ชีวิตแรกบนโลก

โลกที่เราอาศัยอยู่นี้เกิดขึ้นมาจากก๊าซและฝุ่นในเอกภพเมื่อประมาณ 4,500 ล้านปีมาแล้ว หลังจากที่โลกอุบัติขึ้นและเปลือกโลกมีการเย็นตัวลงจนกลายเป็นของแข็งแล้วไม่นาน ได้เกิดเหตุการณ์สำคัญซึ่งปกติแล้วโอกาสที่จะเกิดขึ้นได้มีน้อยมาก นั่นคือกำเนิดของสิ่งมีชีวิตแรกขึ้นบนพื้นโลก นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อกันว่าสิ่งมีชีวิตแรกนั้นกำเนิดขึ้นมาภายใต้สภาพแวดล้อมของโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนจากวิวัฒนาการของสารอนินทรีย์ซึ่งเป็นสิ่งไม่มีชีวิต

1.สภาพแวดล้อมบนโลกก่อนเกิดสิ่งมีชีวิต
ความคิดเกี่ยวกับการกำเนิดของชีวิตจากวิวัฒนาการทางเคมีซึ่งเป็นกระบวนการที่ค่อย ๆ เกิดขึ้นทีละขั้นและใช้เวลานานมากนั้นถูกเสนอขึ้นเป็นครั้งแรกในพ.ศ.2467 โดยนักชีวเคมีชาวรัสเซียชื่อ โอปาริน (Alexander I. Oparin) และอีกห้าปีต่อมานักชีววิทยาชาวอังกฤษชื่อ ฮันเดน (J.B.S. Haldane) ก็ได้เสนอความคิดคล้ายกับโอปาริน ทั้งคู่ต่างเสนอความคิดนี้โดยที่ไม่รู้ความคิดของอีกคนหนึ่งมาก่อน ทฤษฎีนี้จึงมักถูกเรียกว่าเป็นทฤษฎีของโอปารินและฮันเดน (The Oparin-Haldane theory) ซึ่งโอปารินชี้ให้เห็นว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงจากสารเคมีที่ไม่มีชีวิตไปเป็นสารประกอบในสิ่งมีชีวิตนี้กินเวลากว่า 1 พันล้านปี เป็นกระบวนการที่ไม่สามารถจะเกิดขึ้นได้อีกภายใต้สภาพแวดล้อมของโลกปัจจุบัน เพราะหากเกิดมีสิ่งมีชีวิตแรกขึ้นเหมือนที่เคยเกิดมาแล้วในอดีตก็จะถูกย่อยสลายไปอย่างรวดเร็วโดยออกซิเจนที่มีอยู่มากในบรรยากาศ หรือโดยจุลินทรีย์ที่มีอยู่เป็นจำนวนมหาศาลบนพื้นโลกในปัจจุบัน

บรรยากาศของโลกก่อนการเกิดสิ่งมีชีวิตนั้นค่อนข้างแตกต่างจากบรรยากาศของโลกในปัจจุบันมาก บรรยากาศของโลกในขณะนั้นไม่มีออกซิเจนอิสระเลย เต็มไปด้วยไฮโดรเจน มีเธน แอมโมเนีย และ น้ำ ไอน้ำที่มีอยู่มากมายในอากาศก็กลั่นตัวตกลงมาเป็นฝนชะล้างแร่ธาตุต่าง ๆ จากก้อนหินลงสู่ทะเล ต่อมาสารเคมีในบรรยากาศได้รวมตัวและทำปฏิกิริยากับสารเคมีในน้ำทะเลเกิดเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbon) หลายชนิด น้ำ ไฮโดรคาร์บอน และ แอมโมเนียเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของกรดอะมิโน (Amino acid) ซึ่งเป็นโมเลกุลเดี่ยว (Monomer) ที่ประกอบกันเป็นโปรตีนโมเลกุลใหญ่ ดังนั้นในน้ำทะเลบนพื้นโลกในระยะนั้นจึงเป็นแหล่งสะสมของกรดอะมิโนจำนวนมากซึ่งต่อมาก็รวมตัวกันขึ้นเป็นโปรตีนชนิดต่าง ๆ ขณะเดียวกันก็เกิดกรดนิวคลีอิก (Nucieic acid) และพอลิแซกคาไรด์ (Polysaccharides)ที่เกิดจากโมเลกุลเดี่ยวของแต่ละชนิดมารวมตัวกันทางเคมีโดยอาศัยพลังงานจากรังสีอุลตราไวโอเลต (Ultraviolet, UV) ไฟฟ้า ความร้อน หรือกัมมันตภาพรังสีอื่น เนื่องจากโลกในอดีตไม่มีออกซิเจนอิสระสารเคมีอินทรีย์เหล่านี้จึงไม่ถูกทำให้สลายตัวเหมือนอย่างที่อาจเกิดขึ้นในปัจจุบัน

ต่อมาก็เกิดสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เป็นผลให้ออกซิเจนอิสระในบรรยากาศของโลกเพิ่มมากขึ้น สภาพบรรยากาศของโลกจึงเปลี่ยนแปลงจากสภาพที่มีไฮโดรเจนมากเป็นสภาพที่มีออกซิเจนมาก สารเคมีอินทรีย์จึงทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนและสลายตัวมากขึ้น ขณะเดียวกันก๊าซออกซิเจนก็เปลี่ยนแปลงเป็นก๊าซโอโซน (OZone, O3) และกลายเป็นชั้นโอโซนในบรรยากาศของโลก ช่วยป้องกันรังสีอุลตราไวโอเลตไม่ให้ทะลุทะลวงลงสู่พื้นโลก ดังนั้นจะเห็นได้ว่าสภาพของโลกเปลี่ยนแปลงไปมากจนไม่สามารถเกิดสิ่งมีชีวิตแรกด้วยวิธีเดิมได้อีกเป็นครั้งที่สอง