7 นักชีววิทยาของโลก ตลอดกาล

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ ชีววิทยา เริ่มเผยโฉมออกมาใน ศตวรรษที่ 17 เมื่อมีการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์และการค้นพบเซลล์ ก่อนหน้านั้น ผู้คนในยุคกลางปักใจเชื่อกันว่า สิ่งมีชีวิตนั้นถูกจัดลำดับตามความสมบูรณ์ เริ่มจากเทวดา มนุษย์ และสัตว์ เมื่อความจริงกระจ่างขึ้นว่าสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ล้วนพัฒนาขึ้นมาจากเซลล์ทั้งสิ้น ความเชื่อเรื่องดังกล่าวจึงค่อย ๆ หมดไป

ถึงกลางศตวรรษที่18 นักพฤกษศาสตร์ ชาวสวีเดน คาโรลุส ลินีอุส นำเสนอวิธีจัดลำดับชั้นใหม่แก่สิ่งมีชีวิตทั้งมวลบนโลก ซึ่งเป็นรากฐานของระบบที่เราใช้จัดประเภทพืชและสัตว์ในปัจจุบัน โดยแบ่งเป็น อาณาจักร ไฟลัม อันดับ วงศ์ สกุล ชนิด ในที่สุดมนุษย์จึงต้องยอมรับอย่างไม่เต็มใจนักว่า เราเองก็เป็นสัตว์ชนิดหนึ่งเหมือนกัน

ปี 1858 นักพยาธิวิทยา ชาวเยอรมัน รูดอล์ฟ เฟียโชว์ เสนอทฤษฎีว่า “เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเกิดมาจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นที่มีอยู่ก่อนหน้านั้นแล้ว เพียงหนึ่งปีให้หลัง ชาร์ลส์ดาร์วินก็สร้างความตื่นตะลึงด้วยทฤษฎีใหม่ที่กล่าวว่าชนิดของสิ่งมีชีวิตที่เห็นในปัจจุบัน ที่จริงแล้วมีวิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตอื่นที่มีลักษณะซับซ้อนน้อยกว่า”

หลังจากนั้น นักชีววิทยาได้ค้นพบว่าของเหลวภายในเซลล์ ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้เกิดสิ่งมีชีวิตนั้น เกิดขึ้นจากองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตแบบเดียวกับที่พบในอากาศ พื้นดิน และมหาสมุทร

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ในห้องทดลองหลายแห่งกำลังเร่งมืออย่างหนักเพื่อศึกษาว่า

“เหตุใดสารเคมีอย่างดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีน อีกเป็นจำนวนมากจึงทำงานได้อย่างอัศจรรย์เช่นนั้น ” ?

ความก้าวหน้าทางด้านชีววิทยา มักพัฒนามาจากทฤษฎีของนักทดลองที่ไม่เป็นที่รู้จักหลายพันคน บุคคลเหล่านี้เฝ้าค้นคว้าและทดสอบสมมติฐานเรื่อยมา จนบางคนได้กลายเป็นปรมาจารย์ด้านชีววิทยา ผลงานการศึกษาของคนเหล่านั้นไม่ว่าจะมาจากความทุ่มเททั้งชีวิต หรือเป็นผลลัพธ์ของแนวคิดอันปราดเปรื่องในเรื่องเดียวก็ตาม ล้วนนำมาซึ่งรากฐานความรู้อันสำคัญยิ่งต่อมนุษยชาติ

นักชีววิทยาของโลก อันทอน วัน เลเวนฮุก

“ในสายตาข้าพเจ้า ไม่มีอะไรน่ามองยิ่งไปกว่าสิ่งมีชีวิตนับพันที่อยู่ในน้ำแค่หยดเดียวนี้อีกแล้ว” อันทอน วัน เลเวนฮุก เขียนบันทึกนี้ไว้เมื่อปี 1676 บุรุษหนุ่มชาวดัตช์ผู้มีการศึกษาเพียงน้อยนิดได้สร้างความตื่นตะลึงให้กับบรรดานักปราชญ์ในศตวรรษที่สิบเจ็ด ด้วยการค้นพบโปรโตซัว และ แบคทีเรีย

นอกจากนี้เขายังประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์และเลนส์แบบต่าง ๆ ไว้มากมาย( แต่คนในปัจจุบันอาจมองไม่ออกว่าเลนส์ที่เขาใช้คือกล้องจุลทรรศน์) เพราะเลนส์บางอันมีขนาดเล็กกว่าเมล็ดถั่วและถูกนำไปประกอบเข้ากับแผ่นโลหะขนาดใหญ่น้ำหนักเบาอย่างที่เห็นบนโต๊ะในภาพ บางอันเป็นเลนส์ที่ต้องถือด้วยมือ บางอันต้องส่องอยู่หน้าแสงไฟ

ตลอดระยะเวลาที่ทำการศึกษาค้นคว้าจนกระทั่งเสียชีวิตเมื่ออายุ 90 ปี เลเวนฮุก มักใช้เวลาตอนกลางคืนศึกษาเรื่องราวที่เขาสนใจ โดยเฉพาะสรรพสิ่งต่าง ๆ ในธรรมชาติ นับตั้งแต่แมลงวันบ้านไปจนถึงจุลินทรีย์ภายในช่องปากของเขาเอง และจดบันทึกสิ่งที่สังเกตได้ลงบนแผ่นกระดาษ เขายังเคยศึกษาเครื่องเทศต่าง ๆ ที่ทำให้เกิดอาการเผ็ดร้อนในปาก เช่น พริกไทย และลูกจันทร์ เพื่อตรวจดูว่าอนุภาคของพืชเหล่านี้มีหนามเล็ก ๆ อยู่หรือไม่

นักชีววิทยาของโลก ชาร์ลส์ ดาร์วิน

ล่องทะเลไปกับเรือหลวง บีเกิล ในปี 1831 การเดินทางแสวงหาครั้งประวัติศาสตร์ของ วงการวิทยาศาสตร์ก็เริ่มเปิดฉากขึ้น ความหลากหลายอันน่าอัศจรรย์ของสิ่งมีชีวิตที่เขาพบและบันทึกลงในสมุดได้จุดประกายความสนใจให้ดาร์วินมุ่งมั่นศึกษาค้นคว้าเพื่อหาคำตอบให้กับคำถามค้างคาใจหลายข้อ เป็นต้นว่า

ทำไมหมู่เกาะเล็ก ๆ อย่างกาลาปากอสจึงมีนกจาบปีกอ่อนหลายชนิด โดยที่แต่ละชนิดมีจะงอยปากที่เหมาะกับพฤติกรรมการกินที่แตกต่างกัน แมลงสามารถพรางตัวให้มีรูปร่างและสีสันกลมกลืนกับใบไม้ที่มันเกาะอยู่ได้อย่างไร ทำไมกล้วยไม้บางชนิดจึงพัฒนารูปร่างให้เอื้อประโยชน์ต่อแมลงที่ช่วยผสมเกสรให้ เพราะเหตุใดเอ็มบริโอของสิ่งมีชีวิตต่างชนิดพันธุ์จึงดูคล้ายคลึงกันในช่วงต้นของการเจริญเติบโต ทำไมฟอสซิลของสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์จึงดูคล้ายสัตว์ยุคปัจจุบันอย่างตัวนิ่ม แล้วทำไมม้าและตัวสลอทยักษ์จึงสูญพันธุ์ไปในอเมริกาใต้ซึ่งเป็นบริเวณที่พบซากสัตว์ทั้งสองชนิดนี้

พอถึงปี 1859 ดาร์วินก็ตีพิมพ์คำตอบที่ค้นพบออกมาเป็นหนังสือชื่อ กำเนิดแห่งชีวิต (The Origin of Species)แม้จะเป็นงานเขียนเชิงวิชาการที่มีสำนวนเรียบ ๆ แต่เนื้อหากลับสั่นคลอนทั่วทั้งวงการวิทยาศาสตร์ ศาสนจักร และท้าทายเหล่าผู้รู้ในยุคนั้น ดาร์วินเขียนถึงทฤษฎีวิวัฒนาการผ่านการคัดสรรตามธรรมชาติของเขาว่า “เราพอจะกล่าวได้หรือไม่ว่า สัตว์ชนิดหนึ่งที่มีข้อได้เปรียบเหนือสัตว์อื่น ๆ แม้เพียงเล็กน้อย จะมีโอกาสรอดมากกว่าและสืบทอดวงศ์วานต่อไปได้ หรือหากมีลักษณะแปรผันใด ๆ ในตัว ซึ่งเป็นอันตรายต่อพวกพ้องแม้เพียงน้อยนิดก็จะถูกกำจัดไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้”

ดาร์วินกล่าวว่า นี่คือหลักการที่ธรรมชาติใช้ควบคุมพัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้

นักชีววิทยาของโลก เกรกอร์ เมนเดล

จากการศึกษาค้นคว้าในสวนหลังอารามของเขา โดยอาศัยเพียงพลั่วทำสวนบวกกับความรู้พื้นฐานด้านคณิตศาสตร์ เกรกอร์ เมนเดล บาทหลวงชาวออสเตรียผู้ถ่อมตน สามารถค้นพบหลักการสำคัญที่แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ผู้หลักแหลมที่สุดยังคาดไม่ถึงนั่นคือ กฎของพันธุกรรม

เมนเดล ทดลองผสมข้ามพันธุ์ถั่วลันเตาเพื่อดูว่าลูกหลานที่ได้จะมีลักษณะเหมือนพ่อแม่อย่างไร สิ่งที่เขาพบคือ เมล็ดถั่วลูกผสมที่ได้จากการผสมข้ามพันธุ์ระหว่างถั่วสีเหลืองกับสีเขียวจะให้ลูกในรุ่น F1 เป็นสีเหลืองหมด แต่หากนำถั่วรุ่น F1 นี้มาผสมกันเองจะได้ลูกรุ่น F2 ที่มีทั้งสีเหลืองและสีเขียวในอัตราส่วน 3 : 1 เสมอ และเมื่อนำถั่วสีเขียวจากรุ่น F2 มาผสมกันเองจะได้ลูกที่มีสีเขียวล้วน ส่วนถั่วสีเหลืองที่เหลืออีก 3 เมล็ดในรุ่น F2 จะมีหนึ่งเมล็ดเท่านั้นที่ให้ลูกสีเหลืองล้วน ส่วนอีก 2 เมล็ดจะให้ลูกสีเหลืองและสีเขียวในอัตราส่วน 3: 1 สีเหลือง

ในการทดลองนี้คือสิ่งที่เมนเดลเรียกว่าลักษณะเด่น ส่วนสีเขียวคือลักษณะด้อย การค้นพบว่าการถ่ายทอดลักษณะเด่นและด้อยไปสู่ลูกหลานมีอัตราส่วนเป็น 3 : 1 ทำให้เมนเดลตั้งเป็นทฤษฎีใหม่ว่า ลักษณะที่สามารถถ่ายอดทางพันธุกรรมนั้นจะถูกส่งผ่านไปสู่ลูกหลานอย่างเป็นระบบด้วยปัจจัยที่มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ายีนนั่นเอง ทว่าผลงานของเมนเดลกลับถูกมองข้ามในขณะนั้น กว่าวงการวิทยาศาสตร์จะเห็นคุณค่าของความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ที่บาทหลวงผู้นี้ค้นพบ ก็ล่วงเข้าต้นศตวรรษที่ยี่สิบหรือหลังจากที่เมนเดลเสียชีวิตไปแล้วถึง 16 ปี

นักชีววิทยาของโลก หลุยส์ ปาสเตอร์

เมื่อทศวรรษ 1860 หลุยส์ ปาสเตอร์ สอนให้ชาวฝรั่งเศสรู้จัก วิธีป้องกันไม่ให้ไวน์บูด ซึ่งแค่นั้นก็เพียงพอที่จะทำให้เขากลายเป็นวีรบุรุษ ปาสเตอร์ สามารถพิสูจน์ว่ายีสต์ซึ่งเปลี่ยนน้ำตาลในองุ่นให้กลายเป็นไวน์นั้นเป็นสิ่งมีชีวิต และการหมักเป็นผลผลิตที่ได้จากการย่อยของยีสต์

ข้อมูลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ากระบวนการทำงานของสิ่งมีชีวิตทั่วไปก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีนั่นเอง ดังนั้น การฆ่ายีสต์โดยค่อย ๆ ให้ความร้อนหรือการพาสเจอร์ไรซ์จะช่วยป้องกันไม่ให้ไวน์บูดได้ เขาพิสูจน์ว่าจุลินทรีย์แต่ละตัวเกิดมาจากจุลินทรีย์ที่มีอยู่แล้ว นอกจากนี้ ปาสเตอร์ยังเป็นผู้ให้กำเนิดแนวคิดเรื่อง วัฏจักรชีวิตพื้นฐาน ที่ว่า ท้ายที่สุดแล้วสิ่งมีชีวิตทั้งหมดต้องตกเป็นอาหารของจุลินทรีย์ และจุลินทรีย์ก็จะเป็นอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นอีกทอดหนึ่ง

ปาสเตอร์สรุปว่า เชื้อจุลินทรีย์ก่อให้เกิดโรค และมุมานะค้นหาวิธีป้องกันการติดเชื้อ เขาได้พัฒนาวัคซีนป้องกันโรคพิษสุนัขบ้าและโรคแอนแทรกซ์ ทฤษฎีการติดเชื้อจากจุลินทรีย์ (Germ Theory of Disease) ของปาสเตอร์กลายเป็นรากฐานของวิชาจุลชีววิทยาและการแพทย์สมัยใหม่

นักชีววิทยาของโลก โทมัส มอร์แกน

โทมัส มอร์แกน ใช้เวลาเกือบ 20 ปีศึกษาค้นคว้าอยู่ใน “ห้องแมลงหวี่” ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ซึ่งเต็มไปด้วยขวดบรรจุแมลงหวี่ Drosophila และเป็นห้องที่เขาได้สร้างสรรค์แนวคิดอันยิ่งใหญ่เกี่ยวกับพันธุศาสตร์ในภายหลัง

แมลงหวี่ที่มอร์แกนเพาะเลี้ยงสามารถทวีจำนวนขึ้นอย่างรวดเร็วและมีจำนวนโครโมโซมเพียง 4 คู่ เหมือนสัญลักษณ์ประหลาดสีดำที่เห็นในภาพ มอร์แกนเห็นว่าข้อมูลดังกล่าวเหมาะอย่างยิ่งสำหรับนำมาศึกษาการส่งผ่านลักษณะเฉพาะบางอย่างไปสู่รุ่นลูกหลาน เขาได้จัดทำแผนภูมิแสดงสาขาการสืบทอดสายพันธุ์ของแมลงหวี่ที่มีการกลายพันธุ์ลักษณะต่าง ๆ เช่น ปีกแคระแกร็น ร่างกายไม่สามาตร (ร่างกายซีกซ้ายและขวาไม่เหมือนกัน) สีตาที่แตกต่างจากสายพันธุ์

โดยมอร์แกนได้ศึกษาต่อยอดจากแนวคิดของเมนเดลเกี่ยวกับการสืบทอดทางพันธุกรรม หนังสือของมอร์แกนซึ่งตีพิมพ์เมื่อปี 1926 โดยใช้ชื่อว่า ทฤษฏีเกี่ยวกับยีน (The Theory of Gene) มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งยวดในการทำให้พันธุศาสตร์ได้รับการยอมรับเข้าเป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยาอย่างเต็มภาคภูมิ

นักชีววิทยาของโลก เจมส์ ดี. วัตสัน

เมื่อครั้งที่ยังเป็นนักศึกษามหาวิทยาลัย เจมส์ ดี. วัตสัน เลือกศึกษาเรื่องนกเพื่อเลี่ยงการ “ลงเรียนวิชาเคมีใด ๆ ก็ตามที่มีแววว่าจะยาก” อย่างไรก็ตาม เมื่อปี 1951 วัตสัน ซึ่งขณะนั้นยังเป็นนักศึกษาระดับสูงกว่าปริญญาเอกในอังกฤษ ได้ร่วมมือกับนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ฟรานซิส คริก เพื่อหาคำตอบให้กับปมปริศนาสำคัญในวงการชีววิทยา นั่นคือ โครงสร้างโมเลกุลของสารดีเอ็นเอ

ทั้งคู่ใช้เวลาเพียงปีครึ่งในการสร้างภาพจำลองโครงสร้างดีเอ็นเอสามมิติจนสำเร็จ โดยอิงการศึกษาของมอริซ วิลกินส์ ภาพดีเอ็นเอจากเครื่องเอกซเรย์ เมื่อปี 1952 ของโรซาลินด์ แฟรงคลินจากคิงส์คอลเลจ โครงสร้างเกลียวคู่ (Double Helix) แสดงถึงกลไกที่ดีเอ็นเอของเซลล์ใช้ในการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและส่งผ่านไปสู่ลูกหลาน

แนวคิดดังกล่าวจุดประกายยุคทองของวงการชีววิทยาระดับโมเลกุล ซึ่งทำให้มนุษย์หันมาสนใจการจัดการกระบวนการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของตนเองในที่สุด