ทฤษฎีกำเนิดของชีวิต

 

  มีทฤษฎีการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกมากมายหลากหลายทฤษฎีีแต่ทฤษฎีที่สำคัญ
แบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่ม คือ

  1. กลุ่มแพนสเปอร์เมีย (panspermia) เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกมาจากห้วงอวกาศ

 

                          

  2. กลุ่มสปอนเทเนียส เจนเนอเรชัน (spontaneous generation) เชื่อว่าสิ่งมีีชีวิตเกิด
ขึ้นบนโลกนี้มิได้มาจากที่อื่น โดยมีสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสมทำให้้เกิดสิ่งมีชีวิตขึ้นเองใน
โลก กลุ่มทฤษฎีเหล่านี้แตกย่อยออกเป็นทฤษฎีย่อยๆ อีกมากมาย สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้
จากเว็บไซต์ http://user.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/biologyPage สำหรับทฤษฎีที่
จะกล่าวถึงต่อไปนี้เป็นทฤษฎีของ Wachterschauser ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนกฎเทอร์โมไดนา
มิกส์ และสามารถอธิบายบางอย่างที่ทฤษฎีโอเปรินยังอธิบายได้ไม่ชัดเจน

ทฤษฎีของ Wachterschauser

  Wachtershauser ได้เสนอความคิดไว้ว่า ทฤษฎีของโอปาริน ยังมีจุดอ่อนที่ไม่อาจอธิบาย
สิ่งต่อไปนี้ได้ คือ

1. การเกิดโมเลกุลของสารตั้งต้นชีวิตตามทฤษฎีของโอปารินจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อได้รับพลัง
งานจากแหล่งพลังงานภายนอกเข้าสู่ระบบ ถึงแม้จะเป็นเช่นนั้นและเกิดสารตั้งต้นชีวิตขึ้นมา
แต่พลังงานอะไรที่ทำให้สารเหล่านั้นมารวมตัวกัน

2. ในสภาวะของมหาสมุทรของโลกในยุคแรกเริ่มซึ่งมีความแปรปรวนสูง สารที่เกิดขึ้นเหล่านี้
น่าจะถูกคลื่นซัดกระจัดกระจายมากกว่าจะมารวมตัวกันเป็นสารที่ซับซ้อนจนเกิดเป็นสิ่งมีชีวิต
ขึ้นได้

  Wachtershauser ได้เสนอทฤษฏีกำเนิดของสิ่งมีชีวิตไว้ดังนี้

1. สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มน่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทสังเคราะห์อาหารได้เองด้วยปฏิกิริยาเคมี
(chemoautotrophic)

2. สารที่จะให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตจะต้องเป็นสารที่มีอยู่พร้อมแล้วในธรรมชาติในขณะนั้นและ
มีปฏิกิริยาเคมีที่เหมาะสมจนเกิดสารใหม่ขึ้นมาจากสารที่มีอยู่เดิม ซึ่งแนวคิดนี้สอดคล้อง
กับทฤษฎีการเกิดสารใหม่จากสารที่มีอยู่ ( retrodiction theory)

3. ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดสารตั้งต้นชีวิตต้องเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้เอง (spontaneous
reaction) ตามธรรมชาติโดยค่าพลังงานอิสระ (G) ตามกฎเทอร์โมไดนามิกส์ต้องเป็น
ลบ

4. ปฏิกิริยาที่น่าจะเป็นไปได้คือปฏิกิริยาของไฮโดรเจนซัลไฟด์ (hydro gensulfide) หรือเฟอรัสซัลไฟด์ (ferrous sulfide) ซึ่งจะเกิดได้ดีในสภาพ pH ที่เป็นกลางภายใต้
อุณหภูมิและความกดดันสูง ขาดออกซิเจน ซึ่งสภาพเช่นนี้พบได้ทั่วไปบริเวณปากปล่องภูเขา
ไฟใต้ทะเล ( เรียกว่า black smoker )

5. ปฏิกิริยาตามข้อ 4 เป็นปฏิกิริยาที่ G เป็นลบ จึงเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ ซึ่งเป็น
ปฏิกิริยาที่เอื้อให้เกิดการตรึงคาร์บอน (carbon fixation)

        ปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดย

 

                        

                          ผิวของไพไรต์มีประจุบวกซึ่งจะดึงสารที่มีประจุลบมาเกาะที่ผิว

1. ในภาวะที่เหมาะสม สารที่เป็นของแข็งได้แก่ไพไรต์ ( pyrite) ซึ่งเป็นของแข็งและมีประ
จุบวกที่ผิว จะดึงดูดแก๊สซึ่งเป็นสารที่เกิดขึ้นจากการที่ภูเขาไฟใต้ทะเลปะทุและพ่นออกมา
และมีประจุลบให้มาเกาะติดกับผิวของไพไรต์

2. ยิ่งมีสารที่มีประจุลบมาเกาะมากขึ้นก็ยิ่งมีแรงยึดเหนี่ยวมากขึ้น ด้วยแรงที่เกิดขึ้นที่ผิวนี้
เองนำไปสู่การคัดเลือกโมเลกุลของสารที่จะสามารถผ่านผิวไปได้

3. สารที่อยู่ภายในผิวที่เกิดขึ้นนี้ จะถูกป้องกันให้อยู่ในสภาพที่คงที่สภาพหนึ่ง ( เช่น ความ
เข้มข้น pH อุณหภูมิ ฯลฯ ที่คงที่) การหลุดออกไปของสารจากบริเวณที่ถูกห่อหุ้มนี้จะ
ทำให้สารนั้นสูญเสียสภาพดังกล่าวที่เป็นอยู่(ตาย)

4. ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นตามทฤษฎีนี้ พบว่ามีปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันที่พบในสิ่งมีชีวิต คือปฏิ
ิกิริยาในวัฎจักรเครบส์ ( Krebs’ cycle)

5.การที่สารอินทรีย์มาเกาะสะสมที่ผิวของไพไรต์มากขึ้น ทำให้ชั้นผิวห่อหุ้มที่เกิดขึ้นสามารถ
แผ่กว้างออกไปได้ตามแต่พื้นที่ผิวของไพไรต์ที่มันเกาะอยู่ สารที่มีhydrophobic tail จะจัด
เรียงตัวกันป็นอาณาเขต และห่อหุ้มโมเลกุลของสารชนิดอื่นๆ ไว้ภายใน และอาจเกิดการม้วน
ต้วและแยกออกจากผิวของไพไรต์

6. จากปรากฏการณ์ในข้อ 5 สิ่งนี้อาจเป็นจุดเริ่มต้นของการเกิดเยื่อที่มี่มี 2 ชั้น (bilaminar
membrane) ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเยื่อหุ้มเซลล์

7. ภายในเยื่อหุ้มจะมีสารหลายชนิดที่พร้อมที่จะทำปฏิกิริยาอยู่ด้วยกัน จึงมีโอกาสที่จะเกิดสาร
ใหม่ที่มีความซับซ้อนได้มาก

8. เยื่อ 2 ชั้นนี้จะทำหน้าที่ป้องกันควบคุมสารภายในให้อยู่ในสภาพที่คงที่สภาพหนึ่ง เป็น
โอกาสของการเกิดการเปลี่ยนแปลงการพัฒนาตลอดจนถึงวิวัฒนาการ

 

                     

                 ภาพแสดงการเกิดเยื่อ 2 ชั้นที่อาจเป็นจุดกำเนิดของเยื่อหุ้มเซลล์