ชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร (บนโลกที่ไร้ชีวิต) (1) : นิยามของชีวิต
ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ
ชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร…?
ถ้าจะให้ตอบแบบกำปั้นทุบดิน ไม่ต้องคิดอะไรมาก ก็การสืบพันธุ์ไง ถ้าแบบอาศัยเพศ ก็เรียกว่าการปฏิสนธิ มีสเปิร์ม มีไข่ …เอามาผสมกัน ถ้าผสมติด ชีวิตใหม่ก็เกิด อันนี้ไม่ยาก…
และแน่นอน สิ่งมีชีวิตบางชนิดก็ไม่ได้จำเป็นต้องสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเสมอไป
บางพวกอาจสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศก็ทำได้ เช่น ต้นไม้หลายชนิด สามารถหักเอากิ่งก้านสาขาไปปักชำเป็นต้นใหม่ได้
หนอนตัวแบน “พลานาเรีย” ถูกตัดเป็นสิบท่อนก็สามารถแบ่งเซลล์มาใช้ซ่อมร่างได้อย่างน่าอัศจรรย์ ตัดสิบท่อนก็จะขยายกลายเป็นสิบตัวได้ในระยะเวลาอันสั้น
เซลล์ก็แบ่งได้… เป็นเซลล์ใหม่ และถ้าเป็นสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว การแบ่งเซลล์ก็ถือว่าเป็นการอุบัติใหม่ของชีวิตแล้วใช่มั้ย…?
แล้วถ้าเปลี่ยนคำถามใหม่ “สิ่งมีชีวิตแรก” ล่ะ เกิดขึ้นมาได้ยังไง…
คำตอบคงไม่ง่ายเมื่อกี้ และถ้าจะถามว่าทำไมถึงคำถามนี้ จึงตอบได้ยากเย็น
แน่นอน ก็เพราะไม่เคยมีใครเกิดทัน และได้เห็น…ว่ามีเหตุการณ์อะไรเกิดขึ้นมาบ้าง…
แล้วเราจะรู้ได้ยังไงว่าเกิดอะไรขึ้นกันแน่… และชีวิตแรกนั้นเกิดขึ้นมาได้อย่างไร…
คำตอบสั้นๆ ก็คือ “เราไม่รู้” แต่เราตั้งสมมุติฐาน ตั้งปัญหาวิจัย และพยายามหาคำตอบได้
แต่ก่อนจะรู้ได้ว่าชีวิตแรกนั้นเกิดขึ้นได้ยังไง ต้องมานิยามคำว่าชีวิตให้ชัดเสียก่อน
บางทีอาจจะไม่ซับซ้อนเหมือนตอนเรียนมัธยม เป็นที่น่าเซอร์ไพรส์ การนิยามชีวิตนั้นเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่คิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงการชีววิทยาดาราศาสตร์ (Astrobiology)
เพราะก่อนที่เราจะหาชีวิตเจอได้ เราต้องรู้ให้ชัดเจนก่อนว่า “ชีวิตนั้นคืออะไร”
แน่นอน ในมุมของนักชีววิทยา ถ้าว่ากันตามตำราแบบไม่คิดอะไรมาก สิ่งมีชีวิตควรมีความสามารถในการเจริญเติบโต และสืบต่อเผ่าพันธุ์ได้ มีเมตาโบลิซึม มีการใช้และการจัดการพลังงาน การรักษาสมดุลสารเคมี และของเสีย และที่สำคัญ ต้องวิวัฒนาการได้
ถ้ามีครบ ก็ถือว่ามีชีวิต… แต่แน่นอนที่สุดว่านี่คือว่ากันตามตำรา ในหลายวงการ คำว่า “ชีวิต” ก็อาจนิยามต่างไป…
คําถามคือ “ไวรัส” มีชีวิตหรือไม่?
ถ้ามองกันให้ชัด ตามเกณฑ์ที่ว่าไปก่อนหน้า ไวรัสไม่อาจถือเป็นสิ่งมีชีวิตได้ เพราะแม้จะสืบพันธุ์ได้ วิวัฒนาการได้ แต่ไม่มีการใช้และการจัดการพลังงาน ไม่มีการรักษาสมดุลของสารเคมีและของเสียของตัวเอง ต้องอาศัยพึ่งพาสิ่งมีชีวิตอื่นอยู่ตลอด เป็นปรสิตที่เพอร์เฟ็กต์ เมื่อไรมีโฮสต์ เมื่อนั้นไวรัสก็จะยึดครองเซลล์โฮสต์ เอามาสืบพันธุ์ออกลูกออกหลานได้ราวมีชีวิต
ทว่า ถ้าไม่มีโฮสต์ใดๆ ให้ยึดครอง ไวรัสก็จะทำอะไรไม่ได้เลย…เป็นเหมือนเพียงแค่ “กลุ่มของสารเคมีเชิงซ้อน” ที่ไม่มีชีวิต ไม่มีการขยายเผ่าพันธุ์ ไม่ได้มีวิวัฒนาการ ไม่แอ๊กทีฟ ไม่ร้ายกาจ ไม่ทำอะไรเลย อยู่เฉยๆ รอเวลาเสื่อมสลาย
และแน่นอน ในขณะเดียวกันก็รอแจ็กพอต ติดเชื้อในโฮสต์ เพื่อสืบต่อเผ่าพงศ์พันธุ์ไวรัสต่อไป
แต่ถ้าไม่มีโฮสต์มาให้ติดเชื้อ ยังไงไวรัสก็จะเป็นได้แค่ “สารเคมี” ธรรมดา ไม่ถือว่า “มีชีวิต”
นี่คือประเด็นถกเถียงที่น่าสนใจในเชิงชีววิทยา และวิทยาศาสตร์ เพราะหนึ่งในภารกิจที่มนุษย์พยายามทำมาตลอด (แม้จะยังไม่สำเร็จลุล่วงร้อยเปอร์เซ็นต์) เพื่อช่วยรักษาชีวิตของผู้คน พืช สัตว์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่มีคุณค่ากับมวลมนุษยชาติ ก็คือการค้นคว้าหาวิธีป้องกัน และการฆ่า พร่าผลาญ สังหารชีวิตของไวรัสที่คอยติดเชื้อสร้างปัญหา และบ่อนทำลายชีวิตของมนุษย์ พืช สัตว์ หรือแม้แต่จุลชีพที่มีคุณประโยชน์กับมนุษย์ให้ตายจนหมดสิ้น ไม่ให้เหลือหลอ
เพราะถ้ามองในมุมของปรัชญา นี่เป็นอะไรที่ค่อนข้างย้อนแย้ง เพราะถ้าเรามองว่าไวรัสเป็นแค่สารเคมี แล้วทำไมนักวิจัยมากมายถึงพยายามหาวิธี “ฆ่า” ไวรัส?
ก็ถ้าไวรัสไม่มีชีวิต แล้วไวรัสจะตาย (หรือ “เสียชีวิต”) ได้อย่างไร?
บางทีนิยามคำว่า “ชีวิต” อาจจะมีอะไรซับซ้อนมากกว่าคำนิยามของนักชีววิทยา…ผู้ศึกษาชีวิต ผู้ซึ่งควรที่จะรู้เรื่องชีวิตมากที่สุดใช่หรือไม่?…
สําหรับนักฟิสิกส์ควอนตัม เออร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrödinger) กลับมองชีวิตในมุมมองที่ต่างไป ในหนังสือ What Is Life? ปี 1944 ได้อธิบายไว้อย่างน่าสนใจ “ชีวิตคือระบบ (ทางเคมี) ที่ใช้พลังงานจากสิ่งแวดล้อมเพื่อจัดระเบียบให้ตัวเอง (Life feeds on negative entropy)”
เออร์วินมองในแง่การใช้พลังงานและการจัดระเบียบ แต่ไม่ใช่เรื่องการสืบพันธุ์ หรือวิวัฒนาการ ซึ่งน่าสนใจมาก เพราะนี่คือการจุดประกายแนวคิดใหม่ๆ ให้พวกนักชีวฟิสิกส์และนักชีววิทยาสังเคราะห์ยุคใหม่ได้มองเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในอีกมุม
สำหรับนักชีววิทยายุคใหม่ เซลล์ที่มีชีวิตคือถุงไขมันที่บรรจุสารเคมี (และชีวเคมี) เอาไว้ข้างใน
แต่ความพิเศษของถุงสารเคมีพวกนี้ก็คือพวกมันสามารถควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีภายในตัวมันเองได้เป็นอย่างดี โดยการควบคุมการสร้างและการสลาย การเกิดและการดับของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี (catalyst) ที่เรียกว่าเอนไซม์ (Enzyme) และตัวยับยั้งปฏิกิริยาเคมีของเอนไซม์ที่เรียกว่า อินฮิบิเตอร์ (inhibitor)
และถ้าเราเข้าใจวิถีทางชีวเคมีภายในเซลล์ เข้าใจเส้นทางเมตาโบลิซึมและการสร้างสารเมตาโบไลต์ต่างๆ ได้ดีพอ… บางทีเราอาจจะควบคุมวิถีชีวิตของถุงไขมัน (เซลล์ของสิ่งมีชีวิต) ได้เลยก็เป็นได้
อย่างที่พวกนักวิจัยวิศวกรรมเมตาโบลิก (Metabolic Engineering) พยายามกันอยู่และในความเป็นจริง ทำสำเร็จไปได้พอสมควรแล้วด้วย
ในห้องแล็บของเจย์ คิสลิง (Jay Keasling) นักชีววิทยา จากห้องทดลองแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ (Lawrence Berkeley National Laboratory) ทีมวิจัยสามารถออกแบบวิถีทางชีวเคมีของยีสต์ให้สามารถผลิตสารเมตาโบไลต์ที่สำคัญ ที่ไม่เคยผลิตได้ในยีสต์ได้แล้วมากมาย
ตั้งแต่สารออกฤทธิ์แคนาบินอยด์ (Cannabinoid) จากต้นกัญชา ยาต้านมะเร็งวินบลาสติน (Vinblastine) วินคริสติน (Vincristine) จากแพงพวยฝรั่ง สารโอปิออยด์ลดความเจ็บปวด อย่างเช่น มอร์ฟีน (Morphine) จากฝิ่น ไปจนถึงสารกระตุ้นภูมิวัคซีน (Adjuvant) พวกซาโปนินจากต้นคีไย (Chilean soapbark tree) ไปจนถึงสารอาร์ทีมิซินิน (artemisinin) ที่ใช้เป็นยาต้านโรคมาลาเรีย จากต้นโกฐจุฬาลัมพาและอื่นๆ อีกมากมาย
ที่จริงในไทยก็มีนักวิจัย (ซึ่งจริงๆ ก็เคยเป็นทีมของเจย์) พยายามปรับแต่งวิถีทางชีวเคมีของยีสต์อยู่เช่นกัน เพื่อให้สร้างสารชีวเคมีมูลค่าสูงเช่นเดียวกับที่เจย์ทำ
อย่างเช่น ดร.วีรวัฒน์ รังกุพันธุ์ ที่ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ ที่พยายามปรับแต่งยีสต์ให้ผลิตสารยาแอนโดรกลาโฟไลด์ (Andrographolide) จากฟ้าทะลายโจร และสารหอมระเหยพวกเทอร์พีน (Terpene) จากไม้แก่นจันทน์และไม้กฤษณาซึ่งมีความน่าสนใจมากในเชิงเศรษฐกิจ และเทคโนโลยีชีวภาพ
อย่างไรก็ตาม ย้อนกลับมาในแง่ของคำนิยามของชีวิตกันอีกครั้ง
สรุปแล้วชีวิตคืออะไร? และถ้าเราสามารถควบคุม และโปรแกรมสิ่งมีชีวิตได้อย่างแทบสมบูรณ์แบบอย่างที่เจย์พยายามจะควบคุมยีสต์ …แล้วเราจะยังควรมองยีสต์เป็นสิ่งมีชีวิตหรือไม่?
และถ้านักวิจัยสามารถดีไซน์และเขียนจีโนมของยีสต์เสียใหม่ จัดเรียงข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่ จัดระเบียบยีนต่างๆ ในจีโนมของยีสต์เสียใหม่จนแทบไม่เหลือเค้าเดิม เช่นนี้แล้ว เราจะยังมองยีสต์เป็นสิ่งมีชีวิตแบบเดิมหรือไม่?
หรือเป็นแค่ถุงไขมันบรรจุสารเคมี ที่เราสามารถรีโปรแกรมได้ตามใจ?
“ชีวิตคือระบบทางเคมีที่ดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเอง และสามารถวิวัฒนาการได้ตามหลักการของดาร์วิน” …เจอรัลด์ จ๊อยซ์ (Gerald Joyce) แพทย์ นักประสาทวิทยา และศาสตราจารย์ทางด้านเคมีชีวภาพ (Chemical Biology) จากสถาบันวิจัยซอล์ค (Salk Institute) ในเมืองลาโฮญา รัฐแคลิฟอร์เนีย เสนอ
เจอรัลด์เป็นหนึ่งในทีมที่นาซาเชิญมาร่วมกันนิยามความหมายของชีวิต เพื่อเป็นไกด์ไลน์ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก และนิยามของชีวิตของเขาก็น่าสนใจ ชีวิตต้องดำรงอยู่ได้ และต้องมีวิวัฒนาการ
สำหรับเจอรัลด์ “ชีววิทยาคือเคมีที่มีเรื่องราวในอดีต” มีวิวัฒนาการ และมีประวัติศาสตร์…
ดูไปดูมา โควต้าหน้ากระดาษสำหรับสัปดาห์นี้ดูใกล้จะหมด นี่เป็นการอุ่นเครื่องเล็กๆ สำหรับคำถามที่ยิ่งใหญ่ว่าด้วย “นิยามของชีวิต”
แค่ขยี้กับประเด็นนี้แบบเบาๆ ก็เหมือนเราได้ลองแง้ม ฉีก และทึ้งหน้าหนังสือเรียนสอนให้เราเชื่อ ให้จำ และให้ตอบลงในกระดาษข้อสอบตั้งแต่สมัยมัธยม
เพราะพอลองมองให้ลึกลงไปอีกนิด เราจะพบว่าในทุกเรื่องมีคำถาม
บางเรื่องที่เคยคิดว่ารู้หมดแล้ว ชัดเจนแล้วนั้น กลับไม่ได้เรียบง่ายอย่างที่ตำราบอกไว้เลย
แน่นอนครับ สิ่งที่เล่ามานี้เป็นเพียงการชวนกันคิด ชวนกันตั้งคำถาม ไม่ได้ตั้งใจให้เอาไปใช้ตอบในข้อสอบจริงๆ
เพราะถ้าเขียนแบบนี้ลงไปในกระดาษคำตอบ ก็อาจจะไม่ได้คะแนน และถ้าเป็นเช่นนั้น ชีวิตก็คงจะเศร้าอยู่เหมือนกัน
แต่ที่เอามาเขียน ไม่ใช่ว่าจะผิดนะครับ ในทางวิชาการ เพราะแท้จริงแล้วเรื่องราวพวกนี้ยังไม่ได้ข้อสรุปชัด และคำถามพวกนี้ต่างหากที่ทำให้วิทยาศาสตร์ยังคงมีชีวิตอยู่เสมอ
ครั้งหน้า เราจะคุยกันต่อถึงคำถามที่ใหญ่กว่าเดิม ว่าด้วยเรื่อง “กำเนิดแห่งชีวิต”
ระหว่างเคมี ชีววิทยา และกฎของฟิสิกส์ อะไรกันแน่คือประกายแสงแรกของชีวิตบนโลกใบนี้
เรื่องนี้ยังไม่มีคำตอบสุดท้าย แต่รับรองว่า… มันส์แน่นอน…
