคปัจจุบัน มีเอ็นไซม์ polymerase รับผิดชอบหน้าที่ต่อสายกรดนิวคลีอิกจากหน่วยย่อยนิวคลีโอไทด์ แต่เรากำลังพูดถึงโลกในยุคดึกดำบรรพ์ ซึ่งกรดนิวคลีอิกและโปรตีนต่างถือกำเนิดแยกจากกันโดยอิสระและมารวมกันเป็นเซลล์ในภายหลัง

ในการสร้างพันธะคาร์บอนระหว่างหน่วยย่อยนั้นต้องอาศัยพลังงาน หลายการทดลองพยายามจำลองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นโดยเติมสารเคมีบางอย่างเพิ่มลงไปในน้ำ-ตัวทำละลายสำหรับปฏิกิริยาชีวเคมี พบว่าโมเลกุลกรดนิวคลีอิกสายสั้นๆราว 40 นิวคลีโอไทด์สามารถเกิดขึ้นได้เอง การทดลองหนึ่งโดย Jim Ferris และคณะจาก Rensselaer Polytechnic Institute ได้ใช้ดินเหนียวเป็นตัวเร่งกระบวนการต่อสายยาว พบว่าสามารถสร้างกรดนิวคลีอิกที่มีความยาวเกิน 50 นิวคลีโอไทด์ได้ (อย่างไรก็ตาม ยีนโดยทั่วไปมีความยาวหลักพันนิวคลีโอไทด์ขึ้นไปครับ) เนื่องจากคุณสมบัติของแร่ธาตุในดินเหนียว เพิ่มโอกาสที่โมเลกุลนิวคลีโอไทด์เข้ามาอยู่ใกล้กันและต่อกันเป็นสายยาว

จากการศึกษาดังกล่าว เป็นผลให้นักชีววิทยาเสนอว่า ชีวิตในยุคแรกน่าจะถือกำเนิดบนดินโคลนเลนใต้น้ำ ซึ่งกำเนิดมาจากน้ำพุร้อน



ผู้อ่านครับ จากตรงนี้ทุกคนคงพอจะเห็นความเป็นไปได้ของชีวิตมากขึ้น เมื่อสารพันธุกรรม แหล่งข้อมูลของสิ่งมีชีวิตนั้นถูกเสนอว่าเป็นสิ่งที่สามารถเกิดขึ้นเองจากสภาพแวดล้อมในโลกยุคดึกดำบรรพ์ สิ่งที่เหลือคือการที่สารพันธุกรรมเหล่านั้นถูกประกอบเข้าไปในเซลล์และคัดลอกสำเนาตัวเองเพื่อเพิ่มจำนวนลูกหลาน อันเป็นหน้าที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต

สำหรับเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) หลายการทดลองแสดงให้เห็นว่ากรดไขมันสามารถรวมตัวกันเป็นถุงเมมเบรนที่กักเก็บสารพันธุกรรมไว้ภายในกลายเป็น protocell ได้ (เยื่อหุ้มเซลล์ยุคปัจจุบันมีความซับซ้อนกว่ามาก เนื่องจากประกอบไปด้วยฟอสโฟลิปิด โปรตีน ไกลโคลิปิด และคลอเลสเตอรอล)

แต่สำหรับกระบวนการจำลองตัวเองของสารพันธุกรรมนั้นเป็นปฏิกิริยาที่ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งสารพันธุกรรมยุคแรกจึงอาจจำเป็นต้องอาศัยปัจจัยแวดล้อมช่วย นักชีววิทยาได้เสนอกลไกที่น่าจะเป็นไปได้คือ protocell ในสภาวะแวดล้อมที่สลับขั้วอุณหภูมิระหว่างร้อนและเย็น…ถึงตรงนี้เรามาสมมติกัน protocell ของเราอยู่ในบ่อน้ำที่ด้านหนึ่งเย็นเฉียบจากก้อนน้ำแข็ง ส่วนอีกด้านร้อนมากจากภูเขาไฟ…และกระแสน้ำทำให้ protocell เล็กๆของเราเคลื่อนที่ไปมาระหว่างที่เย็นกับที่ร้อนที่ว่า

protocell เมื่ออยู่ในด้านที่อุณหภูมิต่ำ สารพันธุกรรมจะสร้างพันธะระหว่างกันเป็น RNA สายคู่ (แน่นอนว่า นักชีววิทยายังคงอ้างอิงทฤษฎี RNA world hypothesis) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น RNA สายคู่จะคลายออกจากกัน ขณะเดียวกัน protocell ก็รับเอากรดไขมันจากสิ่งแวดล้อมจนมีขนาดใหญ่และแตกเป็น protocell ขนาดเล็กพร้อมกับบังเอิญมีชิ้นส่วนของ RNA สายเดี่ยวอยู่ด้วย protocell ที่ประกอบไปด้วย RNA สายเดี่ยวก็รับเอาหน่วยย่อยนิวคลีโอไทด์จากสิ่งแวดล้อมมาเข้าคู่กับสาย RNA ที่มีอยู่ จากนั้นวงจรใหม่ก็เริ่มขึ้นอีกครั้งหนึ่ง

(สำหรับผู้อ่านที่เคยทำการทดลอง PCR-polymerase chain reaction อาจคุ้นๆหลักการนี้นะครับ)



ถึงตรงนี้ เมื่อทุกสิ่งทุกอย่างประกอบกันขึ้นมาเองเป็นระบบที่จำลองตนเองและส่งต่อไปยังลูกหลานได้ เซลล์ในยุคแรกจึงถือกำเนิดขึ้นโดยมีเยื่อหุ้มเซลล์อย่างง่ายๆและไม่มีคุณสมบัติในการเลือกผ่านมากนัก สารพันธุกรรมที่เซลล์ยุคแรกใช้ก็คือ RNA กระบวนการจำลองตนเองนั้นยังต้องอาศัยปัจจัยจากสิ่งแวดล้อมภายนอกเข้าช่วย

หลังจากนั้น กระบวนการวิวัฒนาการก็เข้ามาเกี่ยวข้อง เมื่อมี protocell จำนวนมากมายมหาศาลจากการจำลองตัวเองของสารพันธุกรรมซ้ำแล้วซ้ำเล่า การแข่งขันระหว่างสารเคมีจึงเกิดขึ้น RNA ที่มีคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยาได้ในการเพิ่มจำนวนด้วยตนเองได้ ย่อมเพิ่มจำนวนเด่นกว่า RNA ที่ต้องอาศัยกลไกจากสิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกันกับ RNA ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาสร้างพลังงานจากปัจจัยแวดล้อมได้ก็ย่อมเพิ่มจำนวนเด่นขึ้น ผลคือโลกของ RNA ที่มีความหลากหลายสูง และเกิดแข่งขันทางวิวัฒนาการเพื่อให้ตนเองคงอยู่ จากนั้นโปรตีนและ DNA จึงเข้ามามีส่วนร่วมในกิจกรรมของเซลล์อย่างเซลล์ยุคปัจจุบัน



ผู้อ่านคงเห็นว่าหนทางกว่าที่เซลล์-หน่วยย่อยที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตจะถือกำเนิดขึ้นมานั้นมันไม่ง่ายเลย เคยมีคนกล่าวถึงความแตกต่างระหว่างทฤษฎีวิวัฒนาการและทฤษฎีการกำเนิดชีวิตไว้ว่า สำหรับทฤษฎีวิวัฒนาการ สิ่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้เกิดขึ้นจากการสะสมกันระหว่างความเป็นไปได้อันน้อยนิดเป็นจำนวนมาก (เนื่องจากกลไกที่สำคัญของทฤษฎีวิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงอย่างเล็กน้อยซึ่งสะสมกันเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเช่น วิวัฒนาการของดวงตา วิวัฒนาการของปีก) แต่สำหรับทฤษฎีการกำเนิดชีวิต สิ่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ถือกำเนิดมาจากปัจจัยแวดล้อมต่างๆมากมายมหาศาลที่เกื้อหนุนและเหมาะสมแก่เวลา

และถึงแม้นักชีววิทยาจะศึกษา เสนอเค้าโครงอันเลือนรางของต้นกำเนิดชีวิตได้อย่างที่เห็น (ข้อจำกัดของทฤษฎีกำเนิดชีวิตที่สำคัญคือ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถทำการทดลองเพื่อจำลองเหตุการณ์ที่่น่าจะเกิดขึ้นได้อย่างถูกต้องตั้งแต่ต้นจนจบ) ก็ยังคงเหลือปริศนาอีกมากมายที่ต้องค้นหาคำตอบ เป็นต้นว่าเซลล์ยูคาริโอตเซลล์แรกถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร? สำหรับเซลล์โปรคาริโอตนั้น เป็นรูปแบบที่เรียบง่ายที่สุดของชีวิต แต่สำหรับยูคาริโอตนั้นมีความสลับซับซ้อนกว่ามาก ทั้งเยื่อหุ้มนิวเคลียส-แหล่งเก็บสารพันธุกรรมที่มีคุณสมบัติในการเลือกสารผ่านเข้า-ออก การควบคุมการแสดงออกของยีนอย่างเป็นระบบ และออร์แกแนลที่ให้พลังงานซึ่งมีสารพันธุกรรมเป็นของตัวเองอย่างคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย สิ่งต่างๆเหล่านี้มีที่มาอย่างไร? เป็นปริศนาที่ให้นักวิทยาศาสตร์ค้นคว้ากันต่อไปครับ







เรียบเรียงจาก Richardo A, Szostak JW. Origin of Life On Earth. Sci Am. 2009 Sep;301(3):54-61.

แนะนำคำค้นหาเพิ่มเติมสำหรับผู้ที่สนใจ

RNA world hypothesis คือทฤษฎีที่กล่าวว่าสิ่งมีชีวิตในยุคแรกใช้ RNA เป็นสารพันธุกรรมแทนที่จะเป็น DNA อย่างในปัจจุบัน

Panspermia เป็นอีกหนึ่งทฤษฎีกำเนิดสิ่งมีชีวิตที่ฉีกแนวไปเลย เนื่องจากความเป็นไปได้ยากที่สิ่งมีชีวิตจะถือกำเนิดขึ้นมาได้เองบนโลกใบนี้ ดังนั้นทฤษฎีนี้จึงเสนอว่าสิ่งมีชีวิตถือกำเนิดมาจากนอกโลก

Endosymbiotic Theory คือทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการกำเนิดเซลล์ยูคาริโอต โดยกล่าวว่าทั้งไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ต่างเคยเป็นเซลล์อิสระมาก่อน จากนั้นจึงเข้าไปอยู่ร่วมกับเซลล์อื่นโดยได้ประโยชน์ทั้งสองฝ่าย

ภาพประกอบเพิ่มเติมจาก
http://kimwootae.com.ne.kr/apbiology/chap19.htm
http://blogs.nature.com/microscopicmiracles/2010/10/28/the-stuff-of-life
http://www.nicksnowden.net/Module_1_pages/nucleic_acids%20and%20protein_synthesis.htm
http://www.sticks-and-stones-magazine.co.uk/blog/index.php/evolution-on-your-wall/




 

Create Date : 11 กุมภาพันธ์ 2554    
Last Update : 11 กุมภาพันธ์ 2554 20:52:26 น.
Counter : 8921 Pageviews.  

Anthropomorphism: เมื่อความเป็นมนุษย์อยู่ในทุกแห่งหน

Anthropomorphism คือการถือกำหนดคุณลักษณะความเป็นมนุษย์ให้แก่สิ่งที่ไม่ใช่มนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ สิ่งของ สิ่งนามธรรม ที่มีอยู่จริงหรือมีอยู่เพียงแต่ในจินตนาการก็ตาม คุณลักษณะดังกล่าวอาจหมายถึงความมีสติสำนึกรู้ ความรู้สึก อารมณ์ การมีเจตจำนง รวมไปถึงคุณธรรมของมนุษย์

ตัวอย่างของ Anthropomorphism เช่น การที่เราไปเที่ยวต่างจังหวัดเสียหลายวันแล้วนึกสงสารต้นไม้ที่บ้าน นึกว่าต้นไม้คงจะหิวน้ำแย่ ทั้งที่ความจริงพืชไม่มีความรู้สึกนึกคิดเหมือนมนุษย์ หรือการที่เราตะโกนใส่คอมพิวเตอร์เมื่อการทำงานของเครื่องไม่เป็นไปตามดั่งใจเรา ราวกับว่าเครื่องคอมพิวเตอร์จะรับรู้ความโกรธของเรา หรือการที่เราพูดกับรถยนต์ขอร้องให้เครื่องติดเมื่อสตาร์ทรถไม่ติด ทั้งที่รถยนต์ไม่มีเจตจำนงหรือความตั้งใจในการกระทำสิ่งใด

Anthropomorphism เป็นหัวข้อที่มีการศึกษาในศาสตร์ด้านจิตวิทยาและมานุษยวิทยา Anthropomorphism ดูเหมือนจะเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่ามนุษย์ ในการค้นหา กำหนดความหมายและความเป็นมนุษย์ที่ให้ทุกสิ่งที่เราประสบในโลก คำถามหนึ่งที่เป็นปริศนาในปัจจุบันคือเหตุใดมนุษย์จึงต้องกำหนดความเป็นมนุษย์ (anthropomorphise)* ให้กับสิ่งต่างๆด้วย บางที ความรู้ทางด้านชีววิทยาและประสาทวิทยาอาจช่วยตอบคำถามนี้ได้

*หมายเหตุ ผู้เขียนไม่ทราบว่า Anthropomorphism เทียบนิยามเป็นคำศัพท์ไทยว่าอะไร จึงขอใช้คำทับศัพท์ เช่นเดียวกับคำว่า anthropomorphise ซึ่งเป็นรูปกริยาของ Anthropomorphism




ภาพตัวอย่าง Anthropomorphism



จากการศึกษาทางโบราณคดี พบหลักฐาน Anthropomorphism ย้อนหลังไปไกลที่สุดคือเมื่อ 30,000 ปีที่แล้ว คือภาพวาดครึ่งคนครึ่งสัตว์บนผนังถ้ำ เช่นเดียวกันกับตำนาน ความเชื่อทางศาสนาต่างๆที่กล่าวถึงจิตวิญญาณของธรรมชาติ แม่น้ำ สายลม พระแม่ปฐพีที่ให้กำเนิดโลก พระเจ้าผู้สร้างสรรพสิ่ง และเทพเจ้าที่มีรูปลักษณ์และคุณธรรมอย่างมนุษย์

ศัพท์คำว่า Anthropomorphism ถูกนำมาใช้ครั้งแรกโดยนักปราชญ์ชาวกรีกนามว่า Xenophanes เมื่อ 2,600 ปีก่อน เมื่อเขาสังเกตว่าผู้คนจะนับถือบูชาเทพเจ้าที่มีรูปลักษณ์เหมือนกับพวกเขา เช่น เทพเจ้าของชาวกรีกมักจะมีผิวกายขาว ในขณะที่เทพเจ้าของชาวเอธิโอเปียนมักจะมีผิวกายดำ Xenophanes ยังเสนออีกว่าหากม้าและลามีความเชื่อทางศาสนา พระเจ้าของพวกมันก็คงจะมีสี่ขา

Xenophanes อาจพูดถูกก็เป็นได้ เมื่อนักสัตววิทยาพบพฤติกรรม ‘rain dance’ ของลิงชิมแพนซี เมื่อเกิดฝนตกหนักและมีเสียงฟ้าร้อง ลิงชิมแพนซีจะปีนขึ้นไปบนยอดไม้ และกรีดร้องตอบโต้เสียงฟ้าร้อง คล้ายการคำรามใส่ศัตรูชิมแพนซีเพศผู้ตัวอื่น ราวกับว่ามีลิงตัวใหญ่บนฟ้าที่เป็นสาเหตุของพายุฝน เหมือนกับเทพเจ้า Zeus ในตำนานกรีกโรมัน บางคนเชื่อว่านี่อาจเป็นหลักฐานแสดงถึงการวิวัฒนาการทางศาสนาในลิงชิมแพนซี หรือไม่แน่ว่าลิงชิมแพนซีอาจจะ ‘chimpomorphise’ เสียงฟ้าร้องก็เป็นไปได้





การศึกษาทางด้านประสาทวิทยาแสดงให้เห็นถึงวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับการ anthropomorphise โดย Prof. Christain Keysers มหาวิทยาลัย Medical Center Groningen ประเทศเนเธอร์แลนด์ ทำการทดลองโดยฉายภาพยนตร์ให้อาสาสมัครดูและวัดการทำงานของสมองด้วยเครื่อง fMRI เพื่อทดสอบว่ามีสมองส่วนใดที่ถูกกระตุ้น ภาพยนตร์มีทั้งหมดสองชุด ชุดที่หนึ่งเป็นภาพการต่อสู้ระหว่างบุคคล อีกชุดหนึ่งนั้น บุคคลถูกเปลี่ยนเป็นรูปสี่เหลี่ยมและวงกลม (คล้ายกับภาพเคลื่อนไหวจาก Heider F, Simmel M. An experimental study of apparent behavior. Amer J Psycho.1944 57:243–249. ลองกดดูเฉพาะภาพเคลื่อนไหวได้ที่ลิงค์นี้ *แนะนำให้กดดู)

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า สมองส่วนที่มีการทำงานเมื่ออาสาสมัครดูภาพยนตร์เกี่ยวกับคนต่อสู้กันกับเมื่ออาสาสมัครดูภาพยนตร์รูปเรขาคณิตเคลื่อนไหวคล้ายต่อสู้กันไม่มีความแตกต่างกัน โดยสมองบริเวณที่ถูกกระตุ้นคือ mirror neuron system ใน premoter cortex (mirror neuron system หรือเซลล์ประสาทกระจกเงา เป็นกลุ่มเซลล์ประสาทที่มีการกระตุ้นตอบสนองเมื่อเราเห็นภาพการกระทำของบุคคลอื่น ในลักษณะเดียวกันกับเมื่อการกระทำนั้นเป็นของเราเอง) กล่าวในอีกนัยหนึ่งคือ อาสาสมัครแปลความหมายการเคลื่อนไหวของรูปเรขาคณิตว่ามีเจตจำนงเหมือนการต่อสู้ของมนุษย์ โดยใช้วงจรประสาทเดียวกัน

นอกจากการทดลองดังกล่าว ยังมีการทดลองอื่นที่ให้ผลลัพธ์เช่นเดียวกัน เช่นเมื่อฉายภาพยนตร์สองชุดให้อาสาสมัครดู ชุดที่หนึ่งเป็นภาพเคลื่อนไหวของมนุษย์หยิบสิ่งของต่างๆ อีกชุดหนึ่งเป็นภาพเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ในกิริยาอาการเดียวกัน พบว่าสมองส่วน mirror neuron system ของทั้งสองกลุ่มนี้ก็ถูกกระตุ้นไม่แตกต่างกัน




ภาพประกอบแสดงการทำงานของ mirror neuron system ซึ่งมีการกระตุ้นในรูปแบบเดียวกันเมื่อลิงสังเกตการกระทำของตนอื่นและเมื่อลิงแสดงการกระทำนั้นๆด้วยตนเอง (Kandel ER et al. Principles of Neural Science. 4th edition)



เหตุใดเราถึงต้อง anthropomorphise? เป็นคำถามหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการหาคำตอบ Anthropomorphism มีประโยชน์อย่างไรต่อการดำรงชีวิตของเรานั้น นักมานุษยวิทยาและนักจิตวิทยาบางคนเชื่อว่า มนุษย์วิวัฒน์คุณสมบัติดังกล่าวเพื่อเฝ้าระวังภัยที่ไม่สามารถคาดเดาได้เช่น การระแวงเสียงพุ่มไม้ที่สั่นไหวโดยตีความว่าอาจเป็นศัตรู หรือเพื่อประเมินความเชื่อถือของสิ่งที่ไม่รู้จักมาก่อนว่าเป็นมิตรหรือศัตรู การปรับตัวดังกล่าวถือเป็นกลยุทธที่เรียกว่า “ปลอดภัยดีกว่าเสียใจทีหลัง” โดยการใส่เจตจำนงและเหตุผลให้กับสิ่งต่างๆเราไม่เสียอะไรมากนัก เมื่อกับการละเลยมันไปแล้วพบภายหลังว่ามันเป็นสิ่งสำคัญทั้งในแง่ดีและแง่ลบ

จากข้อสันนิษฐานดังกล่าว Cacioppo Epley นักประสาทวิทยาศึกษาพบว่า เรามีแนวโน้มที่จะ anthropomorphise เมื่อเผชิญกับสถานการณ์ที่คาดการณ์ล่วงหน้าไม่ได้ จากการศึกษาพบว่าเมื่ออาสาสมัครคิดถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าที่คาดเดาไม่ได้อย่างเช่น นาฬิกาปลุกที่วิ่งไม่ให้กดปิดเมื่อถึงเวลาตื่น สมองส่วน ventromedial prefrontal cortex ซึ่งเป็นสมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับการคิดถึงความคิดของผู้อื่นจะถูกกระตุ้น

นักวิศวกรรมหุ่นยนต์พบว่า เด็กเล็กจะมีความสนใจกับหุ่นยนต์ของเล่นที่แสดงพฤติกรรมเดิน เต้นรำ นอนหลับอย่างไม่แน่นอน เมื่อปรับเปลี่ยนให้หุ่นยนต์แสดงพฤติกรรมเป็นรอบจังหวะที่แน่นอนก็พบว่า เด็กเล็กหมดความสนใจไปโดยปริยาย





อีกหลักฐานหนึ่งที่สนับสนุนสมมติฐานนี้คือการตอบสนองเมื่อเราเผชิญกับภัยพิบัติทางธรรมชาติเช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด น้ำท่วม เรามักตีความว่าเกิดจากความพิโรธของธรรมชาติ การเอาคืนของธรรมชาติที่ถูกล่วงเกินโดยมนุษย์

นอกจากนี้ มีการศึกษาพบว่า บุคคลที่บุคลิกภาพเปลี่ยวเหงา มีแนวโน้มที่จะ anthropomorphise มากกว่าบุคคลที่มีบุคลิกตรงข้าม ตัวอย่างที่ผู้อ่านอาจจะนึกภาพออกโดยง่ายคือภาพยนตร์เรื่อง Cast away ที่ทอม แฮงค์เล่นเป็นตัวเอกของเรื่อง ต้องติดเกาะนานหลายปีกับลูกวอลเล่ย์บอลลูกหนึ่ง จึงยึดถือเอามันเป็นเพื่อน ตั้งชื่อให้ พูดคุยกับมัน และเศร้าใจเมื่อต้องลาจากกัน

จากการศึกษาหนึ่งโดย Cacioppo Epley และคณะ อาสาสมัครที่ได้ดูภาพยนตร์เรื่อง Cast away ฉากที่ให้ความรู้สึกเหงาและโดดเดี่ยว (เป็นวิธีการวิจัยประเภทหนึ่งทางจิตวิทยา ในการฉายภาพยนตร์ที่มีฉากสะเทือนอารมณ์ต่างๆเพื่อกระตุ้นให้ผู้ถูกทดสอบมีสภาวะอารมณ์ที่สอดคล้องกันนั้น) จะให้คะแนนคุณลักษณะที่เกี่ยวข้องกับความเป็นมนุษย์เช่น ‘มีความคิด’, ‘เห็นอกเห็นใจผู้อื่น’ ให้กับสัตว์เลี้ยงและพระเจ้า (ซึ่งถือเป็นสิ่งที่ไม่ใช่มนุษย์) มากกว่าคนที่ได้ดูฉากอื่นๆ

บางที Anthropomorphism อาจเป็นกลไกหนึ่งในพฤติกรรมการอยู่เป็นสังคมของมนุษย์ เมื่อมนุษย์ถูกแยกห่างจากผู้อื่นและเกิดความรู้สึกเปลี่ยวเหงา เราจะสร้างเพื่อนในจินตนาการขึ้นมาโดยการ anthropomorphise





Anthropomorphism มีอิทธิพลต่อการกระทำ การตัดสินใจต่างๆของมนุษย์อย่างที่เราคาดไม่ถึง ตัวอย่างหนึ่งที่ฟังดูแล้วอาจขบขันคือการจากไปของเจ้า Clippy ตัวช่วย(?)ที่แถมมากับ Microsoft office รุ่นก่อนๆ ที่เสนอหน้าทุกครั้งเมื่อเรามีปัญหาในการใช้โปรแกรม การแส่เข้ามาของเจ้า Clippy มักไม่ช่วย และทำให้ผู้ใช้รู้สึกรำคาญ ถูกคุกคาม จน Microsoft office เวอร์ชั่นหลังๆต้องเอามันออกไป

เหตุผลที่ผู้ใช้ไม่ชอบเจ้า Clippy กันเท่าไรนักอาจเป็นเพราะว่าความที่มันเหมือนมนุษย์ (ทั้งที่รูปลักษณ์ไม่ใช่โดยสิ้นเชิง) Clippy ดูเหมือนตัวยุ่งที่โผล่มาอย่างคาดเดาไม่ได้ และมักขัดจังหวะการทำงาน น้อยครั้งที่ Clippy จะแก้ไขปัญหาให้ผู้ใช้งานได้ และเมื่อมันทำได้ ด้วยความที่เรารู้สึกว่ามันเหมือนมนุษย์ เราจึงรู้สึกว่าความดีความชอบในการแก้ปัญหาไม่ได้เกิดจากตัวเรา และนั่นทำให้เราไม่ค่อยพอใจเท่าไรนัก

ปัญหาของ Clippy ก็เป็นปัญหาเช่นเดียวกันกับเมื่อเราไม่พอใจคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานที่จู่ๆก็ปิดการทำงานหรือทำงานช้ามากอย่างไร้เหตุผล เราตะโกน ทุบถอง อารมณ์เสียใส่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ไม่มีความนึกคิดใด คำอธิบายหนึ่งคือ เมื่อเราใช้งานคอมพิวเตอร์ เราจะสร้างความไว้เนื้อเชื่อใจในระดับหนึ่งกับมัน และเมื่อมันไม่เป็นไปตามที่เราหวัง เราจะรู้สึกเหมือนถูกหักหลัง ทรยศความเชื่อใจ และแสดงความรู้สึกโกรธ





หรือกรณีที่ฟังดูแล้วอาจเป็นตลกร้ายเช่น การฟ้องร้องความผิดทางกฎหมายจากสัตว์ มีการบันทึกในหน้าประวัติศาสตร์กว่า 200 คดีที่มนุษย์ฟ้องร้องความเสียหายจากสัตว์ ไม่ว่าจะเป็นการลักขโมย การฆาตกรรม (ในคดีหนึ่งที่มีการบันทึก เด็กผู้ชายถูกฆ่าตายขณะหลับบนเตียง ร่างกายถูกฉีกทึ้งเป็นชิ้นๆ ฆาตกรที่ถูกนำมาขึ้นศาลคือหมูตัวหนึ่ง) สัตว์ถูกตัดสินให้จำคุกหรือประหารชีวิต เหตุเพราะมนุษย์ถือกำหนดว่า สัตว์ต้องมีคุณธรรม และรับผิดชอบต่อการกระทำที่มีเจตจำนงเหมือนกับมนุษย์

Anthropomorphism ยังทำให้มนุษย์รู้สึกว่า มีใครสักคนเฝ้ามองการกระทำของตนเองอยู่ ซึ่งอาจเป็นกลไกหนึ่งในการควบคุมทางศีลธรรมของมนุษย์ การศึกษาหนึ่งโดยมหาวิทยาลัย California in Los Angeles เมื่อให้อาสาสมัครเล่นเกมแข่งขันโดยมีเงินเข้ามาเกี่ยวข้อง อาสาสมัครที่คอมพิวเตอร์แสดงดวงตาของตัวการ์ตูนจ้องมองอยู่จะมีความ ‘ใจดี’ ต่อคู่ต่อสู้มากกว่ากลุ่มที่ไม่ถูกจ้องมอง ด้วยหลักการดังกล่าว รูปปั้นของพระเยซู พระแม่มารี หรือพระพุทธรูป ในสถานที่สำคัญต่างๆของแต่ละประเทศ อาจช่วยเตือนให้ผู้คนระลึกว่าพวกเขากำลังถูกจับตามองไม่ให้กระทำนอกลู่นอกทาง

กล่าวโดยสรุป การหาเหตุผล การใส่ความหมาย เจตจำนง คุณธรรม และคุณลักษณะอื่นๆของมนุษย์ให้กับสิ่งรอบกาย เป็นคุณสมบัติหนึ่งที่มีโดยพื้นฐานของมนุษย์ เราอาจไม่ทราบเหตุผลอย่างแน่ชัดว่าเราวิวัฒน์คุณสมบัตินี้มาเพื่ออะไร การศึกษา Anthropomorphism เพื่อให้เข้าใจมากขึ้น อาจนำไปสู่ความเข้าใจเกี่ยวกับจิตใจมนุษย์ และปฏิสัมพันธ์ที่เรามีต่อสิ่งต่างๆมากขึ้น





เรียบเรียงจาก Douglas Fox, In our own image. Newscientist. November 2010

อ่านเพิ่มเติมงานวิจัยที่อ้างอิงได้ดังต่อไปนี้

(1) อธิบายนิยามและความหมายของ Anthropomorphism

(2) พฤติกรรม rain dance ของ chimpanzee: Chimpanzee central – Waterfall display, The Jane Goodall Institute อย่างไรก็ตามยังมีข้อโต้แย้งอยู่มาก ดูตัวอย่าง

(3) การทดลองดูภาพยนตร์มนุษย์เปรียบเทียบกับภาพยนตร์หุ่นยนต์: Gazzola V, Rizzolatti G, Wicker B, Keysers C. The anthropomorphic brain: the mirror neuron system responds to human and robotic actions. Neuroimage. 2007 May 1;35(4):1674-84.

(4) การทดลองพฤติกรรมเด็กเล็กกับหุ่นยนต์ของเล่น: Tanaka F, Cicourel A, Movellan JR. Socialization between toddlers and robots at an early childhood education center. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Nov 13;104(46):17954-8.

(5) การทดลองฉายหนัง Cast away ฉากที่ทำให้รู้สึกเปลี่ยวเหงา: Epley N, Akalis S, Waytz A, Cacioppo JT. Creating social connection through inferential reproduction: loneliness and perceived agency in gadgets, gods, and greyhounds. Psychol Sci. 2008 Feb;19(2):114-20.

(6) การทดลองให้เล่นเกมโดยมีดวงตาจ้องมอง: Haley KJ, Fessler DMT. Nobody's watching?: Subtle cues affect generosity in an anonymous economic game. Evolution and Human Behavior. 2005 May;26(3): 245-256.




 

Create Date : 04 กุมภาพันธ์ 2554    
Last Update : 5 กุมภาพันธ์ 2554 7:44:17 น.
Counter : 3100 Pageviews.  

1  2  3  4  5  6  7  8  

มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ
Location :


[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 17 คน [?]






....โลกมนุษย์นี้ไม่มีที่แน่นอน
ประเดี๋ยวเย็นประเดี๋ยวร้อนช่างแปรผัน
โชคหมุนเวียนเปลี่ยนไปได้ทุกวัน
สารพันหาอะไรไม่แน่นอน
ชีวิตเหมือนเรือน้อยล่องลอยอยู่
ต้องต่อสู้แรงลมประสมคลื่น
ต้องทนทานหวานสู้อมขมสู้กลืน
ต้องจำฝืนสู้ภัยไปทุกวัน
เป็นการง่ายยิ้มได้ไม่ต้องฝืน
เมื่อชีพชื่นเหมือนบรรเลงเพลงสวรรค์
แต่คนที่ควรชมนิยมกัน
ต้องใจมั่นยิ้มได้เมื่อภัยมา


พันตรีหลวงวิจิตรวาทการ





เขามีส่วนเลวบ้างช่างหัวเขา
จงเลือกเอาสิ่งที่ดีเขามีอยู่
เป็นประโยชน์โลกบ้างยังน่าดู
เรื่องที่ชั่วอย่าไปรู้ของเขาเลย
จะหาคนที่มีดีเพียงส่วนเดียว
อย่าเที่ยวเสาะหาสหายเอ๋ย
เหมือนเที่ยวหาหนวดเต่าตายเล่าเอย
ฝึกให้เคยมองแต่ดีมีคุณจริง

หลวงพุทธทาส





ชีวิตใกล้ปัจฉิมวัย ไม่เป็นไปตามแผนการเมื่อปฐมวัย อะไรที่ยิ่งใหญ่เมื่อเช้า เป็นของเล็กน้อยเมื่อเย็น อะไรที่เป็นสัจจะเมื่อแดดจ้า กลายเป็นมายาเมื่อยามพลบ

We cannot live the afternoon if life
according to the program on life’s morning; for what was great in the morning will be little at evening, and what in the morning was true will at evening have become a lie.



C.G. Jung.




Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ's blog to your web]
Links
 

MY VIP Friend

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.