กำเนิดสิ่งมีชีวิต

        ในความว่างเปล่าของจักรวาล สสารได้กำเนิดขึ้นจากพลังงานตามสมการของไอสไตน์ E = mc2 (พลังงานเท่ากับมวลสารคูณด้วยความเร็วแสงยกกำลังสอง) ธาตุแรกที่กำเนิดขึ้นคือ ไฮโดรเจน (H) เนื่องจากไฮโดรเจนมีโครงสร้างอะตอมที่เป็นพื้นฐานที่สุดแล้วคือประกอบด้วยโปรตอนเป็นประจุบวกและอิเล็กตรอนเป็นประจุลบ ต่อจากนั้นปฏิกริยาฟิวชันภายในแก่นของดาวฤกษ์ได้หลอมรวมธาตุเบาให้เป็นธาตุที่หนักกว่า ได้แก่ ฮีเลียม คาร์บอน นีออน ออกซิเจน และเหล็ก ตามลำดับ  และเมื่อดาวฤกษ์มวลมากจบสิ้นอายุขัยก็จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวามีความร้อนสูงจนสร้างธาตุที่หนักกว่าเหล็ก 


ภาพที่ 1 กราฟแสดงปริมาณของธาตุที่มีอยู่ในดวงอาทิตย์

        กราฟในภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่า ไฮโดรเจนมีอยู่เป็นจำนวนมากเนื่องจากเป็นธาตุพื้นฐานของจักรวาล ส่วนคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และเหล็ก เป็นธาตุที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์  และธาตุที่หนักกว่าเหล็กเช่น ทอง และยูเรเนียม มีอยู่เป็นจำนวนน้อยเนื่องจากต้องเกิดขึ้นจากการระเบิดของดาวมวลมาก ซึ่งเรียกว่า "ซูเปอร์โนวา" (Supernova) เท่านั้น 


ภาพที่ 2 ตารางธาตุแสดงความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิต 

        ในจักรวาลมีธาตุที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ 88 ธาตุ ในจำนวนนี้มีเพียง 11 ธาตุเท่านั้นที่เป็นองค์ประกอบของร่างกายมนุษย์ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน โซเดียม แมกนีเซียม ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีน โปแตสเซียม และแคลเซียม โดยมีสัดส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 1  เราจะเห็นได้ว่า สสารที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเรานั้น แท้จริงก็มาจากธุลีของดวงดาวนั่นเอง  

ตารางที่ 1 ธาตุในระบบชีวภาพ (หน่วยเป็นสัดส่วน จำนวน:100,000 อะตอม) 
 ธาตุเลขอะตอม เปลือกโลก มหาสมุทร ร่างกายมนุษย์
 ไฮโดรเจน (H)12,882 66,200 60,562 
 คาร์บอน (C)561.4 10,680 
 ไนโตรเจน (N)7<1 2,440 
ออกซิเจน (O) 60,425 33,100 25,670 
โซเดียม (Na) 11 2,554 290 75 
แมกนีเซียม (Mg)12 1,784 34 11 
ฟอสฟอรัส (P) 15 79 <1 130 
กำมะถัน (S) 16 33 17 130 
คลอรีน (Cl) 17 11 340 33 
โปแตสเซียม (K) 19 1,374 37 
แคลเซียม (Ca) 20 1,878 230 

        โลกของเรากำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว ธาตุทั้งสิบเอ็ดในตารางที่ 1 ดำรงอยู่ในรูปของสารประกอบที่มีอยู่ทั่วไปในโลกยุคแรก ได้แก่ ไฮโดรเจน (H): แก๊สไฮโดรเจน (H2), ไอน้ำ (H2O), มีเทน (CH4), แอมโมเนีย (NH3
    • คาร์บอน (C): คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)  
    • ไนโตรเจน (N): ไนตรัสออกไซด์ (N2O)
    • ออกซิเจน: เฟลด์สปาร์ (KAlSi3O8), ควอตซ์ (SiO2) และแร่เกือบทุกชนิดเนื่องจากออกซิเจนเป็นธาตุที่ชอบทำปฏิกริยากับธาตุอื่น 
    • โซเดียม (Na) และคลอรีน (Cl): เกลือคลอไรด์ (NaCl) 
    • แมกนีเซียม (Mg): เกลือซัลเฟต (MgSO4)
    • ฟอสฟอรัส (P): ฟอสเฟต (H3PO4)
    • กำมะถัน (S): ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
    • โปแตสเซียม (K): ดินประสิว (KCO3
    • แคลเซียม: หินปูน (CaCO3)
        เพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากที่โลกเย็นตัวลง สิ่งมีชีวิตก็อุบัติขึ้นบนพื้นผิวโลก นักวิทยาศาสตร์ค้นพบฟอสซิลจุลินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดบนโลก อยู่ในหินตะกอนบนเกาะกรีนแลนด์ มีอายุประมาณ 3,800 ล้านปี  สิ่งมีชีวิตกำเนิดขึ้นได้อย่างไรยังคงเป็นปริศนาซึ่งมี 2 สมมติฐาน คือ ชีวิตเกิดขึ้นเองภายในโลก หรือ ชีวิตกำเนิดมาจากนอกโลก 

สมมติฐานที่ 1 ชีวิตเกิดขึ้นเองภายในโลก 
        โลกของเรามีน้ำเป็นสิ่งมหัศจรรย์ น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี ในบรรยากาศเมื่อไอน้ำควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำและตกลงมาเป็นฝน น้ำฝนจะทำละลายคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศโลกในยุคเริ่มแรก ดังนั้นน้ำฝนจึงมีฤทธิ์เป็นกรด เมื่อน้ำฝนตกลงสู่พื้นผิวโลกก็จะทำละลายกับแร่ธาตุทั้งหลาย เกิดประจุนานาชนิด เช่น ประจุคลอไรด์ ประจุซิลิเกต ประจุไนเตรท ประจุฟอสเฟต ฯลฯ แล้วไหลลงไปสะสมกันในมหาสมุทร โมเลกุลของสสารในมหาสมุทรจับตัวกันเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่และมีความสลับซับซ้อน เช่น กรดอะมิโน (H2NCHRCOOH, R หมายถึงโมเลกุลอื่นที่จะเชื่อมต่อด้วย) ซึ่งถือว่าเป็นโมเลกุลพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต และเมื่อกรดอะมิโนได้รับการกระตุ้นจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ก็อุบัติขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิต
ภาพที่ 3 โมเลกุลของกรดอะมิโน 

สมมติฐานที่ 2 ชีวิตกำเนิดจากนอกโลก  
        เมื่อพิจารณาข้อมูลในตารางที่ 2 จะเห็นว่า สิ่งมีชีวิตบนโลกไม่ว่าจะเป็นแบคทีเรียหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ต่างมีองค์ประกอบเหมือนกับดาวหางและฝุ่นอวกาศ  ดาวหางมีองค์ประกอบหลักเป็นน้ำแข็งและมีสสารอื่นปนอยู่เล็กน้อย มีถิ่นกำเนิดอยู่ที่่ขอบของระบบสุริยะซึ่งเรียกว่า "เมฆออร์ต" (Oort Cloud)  เมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ เช่น ซูเปอร์โนวา (ดาวระเบิด)  ดาวหางจะหลุดออกจากตำแหน่งที่เคยอยู่ และถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ดึงดูดเข้ามาเป็นบริวาร ดาวหางมีวงโคจรเป็นวงรีที่แคบและยาวมาก เมื่อดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้น้ำแข็งระเหยและปล่อยอนุภาคที่อยู่ภายในนิวเคลียสออกมาเป็นทางยาวหลายล้านกิโลเมตร  เมื่อโลกโคจรผ่านเข้าไปในวงโคจรของดาวหางก็จะดึงดูดให้อนุภาคเหล่านี้ตกลงสู่พื้นผิวของโลก  ดาวหางจึงเปรียบเสมือนนกทะเลที่คาบเมล็ดพืชไปแพร่พันธุ์บนเกาะภูเขาไฟที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ในมหาสมุทร  ถ้าสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย เมล็ดพันธุ์แห่งชีวิตก็จะสามารถเจริญโตเติบโตต่อไปได้  

ตารางที่ 2 ธาตุองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต (หน่วยเป็นเปอร์เซนต์) 
ธาตุแบคทีเรีย สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ฝุ่นอวกาศ ไอระเหยของดาวหาง 
 ไฮโดรเจน (H) 63.161.0 55  26
 ออกซิเจน (O)29.0 26.0 30 31 
 คาร์บอน (C)6.4 10.5 13 10 
 ไนโตรเจน (N) 1.4 2.4 2.7 
 กำมะถัน (S) 0.1 0.1 0.3 


Comments