คนเกิดวันพุธ ความทุกข์โถมทับทวี

ปรสิตควบคุมจิตใจ

ในธรรมชาตินั้นมีทั้งความงดงามและความโหดร้าย ขึ้นกับว่าเราจะมองในแง่มุมไหน อย่างไรก็ตาม ธรรมชาตินั้นดำเนินไปตามกลไกของมันเอง ดี-ชั่วนั้นเป็นเพียงคุณค่าที่มนุษย์กำหนดขึ้นเอง ถูกหรือไม่?

ลองมาทำความรู้จักกับ 11 ปรสิตควบคุมจิตใจต่อไปนี้ เรามีสิทธิตัดสินหรือไม่ว่าสิ่งที่มันทำนั้นโหดร้าย...


แมลงวันนักเชิดหุ่น
Pseudodacteon (Phorid flies)


แมลงวันในจีนัส Pseudodacteon มีอยู่ราวๆ 110 สปีชี่ส์ ดำรงชีวิตเป็นปรสิตในมดแถบแอฟริกาใต้ เจ้าแมลงวันนักเชิดหุ่นจะบินไปวางไข่ในช่องอกของตัวมดงานอย่างรวดเร็ว ตัวอ่อนที่ฟักออกจากไข่จะเดินทางไปยังส่วนหัว ฝังตัวอยู่ที่นั่นและกิน hemolymph (ของเหลวในร่างกายแมลงที่ทำหน้าที่เสมือนเลือด) เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อระบบประสาทเป็นอาหาร สุดท้ายสมอง (ปมประสาท) ของมดจะถูกกินเรียบครับ ทำให้มดที่ไร้สมองนั้นขาดจุดมุ่งหมายในการดำรงชีวิตโดยสิ้นเชิง มันจะเดินสะเปะสะปะออกจากฝูงเป็นเวลากว่า 2 สัปดาห์ จากตัวอ่อนก็จะละลายส่วนหัวของมดออกมาเป็นดักแด้ รอเวลาโตเต็มวัยต่อไป…อย่างไรก็ตาม อัตราการประสบความสำเร็จในการดำรงชีวิตแบบปรสิตของเจ้าแมลงวันนักเชิดหุ่นถือว่าค่อนข้างต่ำครับ (น้อยกว่า 3%)





ปรสิตสั่งหนูไม่กลัวตาย
Toxoplasma gondii


Toxoplasma gondii เป็นปรสิตในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด รวมทั้งแมว หนู หรือแม้แต่มนุษย์ครับ ภาวะปรสิตที่น่าสนใจของมันเกิดขึ้นเมื่อมันดำรงชีวิตอยู่ในตัวหนู (rats หรือ mice เป็น intermediate host) มันจะเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของหนูอย่างเฉพาะเจาะจง ทำให้หนูไม่กลัวแมว ในบางงานวิจัยยังพบว่า นอกจากจะไม่กลัวแล้วยังวิ่งเข้าหาด้วยความชอบ (preference) ด้วยซ้ำครับ! ได้กลิ่นแมว ได้ยินเสียงแมวก็ไม่วิ่งหนี ในที่สุดหนูก็จะถูกแมวจับกินโดยง่าย และปรสิตก็จะถูกแพร่พันธุ์ในตัวแมวเป็น host ลำดับต่อไป อย่างไรก็ตาม จากการศึกษาพบว่า T.gondii ไม่มีผลเปลี่ยนแปลงความกลัวของหนูต่อสิ่งอื่นๆอย่างเช่น ความกลัวต่อที่เปิดกว้าง หรือความกลัวต่อกลิ่นบางอย่างที่ไม่คุ้นเคยครับ





ปลาเอ๋ยจงว่ายเหนือน้ำ
Euphaplorchis californiensis


E. californiensis เป็นพยาธิที่สืบพันธุ์และวางไข่ในระบบทางเดินอาหารของนกชายฝั่งทะเล อุจจาระของนกจะถูกถ่ายลงไปในทะเลและกลายเป็นอาหารของหอยทะเล ตัวอ่อนจะถูกฟักภายในร่างกายของหอย และถูกปลดปล่อยออกไปอย่างอิสระในท้องทะเล โดยเป้าหมายของ E. californiensis คือปลาทะเลสายพันธุ์ที่เรียกว่า killifish ครับ ซึ่งเมื่อมันเจอ killifish แล้ว มันก็จะแทรกตัวเข้าสู่ร่างกายผ่านทางเหงือกปลา จุดมุ่งหมายสุดท้ายคือสมอง ที่สมอง E. californiensis จะทำให้เกิดเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของสารสื่อประสาทในสมองอย่างเฉพาะเจาะจง เป็นผลทำให้ killifish เปลี่ยนแปลงพฤติกรรม จากเดิมอยู่ใต้ทะเลลึกดีๆไม่ชอบ ก็โผล่หัวขึ้นมายังผิวน้ำทะเล เป็นผลทำให้ถูกจับกินโดยนกชายฝั่งทะเลได้ง่าย และปรสิตก็ได้อาศัยในทางเดินอาหารของนกต่อไป


แมลงสาบเป็นสัตว์เลี้ยง
Ampulex compressa (Jewel wasp)


ตัวต่อ jewel wasp ทำให้แมลงสาบกลายเป็นสัตว์เลี้ยงได้โดยการฝังเหล็กในหนึ่งคู่ลงไป เหล็กในอันแรกจะต่อยเข้าที่อกของแมลงสาบเป็นผลให้มันกลายเป็นอัมพาตแต่บางส่วน เหล็กในอันที่สองที่ถูกต่อยเข้าไปยังสมองโดยตรง และเป็นผลให้แมลงสาบสูญเสียกลไกหนีเอาตัวรอด (fail to escape aversive stimuli) และเกิดภาวะสูญเสียการเคลื่อนไหว (long term-hypokinesia) ทั้งนี้ มีการศึกษาพบว่า พิษของตัวต่อ jewel wasp มีผลยับยั้งการทำงานของสารสื่อประสาท Octopamine ซึ่งเกี่ยวข้องกับ เคลื่อนไหวที่ซับซ้อนอย่างการเดิน เมื่อสารสื่อประสาทดังกล่าวถูกยับยั้งก็ทำให้แมลงสาบไม่สามารถเริ่มเดินได้

จากภาวะดังกล่าว jewel wasp ซึ่งมีขนาดตัวเล็กกว่ามากจะควบคุมแมลงสาบได้โดยสิ้นเชิง jewel wasp จะงับเอาหนวดข้างหนึ่งของแมลงสาบและลากไปยังรังของมันราวกับจูงสุนัขที่สวมปลอกคอ ที่รังของมัน แมลงสาบจะถูกวางไข่ไว้ในท้อง สุดท้ายเมื่อตัวอ่อนถูกฟักขึ้นภายในช่องท้องของแมลงสาบ แมลงสาบก็ยังคงมีชีวิตอยู่และถูกตัวอ่อนกัดกินอวัยวะภายในไปอย่างช้าๆ





เกลียวเชือกในท้องตั๊กแตน
Spinochordodes tellinii


พยาธิขนม้า (hairworm) เป็นปรสิตในแมลงกลุ่มตั๊กแตนและจิ้งหรีด (Orthoptera) ตั้งแต่ตัวอ่อนยันโตเต็มตัว ในขณะที่เป็นตัวอ่อนมันจะดำรงชีวิตอยู่เฉยๆแต่เมื่อโตเต็มวัยก็จะออกจากร่างของแมลงมาใช้ชีวิตอยู่ในแหล่งน้ำเพื่ออาหารและสืบพันธุ์ต่อไป นี่คืออารัมภบทซึ่งยังไม่ได้กล่าวถึงความน่ากลัวของเจ้าพยาธิตัวนี้แต่อย่างใด

วงจรชีวิตของพยาธิขนม้าเริ่มจากไข่ถูกวางบนวัชพืชตามแหล่งน้ำ host จะได้รับไข่เข้าไปในร่างกาย ไข่ฟักเป็นตัวอ่อนที่มีขนาดเล็กมากแต่สุดท้ายเมื่อโตเต็มที่จะมีขนาดยาวกว่าร่างกายของ host ประมาณ 4 เท่า (ครับ ตัวเลขนี้ไม่ผิด ปรสิตจะกินอวัยวะภายในของ host เกือบหมดสิ้น ขดลำตัวที่ยาวกว่า host หลายเท่าอยู่ภายในร่างกายนั้น) และเปลี่ยนพฤติกรรมของ host ให้ตามหาแหล่งน้ำแล้วกระโดดลงไปจมน้ำตาย เพื่อให้ปรสิตออกจากตัวhost ไปอาศัยและสืบพันธุ์ในแหล่งน้ำต่อไปได้

ประเด็นที่น่าสนใจคือกลไกที่ปรสิตเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของ host ซึ่งจากการศึกษาพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของโปรตีนกลุ่มหนึ่งในสมอง (ปมประสาท) ของ host ที่ถูกเหนี่ยวนำโดยปรสิตที่โตเต็มวัยแล้ว โปรตีนดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของระบบประสาทโดยตรงและการทำงานของสารสื่อประสาทต่างๆ





วานแมงมุมสร้างรัง
Hymenoepimecis argyraphaga


H. argyraphaga เป็นตัวต่ออีกชนิดหนึ่งที่มีภาวะปรสิตในแมงมุม Plesiometa argyra การสืบพันธุ์ของมันเริ่มต้นโดยการใช้เหล็ดในต่อยให้แมงมุมเป็นอัมพาตชั่วขณะและวางไข่ลงในช่องท้อง ไข่จะถูกฟักในตัวของแมงมุมกลายเป็นตัวอ่อนและดูดกิน hemolymph ของแมงมุมเป็นอาหาร ในขณะที่แมงมุมก็ยังดำรงชีวิตอยู่ตามปกติ เมื่อเวลาผ่านไปราว 1-2 สัปดาห์ แมงมุมจะเริ่มเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการชักใย จากใยแมงมุมรูปแบบปกติจะเปลี่ยนแปลงโดยสิ้นเชิงเป็นรูปแบบที่เฉพาะเจาะจงอย่างน่าอัศจรรย์ รังดักแด้ขนาดเล็ก (Cocoon) ทรงรีจะถูกห้อยด้วยใยแมงมุมรูปสี่เหลี่ยมซึ่งออกแบบเตรียมพร้อมสำหรับเป็นที่อยู่อาศัยของตัวอ่อนต่อไป แมงมุมจะชักใยรูปแบบพิเศษต่อไปเรื่อยๆ จนในที่สุดตัวอ่อนจะฆ่าแมงมุมด้วยพิษ จากนั้นมันจะเข้าไปอยู่ใน Cocoon ในระยะดักแด้รอเวลาโตเต็มวัย





เชื้อราระเบิดหัวมด
Cordyceps unilateralis


C. unilateralis เป็นเชื้อราชนิดหนึ่งซึ่งพบในประเทศไทย เชื้อราชนิดนี้ infect มดงานแล้วเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมมดเพื่อการขยายพันธุ์ของมัน C. unilateralis เข้าไปในร่างกายมดผ่านทางระบบหายใจ และดูดซึมอาหารจากเนื้อเยื่อภายในร่างกายมดอย่างช้าๆ เมื่อเชื้อราพร้อมจะขยายพันธุ์โดยสปอร์ มันก็จะงอกเส้นใย mycelia ปกคลุมสมอง (ปมประสาท) ของมดและเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการรับรู้สารฟีโรโมนบางประการ มดงานจะปีนขึ้นไปบนยอดไม้สูงๆ เอากรามเกี่ยวงับกับใบไม้เพื่อตรึงตัวเองอยู่อย่างนั้น เชื้อราจะฆ่ามดและสร้างโครงสร้างที่คล้ายถุงสปอร์กับก้านชูขึ้นบนหัวของมด จากนั้นถุงบรรจุสปอร์จะระเบิดออกและปลดปล่อยสปอร์ล่องลอยไปในอากาศ

จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ พบว่าเชื้อรา C. unilateralis มีคุณค่าในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เนื่องจาก pigment ที่ได้จากเชื้อราชนิดนี้มีความเหมาะสมที่จะนำมาใช้เป็นสีย้อมผ้า นอกจากนี้ยังมีการค้นพบสารต้านมาลาเรียจากเชื้อราชนิดนี้อีกด้วยครับ





หนอนบอดี้การ์ด
Glyptapanteles sp.


Glyptapanteles sp. เป็นตัวต่อชนิดหนึ่งที่พบในอเมริกากลางและอเมริกาเหนือ ตัวต่อชนิดนี้จะวางไข่ในหนอนผีเสื้อ Thyrinteina leucocerae ที่ยังไม่โตเต็มที่ ตัวอ่อนที่ฟักออกจากไข่จะกินน้ำและเนื้อเยื่อในร่างกายหนอนผีเสื้อเป็นอาหาร เมื่อเจริญเต็มที่แล้วก็จะออกจากร่างหนอนผีเสื้อ เกาะติดกับใบไม้และสร้างรังดักแด้ของตนเอง ส่วนหนอนผีเสื้อก็จะไม่ห่างจากรังดักแด้ไปไหน หยุดหาอาหาร และเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมกลายเป็น “ยาม” เฝ้ารังดักแด้ เมื่อใดก็ตามที่มีวัตถุเข้ามาใกล้รังดักแด้ หนอนยามจะแสดงพฤติกรรมก้าวร้าว (ยกหัวขึ้นโจมตี) เพื่อปกป้องรังจากผู้บุกรุก หน้าที่ยามของหนอนผีเสื้อจะสิ้นสุดลงด้วยความตาย เมื่อตัวต่อเต็มวัยออกจากดักแด้





มดผีดิบ
Dicrocoelium dendriticum


D. dendriticum เป็นพยาธิในตับของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกเคี้ยวเอื้อง โดยมี primary และ secondary intermediate host เป็นหอยทากและมดตามลำดับ เมื่อไข่พยาธิถูกขับออกมาทางอุจจาระ หอยทากจะกินไข่พยาธิเข้าไป ไข่พยาธิถูกฟักภายในทางเดินอาหารของหอยทาก ซึ่งหอยทากจะมีกลไกป้องกันตัวเองโดยการสร้าง cyst ขึ้นห่อหุ้มพยาธิเอาไว้ จากนั้น cyst จะถูกขับถ่ายออกมาพร้อมอุจจาระ มดงานที่กลืน cyst เข้าไปก็กลายเป็น secondary intermediate host พยาธิออกจาก cyst และอาศัยอยู่ในช่อง haemocoel และเจริญเติบโตเป็นตัวเต็มวัยในระยะถัดไป เคลื่อนที่ไปตามปมประสาทของมดและควบคุมพฤติกรรมของมัน (อีกแล้ว)

ในช่วงเวลากลางวัน มดงานที่ถูกสิงสู่ก็ยังคงดำรงชีวิตเหมือนกับมดงานตัวอื่นๆ แต่เมื่อถึงเวลากลางคืน ดวงอาทิตย์ตกดิน อุณหภูมิต่ำลง มดงานตัวดังกล่าวจะแยกตัวออกจากฝูง (พฤติกรรมคล้ายผีดิบชอบกล) ไม่กลับรัง ปีนขึ้นไปบนยอดหญ้าแล้วเอากรามงับเกี่ยวเอาไว้ตรึงตัวเองไม่ไปไหนอยู่อย่างนั้น รอเวลาให้สัตว์กินหญ้ากลืนมดเข้าไปถูกย่อยในทางเดินอาหารและพยาธิก็จะได้ออกมาเจริญเติบโต สืบพันธุ์ในร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่อไป แต่หากมดไม่ถูกกินและตะวันขึ้น รุ่งเช้ามาเยือน อุณหภูมิสูงขึ้น มดงานตัวดังกล่าวก็จะปล่อยกรามออก และเดินทางกลับเข้าฝูง ดำรงกิจกรรมต่างๆตามปกติ (ผีดิบจริงๆเห็นมั้ย) เนื่องจากหากยังแขวนตัวอยู่อย่างนั้นก็มิวายจะถูกแดดเผาตายทั้งมดทั้งพยาธิ พอราตรีมาเยือนก็กลับไปปีนยอดหญ้าอีก





เพรียงเปลี่ยนปูเป็นกะเทย
Sacculina


Sacculina คือชื่อจีนัสของเพรียงปรสิตปูชนิดหนึ่ง Sacculina ตัวอ่อนเพศเมียจะว่ายน้ำจนเจอกับปูตัวผู้ซึ่งเป็น host (ไม่เข้าใจเหมือนกันว่าทำไมต้องเจาะจงปูตัวผู้) เมื่อ Sacculina พบ host ก็จะคืบคลานบนแผ่นกระดองของปูจนถึงส่วนข้อต่อกับตามขาหรือลำตัว ปูที่โชคร้ายจะพยายามสะบัดปรสิตออกแต่ก็ยากที่จะสำเร็จ Sacculina ตัวเมียจะแทรกตัวเข้าไปตามเนื้อปู ในที่สุดปูก็จะเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม หาอาหารเพื่อป้อนให้กับปรสิต และเลิกสนใจสืบพันธุ์กับเพศตรงข้าม บริเวณท้องปูมีขนาดขยายใหญ่ขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเพื่อเป็นที่อยู่ของปรสิต Sacculina จะปล่อยเส้นด้ายจากบริเวณท้องไปทั่วร่างกายเหยื่อเพื่อดูดซึมอาหารและปล่อยสารเคมีบางอย่างเพื่อเปลี่ยน hormonal balance ของ host

Sacculina เพศผู้ก็ล่องลอยมาตามน้ำเพื่อมาผสมพันธุ์กับตัวเมียบนท้องปู เมื่อการผสมพันธุ์เสร็จสิ้นลง ปูตัวผู้นี้ก็จะเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมเป็นเพศเมีย ปูกะเทยจะมีพฤติกรรมปกป้องดูแลหวงแหนไข่ปรสิตบริเวณท้องราวกับเป็นไข่ของตนเอง และเมื่อปรสิตฟักออกจากไข่แล้วยังเอาก้ามปูช่วยพุ้ยน้ำเพื่อให้ตัวอ่อนปรสิตกระจายสู่แหล่งน้ำต่อไปอีกด้วย


หนอนหนวดหอยทาก
Leucochloridium paradoxum


L. paradoxum เป็นพยาธิตัวแบนที่เป็นปรสิตในนก แต่มี intermediate host เป็นหอยทาก เมื่อตัวอ่อน L. paradoxum เข้าสู่ร่างกายของหอยทาก มันจะเจริญเติบโตในทางเดินอาหารของหอยทาก เมื่อโตขึ้นก็อาศัยอยู่ในโครงสร้างคล้ายท่อที่เรียกว่า broodsacs ภายในบรรจุพยาธิ 10-100 ตัว ท่อ broodsacs ดังกล่าวจะเคลื่อนที่ไปยังก้านตาของหอยทาก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอันน่าสะพรึง ก้านตาหอยทากจะบวมเป่งขึ้น มีการสั่นไหวเป็นจังหวะและมีสีสันฉูดฉาดตา การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวยังไปรบกวนการรับรู้แสงของหอยทากอีกด้วย ทำให้จากเดิมนิสัยหอยทากนั้นชอบอยู่ที่มืดก็กลายเป็นไม่เกรงกลัวต่อแสงสว่าง หอยทากจะปรากฏตัวในที่โล่ง ลักษณะก้านตาที่บวมเป่งมองไกลๆก็คล้ายตัวหนอนจะล่อให้นกบินมาจิกกิน นกที่กินหอยทากเข้าไปก็จะได้รับพยาธิจำนวนมากเข้าสู่ร่างกาย

จำได้ว่าพยาธิตัวนี้ถูกเอาไปใช้เป็นพล็อตในการ์ตูนญี่ปุ่นแนวสยองขวัญสักเรื่องหนึ่งด้วยนะ








Originally Inspired by 10 Fascinating Cases of Mind Control. Accessed September 20, 2009 at //listverse.com/2009/07/29/10-fascinating-cases-of-mind-control.


References

Morrison WL. Pseudacteon spp. (Diptera: Phoridae). Biological Control: A Guide to Natural Enemies in North America. Accessed September 20, 2009 at //www.nysaes.cornell.edu/ent/biocontrol/parasitoids/pseudacteon.html.

Berdoy M, Webster JP, Macdonald DW. Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii. 2000. Proc Biol Sci. 267(1452):1591-4.

Shaw JC, Korzan WJ, Carpenter RE, Kuris AM, Lafferty KD, Summers CH, Øverli Ø. Parasite manipulation of brain monoamines in California killifish (Fundulus parvipinnis) by the trematode Euhaplorchis californiensis. 2009. Proc Biol Sci. 276(1659):1137-46.

Libersat F. Wasp uses venom cocktail to manipulate the behavior of its cockroach prey. 2003. J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol. 189(7):497-508. Epub 2003 Jun 27.

Gal R, Libersat F. A Parasitoid Wasp Manipulates the Drive for Walkingof Its Cockroach Prey. 2008. Current Biology. 18:877-882.

Rosenberg LA, Glusman JG, Libersat F. Octopamine partially restores walking in hypokinetic cockroaches stung by the parasitoid wasp Ampulex compressa. 2007. J. Exp. Biol. 210(24): 4411 - 4417.

Biron D.G. et al. Behavioural manipulation in a grasshopper harbouring hairworm: a proteomics approach. 2005. Proceedings of Royal Society of London B 272: 2117-2126.

Eberhard GW. Under the influence: webs and building behavior of Plesiometa argyra (Aranea, Tetragnathidae) when parasitized by Humenoepimecis Argyraphaga. 2001. The Journal of Arachnology 29:354–366.

ปัทมา พิทยขจรวุฒิ. ”สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ… คุณค่าจากทรัพยากรชีวภาพของไทย” (Online), Accessed September 20, 2009 at //www.vcharkarn.com/varticle/37351.

Pontoppidan M, Himaman W, Hywel-Jones LN, Boomsma JJ, Hughes PD. Graveyards on the Move: The Spatio-Temporal Distribution of Dead Ophiocordyceps-Infected Ants. 2009. PLoS ONE. 4(3): e4835.

Grosman AH, Janssen A, de Brito EF, Cordeiro EG, Colares F, et al. Parasitoid Increases Survival of Its Pupae by Inducing Hosts to Fight Predators. 2008. PLoS ONE 3(6): e2276.

”Dicrocoelium dendriticum” (Online), Accessed September 20, 2009 at //parasitology.informatik.uni-wuerzburg.de/login/n/h/0381.html

”Parasitic Crustaceans” (Online), Accessed September 20, 2009 at //www.cbu.edu/~seisen/ParasiticCrustaceans.htm.

DeLaCruz, D. 2003. "Leucochloridium paradoxum" (On-line), Animal Diversity Web. Accessed September 20, 2009 at //animaldiversity.ummz.umich.edu/site/accounts/information/Leucochloridium_paradoxum.html.

“Distome (Leucochloridium paradoxum(Online), Accessed September 20, 2009 at //www.weichtiere.at/Mollusks/Schnecken/parasitismus/leucochloridium.html.




 

Create Date : 23 กันยายน 2552    
Last Update : 23 กันยายน 2552 10:14:47 น.
Counter : 8809 Pageviews.  

กำเนิดสิ่งมีชีวิต (Origin of life)

คำเตือน : บล็อกเนื้อหายาก ต้องการความรู้ชีววิทยาระดับมัธยมปลายขึ้นไป

คำถามหนึ่งที่ยังเป็นปริศนาที่มนุษยชาติต่างพากันสังสัยและใคร่รู้คำตอบคือ "สิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร" ก่อนที่จะตอบคำถามข้อนี้ เราคงต้องตอบคำถามข้อแรกๆ ก่อนที่ว่า "สิ่งมีชีวิตคืออะไร" ซึ่งแม้แต่นักวิทยาศาสตร์เอง ก็ยังหาคำจำกัดความที่แน่ชัดไม่ได้

เริ่มต้นง่ายๆโดยลองนึกย้อนดูถึงตัวเราเอง ว่าตัวเรานี้มาจากไหนกัน? เราเกิดมาจากพ่อและแม่ พ่อและแม่เกิดมาจากปู่ย่าตายาย…ไล่ย้อนกลับเรื่อยๆเราทุกคนเกิดมาจากบรรพบุรุษมนุษย์กลุ่มหนึ่ง มนุษย์กลุ่มหนึ่งนั้นวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตระกูลไพรเมท สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลาน สัตว์เลื้อยคลานวิวัฒน์มาจากปลา ปลาวิวัฒน์มาจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์รูปแบบซับซ้อน สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์รูปแบบซับซ้อนวิวัฒน์มาจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์รูปแบบไม่ซับซ้อน สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์รูปแบบไม่ซับซ้อนวิวัฒน์มาจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ชีวิตตามทฤษฎีวิวัฒนาการนั้นเปรียบเสมือนต้นไม้อันมีกิ่งก้านสลับซับซ้อนที่บังเกิดขึ้นจากรากเล็กๆเพียงรากหนึ่ง(1) ความคิดของเราหยุดอยู่ ณ ตรงนี้ แล้วสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวแรกสุดนั้นมาจากไหน?

ข้อที่มีคนเข้าใจผิดกันมากที่สุดคือ ความคิดว่ากำเนิดสิ่งมีชีวิตเป็นปัญหาหนึ่งที่ทฤษฎีวิวัฒนาการสามารถให้คำตอบนี้ได้ ทั้งที่ความจริงแล้วผิดเป็นอย่างยิ่ง ทฤษฎีวิวัฒนาการไม่ได้อธิบายว่าสิ่งมีชีวิตถือกำเนิดมาได้อย่างไร หากแต่อธิบายว่าสิ่งมีชีวิตที่เราเห็นในทุกวันนี้วิวัฒน์มาจากอดีตได้อย่างไร

กำเนิดสิ่งมีชีวิต (Origin of life) เป็นหัวข้อศึกษาหนึ่งในแขนงวิชาจักรวาลวิทยา (Cosmology)(2) และชีวดาราศาสตร์ (Astrobiology)(3) อันเป็นการศึกษาขั้นสูงที่ต้องอาศัยสหสาขาวิชาบูรณาการเพื่อค้นคว้าหาคำตอบ เช่น ฟิสิกส์ ดาราศาสตร์ ชีวเคมี อณูชีววิทยา พันธุศาสตร์ ปรัชญา เป็นต้น

เนื่องจากการศึกษาเกี่ยวกับกำเนิดสิ่งมีชีวิต เป็นหัวข้อที่มีความซับซ้อนและยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัด มีหลากหลายทฤษฎีที่ออกมารองรับ ผมจึงขอแบ่งนักวิทยาศาสตร์ออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามแนวคิดหลักสองประการคือ Inevitablilist (เลี่ยงไม่ได้ต้องเกิดขึ้นอย่างแน่นอน) คือกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นบนโลกนี้อย่างแน่นอน (ตัวแทนของนักวิทยาศาสตร์ในกลุ่มนี้คือ ริชาร์ด ดอว์กิ้น (Richard Dawkins) นักเขียนหนังสือวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงครับ) และ Improbabilist (ยากที่จะเป็นไปได้) หรือกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อว่ายากที่จะเป็นไปได้ หากสิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นได้เองบนโลกใบนี้ (นักวิทยาศาสตร์ในกลุ่มนี้รวมถึง ฟรานซิส คริก (Francis Crick) ผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลจากการพิสูจน์โครงสร้างของ DNA ด้วยนะครับ) และเราจะมาค่อยๆไล่ดูนะครับว่าแต่ละฝั่งเขามีความคิดเห็นอย่างไรกันบ้าง





ก่อนอื่นเรามาดูโลกของเราก่อน สถานที่ต้นกำเนิดแห่งปริศนาทั้งมวล โลกของเรามีความเหมาะสมหลายสิบประการที่จะให้สิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นมาได้ แต่ในที่นี้ผมขอพูดแค่กาลและสถานที่ครับ

สถานที่ โลกของเราตั้งอยู่ใน บริเวณที่อยู่อาศัย (habitable zone) อันเป็นบริเวณที่มีคุณสมบัติเหมาะสมในจักรวาลที่สิ่งมีชีวิตจะบังอาจอยู่อาศัยได้ กล่าวในระดับกาแล็กซี่ (galactic habitable zone) โลก/ระบบสุริยะของเราไม่อยู่ไกลจากศูนย์กลางทางช้างเผือกจนเกินไป จึงไม่ขาดวัตถุดิบ ธาตุหนักต่างๆที่จำเป็นในการก่อร่างสร้างดวงดาว ขณะเดียวก็ไม่อยู่ใกล้ศูนย์กลางทางช้างเผือกจนเกินไปจนอาจได้รับอันตรายจากรังสีอวกาศความถี่สูง การปะทะชนของดาวฤกษ์ และหลุมดำ-ที่คาดว่าดำรงอยู่บริเวณใจกลางกาแล็กซี่

กล่าวในระดับระบบสุริยะ (circumstellar habitable zone) โลกของเราอยู่ในเขตแดนของเด็กหญิงแอบกินข้าวหมี (goldilocks zone)(4) ซึ่งแคบมาก คืออยู่ระหว่างดาวศุกร์และดาวอังคาร(5) ปัจจัยสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการกำหนดเขตแดนของเด็กหญิงแอบกินข้าวหมีคือน้ำครับ น้ำเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งยวดในการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตแบบคาร์บอน (carbon based life) นั่นหมายความว่า หากโลกเราอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่านี้สัก 5 เปอร์เซ็นต์ พื้นผิวดาวเคราะห์ก็จะร้อนจนกักเก็บน้ำไว้ไม่ได้เหมือนกับดาวศุกร์ หรือหากโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์กว่านี้สัก 15 เปอร์เซ็นต์ ดาวของเราก็จะหนาวเย็นเป็นขยะน้ำแข็งเหมือนดาวอังคาร





เวลา เราอยู่ในช่วงเวลาที่เหมาะสมในจักรวาล เราไม่ได้อยู่ในยุคปฐมกาลของดาราจักร ที่ทั่วทั้งจักรวาลขาดแคลนธาตุหนัก มีแต่ไฮโดรเจนและฮีเลียมก่อปฏิกิริยานิวเคลียร์กำเนิดเป็นดาวฤกษ์ หากอยู่ในยุคดังกล่าว การกำเนิดของสิ่งมีชีวิตคงเป็นไปได้ยากเนื่องจากถูกกำจัดด้วยอะตอมองค์ประกอบที่ไม่มีความหลากหลาย หรือหากเราอยู่ในช่วงปลายของจักรวาล เมื่อเอนโทรปี(6)ของระบบดำเนินไปถึงจุดสูงสุด เมื่อนั้นการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตก็คงลำบาก เนื่องจากไม่สามารถนำพลังงานไปใช้ (เพิ่มความไม่เป็นระเบียบ) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กล่าวโดยสรุป โลกของเรามีคุณสมบัติเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าสิ่งมีชีวิตจะมาจากไหน บังเกิดขึ้นเองหรือมาจากต่างดาวก็ตาม และจากการประมาณ สิ่งมีชีวิตอุบัติขึ้นในโลกใบนี้เมื่อราว 3.85 พันล้านปีก่อน

ทีนี้เรามาดูแนวคิดแรก คือแนวคิดที่ว่า สิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นเองบนโลกใบนี้หรือพวก Inevitablilist (เลี่ยงไม่ได้ต้องเกิดขึ้นอย่างแน่นอน) กลุ่มนี้เป็นพวกที่มีทฤษฎีหนาแน่นแต่ขาดซึ่งหลักฐานครับ

ประเด็นของแนวคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตบังเกิดขึ้นเองบนโลกก็คือ ในเมื่อบนโลกนี้มีวัตถุดิบพร้อมและมีคุณสมบัติเหมาะสมทุกประการที่เอื้อให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงบังเกิดขึ้นเองบนโลกนี้ การทดลองที่มีชื่อเสียงตามแนวคิดนี้คือการทดลองของสแตนลีย์ มิลเลอร์ (Stanley Miller) เมื่อปีคศ. 1953 มิลเลอร์ทำการทดลองโดยนำขวดแก้วสองใบ ใบหนึ่งใส่น้ำเล็กน้อยเปรียบเสมือนมหาสมุทรในยุคดึกดำบรรพ์ อีกใบผสมก๊าซมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ จำลองบรรยากาศโลกยุคดึกดำบรรพ์ นำสายยางเชื่อมต่อทั้งสองขวด แล้วใช้ไฟฟ้าเร่งปฏิกิริยา สิ่งที่ได้คือสารอินทรีย์ง่ายๆเช่นกรดอะมิโน กรดไขมัน น้ำตาล การทดลองดังกล่าวพอสรุปได้ว่า สารเคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตสามารถบังเกิดขึ้นเองได้ภายใต้บรรยากาศโลกยุคดึกดำบรรพ์





อย่างไรก็ตาม ผ่านมากว่าครึ่งศตวรรษจากการทดลองของมิลเลอร์ ก็ยังไม่สามารถสรุปว่าสิ่งมีชีวิตสามารถผุดบังเกิดได้เองในโลกนี้ได้จริงหรือไม่เพราะสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในขวดแก้วของมิลเลอร์นั้นเรียบง่ายและห่างไกลจากคำว่า “สิ่งมีชีวิต” อยู่หลายขุมครับ

สารชีวโมเลกุลที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตแม้ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดก็ยังมีความซับซ้อนใช่เล่น เซลล์ในรูปแบบพื้นฐานที่สุดมีชั้นกรดไขมันชนิดฟอสโฟลิปิดเรียงตัวสองชั้น (bilayer) เป็นเยื่อหุ้มเซลล์ ภายในบรรจุสารละลายที่ประกอบไปด้วยโปรตีนหลายชนิด โปรตีนเหล่านั้นประกอบด้วยกรดอะมิโนมาเรียงต่อกันเป็นสายยาวเป็นโพลีเป็บไทด์น้ำหนักโมเลกุลหลักพันขึ้นไป ยังไม่รวมถึง “สารพันธุกรรม” DNA หรือ deoxyribonucleic acid สารชีวโมเลกุลซับซ้อนที่เรียงตัวต่อกันจากหมื่นหน่วยย่อยขึ้นไป

หากมันเกิดขึ้นจริง นักชีวเคมีพอจะคาดการณ์ได้ว่า น่าจะมีลำดับเหตุการณ์สำคัญๆ (Key steps) ดังนี้

1. การสังเคราะห์โมเลกุลเดี่ยว (Abiotic synthesis of monomers เช่น amino acids, nucleotides)

2. การรวมตัวกันของพวกโมเลกุลเดี่ยวเป็นโพลีเมอร์ (Polymerization of monomers เช่น protein, nucleic acids)

3. การรวมกันของพวกโพลีเมอร์แล้วมีคุณสมบัติแตกต่างจากสิ่งแวดล้อมรอบตัว (เช่น membrane selectivity, permeability) และอาจมีการสะสมพลังงานในตัว

4. การเกิดขึ้นของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
ลำดับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นข้างต้น ข้อ 4. เป็นข้อที่มีปัญหามากที่สุดครับ แต่เราจะพักตรงนี้สักครู่ ผมจะนำทุกท่านเข้าสู่การทดลองที่พิสูจน์เหตุการณ์ข้อ 1-3. ซึ่งสลับซับซ้อนน้อยกว่าครับ

ช่วงต้นศตวรรษ 1970 เป็นช่วงที่ทฤษฎีระบบซับซ้อน (complex system)(7) เพิ่งก่อตัวขึ้น ฟรานซิสโก วาเรลา (Francisco Valera) และคณะประสบความสำเร็จในการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ “เซลลูล่าร์ ออโตมาตอน” (cellular automaton) จำลองการสร้างตนเองของเซลล์สิ่งมีชีวิตจากโมเลกุลที่มีอยู่ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตโดยนำทฤษฎีระบบซับซ้อนมาประยุกต์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง วาเลราได้พิสูจน์ว่าชีวิตสามารถผุดบังเกิดจากสิ่งไม่มีชีวิตได้อย่างไร

องค์ประกอบของ cellular automaton ได้แก่ ตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) และโมเลกุลของสารอีกชนิดหนึ่งซึ่งเคลื่อนที่ไปมาอย่างสุ่ม โมเลกุลนี้สามารถจับตัวกันเป็นอีกโมเลกุลอีกชนิดหนึ่งได้ นอกจากนี้โมเลกุลที่เกิดขึ้นมาใหม่ยังสามารถต่อเข้าด้วยกันเป็นสายยาวได้ ตามกฎการจำลองการสร้างตัวเองของเซลล์สิ่งมีชีวิตดังนี้

1.การเกิดโมเลกุลชนิดที่สอง
E + O + O -----> X

สารชนิดแรกสองโมเลกุลจับตัวกันเป็นสารชนิดที่สองโดยมี catalyst เร่งปฏิกิริยา

2.การจับตัวกันเป็นสาย
X + X -----> X-X
X-X + X -----> X-X-X

สารชนิดที่สองสามารถเชื่อมต่อกันเป็นสาย ซึ่งมีความยาวไม่จำกัดได้

3.การแยกสาย
X -----> O + O

โมเลกุลของสารชนิดที่สองสามารถย่อยสลายกลับไปเป็นโมเลกุลของสารชนิดแรกได้

4.O สามารถคลื่อนไปยังที่ว่างได้ แต่ไม่สามารถเคลื่อนไปยังตำแหน่งที่มีโมเลกุลอื่นอยู่ได้

5.E และ X สามารถคลื่อนไปแทนที่ O ได้ โดยดันให้ O ไปอยู่ที่ว่างถัดจากตำแหน่งเกิม นอกจากนี้ E ยังแทนที่ X ได้ในลักษณะเดียวกัน

6.E และ X สามารถสลับที่กับ O ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง E และ X สามารถเคลื่อนที่ผ่าน O ได้

7.เฉพาะ O เท่านั้นที่สามารถผ่านสายของ X ไปยังตำแหน่งที่ว่างทางด้านหลังได้ กฎข้อนี้เป็นการจำลองการที่ผนังเซลล์อนุญาตให้สารบางประเภทเท่านั้นผ่านไปได้ (semi permeability)

8.X ที่ต่อกันเป็นสายไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

การทดลองของวาเรลากำหนดให้โมเลกุลต่างเคลื่อนที่ไปมาแบบสุ่มโดยเริ่มต้นจาก O จำนวนมากที่รอบล้อมด้วยหนึ่งโมเลกุลของ E สิ่งที่น่าสนใจจากการทดลองซ้ำๆกันหลายครั้งคือ ผนังเซลล์สามารถคงตัวอยู่ได้อย่างมีเสถียรภาพ ผนังบางส่วนอาจถูกย่อยสลายตามกฎข้อที่สาม พร้อมกับมีผนังใหม่ผุดบังเกิดขึ้นมาทดแทนกันตลอดเวลา





*สำหรับผู้ที่สนใจการทดลองของวาเรลา สามารถใช้คำค้นหา cellular automaton เพื่ออ่านเพิ่มเติม และจขบ.ขอแนะนำบทความ //www.astrobio.net/index.php?option=com_news&task=detail&id=3172 เกี่ยวกับการจำลองการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตรูปแบบ 3 มิติด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์

จากการทดลองของวาเรลา แม้ว่าจะพิสูจน์ได้ว่า เซลล์สิ่งมีชีวิตสามารถก่อกำเนิดขึ้นได้เอง แต่ปัญหาก็ยังไม่จบเนื่องจากเรายังค้างคากันที่เหตุการณ์ข้อ 4. ปัญหาต่อไปคือแล้วเซลล์สิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นส่งต่อสารพันธุกรรมได้อย่างไร? หากไม่มีการส่งต่อสารพันธุกรรม องค์ประกอบของชีวิตก็ไม่สมบูรณ์ครับ

เพื่อขยายความให้ชัดเจน ผมจำเป็นต้องกล่าวถึง central dogma of molecular biology หรือกลไกการส่งต่อข้อมูลพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต กลไกดังกล่าวถูกเสนอโดย ฟรานซิส คริก (Francis Crick) ครั้งที่เขาได้โนเบลจากการพิสูจน์โครงสร้างของ DNA นั่นแหละครับ คุณคริกกล่าวว่า การส่งต่อข้อมูลพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นไปในทิศทางเดียวจากนิวคลีโอไทด์ไปยังโปรตีน(8)





ข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดถูกเก็บอยู่ใน DNA-deoxyribonucleic acid หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต (ไวรัสบางชนิดอาจมีสารพันธุกรรมเป็น RNA อย่างไรก็ตาม ข้อควรจำอย่างหนึ่งคือไวรัสไม่จัดเป็นสิ่งมีชีวิต) DNA สามารถจำลองตัวเองโดยอาศัยการทำงานของเอ็นไซม์ DNA polymerase (ข้อควรจำคือเอ็นไซม์ก็เป็นโปรตีนชนิดหนึ่ง) ด้วยกระบวนการที่เรียกว่า replication และจาก DNA จะมีการส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมต่อไปยัง RNA-ribonucleic acid ด้วยกระบวนการที่เรียกว่า transcription สุดท้ายจาก RNA ถอดรหัสเป็นโปรตีนที่มีหน้าที่ทางชีวภาพต่อไปด้วยกระบวนการที่เรียกว่า translation

กระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นเป็นขั้นเป็นตอน สมบูรณ์แบบในตัวเอง ปัญหามันอยู่ตรงนี้นั่นแหละครับ การจำลองตัวเองของสารพันธุกรรมหรือ DNA นั้นต้องอาศัยโปรตีนเร่งปฏิกิริยา ส่วนการสร้างโปรตีนนั้นก็ต้องอาศัยข้อมูลจากสารพันธุกรรม ดังนั้นแล้ว สารอะไรที่เกิดก่อนและสารอะไรที่เกิดทีหลัง (ไก่กับไข่ อะไรเกิดก่อนกัน?) ระหว่างสารที่เป็นข้อมูลพันธุกรรมกับสารที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังที่พอล เดวีส์ (Paul Devies) นักฟิสิกส์เคยกล่าวไว้ “ถ้าทุกสิ่งต่างก็ต้องการสิ่งอื่นๆ แล้วแรกเริ่มเดิมทีชุมชนโมเลกุลเกิดขึ้นมาได้อย่างไร? มันเหมือนกับว่า จู่ๆส่วนผสมทั้งหมดในครัวก็มารวมกัน แล้วอบตัวเองให้กลายเป็นเค้ก”

เพื่อตอบปัญหาดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องตั้งทฤษฎี “โลกของ RNA” ขึ้นมาเพื่ออธิบายครับ

นักวิทยาศาสตร์เชื่อโลกในยุคแรกๆเป็นโลกของกรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิกจำนวนมากและหลากหลายกำเนิดขึ้นเองภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม บรรยากาศโลกในยุคดึกดำบรรพ์นั้น ปัญหาสำคัญคือ กรดนิวคลีอิกแรกเริ่มของโลกนี้เป็นประเภทใดระหว่าง RNA ซึ่งเป็นโมเลกุลสายเดี่ยวที่ไม่ยาวและไม่สลับซับซ้อนมากนัก หรือจะเป็น DNA ซึ่งเป็นโมเลกุลสายเกลียวคู่ซึ่งมีความยาวและความสลับซับซ้อนมากกว่า





ในอดีตนั้น จากความรู้ทางชีวเคมีและอณูชีววิทยา เรารู้ว่า DNA นั้นเป็นแหล่งรวมข้อมูลทางพันธุกรรมในทุกสิ่งมีชีวิตแต่ไม่มีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบบทบาททางชีวภาพของ RNA มากนักนิกจากการเป็นตัวกลางของการส่งต่อข้อมูลจาก DNA ไปยังโปรตีน จนกระทั่งประมาณปี 1970 มีนักวิทยาศาสตร์ค้นพบคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเคมีของ RNA โดยตั้งชื่อว่า ribozyme ซึ่งสามารถตัดโมเลกุลของตนเองหรือ RNA ตัวอื่นได้ การค้นพบดังกล่าวนี้นำไปสู่ทฤษฎีที่ว่า RNA ที่อุบัติขึ้นมาในยุคแรกน่าจะเป็นสารประกอบที่มีคุณสมบัติพิเศษ 2 อย่างภายในตนเองคือ สามารถจำลองแบบตนเองและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีได้

หากทฤษฎีข้างต้นเป็นจริง นั่นหมายความว่า โลกในยุคแรกก่อนที่จะมีสิ่งมีชีวิตอุบัติขึ้นคงจะมี RNA อยู่ในธรรมชาติในปริมาณที่มากพอควร RNA ดังกล่าวมีการพัฒนาทางด้านโครงสร้างจนมีคุณสมบัติที่สามารถจำลองตนเองได้โดยอาศัยการช่วยตัวเองจากคุณสมบัติในการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา มีการเกิด RNA รูปแบบสายใหม่ๆที่แตกต่างกันออกไป บางรูปแบบมีความคงทนต่อสภาวะมากกว่า บางรูปแบบมีคุณสมบัติในการจำลองตนเองมากกว่า ก่อให้เกิดความเหลื่อมล้ำและเกิดการคัดเลือกทางโมเลกุล (molecular selection) เพื่อให้ได้รูปแบบโมเลกุลที่เหมาะสมที่สุด ในปี 1986 วอลเตอร์ กิลเบิร์ต (Walter Gilbert-คนที่พัฒนาเทคนิค DNA sequencing นั่นแหละครับ) จึงตั้งชื่อยุคนั้นว่าเป็น “โลกของ RNA” ครับ





จากทฤษฎีโลกของ RNA การแข่งขันทางเคมีของ RNA คงจะดำเนินต่อไปเรื่อยๆร่วมกับสารโมเลกุลอื่นๆรอบข้างอย่าง DNA และโปรตีน ที่ผุดบังเกิดขึ้นมาในยุคแรกๆเช่นกัน เมื่อมีวิวัฒนาการเชิงโมเลกุล (molecular evolution) มาถึงจุดที่กรดนิวคลีอิกและโปรตีนมีการประสานประโยชน์ซึ่งกันและกันได้ โดยกรดนิวคลีอิกทำหน้าที่กำหนดโครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีน ในขณะเดียวกันโปรตีนก็มีส่วนช่วยในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในการจำลองตัวของกรดนิวคลีอิก จึงทำให้เกิดกฎเกณฑ์ทางธรรมชาติของการทำงานร่วมกันในที่สุด แน่นอนว่าในระหว่างนั้นก็คงมีการเปลี่ยนแปลงบทบาทให้ DNA ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ความจุของข้อมูลมากกว่า สลับซับซ้อนกว่าและมีเสถียรภาพมากกว่า เป็นสารพันธุกรรม ขณะที่ RNA ลดบทบาทลงมาเป็นตัวกลางในการถ่ายทอดข้อมูล กลไกการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นนี้ฟังแล้วช่างน่าอัศจรรย์

อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าทฤษฎีโลกของ RNA จะฟังดูน่าเชื่อถือและมีเหตุผล แต่ข้อเสียสำคัญคือ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีได้เลยครับ สุดท้าย เราจึงไม่สามารถสรุปได้ว่า สิ่งมีชีวิตสามารถผุดบังเกิดขึ้นจากความไม่มีชีวิต บนโลกใบนี้ได้หรือไม่?

หลังจากที่หลายๆคนมึนหัวไปกับหลายๆทฤษฎีและการทดลองจากฝั่ง Inevitablilist (เลี่ยงไม่ได้ต้องเกิดขึ้นอย่างแน่นอน) แล้วผมก็จะนำทุกคนเข้าสู่แนวคิดของอีกฝั่งบ้างครับ ฝั่ง Improbabilist (ยากที่จะเป็นไปได้) นั่นกล่าวว่า สิ่งมีชีวิตมีกำเนิดมาจากนอกโลก ที่ฟังได้สบายๆและปวดหัวน้อยกว่า //ฮ่าฮ่าฮ่า น่าแปลกที่แนวคิดของฝั่งนี้มีทฤษฎี คำอธิบายที่สมเหตุผลน้อยกว่าแต่กลับมีหลักฐานเชิงประจักษ์มากกว่าครับ

ทฤษฎีที่กล่าวว่ากำเนิดชีวิตมาจากต่างดาวนั้นที่มีชื่อเสียงมากคือทฤษฎีแพนสเปอร์เมีย (Panspermia theory) (9) ซึ่งถูกเสนอเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เฟรด ฮอยล์ (Fred Hoyle)(10) ว่า สารอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้นมีอยู่ทั่วไปนอกโลก แพร่กระจายไปในห้วงอวกาศและอาจติดมากับเทหวัตถุที่ตกลงสู่โลก ทฤษฎีนี้มีหลักฐาน (evidence) สนับสนุนค่อนข้างมากครับ

ตัวอย่างเช่น ปี 1969 อุกกาบาตเมอร์ซิสันตกลง ณ ประเทศออสเตรเลีย อุกกาบาตลูกดังกล่าวมีอายุ 4.5 พันล้านปี และมีกรดอะมิโน 70 กว่าชนิดกระจายอยู่ทั่วไปหมด ในจำนวนดังกล่าวมี 8 ชนิดที่มีความสัมพันธ์กับโปรตีนที่พบบนโลก ในปลายปี 2001 คณะนักวิทยาศาสตร์ยังตรวจพบน้ำตาล polyol ในอุกกาบาตเมอร์ซิสันอีกด้วย

หลังจากนั้นก็มีการค้นพบสารอินทรีย์ในอุกกาบาตชิ้นเล็กชิ้นน้อยทั่วโลกจำนวนมาก ในแต่ละวัน อุกกาบาตและสะเก็ดดาว จำนวนมากตกลงสู่โลก สิ่งที่มาด้วยคือ คาร์บอนโมเลกุล Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) ในรูปอนุภาคฝุ่นอวกาศปริมาณตกสู่โลก นับรวมมีน้ำหนักหลายสิบตัน โดยตกกระจัดกระจายทั่วไป เช่นในมหาสมุทร ป่าทึบ ทะเลทราย หรือขั้วโลก แม้กระทั้งในเมือง

อุกกาบาตเหล่านี้เป็นหลักฐานยืนยันว่าจักรวาลอุดมไปด้วยสารอินทรีย์ สารอินทรีย์จำนวนมากกระจัดกระจายไปทั่วทุกหนทุกแห่ง-สารที่นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อกันว่าบังเกิดเฉพาะบนโลก-ที่อยู่อาศัยเดียวของสิ่งมีชีวิต มีการคาดการณ์ว่าดาวหางมีองค์ประกอบเป็นสารอินทรีย์จำนวนมากเช่นกัน หากสารอินทรีย์เหล่านี้ตกลงสู่โลกในยุคแรกๆในปริมาณที่มากพอ โลกก็มีสารประกอบพื้นฐานเพียงพอในการสร้างสิ่งมีชีวิต (จินตนาการคล้ายๆกับมีตัวต่อเลโก้จากฟากฟ้าหล่นลงมายังหลังคาบ้านของคุณทุกวัน ไม่นานนักก็คงต่อก็อตซิลล่าสักตัวได้)





นอกจากทฤษฎีแพนสเปอร์เมียอย่างอ่อน ยังมีผู้เสนอว่าสิ่งที่มาจากอวกาศอาจจะไม่ใช่แค่สารอินทรีย์พื้นฐานแต่เป็นโมเลกุลที่มีความซับซ้อนมากอย่างเช่น สารพันธุกรรมหรือกระทั่งโครงสร้างในรูปแบบเซลล์สิ่งมีชีวิต ซึ่งก็ไม่ใช่คำกล่าวอ้างเลื่อนลอยเสียด้วยครับ ปี 1996 มีการค้นพบจุลินทรีย์ที่ติดมากับอุกกาบาตซึ่งเชื่อว่าเป็นชิ้นส่วนหนึ่งของดาวอังคารเมื่อประมาณ 16 ล้านปีที่แล้วและตกลงสู่ทวีปแอนตาร์กติกาเมื่อ 13,000 ปีก่อน ปัจจุบันนักชีวดาราศาสตร์แห่งนาซ่าก็ยังคงทำการวิจัย ศึกษาตัวอย่างจากอวกาศอย่างต่อเนื่องถึงรูปแบบสิ่งมีชีวิตง่ายๆ (สิ่งมีชีวิตจำพวกจุลินทรีย์) บนดาวอังคารที่คาดว่าน่าจะเคยมีสิ่งมีชีวิตอยู่อย่างต่อเนื่องครับ





กล่าวโดยสรุป สมมติฐานชีวิตจากอวกาศคือ สิ่งมีชีวิตในรูปแบบง่ายๆนั้นบังเกิดขึ้นในอวกาศ ล่องลอยอยู่ในเมฆหมอก interstellar coulds ซึ่งเป็นฉากหลังของกาแล็กซี่ พาตัวเองติดไปกับดาวหาง สะเก็ดดาว เทหวัตถุต่างๆที่พร้อมจะตกลงสู่ดาวเคราะห์ต่างๆ หากมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม (มีแหล่งน้ำ สภาพอากาศ อุณหภูมิเหมาะสม องค์ประกอบทางเคมีธรรมชาติ มีความมั่นคงเพียงพอ) ก็วิวัฒน์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนต่อไปในดาวเคราะห์นั้นๆ

แนวคิดทฤษฎีที่ว่าสิ่งมีชีวิตมาจากอวกาศนอกโลกนั้นมีข้อกังขา 2 ประการหลักๆ ประการที่หนึ่ง มันเป็นการตอบคำถามแบบกำปั้นทุบดิน ผลักภาระ โยนความรับผิดชอบไปยังที่อื่น เมื่อมีผู้ตั้งคำถามว่า สิ่งมีชีวิตบนโลกกำเนิดขึ้นได้อย่างไร? คนที่ยึดถือตามแนวคิดนี้ก็ตอบว่า “สิ่งมีชีวิตมีต้นกำเนิดมาจากนอกโลก” ซึ่งไม่ได้ช่วยให้เรากระจ่างในคำถามขึ้นเท่าไรนัก ประการที่สอง บรรดานักวิทยาศาสตร์ที่ผู้คนต่างให้ความเคารพนับถือพากันตื่นเต้นกับแนวคิดดังกล่าวในระดับที่บางคนมองว่าขาดการใช้วิจารณญาณอย่างรอบคอบ ฟรานซิส คริก นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลที่กล่าวถึงบ่อยๆในบล็อกนี้เคยพูดกับเพื่อนร่วมงานว่า “โลกจะต้องถูกมนุษย์ต่างดาวผู้มีสติปัญญาสูงส่งหว่านเมล็ดพันธุ์แห่งชีวิตไว้อย่างแน่นอน” จนมีผู้วิจารณ์ว่า “อยู่สุดขอบของความน่าเคารพนับถือทางวิทยาศาสตร์” ส่วนเฟรด ฮอยล์กับจันทรา วิกรมสิงห์ (Chandra Wickramasighe) บั่นทอนความน่าเชื่อถือของทฤษฎีนี้ลงไปอีกว่า อวกาศนอกโลกไม่เพียงแต่ให้ชีวิตแก่เราเท่านั้น แต่ยังนำโรคภัยไข้เจ็บมากมายมาสู่เราด้วยเช่น ไข้หวัดใหญ่และกาฬโรค

ไม่ว่าอย่างไรก็ตาม คำถามที่ว่า กำเนิดของสิ่งมีชีวิตมาจากไหน นั้นก็ยังไม่สรุปได้ การเชื่ออย่างฟันธงไปทางฝั่งใดฝั่งหนึ่งนั้นเท่ากับการสรุปจากความไม่รู้ (Argumentum ad ignorantiam) ไม่ว่าสิ่งมีชีวิตจะบังเกิดขึ้นเองบนโลกนี้ มาจากที่อื่นในอวกาศ หรือถูกสร้างขึ้นจากสิ่งมีชีวิตทรงปัญญา ก็ยังคงเป็นปริศนาให้เราค้นคว้าต่อไปครับ





(1) นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าทุกสายพันธุ์บนโลก (รวมทั้งสัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ) ล้วนมีต้นกำเนิดมาจากจุดเดียวกัน จากสิ่งมีชีวิตแรก ที่มีลักษณะคล้ายสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวแบบง่าย (prokaryotic cell) ที่ไม่มีผนังล้อมสารพันธุกรรมและโครงสร้างอื่นๆภายในเซลล์

(2) จักรวาลวิทยา (Cosmology) เป็นการศึกษาเอกภพโดยรวม ซึ่งนับว่าเป็นการศึกษาถึงสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและเป็นพื้นฐานที่สุดในเวลาเดียวกัน จักรวาลวิทยามุ่งเน้นที่จะศึกษาถึงองค์ประกอบและความสัมพันธ์ของสรรพสิ่งทั้งหลายในเอกภพ พร้อมกับพยายามที่จะอธิบายความเป็นมาของเอกภพในอดีต และทำนายความเป็นไปของเอกภพในอนาคต เอกภพเป็นอย่างไร เอกภพมีขอบเขตจำกัดหรือไม่ เอกภพเกิดขึ้นได้อย่างไร เพราะเหตุใดเอกภพจึงมีรูปร่างลักษณะอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน และอนาคตข้างหน้าเอกภพจะเป็นอย่างไร ปัญหาเหล่านี้คือสิ่งที่นักจักรวาลวิทยาทั้งหลายสนใจ

(3) ชีวดาราศาสตร์ (Astrobiology) เป็นการศึกษาการถือกำเนิด วิวัฒนาการ รูปแบบและการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในจักรวาล รวมถึงการค้นหาแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตภายในและภายนอกระบบสุริยะ การศึกษาเกี่ยวกับสารเคมีที่ก่อให้เกิดชีวิต

(4) Goldilocks zone คือชื่อเล่นชื่อหนึ่งของ habitable zone ที่มาของชื่อนี้มาจากนิทานโกลดิล็อค (Goldilocks) หรือนิทานเด็กหญิงแอบกินข้าวหมี เนื้อเรื่องมีอยู่ว่า มีหนูน้อยผมทองคนหนึ่งชื่อโกลดิล็อค (Goldilocks) วันหนึ่ง หนูน้อยผมทองออกจากบ้านไปเที่ยวในป่า หนูน้อยผมทองเดินเรื่อยๆ ไปจนพบบ้านหลังหนึ่ง เห็นปิดประตูสนิทอยู่ หนูน้อยตะโกนถามแต่ไม่มีเสียงตอบ หนูน้อยคิดว่าคงไม่มีใครอยู่ข้างในแน่ จึงเปิดประตูเข้าไปห้องแรก หนูน้อยหยิบช้อนตักข้าวต้มในชามใหญ่ชิมดู แล้วพูดว่า "ข้าวต้มในชามนี้เย็นเกินไป" แล้วหนูน้อยก็ตักข้าวต้มในชามในกลาง ชิมดู แล้วพูดว่า "ข้าวต้มในชามนี้ร้อนเกินไป" หนูน้อยหยิบช้อนตักข้าวในชามเล็กชิมดู รู้สึกอร่อย จึงตักข้าวต้มในชามเล็กกินจนหมด เมื่อรับประทานข้าวต้มจนหมดชามแล้ว หนูน้อยก็ออกไปเดินดูบริเวณบ้าน พบห้องๆ หนึ่ง มีเก้าอี้ตั้งอยู่ตรงกลางห้องสามตัว หนูน้อยจึงลองนั่งเก้าอี้ตัวใหญ่ แล้วนึกในใจว่า เก้าอี้ตัวนี้แข็งเหลือเกิน นั่งไม่สบายเลย แล้วหนูน้อยจึงลุกขึ้นไปนั่งเก้าอี้ตัวกลาง แล้วพูดว่า "ตัวนี้นุ่มเกินไป นั่งไม่สบาย" หนูน้อยจึงลุกขึ้นไปนั่งเก้าอี้ตัวเล็กสุด แล้วพูดว่า "เก้าอี้ตัวนี้ กำลังพอดี" นั่งสบายดีเหลือเกิน ทันใดนั้นเอง ขาเก้าอี้หักหลุดออก หนูน้อยตกลงจากเก้าอี้ ก้นกระแทกกับพื้น จากนั้นหนูน้อยก็เดินไปถึงห้องหนึ่ง ซึ่งมีเตียงอยู่ 3 เตียง หนูน้อยเดินไปที่เตียงใหญ่ขึ้นนอน แล้วพูดว่า "เตียงใหญ่นี่แข็งเกินไป นอนไม่สบาย" หนูน้อยจึงลุกขึ้นไปนอนเตียงกลาง แล้วพูดว่า "เตียงนี้ก็นุ่มเกินไป นอนไม่สบายเลย" หนูน้อยจึงเดินไปนอนเตียงเล็ก แล้วก็พูดว่า "แหมเตียงนี้นอนสบายดีเหลือเกิน" หนูน้อยนอนเล่นอยู่ครู่หนึ่ง ก็หลับไป ด้วยความอ่อนเพลีย
เมื่อ พ่อ แม่ และลูกหมี ที่เป็นเจ้าของบ้านกลับมา พ่อหมีเห็นชามข้าวต้มพร่องไป ก็พูดว่า "ดูซิ ใครมาแอบกินข้าวต้มของฉันก็ไม่รู้" แม่หมีหันไปมองชามข้าวต้ม ก็พบว่า ข้ามต้มชามของแม่ก็พร่องไป "ใครมาแอบกินข้าวต้มของฉันก็ไม่รู้" แม่หมีพูด ลูกหมีหันไปดูชามข้าวต้มใบเล็ก แล้วพูดว่า "ดูซิ ใครมาแอบกินข้าวต้มชามของหนูจนหมดเลย" เมื่อ พ่อ แม่ ลุกเดินไปที่ห้องกลาง ลูกหมีก็พบว่า เก้าอี้ตัวเล็กล้มอยู่กลางห้อง ลูกหมีร้องไห้ด้วยความเสียดาย พ่อ แม่ ลูกหมี เดินไปถึงห้องนอน พ่อหมีเห็นเตียงที่นอน มีรอยยับ จึงพูดว่า "ดูซิมีใครมาแอบนอนเตียงฉันก็ไม่รู้" ลูกหมีเดินไปเตียงของตนเอง แล้วพูดว่า "ดูซิมีใครมาแอบนอนบนเตียงหนูก็ไม่รู้" ฝ่ายหนูน้อยผมทองกำลังนอนหลับสนิทอยู่บนเตียง สะดุ้งตื่นขึ้นมา ได้ยินเสียงหมี 3 ตัวพูดกันอยู่ใกล้เตียง ก็ตกใจกลัว รีบกระโดดจากเตียง วิ่งหนีออกไปจากบ้านหมีทั้งสามโดยเร็ว หนูน้อยผมทองวิ่งจนออกนอกเขตป่าไม้ นับตั้งแต่นั้นมา หนูน้อยผมทองก็ไม่กล้าเดินเข้าไปในเขตบ้าน ของหมีสามตัวนั้นอีกเลย

(5) อย่างไรก็ตาม จากการศึกษา ณ ปัจจุบัน วงโคจรแคบๆของดวงจันทร์บริวารดาวพฤหัสก็จัดเป็นเขตแดนของเด็กหญิงแอบกินข้าวหมีเช่นกัน เนื่องจากนักชีวดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวพฤหัสนั้นมีพลังงานมากพอที่จะก่อให้เกิดชีวิตบนดวงจันทร์บริวารได้ในรูปแบบเดียวกับที่ความร้อนจากดวงอาทิตย์ก่อให้เกิดชีวิตบนโลก

(6) เอนโทรปี (Entropy) คือ ปริมาณที่แสดงความไม่เป็นระเบียบของระบบ ตามทฤษฎีอุณหพลศาสตร์นั้น เมื่อใดที่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น เอนโทรปีรวมของสิ่งต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเสมอ ดูตัวอย่างจากความไม่เป็นระเบียบภายในห้องเป็นต้น จะพบว่า ของใช้ที่มีการจัดระเบียบไว้ดีแล้วจะมีความยุ่งเหยิงขึ้น หากเราพยายามจัดให้ห้องมีระเบียบมากขึ้น เราจะต้องใช้แรงงานและมีความเหน็ดเหนื่อย แสดงให้เห็นว่าร่างกายของเรามีความยุ่งเหยิงเพิ่มขึ้น ถึงแม้ว่าเอนโทรปีของห้องจะน้อยลง และเอนโทรปีของเราที่เข้าไปเกี่ยวข้องจะสูงขึ้น และให้เอนโทรปีรวมของห้องและของเราเองสูงขึ้นด้วย

(7) ระบบซับซ้อน (complex system) คือการศึกษาเกี่ยวกับระบบที่มีส่วนประกอบจำนวนมาก ส่วนประกอบเหล่านั้นมีปฏิกิริยาต่อกันแบบไม่เป็นเชิงเส้น ผลของปฏิกิริยาทำให้เกิดผุดบังเกิดของแบบแผนหรือความสามารถต่างๆซึ่งทำให้ระบบรวมมีความแตกต่างจากผลรวมของส่วนประกอบย่อยทั้งหมดโดยสิ้นเชิง และการผุดบังเกิดนั้นมักกลับมามีผลกระทบกับองค์ประกอบย่อยนั้นอีก โดยระบบมักมีโครงสร้างต่อเนื่องเป็นลำดับชั้น การศึกษาระบบซับซ้อนเป็นรากฐานหนึ่งของทฤษฎีโกลาหล (Chaos theory)

(8) The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that information cannot be transferred back from protein to either protein or nucleic acid. Francis Crick, 1958

(9) ทฤษฎีนี้มีใครก็ไม่ทราบตั้งชื่อไทยให้โก้เก๋?ว่า ทฤษฎีอสุจิสากล และสื่อหนังสือพิมพ์ก็นิยมนำชื่อนี้ไปใช้ในหน้าข่าววิทยาศาสตร์เสียด้วย ในความเห็นส่วนตัวผมรับไม่ได้กับชื่อนี้โดยสิ้นเชิงครับ

(10) แม้ว่าก่อนหน้านั้น วิลเลียม ทอมสัน เคลวิน (William Thomson Kelvin) นักฟิสิกส์ผู้คิดมาตราอุณหภูมิตามสกุลของเขาจะเคยกล่าวไว้ว่า “อุกกาบาตอาจเป็นผู้นำเมล็ดพันธุ์แห่งชีวิตมาสู่โลก” แต่เขาก็ไม่ได้เสนอทฤษฎีขึ้นอย่างเป็นทางการ






Reference

ประเวศ วะสี. ธรรมชาติของสรรพสิ่ง การเข้าถึงความจริงทั้งหมด. 2547. สำนักพิมพ์ร่วมด้วยช่วยกัน.
Bryson Bill. ประวัติย่อของเกือบทุกสิ่ง จากจักรวาลถึงเซลล์. 2551. สำนักพิมพ์วงกลม.
Kaku Michio. Parallel worlds. 2005. Penguin books.
ฉัตรชัย งามเรียบสกุล. ต้นกำเนิดสิ่งมีชีวิต (The origin of life). site: //www.vcharkarn.com/varticle/441
อภิธานศัพท์ฟิสิกส์ site: //www.electron.rmutphysics.com
นิทานแสนสนุก site: //advisor.anamai.moph.go.th/tamra/nitan/tale03.html
NASA Astrobiology Program site: //astrobiology.nasa.gov
//www.th.wikipedia.org
//www.en.wikipedia.org

ภาพประกอบ

//www.nature.com/nchembio/journal
//www.en.wikipedia.org
//www.nasa.gov
//innovech.files.wordpress.com
//faculty.uca.edu




 

Create Date : 05 กรกฎาคม 2552    
Last Update : 5 กรกฎาคม 2552 23:05:04 น.
Counter : 17720 Pageviews.  

ไข้หวัดใหญ่ 2009 ถามไปตอบไป

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับไข้หวัดใหญ่

ไวรัสไข้หวัดใหญ่ (influnenza virus) อยู่ในตระกูล Orthomyxoviridae เป็น RNA virus (ไวรัสที่มีสารพันธุกรรมเป็น RNA) ชนิดมีเปลือกหุ้ม และมีไกลโคโปรตีนสองชนิดบนผิวคือ Hemagllutinin (H) และ Neuraminidase (N) โดย Hemagglutinin ทำหน้าที่เกี่ยวกับการหลอมรวมไวรัสเข้ากับเซลล์เจ้าบ้าน ส่วน Neurominidase ทำหน้าที่เกี่ยวกับการแตกหน่อของไวรัสออกจากเซลล์ที่ติดเชื้อแล้วเพื่อไปติดเชื้อเซลล์อื่น

ไกลโคโปรตีนสองชนิดนี้มีความสำคัญในการดำรงชีวิตของไวรัส ซึ่งมีความแตกต่างหลากหลายออกไปตามสายพันธุ์และการกลายพันธุ์ ขณะเดียวกันก็เป็นแอนติเจนสำคัญที่ร่างกายของคน/สัตว์จะทำการจดจำได้ครับ





ตระกูล Orthomyxoviridae แบ่งเป็น 2 จีนัสโดยจีนัสแรกประกอบด้วย Influenza type A, B ส่วนจีนัสที่สองคือ Influenza type C

1. Influenza type A ก่อให้เกิดการติดเชื้อในคน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์ปีก โรคไข้หวัดใหญ่ที่พบในคนเกิดจาก type A ประมาณร้อยละ 80 นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุของการระบาดใหญ่ทั่วโลกด้วย นอกจากนี้ Influenza type A ยังมีการกลายพันธุ์ เปลี่ยนแปลงแอนติเจนบนเปลือกหุ้ม ก่อให้เกิดสายพันธุ์ใหม่อยู่เรื่อยๆ

2. Influenza type B เป็นสาเหตุของโรคไข้หวัดใหญ่ที่พบรองลงมาจาก type A แต่ก่อการติดเชื้อเฉพาะในคนเท่านั้นครับ มักพบในเด็กและคนแก่ Influenza type B มีการเปลี่ยนแปลงแอนติเจนบนเปลือกหุ้มน้อยกว่าสายพันธุ์ A จึงไม่ก่อการระบาดครั้งรุนแรง

3. Influenza type C พบว่ามีรายงานการติดเชื้อในคนและหมู แต่ไม่ค่อยมีความสำคัญ ผู้ติดเชื้อมักไม่แสดงอาการ หรือแสดงอาการอย่างอ่อน คุณสมบัติของไวรัสชนิดนี้แตกต่างไปจาก type A และ B มากจึงจัดเป็นคนละจีนัส (มี genome จำนวน 7 ท่อนน้อยกว่า type A ละ B ซี่งมี 8 ท่อน มี hemagglutinin บน envelope เพียงชนิดเดียว และมี acetyl esterase ทำหน้าที่คล้าย nuraminidase )

ดังนั้นต่อจากนี้ไปเราจะโฟกัสที่เฉพาะเจ้า type A นี้เท่านั้นนะครับ ไวรัสไข้หวัดใหญ่ชนิดที่พบการระบาดมากที่สุดคือ Influenza type A จึงมีการแบ่ง subtype ย่อยตามชนิดของแอนติเจนบนเปลือกหุ้ม (H subtype 1-15, N subtype 1-9) และมีระบบการเรียกชื่อที่เฉพาะเจาะจงคือ type/สถานที่ที่แยกเชื้อได้/ลำดับที่แยกเชื้อได้/ปีที่แยกเชื้อได้ (ระบุแอนติเจน)





การติดเชื้อและอาการแสดง

เชื้อจะถูกปล่อยออกมาทางอุจจาระสัตว์หรือคน ไวรัสไข้หวัดใหญ่ติดต่อโดยทางเดินหายใจและทางเดินอาหาร การสัมผัสสิ่งคัดหลั่งต่างๆ การติดต่อระหว่างคนสู่คนเกิดขึ้นได้ยากกว่าสัตว์สู่คนครับ ต้องมีการสัมผัสโดยตรงอย่างใกล้ชิดและได้รับเชื้อในปริมาณมาก

ระยะฟักตัวในคนประมาณ 1-7 วัน อาการแสดงคือมีไข้สูงเฉียบพลัน หนาวสั่น ปวดศีรษะ ปวดเมื่อยกล้ามเนื้อ มีน้ำมูก เจ็บคอ อาจมีคลื่นไส้อาเจียน อ่อนเพลียมาก ในรายที่อาการรุนแรงจะมีอาการปอดอักเสบและระบบหายใจล้มเหลวซึ่งมักเป็นสาเหตุของการเสียชีวิต โดยมากเป็นในเด็กและคนแก่





ไข้หวัดใหญ่หมูคืออะไร

ไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A (สายพันธุ์ C มีการรายงานเช่นกัน แต่น้อยมาก) มีการติดเชื้อในหมูและทำให้เกิดไข้หวัดใหญ่ในหมูซึ่งก็เป็นโรคระบาดในสัตว์ทั่วไปที่ก่อให้เกิดอาการไข้ ไอ จาม มีปัญหาในระบบทางเดินหายใจ แต่โดยทั่วไปไม่รุนแรงถึงตาย ไข้หวัดใหญ่หมูที่มีการติดต่อไปยังคนพบได้น้อยมากครับ (แม้ว่าในมนุษย์จะมีตัวรับอนุภาคไวรัสของหมูก็ตาม) และการก่อโรคในคนซึ่งเกิดจากไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูที่เคยมีการรายงานก็น้อยมากอีกเช่นกัน อ้าว แล้วโรคระบาดในเม็กซิโกที่ครั้งหนึ่งเคยถูกเรียกว่า “ไข้หวัดใหญ่หมู” นี่มันมาจากไหนกัน เรามาลองอธิบายดูกันนะครับ





ทำไมไวรัสไข้หวัดใหญ่จากหมูจึงก่อให้เกิดโรคในคนได้

อธิบายโดยภาพรวมคือเกิดจากการกลายพันธุ์ของไวรัสไข้หวัดใหญ่ ไวรัสมีสารพันธุกรรมที่เกิดการกลายพันธุ์ได้ง่ายดายมากๆเนื่องจากมันไม่มีการตรวจสอบความผิดพลาดของสารพันธุกรรม เชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่มีเอนไซม์ RNA polymerase ซึ่งไม่มี proof reading activity ความผิดพลาดในการ replicate จีโนมพบได้ในอัตรา 1/104 bases ในแต่ละ replication cycle จากอัตราส่วนนี้จะพบว่ามีไวรัสชนิดใหม่เกิดขึ้นมากมาย เพียงแต่บางอนุภาคเท่านั้นที่จะเพิ่มจำนวนได้ต่อไป

การกลายพันธุ์ของไวรัสไข้หวัดใหญ่มีสองลักษณะ

1. Antigenic drift เป็นการกลายพันธุ์ระดับ point mutation คือมีการเปลี่ยนแปลงเบสบนสายนิวคลีโอไทด์เพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะทำให้ภูมิคุ้มกันของร่างกายจดจำแอนติเจนเดิมไม่ได้ และก่อให้เกิดการระบาดของโรคเป็นครั้งคราวในบางพื้นที่

2. Antigenic shift เป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดจากการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนยีนระหว่างไวรัสต่างสายพันธุ์ ผลที่เกิดขึ้นคือเกิดการเปลี่ยนแปลงของแอนติเจนบนเปลือกอย่างมาก ทำให้เกิดไวรัสสายพันธุ์ใหม่ การกลายพันธุ์ดังกล่าวอาจทำให้เกิดการระบาดครั้งใหญ่ไปทั่วโลก





วงจรการติดต่อเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่ข้ามสปีชี่ส์

1. ไวรัสไข้หวัดใหญ่ในสัตว์ปีกจะพบ H1-H15 และ N1-9 ซึ่ง H และ N สามารถจับคู่ผสมกัน แต่ชนิดที่ก่อให้เกิดโรคจำกัดอยู่ในกลุ่มของ H5 และ H7

2. ไวรัสไข้หวัดใหญ่ในหมูพบอยู่ในกลุ่มของ H1N1, H1N2 และ H3N2

3. ไวรัสไข้หวัดใหญ่ในคนส่วนใหญ่พบว่าอยู่ในกลุ่ม H1N1, H2N2 และ H3N2

4. ไวรัสไข้หวัดใหญ่มีการติดต่อแลกเปลี่ยนข้ามไปมาระหว่างสัตว์ชนิดต่างๆ ได้ โดยการติดต่อจากนกน้ำชนิดต่างๆ มายังไก่ ผ่านหมูที่เป็นตัวกลางผสมผสานไวรัสก่อนที่มาติดต่อถึงคน

5. โดยปกติในเซลล์ของคนจะไม่ปรากฏโมเลกุลตัวรับไวรัสที่มาจากสัตว์ปีกแต่จะมีตัวรับของไวรัสจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ส่วนในหมูจะมีตัวรับไวรัสทั้งคน และสัตว์ปีก

6. หมูจึงมีโอกาสรับเชื้อไวรัสจาก 2 แหล่งคือจากสัตว์ปีกและคนซึ่งจะเพิ่มจำนวนอยู่ในเซลล์เดียวกัน เปิดโอกาสให้มีการจับคู่ชิ้นส่วนของ RNA (gene reassortment) เกิดเป็นไวรัสย่อยชนิดใหม่ ซึ่งกระบวนการดังกล่าวอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแอนติเจนของไวรัสเป็นหมายเลขใหม่ของ H และ N (antigenic shift)

7. หากทำให้เกิดการติดเชื้อขึ้นในคนจะเป็นไวรัสใหม่ซึ่งเราไม่เคยมีภูมิคุ้มกัน ทำให้เกิดโรครุนแรงได้ และอาจติดต่อจากคนหนึ่งไปสู่อีกคนหนึ่งและทำให้เกิดการระบาดได้ในพื้นที่กว้างออกไป





สิ่งที่อธิบายมาทั้งหมดก็คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับไวรัส H1N1 สายพันธุ์ใหม่ “ไข้หวัดใหญ่ 2009" หรือเดิมถูกเรียกว่า "ไข้หวัดใหญ่เม็กซิโก” “ไข้หวัดใหญ่หมู” “swine influenza” นั่นเอง ซึ่งเป็นไวรัสที่เดิมไม่พบในหมู และชนิดของแอนติเจน (H1 และ N1) เดิมนั้นพบในมนุษย์แต่ก็ไม่ได้ก่อให้เกิดโรคระบาดใหญ่ เคราะห์ซ้ำกรรมซัดอะไรก็ไม่รู้ที่เกิดกับหมูตัวหนึ่ง (บางทีอาจจะเกิดอาจขั้นหลายตอนไม่ได้เกิดจากหมูเพียงตัวเดียว แต่เพื่อให้ง่ายต่อการอธิบายขอยกตัวอย่างเป็นหมูหนึ่งตัว) บังเอิญ H1N1 ในมนุษย์ไปติดเชื้อหมู เจ้าหมูตัวนั้นก็บังเอิญติดไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูอยู่แล้วสองชนิดและบังเอิญเจ้าหมูตัวนั้นก็ติดเชื้อไข้หวัดนกด้วย ไวรัสสี่สายพันธุ์ก็บังเอิญลั่ลล้าแลกเปลี่ยนยีนกันสนุกมือภายในร่างกายของร่างกายเจ้าหมู (quadruple reassortant) ได้ผลผลิตออกมาเป็น “ไข้หวัดใหญ่ 2009” (ต่อจากนี้ไปขอเรียกด้วยชื่อนี้เท่านั้น) ที่สามารถติดต่อจากหมูสู่คน และดำเนินไปจนกระทั่งติดต่อจากคนสู่คน ดังในขณะนี้…อธิบายอย่างนี้ พอเข้าใจไหมครับ





แล้วไข้หวัดใหญ่เม็กซิโกอันตรายอย่างไร

ไข้หวัดใหญ่ 2009 ก็มีอาการไม่ต่างจากไข้หวัดใหญ่ทั่วไปเท่าไรนัก ไม่ว่าเป็นไข้ ไอ เจ็บคอ ปวดเมื่อยตามเนื้อตัว อ่อนเพลีย หนาวสั่น แต่นอกจากนี้อาจมีอาการท้องเสียและคลื่นไส้อาเจียนเพิ่มขึ้น สาเหตุการตายเกิดจากอาการแทรกซ้อนอย่างปอดอักเสบ ระบบหายใจล้มเหลวเช่นกัน ฟังดูแล้วอาการก็ไม่มีอะไรแปลกใหม่ ความรุนแรงของมันคือการที่ร่างกายเราไม่รู้จักมันมาก่อนต่างหาก อย่างไรก็ตาม CDC ก็มีการติดตามเฝ้าระวังอาการโรคที่อาจมีรายงานใหม่ๆอยู่ตลอดครับ




รูปไวรัสไข้หวัดใหญ่ 2009



ระดับการเตือนภัยไข้หวัดใหญ่

องค์การอนามัยโลก (WHO) ได้จัดระดับการเตือนภัยของไข้หวัดใหญ่ไว้ทั้งหมด 6 ระดับ ถามว่าจัดระดับไปทำไม? ก็เพื่อที่องค์การอนามัยโลกจะได้รับมือถูกครับ ณ เวลาปัจจุบัน ไข้หวัดใหย่ 2009 อยู่ในระดับเตือนภัยที่ระดับ 5

Interpandemic period

ระดับ 1 : พบไวรัสสายพันธุ์ใหม่แต่ยังไม่พบระบาดในสัตว์ที่อาจเป็นแหล่งสะสมโรค

ระดับ 2: พบโรคระบาดในสัตว์และมีศักยภาพพอที่จะระบาดมายังมนุษย์

Pandemic alert period

ระดับ 3: พบโรคระบาดในสัตว์ กระจายมาสู่คนแบบ "สัตว์-สู่-คน" หรือมีการติดต่อจาก "คน-สู่-คน" ในวงแคบ เช่น ติดโรคไปสู่คนที่ดูแลรักษา หรือสัมผัสโดยตรง ยังไม่มากพอที่จะทำให้เกิดการระบาดในวงกว้างหรือชุมชน

ระดับ 4: ตรวจพบการกระจายโรคแบบ "คน-สู่-คน" ในระดับชุมชน (Small cluster(s))

ระดับ 5: มีการกระจายของโรคแบบ "คน-สู่-คน" ในวงกว้างอย่างน้อย 2 ประเทศในภูมิภาคเดียวกัน (Larger cluster(s))

Pandemic period

ระดับ 6: ระยะระบาดไปทั่วโลก มีการกระจายโรคแบบ "คน-สู่-คน" อย่างน้อยอีก 1 ประเทศในพื้นที่ต่างเขตตามที่องค์การอนามัยโลกกำหนด





การติดตามสถานการณ์ไข้หวัดใหญ่ 2009

แน่นอนว่าตามข่าวสำนักข่าวไทยก็ได้ หนังสือพิมพ์ต่างๆก็คอย update อยู่เนืองๆ ข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดมาจาก 2 แหล่งด้วยกันคือศูนย์ควบคุมโรค (Centers for Disease Control and Prevention CDC) และองค์การอนามัยโลก (World health organization-WHO) ซึ่งจะรายงานสถานการณ์ปัจจุบันแบบวันต่อวันครับ

Update ข้อมูลล่าสุดจาก BBC ซึ่งนำข้อมูลจาก CDC และ WHO อีกที สีแดงคือติดเชื้อ สีดำคือตายสนิท





การรับประทานเนื้อหมูจะปลอดภัยหรือไม่

ไวรัสไข้หวัดใหญ่ถูกทำลายด้วยความร้อน 75-100 องศา และไม่มีรายงานการติดเชื้อไวรัสจากการรับประทานเนื้อหมูที่ปรุงสุก ดังนั้นอย่าเพิ่งอุปทานหมู่นะ (เมื่อตอนเช้า ซื้อข้าวไข่เจียวหมูสับ แม่ค้าเค้าไม่ขายด้วยแหละ บอกไม่มีเนื้อหมู )

ไวรัสสามารถตกค้างอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้นานแค่ไหน

ไวรัสสามารถอยู่รอดในสิ่งแวดล้อมและติดเชื้อมนุษย์ภายใน 2-8 ชั่วโมงครับ โดยส่วนใหญ่จะเป็นการติดต่อในคนที่มารวมกลุ่มกันมากกว่าการติดต่อจากเสื้อผ้า ของใช้ หรือสิ่งของ

จะกำจัดไวรัสได้อย่างไร

ตามที่บอกไปแล้วคือ ไวรัสสามารถถูกทำลายได้ด้วยความร้อนสูง นอกจากนี้ยังอาจใช้สารเคมีเช่น chlorine (ดังนั้นในสระว่ายน้ำก็ค่อนข้างปลอดภัยนะ), hydrogen peroxide, detergents (soap), alcohol เป็นต้น


แล้วยารักษาโรคนี้ล่ะ ได้ข่าวว่ามียารักษาใช่ไหม

ยาที่ใช้รักษาไข้หวัดใหญ่ทั่วไปสามารถนำมาใช้รักษาโรคไข้หวัดใหญ่ 2009 ได้เช่นกัน เดิมยาที่รักษาโรคไข้หวัดใหญ่ก็ได้แก่ Amantadine, Rimantadine (สองตัวนี้ ทางห้องปฏิบัติการได้ทดสอบแล้วว่าไม่สามารถใช้ได้ เนื่องจากเชื้อดื้อยาครับ) Oseltamivir, Zanamivir สองตัวหลังสามารถใช้ได้ผลในโรคไข้หวัดใหญ่ 2009 กลไกการออกฤทธิ์คือยับยั้งเอ็นไซม์ neuraminidase ของเชื้อไวรัสทำให้ไม่สามารถแตกหน่อออกจากเซลล์ไปติดเชื้อเซลล์อื่นได้ สำหรับยาที่มีขายในเมืองไทยคือ Oseltamivir หรือชื่อการค้า Tamiflu ครับ (ตัวยาเดียวกันกับที่ใช้รักษาไข้หวัดนก) ไม่แน่ใจว่าจ่ายประกันสังคมได้หรือไม่? ยาก็มีราคาค่อนข้างแพงอยู่ครับและจากสถานการณ์ปัจจุบันที่มีการกักตุนยากันไว้ น่ากลัวว่าจะเกิดการใช้ยาที่ไม่สมเหตุสมผลและอาจทำให้เชื้อดื้อยาตามมาได้ อย่างไรก็ตาม มีการรายงานการดื้อยา Oseltamivir ในหลายประเทศแล้วด้วยดังข้อมูลตามลิงค์





ถ้ากลัวติดเชื้อ ฉีดวัคซีนได้หรือเปล่า

วัคซีนไข้หวัดใหญ่ในปัจจุบันประกอบด้วยเชื้อตาย Influenza A (H3N2), A (H1N1), B ซึ่งเปลี่ยนสายพันธุ์ย่อยไปในแต่ละปีๆ จะเห็นว่ามีสายพันธุ์ H1N1 อยู่ด้วย แต่ใช่ว่าจะเอามาใช้ได้กับไข้หวัดใหญ่ 2009 นะครับ เพราะตามที่บอกแล้วว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่ 2009 เป็นไวรัสสายพันธุ์ใหม่ มีสารพันธุกรรมจากทั้งไวรัสในหมู คน และนกอยู่ด้วยกัน ดังนั้น การฉีดวัคซีนที่มีอยู่ในท้องตลาดปัจจุบันไม่ช่วยป้องกันโรคครับ อย่างไรก็ตามองค์การอนามัยโลกก็กำลังทำการผลิตวัคซีนไข้หวัดใหญ่ 2009 และคาดว่าจะพร้อมใช้ได้ในอีกไม่นานครับ





การป้องกันไข้หวัดใหญ่ 2009 ที่สำคัญทำได้อย่างไร

1. ล้างมือด้วยสบู่ หรือถูด้วยเจลแอลกอฮอล์บ่อยๆ ตามที่บอกไปแล้วว่าไวรัสถูกกำจัดได้ด้วยแอลกอฮอล์ อันที่จริงไม่ใช่เฉพาะไข้หวัดใหญ่ 2009นะครับ ในช่วงที่ไข้หวัดใหญ่ ไข้หวัดนกระบาด การกระทำดังกล่าวก็สมควรอยู่ดี

2. การปิดปาก-จมูกด้วยหน้ากากปิดปาก-จมูกทั่วไปยังไม่มีหลักฐานว่า ป้องกันโรคได้

3. การหลีกเลี่ยง ไม่อยู่ในที่ที่มีคนแออัด เช่น กลุ่มประท้วงการเมืองในไทย ฯลฯ หรือห้องแอร์ช่วยป้องกันโรคได้

4. การไม่สูบบุหรี่ และไม่หายใจเอาควันบุหรี่ที่คนอื่นสูบเข้าไป ซึ่งส่งผลให้ภูมิต้านทานโรคของระบบทางเดินหายใจอ่อนแอลงมีส่วนช่วยป้องกันโรคได้


ในรูปคือสถานการณ์ที่เพิ่มความเสี่ยงในการติดเชื้อ ไม่ควร...ไม่ควร






ทั้งหมดนี้ก็เป็นแค่ข้อมูลคร่าวๆของโรคไข้หวัดใหญ่ 2009 ขอให้ทุกคนรับมือกับสถานการณ์ไข้หวัดใหญ่เม็กซิโกอย่างมีสติครับ


------------------------------------------------------------

References

//www.cdc.gov/h1n1flu/swineflu_you.htm
//www.who.int/csr/don/2009_05_02a/en/index.html
//en.wikipedia.org/wiki/Swine_influenza
//www.ams.cmu.ac.th/depts/clinmcrb/CMBwebsite/CMB508301/virushtml/7othomyxo.htm
//www.vcharkarn.com/vblog/42432
//www.fluwikie.com/index.php?n=Consequences.NeuraminidaseInhibitors




 

Create Date : 04 พฤษภาคม 2552    
Last Update : 5 พฤษภาคม 2552 0:24:54 น.
Counter : 6792 Pageviews.  

การจัดระดับอารยธรรมของสิ่งมีชีวิตทรงปัญญา

เซติ หรือ การค้นหาสิ่งมีชีวิตทรงภูมิปัญญาจากต่างดาว (Search for Extra-Terrestrial Intelligence - SETI) เป็นกิจกรรมของนักวิทยาศาสตร์ เพื่อค้นหาหลักฐานของการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตจากนอกโลกที่มีภูมิปัญญา โดยทั่วไป หมายถึงการเฝ้าระวัง และตรวจตราท้องฟ้า เพื่อตรวจจับการส่งสัญญาณจากอวกาศ (คลื่นวิทยุ, คลื่นไมโครเวฟ, แสง) ที่อาจส่งมาจากอารยธรรมที่อยู่บนดาวเคราะห์ดวงอื่น





คลื่นวิทยุที่ส่งมาจากอารยธรรมที่อยู่ห่างไกลไม่ได้บ่งบอกแค่การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทรงปัญญาเท่านั้น สเปคตรัมของคลื่นวิทยุยังสื่อได้ถึงกิจกรรมทางพลังงานของพวกเขาและเอนโทรปีที่สร้างขึ้นจากกิจกรรมเหล่านั้นอีกด้วย




คลิกเพื่อขยายดู Energy scale ของจักรวาล
ที่มา: //talklikeaphysicist.com



Nikolai Kardashev นักดาราศาสตร์ชาวรัสเซียได้คิดค้น Kardashev scale หรือมาตราวัดความเจริญทางด้านเทคโนโลยีของอารยธรรม โดยวัดจากพลังงานที่อารยธรรมนั้นๆดึงมาใช้ได้

จาก Kardashev scale เราสามารถแบ่งอารยธรรมของสิ่งมีชีวิตทรงปัญญาได้ทั้งหมด 3 ระดับขั้น

Civilization type I คืออารยธรรมที่สามารถใช้พลังงานเทียบเคียงได้กับพลังงานทั้งหมดจากดาวฤกษ์ที่ตกกระทบมายังดาวเคราะห์สามารถควบคุมสภาพอากาศของดาวเคราะห์ และเดินทางระหว่างดวงดาวได้ กำลังการผลิตอยู่ที่ 1016 watt

Civilization type II คืออารยธรรมที่สามารถใช้พลังงานเทียบเคียงได้กับพลังงานทั้งหมดจากดาวฤกษ์ได้โดยมีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด สามารถตั้งอาณานิคมบนดาวเคราะห์อื่น สร้างนิคมจำลอง และกระทั่งเผาไหม้ดวงดาวให้เป็นเชื้อเพลิงได้ กำลังการผลิตอยู่ที่ 1026 watt

Civilization type III คืออารยธรรมที่สามารถแผ่ขยายไปทั่วจักรวาล ใช้พลังงานเทียบเคียงได้กับพลังงานจากดาวฤกษ์ทั้งหมดกว่าสิบล้านดวงในกาแล็กซี่ และมีการเดินทางที่หลุดโพ้นข้อจำกัดของความเร็วแสง (Wormhole) กำลังการผลิตอยู่ที่ 1036 watt

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าแต่ละระดับ civilization มีความแตกต่างของกำลังการใช้พลังงาน 1010 เท่าหรือ หมื่นล้านเท่านั่นเอง

เราลองมาดูแต่ละระดับอารยธรรมครับ


Civilization type I

ตามที่กล่าวไป Civilization type I สามารถผลิตและใช้พลังงานได้เทียบเท่ากับพลังงานทั้งหมดจากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบผิวโลก ด้วยพลังงานระดับนั้น เราสามารถควบคุมสภาพอากาศ เพิ่มกำลังการผลิตอาหารและทรัพยากรที่จำเป็นในการดำรงชีวิต และออกเดินทางสู่อวกาศเพื่อบุกเบิกอาณานิคมใหม่

คำถามคือ ปัจจุบันเราอยู่ในระดับไหน

คำตอบคือเรายังไม่ไปถึง type I เลย เนื่องจากเรายังใช้พลังงานจากน้ำมัน ถ่านหิน ซึ่งเป็นซากดึกดำบรรพ์ของต้นไม้---ผู้ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์โดยตรง ดังนั้นพลังงานที่สูญเสียไประหว่างทางทำให้เราก้าวไปได้ไม่ถึง Civilization type I



พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นผิวโลกจะมีการสูญเสียไปบางส่วน
ที่มา: //marine.rutgers.edu/mrs/education



ถ้าอย่างนั้นเราจะจัดเป็น type อะไร? นักเขียนเกี่ยวกับดาราศาสตร์ Carl Sagan ได้แบ่ง Kardashev scale ย่อยลงไปอีกเป็นระดับทศนิยม แต่ละหน่วยทศนิยมมีระดับการใช้พลังงานต่างกันสิบเท่า ตามมาตราดังกล่าว เรา—ชาวโลกจะอยู่ใน Civilization type 0.7 ใช้พลังงานได้น้อยกว่า Civilization type I ประมาณหนึ่งพันเท่า

นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอหนทางที่เราจะก้าวไปถึง Civilization type I ได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้ (ขอบคุณข้อมูลจากเว็บไซต์สมาคมนิวเคลียร์แห่งประเทศไทย //www.nst.or.th)

พัฒนาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งให้พลังงานสูงกว่าปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันหลายเท่า ในปัจจุบัน สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น รัสเซีย จีน และเกาหลีใต้ ได้ก่อตั้งโครงการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน Iter มูลค่า 10,000 ล้านยูโร หรือ 6.6 พันล้านปอนด์ ที่เมือง Cadarache ประเทศฝรั่งเศส



ใช้พลังงานจากปฏิสสาร (antimatter) ปฏิสสารเป็นสสารที่ประกอบด้วยคู่ของอนุภาค (particles) กับปฏิอนุภาค (antiparticles) ซึ่งมีมวลเท่ากันแต่มีคุณสมบัติอย่างอื่นของอะตอมตรงข้ามกัน ได้แก่ การหมุน (spin) และประจุ (charge) เมื่อวัตถุตรงกันข้ามทั้งสองชนิดนี้มารวมกัน จะเกิดการทำลายกัน (annihilation) พร้อมทั้งให้พลังงานปริมาณมากออกมาตามสมการของไอน์สไตน์ E = mc2



พัฒนาการใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ปัจจุบันหลายประเทศก็มีการสร้างหอพลังงานแสงอาทิตย์ (solar tower) เพื่อผลิตพลังงาน การก่อสร้างหอพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดยักษ์ของออสเตรเลีย เคยวางแผนจะสร้างในปี 2006 (ปัจจุบันไม่ทราบข้อมูลเพิ่มเติม) หอแห่งนี้มีความสูง 3,280 ฟุต แวดล้อมด้วยอาคารเรือนกระจก (greenhouse) ขนาดใหญ่ที่จะผลิตอากาศร้อนเพื่อขับกังหันที่ตั้งอยู่โดยรอบฐาน จากประมาณการณ์หอแห่งนี้จะมีกำลังการผลิตไฟฟ้า 200 MW เพียงพอที่จะจ่ายให้กับบ้านเรือนได้ 200,000 หลัง



โครงการหอพลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศสเปน
//www.energyplanet.info/blog/2007/05/06/solar-power-tower/



Civilization type II

สำหรับ Civilization type II ได้ก้าวเหนือ Civilization type I ไปอีกขั้นหนึ่ง เมื่ออารยธรรมดังกล่าวสามารถใช้ประโยชน์จากดาวฤกษ์ได้อย่างสูงสุด และสามารถสร้างอาณานิคมนอกดาวเคราะห์ในระยะใกล้ๆได้ อย่างน้อยในขอบเขตของระบบสุริยะ

นักฟิสิกส์ Freeman Dyson ได้เสนอ megastructure ที่จะกักเก็บพลังงานของดาวฤกษ์เอาไว้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นั่นคือ Dyson sphere โดยการสะท้อนพลังงานทั้งหมดจากดาวฤกษ์ด้วยวัตถุคล้ายกระจกเงาขนาดยักษ์ที่โคจรเป็นวงกลมล้อมรอบระบบสุริยะ และเป็นต้นแบบของนิยายวิทยาศาสตร์ Ring World ในเวลาต่อมา



หรือ Alderson disk ที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านพลังงาน Dan Alderson ซึ่งเป็นแผ่นจานหมุนขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับวงโคจรของดาวอังคารหรือดาวพฤหัส ใจกลางของแผ่นดิสก์เป็นดาวฤกษ์ที่ให้พลังงาน แรงโน้มถ่วงจะเกิดขึ้นในแนวตั้งฉากกับจานหมุน---ประชากรทั้งหมดจึงอาศัยอยู่ในแต่ละด้านของจานนั้นได้



และเมื่อแหล่งพลังงานจากดาวฤกษ์ถูกใช้จนหมดสิ้นแล้ว Civilization type II ก็สามารถเดินทางไปยังระบบสุริยะอื่นและจุดดวงดาวที่ตายแล้วให้เผาไหม้เป็นแหล่งพลังงานได้อีกครั้ง หรือแม้แต่ใช้พลังงานที่ระเหยออกจากหลุมดำขนาดย่อม




Civilization type III

ระดับขั้นอารยธรรมสูงสุดของสิ่งมีชีวิตซึ่งสามารถขยายอาณาจักรไปไกลโพ้นกาแล็กซี่ และดึงพลังงานจากดาวฤกษ์นับสิบล้านดวง รวมถึงพลังงานที่ระเหยออกจากหลุมดำขนาดยักษ์ ด้วยระดับพลังงานดังกล่าว อารยธรรมนี้จะสามารถสร้างเครื่องยนต์ที่เดินทางด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสงได้ ดังนั้นการเดินทางระหว่างอาณานิคมก็ไม่ได้ยากเย็นอีกต่อไป

หากแต่เรากำลังพูดถึงระดับจักรวาล...แค่กาแล็กซี่ทางช้างเผือกก็มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว่าแสนปีแสง ความห่างไกลกันของแต่ละนิคมเทียบได้กับชนเผ่าต่างๆในยุคโบราณที่มีวัฒนธรรม ความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาการต่างกันราวฟ้ากับเหว เพื่อไม่ให้เกิดปัญหานั้น นักวิทยาศาสตร์มองว่าการเดินทางด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสงอาจไม่เพียงพอ เชื่อว่า Civilization type III จะสามารถสร้างรูหนอน-ทางลัดจักรวาลได้สำเร็จ (Wormhole) เพื่อเชื่อมระหว่างนิคมต่างๆที่อยู่ห่างไกลกัน (ผมนึกถึงพิภพทรานทอร์ในสถาบันสถาปนาเลยครับ)




Civilization type IV

ในครั้งที่ Michio Kaku ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ได้ไปบรรยายเกี่ยวกับ Kardashev scale ที่กรุงลอนดอน เด็กชายอายุสิบขวบได้ท้วงว่า “มันต้องมี Civilization type IV ด้วยสิครับ” คุณมิชิโอะก็เป็นผู้ใหญ่ที่น่ารักผู้รับฟังคำพูดของเด็กน้อย เมื่อพิจารณาดูแล้วก็เห็นจริง แหล่งพลังงานของจักรวาลยังไม่สิ้นสุด

หากจะมี Civilization type IV ก็คงเป็นอารยธรรมที่สามารถดึงพลังงานมืด (Dark energy) ที่เป็นองค์ประกอบกว่า 73% ในจักรวาลซึ่งเราไม่อาจมองเห็น เหมือนเงาลึกลับที่กระจายอยู่ทั่วจักรวาล การสกัดพลังงานดังกล่าวออกมาใช้เทียบเท่ากับการสกัดทองคำจากมหาสมุทร แต่หากมีอารยธรรมใดที่สามารถทำได้จริง—อารยธรรมนั้นคงครองจักรวาล



พลังงานมืดเป็นองค์ประกอบกว่า 70% ของจักรวาลที่เราอาศัยอยู่
ที่มา: //www.iconempire.com/dark-solar-system



...กลับมาที่เซติ ข่าวดีคือปัจจุบันเรายังไม่พบคลื่นวิทยุจากอวกาศที่บ่งบอกถึง Civilization ระดับสูงกว่าเรา ข่าวร้ายคือแม้แต่ Civilization ระดับเดียวกับเราก็ยังไม่พบ ดังนั้นสิ่งที่เป็นไปได้คือเราอยู่อย่างโดดเดี่ยวในจักรวาล หรือสิ่งมีชีวิตนอกโลกล้วนแต่ยังอยู่ในยุคดึกดำบรรพ์ไม่รู้จักการใช้พลังงานจากดาวฤกษ์ (ในแง่ที่ว่า อารยธรรมอาจปกปิดร่องรอยของการใช้พลังงานนั้น เป็นไปไม่ได้ตามกฎเทอร์โมไดนามิกส์)

ในบทสรุปสุดท้ายเมื่อจักรวาลที่เราอยู่จะล่มสลายอย่างช้าๆด้วยปรากฏการณ์ Big Freeze มีเพียงอารยธรรมระดับ III ละ IV เท่านั้นครับที่สามารถหนีหลุดพ้นจักรวาลเก่าไปจักรวาลใหม่ได้ หากทฤษฎีหลายจักรวาล (Multiverse) เป็นความจริง (รายละเอียดเกี่ยวกับการ “หนี” จากจักรวาลเก่าไปจักรวาลใหม่เป็นวิทยาศาสตร์ระดับโหดหินที่จขบ.ไม่สามารถอธิบายได้ แนะนำให้อ่านหนังสือตามที่อ้างอิงครับ)

ดังนั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้ครับ ที่เราจะต้องฟันฝ่า วิวัฒน์ตัวเองให้มีระดับอารยธรรมถึงขั้นนั้นด้วยหนทางตามที่กล่าวมา หากอารยธรรมของเราเจริญก้าวหน้าด้วยอัตรากำลังการผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้น 2-3% ต่อปี นั่นหมายความว่าเราต้องใช้เวลา 100-200 ปีในการก้าวไปให้ถึง Civilization type I….1,000-5,000 ปีเพื่อเข้าสู่ Civilization type II…และ 100,000-1,000,000 ปีกว่าจะไปถึง Civilization type III

...สู้ต่อไป มนุษยชาติ






เรียบเรียงจาก

Michio KaKu, Parallel Worlds. 1st edition. Penguin books.
2005




 

Create Date : 26 กุมภาพันธ์ 2552    
Last Update : 26 กุมภาพันธ์ 2552 10:37:21 น.
Counter : 5943 Pageviews.  

Time machine กับความเป็นไปได้ทางฟิสิกส์ (3)

ทั้งหมดนี้ก็เป็นทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่เป็นไปได้ในการสร้างยานเวลา ซึ่งเป็นประเด็นทางเทคนิคเสียมากที่ทำให้มันเกิดขึ้นไม่ได้ แต่ถ้าหากว่ายานเวลาสร้างได้สำเร็จล่ะ ยังมีปัญหาเชิงอภิปรัชญาตามมาอีกครับ -_-“ นั่นคือ Time’s paradoxes

TIME PARADOXES

คือ ข้อขัดแย้งในตัวเองของการย้อนเวลา ข้อขัดแย้งดังกล่าวทำให้การย้อนเวลาเป็นเรื่องที่ขัดต่อเหตุผล ตรรกะ และความสวยงามของจักรวาล มองอีกแง่หนึ่ง มันเป็นคำถามเชิงปรัชญาที่สิ่งมีชีวิตต้องตีให้ตก ก่อนจะได้รับอนุญาตให้เดินทางข้ามเวลา

เรามาดูกันว่า Time paradoxes มีอะไรบ้าง


1. Grandfather's paradox คือ การที่คุณย้อนเวลาไปในอดีตแล้วทำให้ปัจจุบันไม่เป็นความจริง ตัวอย่างคลาสสิคคือ จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณนั่งไทม์แมชชีนกลับไปอดีตสมัยที่คุณยังไม่เกิด คุณได้สังหารชายคนหนึ่งซึ่งแท้จริงเป็นปู่ของคุณ หากปู่ของคุณถูกฆ่า คุณต้องไม่มีทางได้เกิด...เมื่อคุณไม่ได้เกิด คุณจะย้อนเวลากลับไปฆ่าปู่ของคุณได้อย่างไร?




2. Information paradox คือ การได้รับข้อมูลจากอนาคตซึ่งไม่มีจุดกำเนิดที่แท้จริง เช่น คุณเกิดมาในยุคสมัยที่มีเครื่องไทม์แมชชีน คุณย้อนเวลากลับไปในยุคอดีตที่ยังไม่มีไทม์แมชชีนและบอกความลับในการสร้างไทม์แมชชีนให้นักวิทยาศาสตร์ผู้หนึ่ง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ผู้นั้นจะเป็นนักประดิษฐ์ไทม์แมชชีนในเวลาต่อมา สรุปแล้ว ความรู้ในการสร้างไทม์แมชชีนมาจากไหน?

3. Bilker's paradox คือ การรู้อนาคตแล้วทำให้อนาคตนั้นไม่เป็นจริง เช่น คุณได้เดินทางไปในอนาคตและเห็นว่า โลกอนาคตนั้นไม่น่าอภิรมย์แม้แต่น้อย อย่ากระนั้นเลย คุณกลับมายังปัจจุบันแล้วหาหนทางยับยั้งไม่ให้เกิดอนาคตนั้นจนได้ ถ้าเช่นนั้น อนาคตเดิมที่คุณเคยไปเยือนมันหายไปไหน ในเมื่อมันก็คือความจริงเหมือนกัน?

4. The sexual paradox คือ ข้อขัดแย้งเชิงชีวภาพของการย้อนเวลา ลองนึกถึงหนังเรื่อง Terminator ดูนะครับ หากคุณย้อนเวลากลับไปในอดีตไปแต่งงานกลับแม่ของคุณ คุณจะเป็นพ่อของคุณเอง มีกฎทางพันธุกรรมบางประการที่ทำให้ปรากฏการณ์นี้เป็นไปไม่ได้?

มีความพยายามที่จะแก้ paradoxes พวกนี้เช่น กลไกการป้องกันตัวของเวลาหรือทฤษฎีหลายโลก ซึ่งก็ซับซ้อนขึ้นไปอีก หากสนใจแนะนำให้อ่านต่อใน reference ที่ 1 ครับ ฟังดูแล้วน่าปวดหัวดีไหมครับ


สุดท้าย...ท้ายสุด ขอแนะนำ นิยายวิทยาศาสตร์อ่านง่ายๆสำหรับผู้ที่สนใจการเดินทางข้ามเวลา

The End of Eternity by Isaac Asimov (จุดดับแห่งนิรันดร์)



นิยายเอกเทศของลุงไอแซคเล่มนี้กล่าวถึง องค์กรนิรันดร์กาลที่สามารถประดิษฐ์ยานเวลาและสนามเวลาได้ ทำให้พวกเขาเป็นอิสระจากกาลเวลา และสามารถเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์ได้โดยไม่มีผลกระทบกับตนเอง องค์กรนิรันดร์กาลเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์เพื่อความสงบสุขสูงสุดของมนุษยชาติ พวกเขาเปลี่ยน “สภาวะแท้จริง” ของมนุษยชาติซ้ำๆกันหลายครั้งเพื่อจุดประสงค์นี้ แต่พวกเขาจะแน่ใจได้อย่างไรว่า สิ่งที่ทำนั้นเพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติจริงๆ? และพวกเขาจะแน่ใจได้อย่างไรว่า “สภาวะแท้จริง” ของตนเองนั้นก็ไม่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยองค์กรอื่น...

สิ่งที่น่าสนใจของนิยายเรื่องนี้คือ อาสิมอฟแบ่งปัญหาเกี่ยวกับการเดินทางข้ามเวลาเป็นสองประเด็นคือ ปัญหาเชิงทฤษฎีในการสร้างยานเวลา ซึ่งอาสิมอฟไม่ได้ขยายความว่ายานเวลาในนิยายของเขาใช้หลักการอะไร กล่าวเพียงแต่ว่าใช้พลังงานจากซุปเปอร์โนวาในการผลักดัน กับอีกประเด็นคือ ปัญหาข้อขัดแย้งของเวลา (Time’s paradoxes) ซึ่งแก้ไขโดยเทคโนโลยีสนามเวลาซึ่งลัดวงจรกาล-อวกาศออกเป็นอิสระจากการไหลของกาลเวลาทำให้องค์กรนิรันดร์กาลไม่ได้ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์


The Forever War by Joe Haldeman (สงครามชั่วนิรันดร์)



สงครามอันยาวนานระหว่างมนุษยชาติกับมนุษย์ต่างดาวทัวแรนซ์ ฮาเดมานพาผู้อ่านผ่านประวัติศาสตร์สงคราม 1,000 กว่าปีผ่านชีวิตของทหารคนหนึ่งเพียงไม่กี่ปี เนื่องจากเขาได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์ time dilation ระหว่างการเดินทางของยานรบสงครามนั่นเอง

ตัวเอกของเรื่อง ทหาร—นายพลแมนเดเลเอฟผ่านสงครามตั้งแต่มันเริ่มต้นขึ้นเมื่อเขาอายุเพียง 20 ปี ตลอดเวลาที่เดินทางด้วยความเร็วแสงทำให้พระเอกแก่ช้ามาก ขณะที่โลกภายนอกเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง เมื่อพระเอกกลับมาโลกเป็นครั้งแรก น้องชายก็กลายเป็นคนแก่วัยกลางคน การปกครองโลกเปลี่ยนเป็นระบบคล้ายคอมมิวนิสต์ เมื่อออกเดินทางต่อ โลกก็เปลี่ยนไปอีก มนุษย์ทุกคนกลายเป็นพวกรักร่วมเพศและเกิดจากมดลูกเทียม เมื่อสงครามสิ้นสุดลงพระเอกก็แก่ขึ้นเพียงไม่กี่สิบปี ขณะที่มนุษยชาติเปลี่ยนเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีจิตสำนึกร่วมสากล—

นิยายเรื่องนี้ได้รางวัลฮิวโกและเนบิวลา นอกจากประเด็นเรื่องผลกระทบจากการเดินทางด้วยความเร็วแสงแล้ว ผู้เขียนยังสอดแทรกประเด็นเกี่ยวกับสงครามไว้อย่างน่าสนใจ (เป็นเพราะผู้เขียนเคยเข้าร่วมสงครามเวียดนาม) ตลอดทั้งเรื่องจะพบการจิกกัดอเมริกาประเทศมหาอำนาจเป็นระยะๆ และเมื่อตอนจบเราจะรู้ว่าสงครามเป็นสิ่งไร้สาระเพียงใด

นิยายทั้งสองเล่มนี้ แนะนำให้อ่านและไม่ควรพลาดโดยประการทั้งปวงครับ




References:

Brian Greene, ผู้แปล ดร.อรรถกฤต ฉัตรภูติ, ทอถักจักรวาล (The Fabric of The Cosmos). สำนักพิมพ์มติชน. พิมพ์ครั้งที่ 1. 2551

Parallel world. Michio Kaku. 1st edition. 2006

นิตยสาร UpDATE ฉบับ 177 พฤษภาคม 2545

//www.vcharkarn.com




 

Create Date : 27 มกราคม 2552    
Last Update : 27 มกราคม 2552 23:19:46 น.
Counter : 3304 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.