David Deamer ยินดีต้อนรับการสังเคราะห์
สิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตตามที่ผู้เชี่ยวชาญในสนามเล่าให้ฟัง
ในการค้นหาประวัติเซลล์: วิวัฒนาการของหน่วยการสร้างของชีวิต
แฟรงคลิน เอ็ม. แฮโรลด์
สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยชิคาโก: 2014 9780226174143 | ไอ: 978-0-2261-7414-3
Franklin Harold’s666slotclub In Search of Cell History เป็นหนังสือที่ยอดเยี่ยม แฮโรลด์เป็นนักวิจัยและผู้สังเกตการณ์ที่ชาญฉลาดและชัดเจนมาเป็นเวลา 60 ปีแล้วในด้านเซลล์และชีววิทยาระดับโมเลกุล หนังสือของเขาเป็นการกลั่นกรองความรักของการเชื่อมต่อภายในความหลากหลายอันน่าทึ่งของชีวิตในชีวมณฑล โดยกำหนดกรอบหนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุดที่เหลืออยู่ของชีววิทยา: ชีวิตเริ่มต้นอย่างไร
นี่เป็นบัญชีส่วนตัวด้วย แฮโรลด์คร่ำครวญหลังจากล้างจาน: “ฉันดูงานของฉันแล้วเห็นว่าดี และฉันไม่สงสัยเลยว่าความจำเป็นอย่างเดียวกันในการหาระเบียบในจักรวาลกระตุ้นวิทยาศาสตร์มากมาย” ด้วยวิธีง่ายๆ หลอกลวงนี้ เขาขจัดความยุ่งเหยิงทางชีววิทยาและจัดวางแนวความคิดพื้นฐานในลักษณะที่เป็นระเบียบและสร้างสรรค์เพื่อให้ผู้อ่านได้เพลิดเพลิน
ปล่องไฮโดรเทอร์มอลใต้ทะเลลึกอาจเป็นปัจจัยกำหนดเงื่อนไขการกำเนิดสิ่งมีชีวิต เครดิต: Richard Bizley / SPL
เนื้อหาของแต่ละบทสามารถพบได้ในข้อความชีววิทยาระดับปริญญาตรีที่ดี แต่แฮโรลด์ปรับข้อมูลให้เข้ากับบริบทที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งมักจะทำในลักษณะที่ไม่คาดคิด ตัวอย่างเช่น เขาพูดถึงแนวคิดของ Michael Russell นักธรณีเคมีที่ว่ากระบวนการทางกายภาพในปล่องไฮโดรเทอร์มอลสามารถทำให้เกิดการไล่ระดับโปรตอน โดยที่เมมเบรนด้านหนึ่งมีสภาพเป็นกรด อีกด้านหนึ่งเป็นด่าง การเคลื่อนที่ของโปรตอนผ่านเกรเดียนต์เหล่านี้ส่งพลังงานให้กับทุกชีวิตในขณะนี้ และบางทีอาจทำเช่นนั้นแม้ในชีวิตดึกดำบรรพ์แรก แฮโรลด์ยังเผยให้เห็นว่านักชีววิทยาสามารถเรียนรู้จากนักธรณีวิทยาเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ชีวิตบนโลกได้มากเพียงใด ตัวอย่างเช่น น้ำของเหลวปรากฏขึ้นบนโลกเมื่อกว่า 4 พันล้านปีก่อน ครึ่งพันล้านปีต่อมา จุลินทรีย์ตัวแรกที่รู้จัก (ปัจจุบันกลายเป็นฟอสซิลในหินของออสเตรเลีย) ก็ปรากฏขึ้น
ฉันมีเรื่องจุกจิก แฮโรลด์ให้เหตุผลว่า
แม้จะมีวรรณกรรมมากมาย แต่ความก้าวหน้าก็ยังก้าวข้ามการค้นพบของนักชีวเคมีชาวโซเวียต อเล็กซานเดอร์ โอปาริน และพหูสูตชาวอังกฤษ เจ.บี.เอส. ฮัลเดน เมื่อกว่า 80 ปีที่แล้ว เมื่อพวกเขาโต้เถียงกันอย่างอิสระว่าคำกล่าวที่ว่า “ทุกชีวิตจากชีวิต” ของหลุยส์ ปาสเตอร์นั้นผิด Oparin และ Haldane ตั้งทฤษฎีว่าสิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นบนโลกพรีไบโอติกที่ปลอดเชื้อผ่านกระบวนการทางเคมีและทางกายภาพหลายชุด
ฉันสารภาพว่าเป็นคนมองโลกในแง่ดีมากกว่าแฮโรลด์ มีความก้าวหน้าที่ไม่ธรรมดาในการทำความเข้าใจหลักการที่ชีวิตทำงานในระดับโมเลกุล และสามารถนำไปใช้กับคำถามที่ว่าชีวิตเริ่มต้นอย่างไร ในช่วงแปดทศวรรษที่ผ่านมา เป็นที่ชัดเจนว่าโมเลกุลพื้นฐานของชีวิตสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ด้วยปฏิกิริยาเคมีที่เข้าใจกันดี ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์ Strecker ทำให้เกิดกรดอะมิโนจากก๊าซมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจน และไอน้ำในการทดลองที่มีชื่อเสียงของสแตนลีย์ มิลเลอร์ในช่วงปี 1950 ซึ่งทำการทดสอบสมมติฐาน Oparin–Haldane นอกจากนี้ กรดอะมิโน นิวคลีโอเบส และโมเลกุลคล้ายลิปิด ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิต ยังมีอยู่ในอุกกาบาตที่ประกอบด้วยคาร์บอน นั่นทำให้เป็นไปได้อย่างสมบูรณ์ว่ามีสารประกอบอินทรีย์ที่คล้ายกันอยู่ในโลกพรีไบโอติก โดยรอที่จะจมอยู่ในกระบวนการใดก็ตามที่นำไปสู่การเริ่มต้นของชีวิต
การแสดงภาพเซลล์สัตว์ เครดิต: Russell Kightley / SPL
มีมากขึ้น ในทศวรรษที่ 1960 นักชีวฟิสิกส์ Alec Bangham ค้นพบว่าฟอสโฟลิปิดรวมตัวกันเป็นช่องขนาดเซลล์ (ไลโปโซม) และนักเคมี Leslie Orgel พบว่านิวคลีโอไทด์ที่กระตุ้นทางเคมี ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของโมเลกุลอินทรีย์ของกรดนิวคลีอิก จะรวมตัวกันหรือทำให้เกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันเป็นเส้นสั้น ๆ ของอาร์เอ็นเอ ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าพืชสีเขียวดักจับพลังงานแสงได้อย่างไร โมเลกุลของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) เป็นสกุลเงินของพลังงานของทุกชีวิต และเอ็นไซม์อย่างโพลีเมอเรสใช้พลังงานนั้นเพื่อเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของกรดอะมิโนเป็นโปรตีน และของนิวคลีโอไทด์เป็น กรดนิวคลีอิก. รากฐานของวิวัฒนาการระดับโมเลกุลมีความชัดเจนเมื่อโครงสร้างและหน้าที่ของ DNA ถูกสร้างขึ้นโดยฟรานซิส คริกและเจมส์ วัตสันในปี 1950 และ 1960 สุดท้าย เรารู้วิธีห่อหุ้มปฏิกิริยาทั้งหมดในช่องไขมันที่เลียนแบบเยื่อหุ้มเซลล์ และห้องปฏิบัติการบุกเบิกหลายแห่งกำลังดำเนินการขั้นตอนแรกในการสร้างระบบจุลทรรศน์ของโมเลกุลที่แสดงคุณสมบัติพื้นฐานของชีวิต
แฮโรลด์เขียนเกี่ยวกับหัวข้อเหล่านี้ ดูเหมือนว่าเราจะก้าวหน้าไปมากแล้ว หากเราใช้ตัวต่อจิ๊กซอว์เป็นอุปมา กว่า 80 ปีที่แล้วเราเปิดกล่องและพบชิ้นส่วนหลวมหลายร้อยชิ้น วันนี้บางส่วนถูกวางไว้อย่างถูกต้องรอบขอบของตัวต่อ เรายังมองไม่เห็นภาพตรงกลาง แต่ผมพอใจที่เรามีกรอบ
นักชีววิทยารุ่นเยาว์หลายพันคนทำงานส่วนใหญ่เกี่ยวกับปัญหาที่กำหนดไว้อย่างแคบซึ่งเป็นปมของการให้ทุนที่ประสบความสำเร็จ หนังสือของแฮโรลด์เป็นเหมือนบอลลูนที่จะปล่อยให้พวกเขาลอยขึ้นเหนือต้นไม้ครู่หนึ่งแล้วมองลงมา 666slotclub
