วิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา >>

กำเนิดโลกและสิ่งมีชีวิต

ต่อมาพบฟอสซิลในหินอายุประมาณ 1,500 ล้านปี มีลักษณะแตกต่างไปจากเซลล์ดั้งเดิม เซลล์เหล่านี้ขนาดใหญ่กว่าแบคทีเรียและมีเยื่อหุ้มชั้นใน ผนังเซลล์หนา ขนาดของเซลล์เส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่า 10 ไมโครเมตร ฟอสซิลบางเซลล์อายุ 1,400 ล้านปีมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่ถึง 60 ไมโครเมตร รูปร่างของเซลล์เริ่มมีขน ฟอสซิลชนิดนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ร่องรอยเหตุการณ์อันยิ่งใหญ่ของวิวัฒนาการของชีวิตสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่เกิดขึ้น เซลล์เหล่านี้เรียกว่า ยูคาริโอท ( eukaryotes ) ภายในเซลล์มีก้อนที่เรียกว่า นิวเคลียส สิ่งมีชีวิตอื่นยกเว้นแบคทีเรียเป็นยูคาริโอททั้งหมด และยูคาริโอทเหล่านี้เกิดวิวัฒนาการเปลี่ยนเเปลงสร้างสิ่งมีชีวิตหลากหลายที่อาศัยในโลกทุกวันนี้ รวมทั้งมนุษย์ด้วย

เมื่อไม่กี่สิบปีมานี้เอง ได้มีการค้นพบว่า บริเวณที่มีความร้อนสูง เช่น น้ำพุร้อนหรือใต้มหาสมุทรที่รับพลังงานจากใจกลางโลกโดยตรงนั้นมีแบคทีเรียอยู่ได้ ทั้งๆที่ในที่นั้นมีอุณหภูมิร้อนถึง 112 องศาเซลเซียล ( น้ำเดือดที่ 100 องศาเซลเซียล ) นักวิทยา-ศาสตร์ตั้งชื่อว่ะ พวกรักความร้อน ( Thermophiles ) หน่วยพันธุกรรมของแบคทีเรียพวกนี้ดึกดำบรรพ์มาก แบคทีเรียพวกนี้มีหลายชนิด ปัจจุบันนับได้ 35 ชนิด แต่เชื่อว่ามีเป็นร้อยชนิดพบในที่ต่างๆ ทั่วโลก เช่น ญี่ปุ่น อิตาลี แคนาดา นิวซีเเลนด์ ความหลากหลายของชนิดและถิ่นที่อยู่เป็นตัวบ่งชี้ว่าแบคทีเรียพวกนี้อาศัยอยู่ในโลกนานแล้ว ดร. โทมัส บร๊อค แห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซินผู้ค้นพบแบคทีเรียจำพวกนี้แถลงว่ามีการค้นพบฟอสซิลที่เก่าเเก่ที่สุดในโลกอายุ 3,500 ล้านปี ปรากฏว่าเป็นฟอสซิลของแบคทีเรียที่พบในที่มีอุณหภูมิสูงถึง 71 องศาเซลเซียล หรือมากกว่านั้น ซึ่งสอดคล้องกับโลกในยุคแรกอุณหภูมิมีสูงมาก ดังนั้นชีวิตแรกทีกำเนิดบนโลกจะต้องอยู่ได้ในที่ที่มีอุณหภูมิสูง

สรุปอย่างน้อยที่สุด 2,000 ล้านปีแรกของชีวิตบนโลก สิ่งมีชีวิตทั้งหมด คือ แบคทีเรีย ประมาณ 1,500 ล้านปีต่อมา จึงเกิดยูคาริโอท สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ปัจจุบันสืบทอดมาจากแบคทีเรียในยุคดึกดำบรรพ์ แต่ก็มีไม่น้อยที่เปลี่ยนรูปไปแล้วไม่สามารถอยู่รอดได้

ข้อสันนิษฐานอีกอย่างหนึ่ง คือปริมาณของอ๊อกซิเจนที่สร้างขึ้นโดยไซยาโนแบคทีเรียสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศโลก ทำให้มีวิวัฒนาการของแบคทีเรียที่ใช้อ๊อกซิเจนเกิดขึ้น และต่อมาอีก 800 ล้านปี จึงเกิดสิ่งมีชีวิตจำพวกพืช และสัตว์ ส่วนมนุษย์นั้นมีหลักฐานการวิวัฒนาการเมื่อ 2 -3 ล้านปีนี้เอง

เมื่อปี ค.ศ. 1989 มีการค้นพบซากหินพบว่า พืชชนิดแรกเกิดขึ้นเมื่อ 430 ล้านปีก่อน มีลำต้นโดดๆ ไม่มีใบ ต่อมาจึงเริ่มมีใบคล้ายเฟิร์นซึ่งเป็นผลมากจากความต้องการแสงแล้ววิวัฒนาการจนกลายเป็นพืชปัจจุบัน และในซากหินยังพบดอกไม้ดึกดำบรรพ์พิสูจน์ได้ว่า ดอกไม้ดอกแรกของโลกอุบัติขึ้นอย่างน้อยเมื่อ 120 ล้านปีมาแล้ว

อย่างไรก็ตามเรื่องกำเนิดชีวิตก็ยังมีการศึกษากันอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะแบคทีเรียชนิดต่างๆ ปัจจุบันนี้เรายอมรับว่า ชีวิตทั้งหลายอยู่ได้ด้วยพลังงานจากดวงอาทิตย์และก๊าซอ๊อกซิเจนในการหายใจ เมื่อปี ค.ศ. 2001 ศาสตราจารย์ เดเร็ก ลัฟเลย์ แห่งมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซดส์ และ ดร. ฟรานซิส ชาเปลล์ จากสถาบันสำรวจภูมิศาสตร์สหรัฐ ได้พบสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนลึกลงไป 200 เมตร ที่รัฐโอไฮโอ สหรัฐอเมริกา ไม่ง้อแสงอาทิตย์ แต่ใช้ไฮโดรเจนในเนื้อหินเป็นแหล่งพลังงาน

ดร.ลัฟเลย์ ให้ความเห็นว่า กลุ่มจุลินทรีย์ที่พบในรัฐโอไฮโอนี้ไม่เหมือนกับที่เคยพบบนพื้นโลกในสถานที่ที่ไม่น่าจะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ได้เลย เพราะแทบจะไม่มีสารอินทรีย์หลงเหลืออยู่เลย พบแต่เพียงส่วนประกอบของไฮโดรเจนเท่านั้น จุลินทรีย์ชนิดนี้จัดอยู่ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตโบราณที่เรียกว่า อาร์เคีช์ย เป็นจุลินทรีย์ที่สร้างก๊าซมีเทนโดยนำไฮโดรเจนสังเคราะห์ร่วมกับคาร์บอนไดอ๊อกไซด์จึงจัดอยู่ในพวกเมธาโตเจน สิ่งมีชีวิตพวกนี้ไม่จำเป็นต้องใช้สารอินทรีย์จำพวกคาร์บอนในการเจริญเติบโต จึงเป็นตัวอย่างที่อาจช่วยทำนายได้ว่า สามารถมีสิ่งมีชีวิตบางชนิดที่สามารถเจริญได้บนดาวเคราะห์ดวงอื่น โดยเฉพาะดาวอังคาร ซึ่งมีสภาพทางธรณีวิทยาคล้ายรัฐโอไฮโอ

จากการที่เราใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์อธิบายกำเนิดชีวิตชนิดแรกในโลกเกิดขึ้นได้อย่างไร รวมทั้งขั้นตอนที่สำคัญที่สุดสองขั้น คือ หนึ่ง การสังเคราะห์แสง ซึ่งทำให้เกิดอ๊อกซิเจนขึ้น และ สอง การที่นิวเคลียสของเซลพัฒนาขึ้น

สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา หมายถึง สามารถดึงเอาพลังงานจากดวงอาทิตย์ หรือจากสารต่างๆ ที่อยู่ล้อมรอบตนมาใช้ได้ สิ่งมีชีวิตสามารถเพิ่มจำนวนได้ สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวได้ในระดับหนึ่ง
การที่สิ่งมีชีวิตแรกเกิดขึ้นในมหาสมุทรและมีชีวิตอยู่ในน้ำตั้งแต่ 3,500 ล้านปี จนกระทั่ง 440 ล้านปี ( ในมหาสมุทรช่วงแรกมีสิ่งมีชีวิตประมาณ 10,000 ชนิด ) พืชกลุ่มแรกจึงสามารถขึ้นมาดำรงชีวิตอยู่บนบกได้นับระยะเวลาชีวิตอยู่ในน้ำก่อนขึ้นบก 3,060 ล้านปี นับจากชีวิตเริ่มแรกบนบกจนถึงปัจจุบัน 440 ล้านปี เป็นเพราะเหตุใด

อาจกล่าวได้ว่า ปัจจัยที่สำคัญ คือ หนึ่ง การมีชีวิตบนโลกได้มีการเปลี่ยนเเปลงมาสู่โลก คือ ชีวิตสร้างอ๊อกซิเจนซึ่งมีความจำเป็นต่อชีวิตเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ในโลกนี้ในการยังชีพ และยังสร้างโอโซนทำให้มวลชีวิตบนดินเกิดขึ้นได้ แสดงว่าชีวิตสร้างชีวิตเอง สอง รังสีอุลตราไวโอเล็ต ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ในช่วงนั้นบรรยากาศของโลกยังไม่มีชั้นโอโซนปกคลุมอยู่ รังสีอุลตราไวโอเล็ตจึงผ่านลงมายังพื้นผิวโลกได้เต็มที่ ชีวิตจึงอยู่บนบกไม่ได้ เพราะหน่วยพันธุกรรมซึ่งเป็นพื้นฐานของชีวิตถูกทำลายได้ง่าย สาม น้ำช่วยกรองรังสีอุลตราไวโอเล็ตทำให้ปริมาณรังสีอุลตราไวโอเล็ตที่สามารถผ่านลงไปได้มีปริมาณไม่มากพอที่จะเป็นอันตรายได้ ความลึกของน้ำ 10 เมตร สามารถดูดซับรังสีอุลตราไวโอเล็ตได้ สี่ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่โครงสร้างเป็นแบบง่ายๆ นั้นจะต้องอยู่ในของเหลว

เมื่อชั้นโอโซนกั้นรังสีอุลตราไวโอเล็ตไว้ได้ และสิ่งมีชีวิตในน้ำที่วิวัฒนาการมาจนโครงสร้างซับซ้อนมากพอที่จะสามารถอยู่ในที่เเห้งได้ ก็ขึ้นมามีชีวิตอยู่บนบกและวิวัฒนาการไปเรื่อย จนได้จำนวนชนิดสิ่งมีชีวิตทั้งในน้ำและบนบกที่มากมายหลากหลายที่เห็นอยู่ทุกวันนี้

ผลจากวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจะได้ความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งแตกต่างกันในแง่โครงสร้างรูปร่าง สรีระ และพฤติกรรม แต่สิ่งที่ทุกชีวิตจะไม่แตกต่างกันเลยคือ ต้องการพลังงานในการดำรงชีวิต
วิถีการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่แตกต่างกัน เมื่อมาอยู่ร่วมกันในชีวาลัยแบ่งหน้าที่กันโดยมีบทบาทเป็นผู้ผลิต (Producer) บ้าง ผู้บริโภค (Consumer) บ้าง และผู้ย่อยสลาย (Decomposer) บ้าง ช่วยกันพึ่งพาอาศัยกัน โดยใช้วัตถุดิบและพลังงานจากสภาพแวดล้อมภายนอก ( Abiotic substance) มีการไหลของวัตถุดิบและพลังงานในระบบ เรียกว่า ระบบนิเวศ (Ecosystem) ให้ทุกชีวิตสามารถอยู่รอดได้ ถือว่าเป็นสมดุลแห่งธรรมชาติ

ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต (Biodiversity) มีหลายระดับ คือ ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตนานาชนิด (species diversity) ไม่ว่าจะเป็นพวกจุลินทรีย์ พืช สัตว์ รวมทั้งมนุษย์ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดล้วนแต่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่แตกต่างแปรผันกันออกไปมากมาย (genetic diversity) เพื่อให้เกิดความสอดคล้องเหมาะสมกับสภาพแหล่งที่อยู่อาศัยในแต่ละท้องถิ่นอันเป็นระบบนิเวศที่ซับซ้อนและหลากหลายในบริเวณต่างๆ ของโลก (ecological diversity)

สิ่งที่สะท้อนให้เห็นถึงความหลากหลายทางนิเวศวิทยา คือ สิ่งมีชีวิตที่ปรากฎอยู่ในโลกปัจจุบันประมาณ 3-5 ล้านชนิด และคาดว่าอาจจะมีมากมายถึง 30 ล้านชนิด แต่ที่ได้มีการศึกษาโดยใช้หลักวิทยาศาสตร์มีอยู่เพียงประมาณ 2 ล้านชนิดเท่านั้น ในจำนวน 2 ล้านชนิดที่รู้จักกันแล้วนี้มีอยู่เพียงน้อยนิด ไม่ถึงร้อยละ 0.01 ที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาและตรวจสอบถึงคุณค่าที่จะให้ประโยชน์ต่อมนุษย์ในรูปแบบต่างๆ ทั้งทางตรงและทางอ้อม

« ย้อนกลับ | หน้าถัดไป »

พัฒนาการของโลก
การเกิดของเมฆ
กำเนิดชีวิต
การเกิดสิ่งมีชีวิตของอริสโตเติล
การสูญพันธุ์