การกำเนิดของชีวิต

                 
แนวคิดในยุคแรก
 
                 โลกมีกำเนิดมาได้ประมาณ 4.5 - 6 พันล้านปีแล้วแต่สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตเพิ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ3.3 พันล้านปีมานี้ เนื่องจากพบซากดึกดำบรรพ์ (fossil) ของแบคทีเรียซึ่งนับว่ามีอายุมากที่สุดประมาณ 3 พันล้านปี
 
 
                     รูปที่ 6.1-รูปที่ 6.2 ภาพจินตนาการของโลกในยุคแรกเริ่ม

 
 
                       ตั้งแต่สมัยก่อนคริสตกาลประมาณ 300 - 400 ปีเศษชาวกรีกชื่อเอมเพโดคลีส (Empedocles) เดโมคริตุส (Democritus) และอริสโตเติล (Aristotle) ได้มีความคิดเกี่ยวกับการเกิดสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการแต่ขาดสิ่งสนับสนุนการเกิดสิ่งมีชีวิตของโลกได้รับความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษนี้อีก โดยเฉพาะทฤษฎีที่ว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้เอง(spontaneous generation) ซึ่งได้กล่าวไว้้เมื่อประมาณสองศตวรรษมาแล้วนับตั้งแต่นักปราชญ์ชาวกรีกชื่ออริสโตเติลเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้เองจากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น ยุง หรือหมัด เกิดจากสิ่งเน่าเปื่อย แมลงวันเกิดจากสิ่งปฏิกูล ทฤษฎีดังกล่าวนี้ยังคงมีอิทธิพลต่อมาอีกชั่วระยะหนึ่ง แม้แต่นิวตัน (Newton) วิลเลี่ยม ฮาร์วีย์ (William Harvey)เดสคาร์ตุส (Descartes)แวน เฮลมอนต์ (Van Helmont) ก็ยังยอมรับทฤษฎีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นเองได้
 
แนวคิดในศตวรรษที่ 17 และการทดลองของฟรานเซสโก เรดิ
                    
                       ประมาณคริสต์ศตวรรษที่ 17 ฟรานเซสโก เรดิ (Francesco Redi) แพทย์ชาวอิตาเลียนได้พิสูจน์ให้เห็นว่าเมื่อปิดภาชนะใส่เนื้อไม่ให้แมลงวันเข้าไปได้ไม่ปรากฏว่ามีหนอนเกิดขึ้นในเนื้อที่เน่านั้น ในศตวรรษต่อมาพระชาวอิตาเลียนชื่อ ลาซซาโร สปาลลันซานี (Lazzaro Spallanzani) ได้แสดงให้เห็นว่าน้ำต้มเนื้อเมื่อปิดผนึกให้ดีไม่ให้อากาศผ่านเข้าได้หลังจากนึ่งต้มแล้วปรากฏว่าไม่มีจุลินทรีย์เลยและไม่เน่าอีกด้วย แต่เมื่อเปิดให้อากาศเข้าไป น้ำต้มเนื้อนั้นเกิดเน่าเสียแต่เขาก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุ
 
การทดลองของหลุยส์ ปาสเตอร์
                    
                        ในปี ค.ศ. 1860 หลุย ปาสเตอร์ (Louis Pasteur) ชาวฝรั่งเศสได้้ดัดแปลงการทดลองของสปาลลันซานีโดยมีอุปกรณ์เป็นรูปตัว S ปลายด้านหนึ่งบรรจุน้ำต้มเนื้อปลายอีกด้านหนึ่งเปิดให้อากาศผ่านเข้าได้ เขาได้้พิสูจน์ว่าเมื่ออากาศที่ผ่านเข้าไปในปลายอีกข้างหนึ่งปราศจากเชื้อจุลินทรีย์โดยที่เชื้อจุลินทรีย์หรือเศษผงจะถูกดักอยู่ตรงข้องอรูปตัว S นี้อากาศที่เข้าไปถึงน้ำต้มเนื้อจึงบริสุทธิ์ น้ำต้มเนื้อก็ไม่เน่าเปื่อยซึ่งการทดลองนี้ได้้คัดค้านทฤษฎีการเกิดขึ้นได้เองโดยสิ้นเชิง
 

 
ทฤษฎีกำเนิดชีวิตของโอเปริน
   
                     

 
 
                    ต่อมาปี ค.ศ. 1936 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ชื่อ เอ. ไอ. โอเปริน (A.I.Oparin)ได้เขียนบทความเป็นภาษารัสเซียเรื่อง "The Origin ofLife" อีกห้าปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อ เจ. บี. เอส. ฮัลเดน (J.B.S.Haldane) ได้พิมพ์บทความแสดงความคิดของเขาในวารสาร The Rational Annual ทั้งโอปารินและฮัลเดนได้เสนอแนวความคิดคล้ายคลึงกันกล่าวว่า หลังจากเกิดโลกแล้วบรรยากาศมีธาตุออกซิเจนน้อยหรือไม่มีเลยส่วนมากเป็นไอน้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจนมีแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ มีเทน และแอมโมเนียบ้างเล็กน้อย ในมหาสมุทรอาจมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย มีเทน และไฮโดรเจนไซยาไนด์ซึ่งต่างก็มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิซึ่งน้ำเป็นของเหลวละลายอยู่ นอกจากนี้ในมหาสมุทรยังมีสารประกอบอื่นๆ ของพวกโลหะคลอไรด์สารประกอบฟอสฟอรัส เกลือและแร่ธาตุต่างๆ สะสมอยู่แม้แต่เดิมจะไม่มีก็ตาม แต่เนื่องจากแม่น้ำกัดเซาะด้านข้างของภูเขาออกไป รวมทั้งมีคลื่นกระทบฝั่งด้วยกำลังแรง ทำให้ปริมาณเกลือและแร่ธาตุต่างๆ ในมหาสมุทรเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ลาวาใต้ทะเลที่ระเบิดออกมายังอาจช่วยเพิ่มปริมาณของเกลือแร่ของน้ำในมหาสมุทรได้ ความเค็มของเกลือจึงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามลำดับ 
    
                        การเกิดของน้ำที่เป็นส่วนของบรรยากาศแรกเริ่มและเกลือแร่หลายชนิดในรูปของสาร
ละลายเป็นกุญแจสำคัญที่นำไปสู่การกำเนิดของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากน้ำเป็นสิ่งที่จำเป็นที่สุดของสิ่งมีชีวิตทั้งในอดีตและปัจจุบัน เป็นที่ทราบกันดีว่าน้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีที่สุด มีสมบัติเป็นตัวกลางของปฏิกิริยาเคมีได้อย่างวิเศษ นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งสำคัญของไฮโดรเจนและออกซิเจนอีกด้วย
   
                       ด้วยเหตุผลดังกล่าวน้ำในมหาสมุทรจึงน่าจะก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตได้ ถึงแม้ว่าชั้นของเมฆที่หนาจะป้องกันไม่ให้แสงอาทิตย์ส่องถึงโลกครั้งแรก เป็นผลให้โลกมืดมากเป็นเวลานาน แต่รังสีอุลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และอื่นๆที่มีพลังงานสูงของดวงอาทิตย์ยังสามารถผ่านเมฆได้และทำให้เกิดพลังงานที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาระหว่างมีเทน แอมโมเนียไฮโดรเจนไซยาไนด์และน้ำ
   
                       แหล่งพลังงานที่สอง ได้แก่ ประจุไฟฟ้าที่เกิดต่อเนื่องกันในบรรยากาศของเมฆและพายุฝนแสงทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้เช่นเดียวกับรังสีจากดวงอาทิตย์ พลังงานจากแหล่งทั้งสองจะทำให้โมเลกุลของแก๊สเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยตรงเช่นที่ยังเกิดอยู่ในปัจจุบัน ผลผลิตที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในอากาศจะถูกฝนชะล้างลงในทะเล ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกิดในน้ำที่มีมีเทนและสารอื่นๆ ละลายอยู่
 
การทดลองของมิลเลอร์
 
                    เนื่องจากกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบหลักของโปรตีน ดังนั้นผลการทดลองดังกล่าวนี้จึงเป็นที่น่าสนใจเกี่ยวกับการกำเนิดของชีวิตในโลก หลังจากที่มิลเลอร์ประสบความสำเร็จดังกล่าว ต่อมาก็ได้มีการสังเคราะห์กรดอะมิโนหลายชนิดขึ้นอีก โดยส่วนประกอบของแก๊สต่างๆ ได้รับประจุไฟฟ้าหรือรังสีอุลตราไวโอเลตและความร้อน จึงเป็นการยืนยันว่ากรดอะมิโนสามารถเกิดขึ้นได้โดยกระบวนการต่างๆ ตั้งแต่สมัยก่อนที่จะมีสิ่งมีชีวิตอุบัติขึ้นในโลก ในสภาพที่เหมาะสมกรดอะมิโนก็ก่อตัวเป็นเส้นยาวลักษณะคล้ายโปรตีน เรียก โปรตีนอยด์ (protenoid) เมื่อโลกค่อยๆ เย็นลงสารโปรตีนอยด์ก็เกิดขึ้นมากมายมีรูปร่างค่อนข้างกลมขนาดเล็กซึ่งปรากฏการณ์ เช่น นี้อาจเกิดขึ้นในสมัยก่อนประวัติศาสตร์โลก เพราะว่าในบรรยากาศมีแก๊สมีเทนไฮโดรเจน และ ไอน้ำ เมื่อถูกรังสีต่างๆหรือประจุไฟฟ้าจากฟ้าแลบก็จะทำให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ รวมทั้งกรดอะมิโน
   
                         การค้นพบการสังเคราะห์กรดอะมิโนนับเป็นปัจจัยสำคัญในการเกิดสารประกอบพวกโปรตีนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตได้กำเนิดขึ้นในโลกครั้งแรกเมื่อประมาณ 3,000 ล้านปีมาแล้ว 
   
                         ต่อมามีการทดลองในทำนองเดียวกันนี้ โดยใช้แหล่งพลังงานต่างๆ กันไปปรากฏว่า ได้ผลคล้ายคลึงกันทำให้คาดว่าครั้งหนึ่งนานมาแล้ว ในโลกเรานี้มีสารเคมีที่มีโครงสร้างซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้เองจากสารเคมีที่มีอยู่ในบรรยากาศขณะนั้น ซึ่งเหมือนกับที่นักวิทยาศาตร์ได้ทดลองทำให้เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการแต่ในสภาพความเป็นจริงในปัจจุบันสภาพบรรยากาศที่เต็มไปด้วยแก๊ส อิสระมากมายต่างไปจากอดีต สารอินทรีย์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเกิดการสลายตัว การที่สภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปการเกิดสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้อีก สิ่งมีชีวิตรุ่นต่อมาจึงกำเนิดจากสิ่งมีชีวิตที่กำเนิดมาก่อนหรือกล่าวได้ว่า “สิ่งมีชีวิตต้องเกิดจากสิ่งมีชีวิตด้วยกัน” 

 

 


   

 


 

 

Comments