ส่วนผสมลับของชีวิต ? นักวิทย์อาจพบกฎใหม่ทางชีววิทยา

จอห์น ทาวเวอร์ (John Tower) นักชีววิทยาโมเลกุลของมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย ดอร์นซิฟ สหรัฐอเมริกา อาจค้นพบ “กฎทางชีววิทยา (Rule of Biology)” ใหม่ ที่แนะนำว่า แม้โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตจะชอบสภาวะที่มีความมั่นคง เสถียร เพื่ออนุรักษ์พลังงาน แต่ภาวะไม่เสถียร ก็อาจมีบทบาทสำคัญต่อชีวิตเช่นกัน

กฎทางชีววิทยา หมายถึง ความจริงที่เป็นที่ยอมรับในหมู่สิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น กฎของอัลเลน (โจเอล อัลเลน (Joel Allen) นักสัตววิทยา) ที่เผยแพร่แนวคิดในปี 1877 ว่า “สัตว์ที่พบในพื้นที่ที่มีอากาศเย็น จะมีแขนขาสั้นกว่าและหนากว่า สัตว์ที่พบในพื้นที่ที่อากาศร้อนกว่า นั่นเพราะสัตว์ที่พบในพื้นที่อากาศร้อน ต้องการพื้นที่ผิวมากขึ้น เพื่อเป็นการกระจายความร้อน” เป็นต้น

ล่าสุด จอห์น ทาวเวอร์ เชื่อว่าเขาอาจค้นพบกฎเกณฑ์ทางชีววิทยาอีกข้อหนึ่ง และตีพิมพ์เผยแพร่แนวคิดนี้ในวารสาร Frontiers in Aging เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2024 โดยท้าทายแนวคิดที่ว่า สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ชอบสภาวะเสถียรมากกว่าความไม่เสถียร เนื่องจากใช้พลังงานและทรัพยากรน้อยกว่า เช่น เรามักพบรูปหกเหลี่ยมในธรรมชาติ ตัวอย่างคือ รวงผึ้ง หรือตาของแมลง เนื่องจากมีความเสถียรและใช้วัสดุน้อยในการปกปิดพื้นผิว

สำหรับแนวคิดของทาวเวอร์ เขาให้ความสำคัญกับเรื่องความไม่แน่นอน คือแนวคิดที่เรียกว่า “ความไม่แน่นอนที่ได้เปรียบแบบเลือกสรร (Selectively Advantageous Instability) หรือ SAI” โดยอธิบายว่า ความผันผวนบางอย่างในองค์ประกอบทางชีวภาพ เช่น โปรตีนและสารพันธุกรรม ทำให้เซลล์ได้เปรียบ

ทาวเวอร์เชื่อว่า SAI เป็นส่วนพื้นฐานของชีววิทยา เขาอธิบายว่า “แม้แต่เซลล์ที่เรียบง่ายที่สุดก็มีเอนไซม์ เช่น โปรตีเอสและนิวคลีเอส ซึ่งทำหน้าที่สลายและแทนที่โปรตีนและโมเลกุล RNA” กระบวนการย่อยสลายและการทดแทนตามปกตินี้แสดงให้เห็นว่าความไม่แน่นอนในระดับหนึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของสิ่งมีชีวิต

นอกจากนี้ ทาวเวอร์ ยังเชื่อว่า SAI มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการอีกด้วย คือเขาอธิบายว่าในขณะที่เซลล์ทำหน้าที่ของมัน พวกมันจะสร้างและสลายส่วนประกอบที่ไม่เสถียรอยู่ตลอดเวลา และทำให้เซลล์อยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง คือ 1. สถานะที่มีส่วนประกอบที่ไม่เสถียร และ 2. สถานะที่ขาดองค์ประกอบที่ไม่เสถียร ซึ่งในกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Natural Selection) มันก็จะส่งผลแตกต่างกันต่อเซลล์ที่อยู่ในสถานะที่แตกต่างกัน คือ ในสถานะหนึ่ง ยีนปกติอาจมีข้อได้เปรียบ ในขณะที่ในอีกสถานะหนึ่ง ยีนที่มีการกลายพันธุ์อาจได้เปรียบกว่า สิ่งนี้หมายความว่าสิ่งมีชีวิตสามารถรักษาทั้งยีนปกติและยีนกลายพันธุ์ไว้ภายในประชากรเซลล์เดียวกัน ซึ่งทำให้มันมีความหลากหลายทางพันธุกรรมและส่งผลให้ช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของเซลล์และสิ่งมีชีวิต

นอกจากนี้ SAI ยังอาจเป็นพื้นฐานที่ทำให้เกิดความแก่ชราในสิ่งมีชีวิตด้วย นั่นเพราะการสร้างและเปลี่ยนส่วนประกอบที่ไม่เสถียรภายในเซลล์ต้องอาศัยต้นทุนด้านวัสดุและพลังงาน นอกจากนี้ เนื่องจาก SAI ได้กำหนดสถานะที่เป็นไปได้สองสถานะสำหรับเซลล์หนึ่ง ซึ่งช่วยให้ยีนปกติและยีนกลายพันธุ์อยู่ร่วมกันได้ หากยีนกลายพันธุ์เป็นอันตราย มันก็อาจนำไปสู่การแก่ชราได้

นอกเหนือจาก SAI อาจส่งผลต่อวิวัฒนาการ และเป็นรากฐานของการแก่ชราแล้ว มันก็อาจส่งผลต่อชีวิตในแง่มุมอื่น ๆ อย่างกว้างขวางด้วย ซึ่งทาวเวอร์ก็เชื่อว่าหากมีการวิจัยในสาขานี้เพิ่มเติม มันก็อาจมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีในอนาคตด้วย และเขาก็เผยว่า 

เนื่องจากความแพร่หลายที่ชัดเจนในด้านชีววิทยาและผลกระทบที่กว้างขวาง SAI อาจเป็นกฎทางชีววิทยาใหม่ล่าสุดก็เป็นได้

ที่มาข้อมูล SciTechDaily, Frontiersin

ที่มารูปภาพ Pixabay