วงการชีวดาราศาสตร์เล็งใช้โปรตีนดูดซับแสงอาทิตย์ ช่วยค้นหาสิ่งมีชีวิตต่างดาว

นอกจากการมองหาโมเลกุลน้ำและสารอินทรีย์ต่าง ๆ ในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ เพื่อที่จะทราบได้ว่าดาวดวงนั้นมีร่องรอยของสิ่งมีชีวิตอยู่หรือไม่ ล่าสุดทีมนักชีวดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย วิทยาเขตริเวอร์ไซด์ (UC Riverside) ของสหรัฐได้เสนอให้ใช้โปรตีนในกลุ่มที่เรียกว่า “โรดอปซิน” (Rhodopsins) เป็นหมุดหมายใหม่ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตต่างดาวด้วย

รายงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Molecular Biology and Evolution ระบุว่า สิ่งมีชีวิตต่างดาวอาจมีสภาพคล้ายกับสิ่งมีชีวิตในยุคเริ่มแรกของกำเนิดโลก เมื่อราว 2,500 – 4,000 ล้านปีก่อน ซึ่งในขณะนั้นโลกยังไม่มีชั้นโอโซนและบรรยากาศมีออกซิเจนอยู่น้อยมาก ทำให้สิ่งมีชีวิตยุคแรกเริ่มอย่างแบคทีเรียและอาร์เคีย ไม่อาจสร้างพลังงานให้ตนเองจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ และต้องใช้โมเลกุลโปรตีนจำพวกโรดอปซินดูดซับแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานโดยตรง

ที่มาของภาพ, ESO

แม้ในเวลาต่อมาสิ่งมีชีวิตจะได้วิวัฒนาการจนมีความซับซ้อนมากขึ้น แต่โปรตีนโรดอปซินก็ไม่ได้สูญหายไป และยังคงหลงเหลืออยู่ในสิ่งมีชีวิตยุคปัจจุบันหลายชนิด เพียงแต่ปรับเปลี่ยนมาอยู่ในโครงสร้างรูปแบบใหม่ เช่นพบในเซลล์รับแสงรูปแท่งของจอประสาทตามนุษย์ ซึ่งช่วยในการมองเห็นเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มืดสลัว

เพื่อค้นหาว่าโครงสร้างทางเคมีของโปรตีนโรดอปซินในยุคบรรพกาลนั้นเป็นอย่างไร ทีมผู้วิจัยใช้เทคนิคการถอดรหัสลำดับกรดอะมิโน (protein sequencing) ควบคู่กับการใช้อัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์ สร้างแผนผังขั้นตอนวิวัฒนาการของโปรตีนชนิดนี้ โดยย้อนกลับไปสู่ยุคก่อนเกิดเหตุการณ์ Great Oxygenation Event (GOE) หรือการสร้างออกซิเจนครั้งใหญ่ให้บรรยากาศโลก เมื่อราว 2,500 ล้านปีก่อน

ที่มาของภาพ, Getty Images

ทีมผู้วิจัยบอกว่า วิธีการนี้คล้ายกับการค้นหาข้อมูลดีเอ็นเอของปู่ย่าตายาย โดยนำพันธุกรรมของลูกหลานมาวิเคราะห์แบบย้อนกลับไปหาต้นตอนั่นเอง ซึ่งทำให้ทราบว่า โปรตีนโรดอปซินในยุคบรรพกาลสามารถดูดซับแสงอาทิตย์ได้ในย่านสเปกตรัมสีน้ำเงินและเขียวเท่านั้น ในขณะที่โรดอปซินซึ่งมีวิวัฒนาการแล้วในยุคต่อมา สามารถดูดซับแสงในย่านสเปกตรัมต่าง ๆ ได้มากขึ้น รวมทั้งแสงสีเหลืองและส้มด้วย

“ข้อมูลที่ค้นพบใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่า สิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมโลกนั้นมีวิวัฒนาการร่วมกันมาอย่างใกล้ชิด ในตอนแรกสิ่งมีชีวิตน่าจะอยู่ใต้ทะเลลึก จนดูดซับแสงอาทิตย์ได้เพียงย่านสเปกตรัมสีน้ำเงินและเขียว แต่ในเวลาต่อมาสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ปล่อยก๊าซออกซิเจนออกมามากขึ้น ทำให้โลกเกิดชั้นบรรยากาศและส่งผลให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงและดูดซับแสงในย่านสเปกตรัมต่าง ๆ ได้มากขึ้นไปด้วย” ทีมผู้วิจัยกล่าวสรุป

…..

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว