สวัสดีปีใหม่ครับ

ขอต้อนรับทุกคนเข้าสู่ปีใหม่ ด้วยบล็อกทบทวนว่าปีที่แล้วเกิดอะไรขึ้นมาบ้าง ทั้งนี้สมมติว่าโลกเพิ่งกำเนิดเมื่อต้นปี วันที่ 1 ม.ค.นะครับ


ทางโบราณคดีแบ่งโลกเป็น 3 มหายุค (era) แต่ละมหายุคแบ่งออกเป็นยุค (period) และแต่ละยุคแบ่งออกเป็นสมัย (epoch) ตามเหตุการณ์ทางธรณีและชีววิทยา ดังนั้นแต่ละมหายุคจึงมีระยะเวลาไม่เท่ากันครับ




มหายุคทั้งสาม Paleozoic, Mesozoic และ Cenozoic ตามลำดับ แต่ละยุคมีระยะเวลาไม่เท่ากัน (Click เพื่อขยายภาพ)


ก่อนมหายุคทั้งสามเรียกว่า Pre-cambrian ซึ่งกินเวลายาวนานราว 4,000 ล้านปีหรือราว 11 เดือนกว่าๆ

มหายุคที่ 1 คือมหายุคพาลีโอโซอิก (Paleozoic era) ซึ่งแบ่งเป็นยุคย่อยๆดังนี้

๐ ยุคแคมเบรียน (Cambrian peroid)
๐ ยุคออร์โดวีเชียน (Ordovician period)
๐ ยุคไซลูเรียน (Silurian period)
๐ ยุคดีโวเนี่ยน (Devonian period)
๐ ยุคคาร์บอนิเฟอรัส (Carboniferus period)
๐ ยุคเปอร์เมี่ยน (Permian period)

มหายุคที่ 2 คือมหายุคมีโซโซอิก (Mesozoic era) ซึ่งแบ่งเป็น 3 ยุคดังนี้

๐ ยุคไทรแอสซิก (Triassic Period)
๐ ยุคจูแรสซิก (Jurassic Period)
๐ ยุคครีเทเชียส (Cretaceous Period)

มหายุคที่ 3 คือมหายุคซีโนโซอิก (Cenozoic era) แบ่งเป็น 2 ยุค

๐ ยุคเทอร์เทียรี (Tertiary Period)
๐ ยุคควอเทอร์นารี(Quaternary Period)

เปรียบเทียบเหตุการณ์ตามมาตรกาลเวลา ย่นย่อ 4,600 ล้านปีให้เหลือเพียง 1 ปี (Click เพื่อขยายภาพ)


วันที่ 1 ม.ค. กำเนิดโลก
_{4,600 ล้านปีที่แล้ว}

เมื่อโลกถือกำเนิดขึ้นมาเป็นครั้งแรก มันดูแตกต่างจากตอนนี้อย่างสิ้นเชิง คล้ายลูกกลมของก๊าซที่ร้อนระอุ เต็มไปด้วยลาวาและเปลวเพลิง ต้องใช้เวลาอีกหลายล้านปี ผิวนอกของโลกจึงค่อยๆเย็นลงและแข็งตัวกลายเป็นลูกหินขนาดยักษ์ กระนั้นก็ยังเต็มไปด้วยลาวาและทะเลเพลิงที่ลุกโหม

บรรยากาศในช่วงแรกประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนียและมีเทน ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาสันดาปภายในและบนผิวโลก ไม่มีน้ำอยู่เลย หรือแม้แต่ออกซิเจนก็มีน้อยมากๆ ต้องคอยอีกหลายร้อยล้านปีจึงจะมีมากพอที่จะวัดค่าได้

แล้วน้ำมาจากไหน

ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าน้ำมาจากอุกกาบาตครับ (หรือบ้างก็ว่าเกิดจากปฏิกิริยาระหว่าง H2 และ O2 แต่อย่างที่บอกไป O2 ในยุคแรกของโลกมีน้อยยิ่งกว่ายิ่งครับ) โลกในยุคแรกปราศจากชั้นบรรยากาศ จึงเปรียบเสมือนเป้าชั้นดีให้เหล่าเทวดายิงอุกกาบาตเล่น อุกกาบาตที่พุ่งชนผิวโลกจำนวนมากมายมหาศาลเพิ่มเนื้อมวลให้โลกและนำน้ำมาเติมเต็มให้โลกนี้ด้วย เมื่อตกกระทบผิวโลกที่ร้อนระอุ น้ำก็ระเหยเป็นไอน้ำอย่างรวดเร็ว เกิดเป็นชั้นบรรยากาศยุคแรก

ไอน้ำที่มีปริมาณมหาศาลจนอิ่มตัวบนชั้นบรรยากาศก็มีอันต้องควบแน่นเป็นหยดน้ำ ตกลงมาเป็นฝน เมื่อน้ำฝนตกสู่ผิวโลกที่ยังคงร้อนมากก็ระเหยกลายเป็นไอน้ำกลับสู่ชั้นบรรยากาศอีก ตกกลับมาฝน วนเวียนเช่นนี้ไม่รู้จบเกิดเป็นฝนที่ยาวนานที่สุดใน(ก่อน)ประวัติศาสตร์ กระบวนการดังกล่าวช่วยลดอุณหภูมิของโลกลงอย่างเรื่อยๆ

สุดท้ายเมื่ออุณหภูมิของโลกเย็นลงพอ มหาสมุทรก็เกิดขึ้น การเกิดมหาสมุทรนี้เป็นขั้นตอนสำคัญยิ่ง เนื่องจากมหาสมุทรเป็นมารดาผู้ให้กำเนิดชีวิตทั้งปวงครับ




โลกในยุคแรกเต็มไปด้วยอุกกาบาตที่ตกลงมาบนพื้นผิวที่ลุกเป็นไฟ


วันที่ 15 มี.ค. กำเนิดสิ่งมีชีวิต
_{3,600 ล้านปีที่แล้ว}

ทะเลในยุคแรกต่างจากทะเลในยุคปัจจุบันรวมไปถึงทะเลที่ชาวหว้ากอชอบออกกันบ่อยๆอย่างมาก องค์ประกอบของแร่ธาตุที่ต่างจากปัจจุบัน รสชาติก็น่าจะออกเปรี้ยวมากกว่าเค็ม ต้องรอหลายล้านปีกว่าที่แร่ธาตุจะถูกชะล้างลงมาสะสมกันมากพอจนทะเลมีรสชาติออกเค็ม

ทะเลในยุคแรกมีแร่ธาตุหลายชนิดละลายปะปนกันอยู่จำนวนมาก ทั้งคาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ซัลเฟอร์ และโลหะหนัก เนื่องจากในช่วงแรกบรรยากาศโลกขาดแคลนทั้งออกซิเจนและโอโซน จึงแทบจะปราศจากตัวดูดซับรังสี UV จากดวงอาทิตย์ รังสี UV ที่ทะลุทะลวงลงไปในโลกท้องทะเลเป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีชั้นดีร่วมกับสภาวะอื่นๆเช่น ความร้อน ความดัน ทำให้ทะเลเปรียบเสมือนห้องครัวที่ผลิตสารเคมีซับซ้อนหลายชนิดอย่างน่าอัศจรรย์ หรืออาจเรียกได้ว่าเป็นน้ำซุปแห่งชีวิต (primordial soup)

ด้วยเหตุนั้น ชีวโมเลกุลง่ายๆจึงเริ่มบังเกิดขึ้นครั้งแรกบนโลกนี้ ทั้งน้ำตาล นิวคลีโอไทด์ กรดไขมันและกรดอะมิโน สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไปเป็นสิ่งมหัศจรรย์ที่แม้แต่นักชีววิทยาในปัจจุบันก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ทั้งหมด โมเลกุลเหล่านั้นเกิดการรวมตัวเป็นสายยาว อยู่ร่วมกันและสามารถจำลองแบบและเพิ่มจำนวนได้ด้วยตนเอง (central dogma DNA --> RNA --> Protein คำถามที่ยังเป็นปริศนาในปัจจุบันคือกระบวนการที่สารเคมีดังกล่าวมารวมตัวกันแล้วทำให้เกิด central dogma นั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร ทฤษฎีที่น่าเชื่อถือที่สุดกล่าวว่า ในยุคแรก RNA น่าจะเป็นสารพันธุกรรมแทนที่จะเป็น DNA เนื่องจาก RNA มีคุณสมบัติทั้งเป็นข้อมูลพันธุกรรม (genetic information) และตัวเร่งปฏิกิริยา (enzyme) ได้ในตัวเอง อย่างไรก็ตาม ประเด็นดังกล่าวค่อนข้างซับซ้อนและจะไม่พูดถึงในที่นี้ หากสนใจ อ่านเพิ่มเติมได้ใน reference ที่ผมอ้างอิงได้ครับ)

กลุ่มสารเคมีที่สามารถจำลองและเพิ่มจำนวนตนเองได้อยู่ร่วมกันในโครงสร้างที่มี lipid bilayer ล้อมรอบ ด้วยเหตุนี้เซลล์ในยุคแรกก็เกิดขึ้น จากนั้นสิ่งอัศจรรย์อื่นๆก็ตามมาเมื่อเซลล์เหล่านั้นวิวัฒน์ตัวเองให้สามารถอยู่รอดได้นานขึ้น ถ่ายทอดข้อมูลพันธุกรรมของตนเองต่อไปได้ไม่รู้จบ ทั้งการฟอร์มถุงเล็กๆภายในเซลล์เพื่อกักเก็บโปรตีนบางชนิดที่ทำหน้าที่เฉพาะ การรวมกลุ่มกันของสารพันธุกรรมให้มีโครงสร้างและหน้าที่จำเพาะ หรือการ “กลืนกิน” เซลล์ขนาดเล็กกว่าแล้วเกิดการอยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัยเช่น ไมโทครอนเดรีย หรือแม้แต่การพัฒนา “เพศ” ก็เกิดในยุคนี้เช่นกัน รังสี UV จากดวงอาทิตย์ทำให้การกลายพันธุ์ของเซลล์เหล่านี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด

สิ่งมีชีวิตในยุคแรกใช้พลังงานในการดำเนินกิจกรรมภายในเซลล์โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้ผลผลิตเป็นคาร์โบไฮเดรตและก๊าซออกซิเจน กิจกรรมดังกล่าวทำให้เกิดก๊าซออกซิเจนปลดปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งมวลบนโลกในยุคถัดไป




รูปแสดงวิวัฒนาการของเซลล์


(กิจกรรมของเหล่าโปรคาริโอต (สิ่งมีชีวิตที่ไม่มีเยื่อหุ้มออร์แกแนลล์) และเหล่ายูคาริโอต (สิ่งมีชีวิตที่มีเยื่อหุ้มออร์แกแนลล์) ในยุคแรกมีความซับซ้อนและมีรายละเอียดที่น่าสนใจมากกว่านี้ครับ จขบ.แนะนำว่าควรอ่านหนังสือเพิ่มเติม หากมีความสนใจในเรื่องนี้)


วันที่ 16 พ.ย. ยุคแคมเบรียน (Cambrian peroid)
_{570 ล้านปีที่แล้ว}

ไม่น่าเชื่อที่ทะเลถูกครองด้วยเหล่าสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ไม่ซับซ้อนยาวนานกว่าสามพันล้านปี ก่อนที่จะเกิด “ระเบิด” ทางชีวภาพ นักชีววิทยาต่างพากันฉงนที่จู่ๆสิ่งมีชีวิตทุกไฟลัม (ยกเว้น phylum bryozoa) ก็เกิดอุบัติมาพร้อมๆกันในช่วงเวลาเดียวกัน ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า Cambrian explosion หรือ Biological Big Bang ครับ

ยุคแคมเบรียนเป็นยุคที่จู่ๆก็มีสิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นมากมาย ทั้งหน้าตาก็ล้วนแปลกประหลาดอัศจรรย์ทั้งสิ้น ครั้งแรกฟอสซิลของพวกมันถูกขุดค้นพบในเหมืองร้างอีเดียคาร่า (Ediacara) ทั้งหมด พวกมันจึงถูกเรียกว่า “สิ่งมีชีวิตจากอีเดียคาร่า” ครับ (แม้ในกาลต่อมาจะถูกค้นพบฟอสซิลในบริเวณอื่นๆของโลกก็ตาม)

สิ่งมีชีวิตแห่งอีเดียคาร่ามีอะไรบ้าง จะลองยกตัวอย่างดูนะครับ




เริ่มต้นด้วยเจ้าไทรโลไบต์ (Trilobites) ซึ่งแพร่กระจายครอบครองมหาสมุทรแทบทุกบริเวณบนโลกนี้ ลักษณะคล้ายแมงดาทะเลหรือกิ้งกือทะเลตัวแบนที่มีร่างเป็นข้อปล้องและระยางค์จำนวนมากด้านล่างเก็บกินซากอินทรีย์ใต้พื้นทะเล




คาร์เนีย (Charnia) หนอนใบไม้ที่พบกระจัดกระจายทั่วท้องทะเลไม่แพ้ไทรโลไบต์ นักบรรพชีวินวิทยาเชื่อว่าใบไม้ของมันทำหน้าที่คล้ายซี่หวีกรองอาหารครับ




โอปาบีเนีย (Opabenia) หนอนทะเลที่มีดวงตาห้าดวง ขากรรไกรรูปคีม นักล่ายุคแรกๆแห่งทะเลโบราณ




ฮัลลูซิจีเนีย (Hallucigenia) หนอนทะเลที่มีเดือยแหลมเจ็ดคู่ไว้ป้องกันตัวจากนักล่า หน้าตาของมันชวนให้ผู้เห็นคิดว่านี่เราประสาทหลอน (Hallucination) ไปหรือเปล่านะ




ตัวสุดท้ายที่จะยกตัวอย่างคือ เจ้าพิคาเอีย (Pikaia) บรรพบุรุษของพวกทั้งมวลในปัจจุบัน เนื่องจากมันเป็นสิ่งมีชีวิตแรกที่มีอวัยวะเป็นแกนสันหลังหรือโนโตคอร์ด (notocord) นั่นเองล่ะครับ

กล่าวโดยสรุป สิ่งมีชีวิตในยุคแคมเบรียนอาจแบ่งได้อย่างง่ายๆเป็น 3 กลุ่มหลักๆ ที่น่าสังเกตคือยังไม่มีพืชชั้นสูงเกิดขึ้นเลยในยุคนี้

(1) กลุ่มสาหร่าย ผู้ผลิตออกซิเจนสู่ชั้นบรรยากาศโดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
(2) กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่ต้องหากินอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ตามที่ยกตัวอย่างมาแล้ว
(3) กลุ่มแบคทีเรียที่มีโครงสร้างและการดำเนินชีวิตอย่างเรียบง่ายที่ยังมีอยู่ถึงในปัจจุบัน

Cambrian explosion เปรียบเสมือนบทโหมโรงของสิ่งมีชีวิตทั้งมวลในยุคต่อๆมา เนื่องจากเป็นยุคแรกที่สิ่งมีชีวิตมีตา (แม้จะเป็นตาประกอบและประสิทธิภาพก็ยังอาจจะด้อยกว่าแมลงวัน) ทำให้ได้เปิดโลกทัศน์ใหม่ๆ ได้เห็นโลกนี้อย่างที่มันควรจะเป็น จากเดิมที่ต้องคลำทางหาอาหารแบบสะเปะสะปะ นักล่า เหยื่อ การแข่งขัน การคัดเลือกเพื่อการอยู่รอดเริ่มขึ้นอย่างจริงจังก็เริ่มต้นขึ้น ณ บัดนี้ครับ

Create Date : 02 มกราคม 2552
Last Update : 3 มกราคม 2552 14:47:17 น.		2 comments
Counter : 6217 Pageviews.
Share Tweet