20รับ100ภายใต้ความแตกแยกอันยิ่งใหญ่

20รับ100ภายใต้ความแตกแยกอันยิ่งใหญ่

สิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นอย่างไรก่อนการระเบิด Cambrian?

ชีวิตบนดาวเคราะห์น้อย: สามพันล้านปีแรกของวิวัฒนาการบนโลก

แอนดรูว์ เอช. นอล

สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2003. 304 หน้า. $29.95, £19.95

น้ำพุร้อนชั่วนิรันดร์: ไซยาโนแบคทีเรียมีอยู่ในสภาวะที่อาจไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายพันล้านปี

มี ‘การ20รับ100แบ่งแยกครั้งใหญ่’ ในบันทึกฟอสซิลที่เรียกว่าการระเบิดแคมเบรียน ด้านบนมีสิ่งมีชีวิตมากมายทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ด้านล่างส่วนใหญ่เป็นจุลินทรีย์และเมือก นักบรรพชีวินวิทยาใช้ความพยายาม 99% ในการทำงานกับฟอสซิลที่อยู่เหนือมัน แต่เรารู้อะไรเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ด้านล่างบ้าง การแบ่งใหญ่เป็นอย่างที่เราคิดหรือไม่?

แอนดรูว์ โนลล์ นักบรรพชีวินวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยาชื่อดังของฮาร์วาร์ดเป็นแนวทางในอุดมคติผ่านช่วงแรกๆ ของประวัติศาสตร์ชีวิตบนโลกนี้ (‘ต้น’ เป็นคำที่สัมพันธ์กันในที่นี้ เพราะเมื่อการบรรยายของเขาสิ้นสุดลง ดาวเคราะห์ ‘อายุน้อย’ นั้นมีอายุสี่พันล้านปีและเหลือเวลา ‘ครึ่งพันล้านปี’ เท่านั้น ก่อนที่บีเกิ้ลจะออกเดินทางจากเดวอนพอร์ต)

Knoll เริ่มต้นและสิ้นสุด (ยกเว้นการเดินทางครั้งสุดท้ายในพื้นที่ทางโหราศาสตร์และบทส่งท้ายทางปรัชญาที่น่าพึงพอใจ) กับยุค Cambrian เหตุผลก็คือการสอน: ก่อนอื่นให้แนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับโลกที่อย่างน้อยก็คุ้นเคยอย่างคลุมเครือ จากนั้นดำดิ่งลงไปในห้วงเวลาอันลึกล้ำเพื่อค้นหาจุดเริ่มต้นของสิ่งต่าง ๆ และค่อย ๆ กลับสู่ดินแดนที่คุ้นเคยมากขึ้น เช่นเดียวกับหัวข้อที่กว้างและหลากหลาย ความต้องการของผู้อ่านก็เช่นกัน: ข้อความจะย้ายระหว่างภาพประทับใจของงานภาคสนามกับเรื่องราวทางเทคนิคและคำอธิบาย ผู้อ่านจะต้องเตรียมที่จะเปลี่ยนเกียร์ และถ้าคุณไม่รู้ว่าเครื่อง Rube Goldberg คืออะไร คุณสามารถลองใช้อินเทอร์เน็ตได้ตลอดเวลา

ความขาดแคลนของข้อมูลในบรรพชีวินวิทยา Precambrian ได้จุดประกายการคิดนอกกรอบและแนวทางสหสาขาวิชาชีพ แต่ยังทำให้สาขานี้เสี่ยงต่อการเก็งกำไรและความคิดที่ปรารถนา แม้ว่าจำนวนและคุณภาพของแหล่งฟอสซิล Precambrian จะเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา แต่ข้อมูลที่มีอยู่ยังไม่เพียงพอและกระจัดกระจายเมื่อเทียบกับข้อมูลที่อยู่เหนือช่องว่างขนาดใหญ่ เป็นตัวแทนขนาดไหน?

วิทยาศาสตร์เป็นศิลปะที่จะไม่หลอกตัวเอง

 (อย่างที่ Richard Feynman พูดไว้) แต่สิ่งล่อใจที่จะนำเสนอเรื่องราวที่สอดคล้องกันโดยการเชื่อมต่อจุดต่างๆ นั้นแข็งแกร่ง พวกเราไม่มีใครสามารถต้านทานสิ่งนี้ได้ และจุดแข็งอย่างหนึ่งของหนังสือ Knoll ก็คือมันนำเสนอวิทยาศาสตร์ว่าเป็นความพยายามปลายเปิดที่เป็นอยู่ ในบทสุดท้ายบทหนึ่งเขาเขียนว่า: “การไม่มีหมัดเด็ดที่ชัดเจน … เป็นสาเหตุที่ทำให้ผมตื่นนอนตอนเช้า” ใช่ อะไรจะน่าหดหู่ไปกว่าการรู้ว่าปัญหาทั้งหมดได้รับการแก้ไขแล้ว! Knoll มองเห็นความงดงามของวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องราวที่ไม่มีวันจบสิ้น และถ่ายทอดวิสัยทัศน์ของเขาไปยังผู้อ่านได้เป็นอย่างดี

ดังนั้น แม้จะมีความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา แต่คำถามที่สำคัญที่สุดบางข้อในบรรพชีวินวิทยาพรีแคมเบรียนก็ยังไม่ได้รับคำตอบ ชีวิตเริ่มต้นเมื่อไหร่ ที่ไหน และอย่างไร หลักฐานการสถาปนาสิ่งมีชีวิตบนโลกในช่วงเริ่มต้นนั้นกำลังถูกไฟไหม้อย่างหนัก ไม่ว่าชีวิตจะเริ่มร้อนหรือเย็น ในซุปหรือหิน บนโลกหรือที่อื่นๆ นั้นยังไม่แน่ชัด ปริศนาที่มีมายาวนานอีกสองประการคือสาเหตุที่ยูคาริโอตเริ่มสร้างชื่อเสียงให้กับยูคาริโอตเป็นเวลากว่าพันล้านปีหรือมากกว่านั้นหลังจากที่โปรคาริโอตปรากฏขึ้น และเหตุใดอีกพันล้านหรือสองเซลล์จึงผ่านไปก่อนที่ชีวิตหลายเซลล์จะปะทุขึ้นในการระเบิดแคมเบรียน วิวัฒนาการต้องใช้เวลามากจริง ๆ ในการสร้างสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนหรือเป็นสิ่งที่คอยปิดฝากระป๋องหนอนเหล่านั้นในช่วงระยะเวลาอันเงียบสงบที่ถูกบังคับใช้หรือไม่?

สมมติฐานของ Knoll เกี่ยวกับการรวมตัวของวิวัฒนาการและการรวมตัวของวิวัฒนาการคือ ‘ออกซิเจน’ และ ‘นิเวศวิทยาที่อนุญาต’ แนวคิดนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ Knoll เป็นเครื่องมือสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้ เหตุการณ์การเติมออกซิเจนครั้งใหญ่ครั้งแรกในชั้นบรรยากาศของโลกที่ระบุโดยนักธรณีเคมีเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 2.2 พันล้านปีก่อน โดยเป็นครั้งที่สองเมื่อไม่ถึง 1 พันล้านปีก่อน นอลล์เชื่อว่าเหตุการณ์หลังทำให้เกิดการระเบิดของแคมเบรียน

ข้อกำหนดเบื้องต้นคือนิเวศวิทยาที่อนุญาต — การขาดการแข่งขันที่รุนแรงในตอนแรก ทำให้ความหลากหลายอาละวาดก่อนวิถีการพัฒนาและการปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศที่เข้มงวดจำกัดความเป็นไปได้ แม้ว่า Knoll จะเชื่อว่าการสูญพันธุ์ก่อนหน้าเป็นการปูทางให้การระเบิดของ Cambrian แต่เขาไม่ค่อยสบายใจเกี่ยวกับสมมติฐาน Snowball Earth (ความคิดที่ว่าโลกทั้งใบกลายเป็นน้ำแข็ง) ซึ่งอาจเป็นเครื่องดับเพลิงที่ดีในสถานการณ์นี้ Slushball ใช่; สโนว์บอล ไม่

เหตุการณ์การเติมออกซิเจนก่อนหน้านี้ส่งผลให้เกิดอะไร? Knoll ให้เหตุผลว่าสิ่งนี้ก็นำไปสู่การขยายตัวของระบบนิเวศเช่นกัน ซึ่งสิ่งมีชีวิตที่อาศัยออกซิเจน ซึ่งรวมถึงยูคาริโอต ได้สัมผัสถึงอนาคตที่ยิ่งใหญ่กว่า วิวัฒนาการของยูคาริโอตหลังจากเหตุการณ์นี้ดูเหมือนเซื่องซึมอย่างน่าทึ่ง บางทีเหตุผลของสิ่งนี้คือสิ่งที่ Knoll เรียกว่ามหาสมุทร ‘Canfield’ ซึ่งเป็นทะเลดำทั่วโลกที่นักธรณีวิทยา Don Canfield เสนอให้เป็นผลมาจากระดับออกซิเจนในบรรยากาศที่ต่ำในระดับปานกลางหลังจากการเพิ่มก่อนหน้านี้ หากเป็นเช่นนั้น ชีวิตยูคาริโอตในยุคแรกอาจต้องต่อสู้ดิ้นรนอย่างหนักกับเงื่อนไขที่จำกัดมาเป็นเวลากว่าพันล้านปี และหากสิ่งมีชีวิตและหินหายาก เราจำเป็นต้องค้นหานานและยากเพื่อให้ได้ชุดข้อมูลที่เราวางใจได้เพื่อให้ภาพที่สมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิต Precambrian

เครื่องหมายของสาขาการวิจัยที่ดีต่อสุขภาพคือไม่มีเวลาเหมาะที่จะเขียนหนังสือเกี่ยวกับเรื่องนี้ เช่นเดียวกับความพยายามอื่น ๆ ในการสะกดประวัติศาสตร์ของชีวิตในวัยเด็กบนโลกLife on a Young Planetเป็นเอกสารเกี่ยวกับเวลา แต่แสดงออกได้ดีกว่าความมีชีวิตชีวาและความสนุกสนานที่แท้จริงของการวิจัยที่เปิดกว้าง20รับ100