นี่คือแนวคิดที่เชื่อว่า “โลก”(เคยมีสีม่วง) ในอดีต

ในปัจจุบันถ้าเราพูดถึงโลกดาวที่พวกเราอาศัยอยู่นั้น หลายคนอาจจะนึกถึงสีฟ้าหรือสีน้ำเงินที่มาจากท้องทะเลและมหาสมุทรอันกว้างใหญ่และเต็มไปด้วยสีเขียวที่มาจากพืชพรรณทั้งหลายในธรรมชาติ แต่ก็มีแนวคิดที่เชื่อว่าโลกของเรานั้นอาจจะเคยมีสีม่วงมาก่อน

รูปที่ 1. โลกมีสีม่วง (Purple Earth) (อ้างอิง: CBC)

นี่คือแนวคิดที่เชื่อว่าโลกของเราเคยเต็มไปด้วยสีม่วง โดยมีแนวคิดจากสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆบนโลกนั้นอาจจะสร้างพลังงานเมแทบอลิซึมจากแสงแดดโดยใช้โมเลกุลสีม่วงที่เรียกว่าเรตินอล (Retinal) ซึ่งอาจจะมีมาก่อนการวิวัฒนาการของคลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) ที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง ซึ่งพืชจะดูดซับแสงสีแดงและสีน้ำเงินทำให้สะท้อนหรือมองเห็นเป็นสีเขียว สิ่งที่น่าสนใจคือ เนื่องจากเม็ดสีเรตินอลนั้นจะดูดซับแสงสีเขียวและสีเหลือง แล้วจะสะท้อนหรือส่งแสงสีแดงและสีน้ำเงิน ซึ่งจะปรากฏเป็นสีม่วง นั่นอาจจะทำให้โลกมีสีม่วง (Purple Earth)

ในอดีตชั้นบรรยากาศของโลกนั้นไม่ได้มีออกซิเจนในปริมาณมาก โลกของเรานั้นบรรยากาศเต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์และมีเธน เมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน เกิดกระบวนการต่างๆที่แข่งขันกันและรวมถึงกลไกทางธรณีวิทยาที่สามารถผลิตออกซิเจนสู่ชั้นบรรยากาศก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงออกซิเจนครั้งใหญ่ (Great Oxygenation Event: GOE) เมื่อราวๆ 2.4 พันล้านปีก่อน ที่เกิดการเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเป็นอย่างมาก สาเหตุของสิ่งนี้คิดว่าน่าจะเกิดจากไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) ซึ่งสามารถสังเคราะห์แสง โดยใช้เม็ดสีเขียวที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) ซึ่งใช้แสงแดดและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นพลังงานให้กระบวนการเมแทบอลิซึมเพื่อผลิตน้ำตาลที่ใช้เป็นพลังงานให้กับกระบวนการของสิ่งมีชีวิตและมีของเสียเป็นออกซิเจน

รูปที่ 2. โครงสร้างเรตินอลและคลอโรฟิลล์ (อ้างอิง: Cambridge)

อย่างไรก็ตาม ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของการสังเคราะห์แสงผ่านคลอโรฟิลล์ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ศาสตราจารย์ชิลาดิตยา ดาสซาร์มา (Prof.Shiladitya DasSarma) ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล (Molecular Biology) ที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์ (University of Maryland) และ ดร.เอ็ดเวิร์ด ชไวเทอร์มัน (Dr.Edward Schwieterman) นักชีวดาราศาสตร์ (Astrobiologist) จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ (University of California, Riverside) ได้เสนอแนวคิดที่ว่าเรตินอลนั้นมีมาก่อนคลอโรฟิลล์และทั้งสองมีวิวัฒนาการควบคู่กันไป โดยการดูดซับแสงแดดที่ความยาวคลื่นในช่วงต่างๆ

ศาสตราจารย์ชิลาดิตยากล่าวว่า กระบวนการเมแทบอลิซึมของการสังเคราะห์แสงจากเรตินอลได้แพร่หลายไปทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมหาสมุทรและเป็นตัวแทนของกระบวนการพลังงานชีวภาพที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ซึ่งมีโปรตีนจำนวนหนึ่งที่จะดูดซับแสงแดดที่ประกอบไปด้วยโมเลกุลของเรตินอล ซึ่งรวมถึงโปรตีนหนึ่งชนิดที่เรียกว่า แบคทีเรียโฮดอปซิน (Bacteriorhodopsin) ที่ดูดซับแสงที่จุดสูงสุดที่ 568 นาโนเมตร ซึ่งใกล้เคียงกับความยาวคลื่นแสงของดวงอาทิตย์ที่มีปริมาตรความเข้มสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 550 นาโนเมตร ที่เป็นแสงสีเหลือง (ความยาวคลื่นแสงของดวงอาทิตย์ประมาณ 400-700 นาโนเมตร) ซึ่งอยู่ในช่วงที่คลอโรฟิลล์ไม่ดูดซับ โดยที่คลอโรฟิลล์นั้นจะดูดซับแสงที่ความยาวคลื่น 465 นาโนเมตร และ 665 นาโนเมตร โดยสิ่งนี้ที่ทำให้เราคิดว่าเรตินอลและคลอโรฟิลล์นั้นอาจจะมีวิวัฒนาการร่วมกัน ซึ่งศาสตราจารย์ชิลาดิตยาได้โต้แย้งว่าเนื่องจากเรตินเป็นโมเลกุลที่ง่ายกว่าและไม่ซับซ้อน จะต้องมาก่อนคลอโรฟิลล์ที่มีประสิทธิภาพและซับซ้อนมากกว่า

การทดลองแสดงให้เห็นว่าการรวมแบคทีเรียโฮดอปซินที่มีเรตินอลกับถุงเยื่อหุ้มเซลล์ (Membrane Vesicle) เพื่อสร้างเลียนแบบโปรโตเซลล์ (Proto-Cell) หรือเซลล์ในระยะเริ่มแรกของโลก ซึ่งผลที่ได้คือเกิดการดักจับและเก็บแสงแดดไว้ในเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ศาสตราจารย์ชิลาดิตยากล่าวว่า มันสมเหตุสมผลแล้วที่นี่เป็นการวิวัฒนาการช่วงแรกๆที่สอดคล้องกับวิวัฒนาการของเซลล์แรก การใช้ความสามารถในการดักจับพลังงานของเยื่อหุ้มเซลล์นั้น ทำโดยความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในและภายนอก ทำให้เซลล์สามารถให้พลังงานได้และนี่อาจจะเป็นหนึ่งในเหตุผลที่สำคัญที่สุดว่าทำไมเซลล์จึงเป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต

รูปที่ 3. บ่อเกลือออสเตรเลียที่มีจุลินทรีย์สีม่วง (อ้างอิง: Cambridge)

นอกจากนี้เรายังสามารถนำแนวคิดนี้ไปใช้ในการสำรวจดาวเคราะห์ได้อีกด้วย เนื่องจากพืชพรรณบนโลกดูดซับแสงสีแดง แต่จะสะท้อนแสงในช่วงอินฟราเรด การดูพืชโดยใช้สเปกโตรสโคป (Spectroscope) เผยให้เห็นการแสงสะท้อนที่ความยาวคลื่นสีแดงลดลงอย่างมาก โดยการลดลงอย่างกะทันหันซึ่งเรียกว่า ขอบสีแดง (Red Edge) โดยเราสามารถใช้วิธีนี้สำรวจสเปกตรัมของแสงที่สะท้อนจากดาวเคราะห์นอกระบบที่อาจจะเอื้อต่อการอยู่อาศัย นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาขอบสีแดงในแสงที่สะท้อนของดาวเคราะห์ ซึ่งจะเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของพืชที่ใช้คลอโรฟิลล์จากนอกโลกหรือถ้าเป็นขอบสีเขียว (Green Edge) ในสเปกตรัมของดาวเคราะห์นั้นอาจจะเป็นสัญลักษณ์ทางชีวภาพสำหรับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยเรตินอลนั่นเอง

อ้างอิง: NASA, Cambridge

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *