|
ทฤษฏีวิวัฒนาการแบบปัจจุบัน: การกำเนิดของเซลล์แรก
บทความนี้ใช้โครงสร้างหลักจากงานศึกษาของ Dr. Jack Szostak ซึ่งอาจสามารถหาอ่านและศึกษาเองได้จากลิงค์
หรือชมจากยูทูปที่ลิงค์ข้างล่าง
บทความนี้ จะเน้นการตรวจทานอ้างอิงที่ตัวทฤษฏีการวิวัฒนาการและข้ออ้างการคำนวณเชิงสถิติความน่าจะเป็นของกลุ่ม Intelligent Design (ID) เป็นหลัก และอนึ่ง ผู้เขียนบทความนี้เป็นวิศวกรเคมี มิได้มีความเชี่ยวชาญเฉพาะในส่วนของทางชีววิทยา ถ้าบทความนี้มีข้อผิดพลาดอันใดก็ขอความกรุณาช่วยแจงและคอมเม้นต์เพื่อให้บทความมีความถูกต้องสมบูรณ์เยิ่งขึ้น ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ที่หวังจะศึกษาเรื่องทฤษฏีวิวัฒนาการต่อไป
การเกิดของเซลล์แรก
สิ่งที่เหล่าผู้ที่เชื่อว่ามีผู้สร้างชีวิต หรือ ID เอามาค้านทฤษฏีวิวัฒนาการ หลักๆก็จะไม่พ้นเรื่องความเป็นไปไม่ได้ของการกำเนิดเซลล์แรกแบบ Spontaneous Evolution[1], Spontaneous Evolution คือแนวคิดที่เชื่อว่า ชีวิตอาจเกิดขึ้นด้วยความบังเอิญ เช่นความเชื่อในลักษณะหนอนแมลงวันอาจเกิดเป็นตัวขึ้นมาได้เองโดยไม่ต้องมีอะไรอื่น ซึ่งเป็นแนวคิดที่พิสูจน์ว่าผิดพลาดไปแล้วโดย Francesco Redi ตั้งแต่ปี 1668 [2]
ในเรื่องความน่าจะเป็น ถ้าเราสมมุติแค่การเรียงของคู่กรดเบสมาเป็นนิวคลิโอไทด์สัก 500 คู่ ความน่าจะเป็นตรงนี้ ถ้าคิดคร่าวๆ เรามีคู่กรด-เบส Adenine Thymene Guanine และ Cytosine ซึ่งเรียงสลับได้เป็น A-T, T-A, G-C และ C-G ซึ่ง 1 ตำแหน่ง มีความน่าจะเป็นที่จะเรียงได้ถูกต้อง คือ 1 ใน 4 และ 500 คู่กรดเบส ความน่าจะเป็นที่จะเรียงได้ถูกต้องก็น่าจะอยู่ที่ 1 ใน 10300 ซึ่งเกินกว่าระดับความเป็นไปได้ใดๆที่จะมี ซึ่งตั้งแต่ช่วงศตวรรตที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหากลไกที่น่าจะเป็นมากกว่าแนวคิด Spontaneous Evolution แต่ก็อาจเป็นปัญหาเรื่องคุณภาพครูของประเทศไทย เพราะการสอนว่าทุกสิ่งเกิดโดยบังเอิญนั้นง่ายกว่ามาอธิบายกลไกอันซับซ้อน คนไทยหลายๆคนก็ยังเชื่อว่าทฤษฏีวิวัฒนาการคือความบังเอิญทั้งหมดและยังอาจเชื่อว่าแรงดึงดูดเกิดจากโลกหมุนรอบตัวเอง
การเกิดของกรดอะมิโนและโปรตีน
ถ้าเรามองเซลล์อย่างง่ายที่สุด เซลล์ก็คือกลุ่มก้อนของเยื่อที่ห่อหุ้ม Catalyst ซึ่งเอื้อต่อการสร้างโปรตีนและไขมันมาเพิ่มขนาดและจำนวนของตัวเอง Catalyst ที่ว่าก็คือ DNA ในปัจจุบัน โลกในยุคเริ่มแรก มีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอยู่ และการเกิดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน มันไม่ได้เกิดแบบสุ่ม เพราะมันมีกฏเกณฑ์ในการทำพันธะของมัน ภายใต้สภาวะ อุณหภูมิ ความดัน และการมีอยู่ของ catalyst
ในการทดลองของ Miller และ Urey [3] ที่สังเคราะห์ โปรตีน กรดอะมิโน และกลีเซอรีนขึ้นมาจาก มีเธน น้ำ ไฮโดรเจน และ แอมโมเนีย ก็ทำด้วยด้วยการควบคุมตัวแปรสภาวะดังข้างต้น
แน่นอนว่า การเกิดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนยังมีได้มากกว่าวิธีการของ Miller และ Urey สิ่งที่ต้องรู้คือ ในโครงสร้างของอุกกาบาตที่ตกลงมายังโลกก็พบว่ามีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอยู่เนืองๆ [4]
รูป ผังการทดลองของ Urey Miller
เซลล์เริ่มแรก
Protocell หรือ เซลล์เริ่มแรก นั้นไม่จำเป็นต้องมีลักษณะคล้ายเซลล์ปัจจุบันเลย ด้วยโครงสร้างของเซลล์ในปัจจุบัน ผนังเซลล์แบบ Bilayer Lipid ในยุคปัจจุบัน สมบูรณ์จนสามารถป้องกันการไหลเข้าและออกของอินทรีย์สารได้ดีมากจนต้องอาศัยโครงสร้างของโปรตีนที่สลับซับซ้อนเข้ามาเป็นตัวถ่ายเทสาร โครงสร้างดังกล่าวมีการถูกโค้ดไว้ด้วย DNA หรือ RNA และมีเอนไซม์เฉพาะเพื่อทำการช่วยการนำ และก๊อปปี้ชิ้นส่วนโปรตีนไปสร้างอวัยวะของเซลล์ แต่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นเซลล์เริ่มแรก เชื่อว่ามันเป็นแค่กลุ่มก้อนของพื้นผิวชั้นไขมันที่ หุ้มตัวเองขึ้นมาเป็น Vesicle หรือเป็นฟองไขมัน [5] ด้วยสมบัติการเข้ากันได้กับน้ำและแยกตัวออกจากน้ำของกรดไขมัน ซึ่งด้วยสมบัติการเป็นไขมัน มันจะจับกรดไขมันเข้ามารวมกับผิว เกิดเป็นการขยายตัวและแบ่งแยกตัวเองออกได้ ด้วยสมบัติของแรงตึงผิว และแรงกระทำจากภายนอก
รูป แบบจำลอง Protocell //exploringorigins.org/protocells.html
ดร Sydney Fox ได้มีการทดลองสร้างฟองไขมันที่เติบโตได้เหล่านี้จากกรดอะมิโน และได้นำเสนอทฤษฏีวิวัฒนาการต่อโป๊ป จอห์น พอลที่ 2 ในช่วงปี 1990 [6] โดยโครงสร้าง Proteinoid หรือฟองโปรตีนที่เกิดขึ้น สามารถเติบโต แบ่งตัวเพิ่มจำนวนได้ โดยไม่จำเป็นต้องมี DNA หรือ RNA เลย เพียงแค่ฟองไขมันที่ลอยอยู่ในน้ำเกลือ ฟองไขมันเหล่านี้มีการตอบสนองต่ออุณหภูมิ ไฟฟ้า และมีพฤติกรรมที่คล้ายกับสิ่งมีชีวิตมาก
หน่วยกรรมพันธุ์
แม้ว่ากลไกของหน่วยกรรมพันธุ์ในปัจจุบันจะซับซ้อน และต้องอาศัยเอนไซม์เฉพาะมาเป็นจักรกลช่วยในการแบ่งตัว แต่ถ้าเราไม่จำกัดความคิดไว้ที่หน่วยกรรมพันธุ์ในยุคปัจจุบัน ในกลุ่มของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติก็มี โครงสร้างอื่นๆ นอกเหนือจาก DNA และ RNA ในปัจจุบัน ที่จะก๊อปปี้ตัวเองได้อย่าง Phosphoramidate ที่จะเกิดเป็นโครงสร้าง Glycerol Nucleic acid [7] ซึ่ง ก็อาจมีบางท่านสงสัยว่า แล้วมันจะเลือกลำดับการเรียงอย่างไร มันก็เป็นไปตามหลักการวิวัฒนาการ Monomers ประกอบเป็นโพลีเมอร์ เป็น Lipid โพลีเมอร์ที่เกิดขึ้นในแบบต่างๆ ชนิดที่จัดเรียงได้ดี เสถียร ก็รวมตัวกันเป็นก้อนฟองไขมันได้ดีกว่า ฟองไขมันที่มีแม่แบบสร้าง โพลีเมอร์ ที่ประกอบเป็นผิวได้เสถียร เร็ว ก็เกิดขึ้นได้มากกว่า ฟองโตมากกว่า ฟองไขมัน ที่ใหญ่กว่า แย่งชิงกรดไขมันจากฟองไขมันที่เล็กกว่า เป็นการกิน แย่งชิง ชิ้นส่วนกัน และมันก็เข้าสู่กระบวนการแข่งขันที่เรียกว่า วิวัฒนาการ
การสังเคราะห์โปรตีนใน Vescicle
พลังงานของเซลล์เริ่มแรก
เซลล์ในยุคปัจจุบันเรามี ไมโตคอนเดรีย สร้างพลังงานให้ เรามีการใช้ ATP เป็นตัวนำส่งพลังงานซึ่งมีความซับซ้อนสูง แต่การเกิดของ เซลล์ในยุคเริ่มแรกก็ไม่จำเป็นต้องคิดตามกลไกของเซลล์มีชีวิตในยุคปัจจุบัน อย่างน้อยในสมัยปัจจุบันเรารู้จักไวรัส ที่เป็นสิ่งเกือบมีชีวิตที่อาศัยพลังงานและสารอาหารจากเซลล์ รวมไปถึงการมีอยู่ของโปรตีนที่เพิ่มจำนวนเองอย่างกรณีโรควัวบ้า หรือ Mad Cow Disease เซลล์เริ่มแรกสามารถใช้พลังงานจากภายนอกในการดำเนินกิจกรรมเช่นจาก Hydrothermal Vent ในพื้นมหาสมุทร [8]
Hydrothermal Vent ในทะเล
ความร้อน ทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลอ่อนลง เพิ่มความสามารถในการพา ion และ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเข้าไปในเซลล์ยุคเริ่มแรก และแหล่งความร้อนยังทำให้เกิดการไหลของกระแสในลักษณะหมุนวน เป็นการเคลื่อนไหวด้วยกลศาสตร์ความร้อน ก่อเกิดการไหล มันสามารถทำให้ เซลล์ยุคเริ่มแรกเหล่านี้ เปิดรับสาร (อาหาร) จากภายนอก เกิดการขยายตัว เมื่อเคลื่อนออกจากแหล่งความร้อน ก็เกิดแรงดันจากภายใน ยืดออก และแบ่งหยดเซลล์ออก ครบลูปของสิ่งคล้ายชีวิตเหล่านี้
การคัดเลือกโดยการแข่งขัน
จากข้างต้น เซลล์เริ่มแรกแม้ไม่อาจเรียกได้ว่าคล้ายกับเซลล์มีชีวิตเลย แต่ด้วยการแข่งขัน โปรตีนที่แบ่งตัวได้ดีกว่า สร้างพื้นผิวได้ดีกว่า เกิด ข้อผิดพลาดน้อยกว่า ก็จะอยู่รอดสร้าง ฟองเซลล์รุ่นต่อๆไปที่มีประสิทธิภาพการคงอยู่ที่ดีขึ้น มันถูกคัดเลือกจากรูปแบบของโมโนเมอร์ ไปเป็นกลุ่มก้อน Lipid ไปเป็น Polymer ที่ก๊อปปี้ตัวเองได้ เกิดการเลือก แข่งขันชนิดของโครงสร้างกรดนิวคลีอิค (อาจเป็นยุคของ GNA หรือสารอื่นๆ) เกิดเป็นโลกของ RNA ที่แข่งขันและพัฒนาขึ้นมา [9] และก็มาเป็นคู่กรดเบส DNA อย่างที่เป็นพวกเรา จากรุ่นแรกๆที่มันเป็นชิ้นส่วนโพลีเมอร์ที่ไม่มีลักษณะเฉพาะใดๆ รูปลักษณะของโปรตีนที่เหมาะสมกว่าอยู่รอดได้มากกว่า รูปแบบเฉพาะที่เหมะสมนี้ก็เกิดเป็นลักษณะของข้อมูลที่จำเป็น เป็น Codon โดยทั้งหมด สามารถเกิดขึ้นได้ เพียงแค่จากสภาวะที่เหมาะสม
และนี่ก็คือทฤษฏีวิวัฒนาการในยุคปัจจุบัน
ทฤษฏีวิวัฒนาการที่พวกผู้เชื่อในผู้สร้างนำมาใช้นั้น เป็นทฤษฏีที่มีมาเก่าแก่ตั้งแต่สมัยของอริสโตเติ้ล [10] และได้ถูกพิสูจน์ว่าเป็นไปไม่ได้เสียนานแล้ว และก็ด้วยหลักความน่าจะเป็นของเหล่า ID ที่บ่งชี้มาก็เป็นตัวบอกความไม่น่าจะเป็นไปได้ที่หนักแน่น ทฤษฏีวิวัฒนาการในยุคปัจจุบัน ใช้หลักคณิตศาสตร์ กฏเกณฑ์ทางเคมี ทางเทอร์โมไดนามิกส์เป็นตัวบ่งชี้ มันไม่ใช่ความน่าจะเป็นแบบสุ่ม 100% แต่มันมีกฏเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นตัวชี้นำให้เกิดการวิวัฒนาการ มันไม่จำเป็นเลยว่ามีแต่โครงสร้าง DNA แบบของเราที่จะทำให้เป็นสิ่งมีชีวิต ถ้าเริ่มต้นการวิวัฒนาการใหม่ มันอาจมีรูปแบบโครงสร้างอื่นขึ้นมาก็ได้ แต่กรณีของเรา DNA แบบปัจจุบันเป็นสิ่งที่เหมาะสมพอจะกลืนชนะชีวิตรูปแบบอื่นๆที่เข้ามาแข่งขันด้วย ถ้าเปรียบเทียบ ก็เหมือนกรณีจำลองการวิวัฒนาการโมเดลนาฬิกาข้างล่าง ที่เคยถูกโพสไว้โดยคุณ JD300 โดยมันเป็นการแข่งขันของชิ้นส่วน แล้วจึงมาเป็นการแข่งขันของโค้ด
ทฤษฏีการเกิดเซลล์แรกนี้ อาจมีการพัฒนาต่อไป และอาจมีทางอื่นๆมากมายที่เป็นไปได้มากกว่าทฤษฏีในปัจจุบัน ทฤษฏีวิวัฒนาการที่ค้นพบขึ้น ก็ยังมีช่วงห่างของการค้นพบที่จะต้องเติมเต็มกว่าพันล้านปีของวิวัฒนาการในช่วงชีวิตของมนุษยชาติ (อะไรกันแน่ที่มาก่อน RNA สภาวะอะไรที่เป็นไปได้ Catalyst อื่นใดที่เคยมีอยู่ก่อนนิวเคลียสในยุคปัจจุบัน) และแม้ทฤษฏีวิวัฒนาการอาจไม่ได้เป็นตัวบอกว่าพระเจ้ามิได้สร้างเซลล์แรกหรือสิ่งมีชีวิตขึ้นมา แต่ทฤษฏีวิวัฒนาการจะเป็นสิ่งที่บอกว่า ชีวิตอาจเกิดขึ้นมาได้กี่วิธี และมันไม่มีความจำเป็นว่าจะต้องมีพระเจ้าเป็นผู้สร้างสิ่งมีชีวิตครับ
อ้างอิง
| Create Date : 11 ธันวาคม 2554 |
|
12 comments |
| Last Update : 11 ธันวาคม 2554 21:23:51 น. |
| Counter : 9122 Pageviews. |
 |
|
HappY BirthDaY To You 
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
ผู้ติดตามบล็อก : 2 คน [
สุขสันต์วันเกิดนะครับ
ขอให้มีความสุขมากๆครับ