ลักษณะสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

การเกิดเซลล์เริ่มแรกของสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

มีสมมติฐานเกี่ยวกับการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตมากมาย สมมติฐานที่มีโอกาสเป็นไปได้มากที่สุดคือ สิ่งมีชีวิตเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีอย่างช้าๆ (Chemical evolution) มีขั้นตอนการวิวัฒนาการดังนี้

1. การเกิดโมเลกุลของสารอินทรีย์ขนาดเล็กจากสารอนินทรีย์ 
   สารอินทรีย์อาจเกิดจากแก๊สในบรรยากาศของโลกดึกดำบรรพ์ที่ละลายและถูกชะล้างโดยลงสู่มหาสมุทรพร้อมกับการมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น เนื่องจากมีพลังงานต่างๆ เนื่องจากไม่มี O2 อิสระ และไม่มี decay (ไม่มี bateria) สารอินทรีย์จึงคงสภาพอยู่ในมหาสมุทรกลายเป็น thick, hot organic soup
2. การเกิดโมเลกุลของสารอินทรีย์ขนาดใหญ่จากการรวมตัวของสารอินทรีย์ขนาดเล็ก
   Sydney Fox ; ทำการทดลองโดยให้ความร้อน 60 องศาเซลเซียส ในส่วนผสมของกรดอะมิโน เมื่อส่วนผสมนั้นเย็นลงจะได้ proteinoid ซึ่งเป็น polymer ที่มีลักษณะคล้ายโปรตีน และมีคุณสมบัติคล้ายเอนไซม์ 
   ;ได้ทำการทดลองโดยนำ proteinoid ใส่น้ำที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เมื่ออุณหภูมิเย็นลงงพบว่าได้อนุภาคทรงกลม เรียกว่า microsphere
   
   microsphere มีคุณสมบัติคล้ายเซลล์ของสิ่งมีชีวิต มีขนาดและรูปร่างคล้าย bacteria  มีโครงสร้างห่อหุ้มอนุภาค 2 ชั้น ที่ยอมให้สารผ่านเข้าออกได้ 
3. การรวมตัวของสารอินทรีย์ขนาดใหญ่หลายชนิดเป็นอนุภาคขนาดเล็ก
   
   Coacervate เป็นอนุภาคที่เกิดจากสารโมเลกุลใหญ่ที่มีการดึงน้ำออกจากรอบๆโมเลกุล มีทั้งการรวมตัวของโมเลกุลของสารชนิดเดียวกัน และ ต่างชนิดกัน
   
   จึงสันนิษฐานได้ว่า coacervate อาจเป็นต้นแบบเริ่มแรกของเซลล์ที่จะนำไปสู่การวิวัฒนาการของเซลล์ต่อ
   

อาณาจักรมอเนอรา (Kingdom Monera)

สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรนี้ส่วนมากคือ แบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน มีโครงสร้างที่เรียบง่าย สามารถพบได้ในหลายสภาพแวดล้อม ตั้งแต่สภาพแวดล้อมปกติ เช่น พื้นดิน แหล่งน้ำ ไปจนถึงพื้นที่ที่มีสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมกับการอาศัยของสิ่งมีชีวิต เช่น บ่อน้ำพุร้อน ปากปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล ในธารน้ำแข็งบริเวณขั้วโลก หรือทะเลสาบที่มี
ความเค็มสูงมาก

โครงสร้างของแบคทีเรีย

เป็นเซลล์ขนาดเล็ก มีผนังเซลล์จากสารประกอบกลุ่ม peptidoglycan ภายในเซลล์มีเพียง สารพันธุกรรม 
ไรโบโซม และ ไซโตพลาสซึม แบคทีเรียที่พบนั้นมักพบในสามรูปแบบ คือ

• แบบกลม (coccus)
• แบบแท่ง (bacillus)
• แบบเกลียว (spirillum)

แบคทีเรียมีการดำรงชีวิตที่หลากหลาย เช่น บางชนิดสร้างอาหารได้เองจากพลังงานแสง บางชนิดสร้างอาหารได้เองจากพลังงานเคมี หรือต้องหาอาหารจากแหล่งอาหารภายนอก

ความหลากหลายของ bacteria

จากการศึกษาโครงสร้าง รวมไปถึงรหัสพันธุกรรม จะสามารถแบ่งแบคทีเรียออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ

1. Subkingdom Archaebacteria

เป็นแบคทีเรียที่ไม่สร้าง peptidoglycan ในผนังเซลล์
มักพบตามสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมกับการดำรงชีวิตของ
สิ่งมีชีวิตอื่น เช่น น้ำพุร้อน หรือในน้ำที่เค็มจัด หรือในสภาพที่น้ำมีความเป็นกรดสูง

2. Subkingdom Eubacteria

เป็นแบคทีเรียที่พบได้ในสภาพทั่วไป ทั้งในดิน น้ำ อากาศ ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น มีรูปแบบการดำรงชีวิตที่หลากหลายและมีความสำคัญมากต่อระบบนิเวศ แบ่งออกได้เป็น

1. Proteobacteria เป็นแบคทีเรียแกรมลบที่พบได้มากที่สุด มีการเมตาบอลิซึมที่หลากหลาย
   • บางกลุ่มสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้
   • บางกลุ่มใช้ H2S ในการสร้างพลังงาน
   • บางกลุ่มตรึง N2 ในอากาศเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่มีประโยชน์กับการเติบโตของพืชในพื้นดิน เช่น Rhizobium sp.
2. Chlamydias เป็นกลุ่มยูแบคทีเรียแกรมลบที่เป็นปรสิตในเซลล์สัตว์ ก่อให้เกิดโรคต่าง ๆ เช่น โรคโกโนเรีย หรือ หนองใน
3. Spirochetesเป็นยูแบคทีเรียแกรมลบรูปร่างเกลียวมักพบอาศัยเป็นอิสระ หรือบางชนิดสามารถก่อโรคได้ เช่น โรคฉี่หนู
4. แบคทีเรียแกรมบวก เป็นยูแบคทีเรียที่พบได้ทั่วไปในดิน อากาศ มีลักษณะที่หลากหลาย เช่น
   • Lactobacillus sp. สามารถสร้างกรดแลคติกได้ 
     จึงมีการนำมาใช้ประโยชน์ในการถนอมอาหาร
   • หลายชนิดสามารถสร้างสารที่ยับยั้งการเจริญเติมโตของแบคทีเรียหรือเชื้อราบางชนิดได้ และถูกนำมา
     สร้างเป็นยาปฏิชีวนะ เช่น ยาสเต็ปโตไมซิน
     ยาเตตราไซคลิน
   • แต่บางชนิดจะสร้างสปอร์เพื่อปกป้องตัวเองจากสภาพที่ไม่เหมาะสม และก่อให้เกิดโรคแอนแทรกซ์ 
   • บางกลุ่มที่ไม่มีผนังเซลล์ มีเพียงชั้นไขมัน เรียกว่า ไมโครพลามา (mycoplasma)
5. Cyanobacteria เป็นยูแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้เนื่องจากมีการสะสมรงควัตถุต่าง ๆ พบได้ทั่วไปทั้งในดิน น้ำ อากาศ จากหลักฐานซาก fossil ทำให้เชื่อว่าแบคทีเรียกลุ่มนี้ช่วยเพิ่มปริมาณ O2ให้กับชั้นบรรยากาศ บางชนิดสามารถตรึง N2 จากอากาศในรูปสารประกอบไนเตรดได้ เช่น Anabaena sp. หรือ Nostoc sp. หรือ Oscillatoria sp. เป็นต้น

อาณาจักรโปรติสตา (Kingdom Protista)

ในอาณาจักรนี้สิ่งมีชีวิตจะมีความหลากหลายสูงมาก เป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่วิวัฒนาการมาจาก prokaryote เมื่อประมาณ 2,000 ล้านปีมาแล้ว มีการวิวัฒนาการมาตลอดจนมีความหลากหลายสูงมากที่สุดในปัจจุบัน โดยแตกต่างกันทั้งด้านขนาด การดำรงชีวิตแบบเดี่ยว เช่น พารามีเซียม หรืออยู่เป็นกลุ่มที่มีโครงสร้างซับซ้อน เช่น สาหร่ายสีน้ำตาล เป็น
สิ่งมีชีวิตที่พบได้ตามแหล่งที่ชื้นแฉะต่าง ๆ ทั้งน้ำจืดและน้ำเค็ม โดยทั่วไปใช้ O2 ในกระบวนการ metabolism และหลายกลุ่มสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ทำให้การดำรงชีวิตมีทั้งแบบอิสระ หรือแบบพึ่งพา (mutualism) หรืออาจอยู่ในภาวะปรสิต (parasitism) ซึ่งทำให้เกิด
โรคมาเลเรีย เป็นต้น

การแบ่งกลุ่มของสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรโปรติสตา

ด้วยความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในกลุ่มนี้ และยังมีการค้นพบสายพันธุ์ใหม่อยู่ตลอดเวลา ทำให้สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้นั้นจัดกลุ่มได้ยากและมีการเปลี่ยนกลุ่มอยู่เสมอ แบ่งได้เป็นกลุ่มใหญ่ ๆ ดังนี้

1. Diplomonadida และ Parabasala

เป็นกลุ่มโปรติสที่มีแต่ nucleus และ ribosome ยังไม่มีการสร้างออแกนเนลล์อื่น โปรติสกลุ่มนี้เชื่อว่าวิวัฒนาการโดยยังคงลักษณะของบรรพบุรุษของยูคาริโอต โดย diplomonads มีแฟกเจลล่าหลายเส้น มีนิวเคลียสสองอัน และกลุ่ม Parabasalids จะมีแฟลคเจลล่าเป็นคู่ ผิวเยื่อหุ้มเซลล์เป็นรอยหยัก เช่น Trichonympha sp. ที่อาศัยในลำไส้ปลวก หรือ Trichomonas vaginalis ที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในช่องคลอด

2. Euglenozoa

เป็นกลุ่มที่เคลื่อนไหวด้วยแฟกเจลล่า เช่น Euglena sp. เป็นกลุ่มโปรติสเซลล์เดียวที่สังเคราะห์ด้วยแสงเองได้แต่ก็สามารถหาอาหารได้ถ้าหากอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีแสง และมี eye spot ที่เป็นโครงสร้างเพื่อตอบสนองต่อแสง

3. Alveolata

เป็นโปรติสเซลล์เดียวที่มีลักษณะร่วมคือมีช่องว่างบาง ๆ ใต้เยื่อหุ้มเซลล์เรียกว่า alveoli ประกอบด้วย

1. Dinoflagellate เป็นโปรติสเซลล์เดียวที่มีการสะสมคลอโรฟิลและแคโรทีนอยด์ มีบทบาทเป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศ เคลื่อนที่ด้วยแฟกเจลล่าสองเส้นในแนวดิ่งและแนวนอน พบมากใกล้ผิวน้ำ บางชนิดมีแผ่นเซลลูโลสประกอบกันภายนอกเซลล์
2. Apicomplexaเป็นปรสิตขนาดเล็ก ส่วนใหญ่เป็นปรสิต มีโครงสร้างพิเศษที่ใช้เพื่อแทรกเข้าเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่น ไม่มีโครงสร้างที่ใช้เคลื่อนที่ ยกเว้นในเพศผู้ เช่น Plasmodium sp. ที่ทำให้เกิดโรคมาลาเรีย
3. Ciliates เป็นโปรติสที่อาศัยซิเลียในการเคลื่อนที่ มักพบในพื้นที่ที่มีน้ำหรือมีความชื้นสูง เป็นกลุ่มที่มีจำนวนชนิดมากที่สุด เช่น Paramecium sp. และ Vorticella sp.
4. Stramenopiles เป็นโปรติสที่สามาระสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เป็นกลุ่มสาหร่าย (algae) มีลักษณะร่วม คือ เซลล์สืบพันธุ์จะเคลื่อนที่ด้วยแฟกเจลล่าสองเส้น
   1. Brown algae มีสารสีน้ำตาลเรียกว่า Fucoxanthin มากกว่ารงควัตถุอื่น เป็นสาหร่ายขนาดใหญ่ที่สุดมีโครงสร้างซับซ้อน เช่น เคลป์ Kelp สาหร่ายทุ่น (Sargassum sp.) 
      ลามินาเรีย (Laminaria sp.)
   2. Diatom เป็นสาหร่ายที่สะสมรงควัตถุสีน้ำตาลทำให้มีสีน้ำตาลแกมเหลือง ที่ผนังเซลล์มีการสะสมซิลิก้า ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตของระบบนิเวศ พบทั้งในน้ำจืดและน้ำเค็ม สะสมอาหารในรูปของน้ำมัน เมื่อตายและจมลงสะสมใต้ทะเลอาจจะทำให้เกิดการแปรสภาพเป็นแหล่งน้ำมันหรือแก๊สธรรมชาติได้
5. Red algae สะสมรงควัตถุสีแดง phycoerythrin คลอโรฟิล และ แคโรทีนอยด์ สีจึงมีสีแดงเข้มจนเกือบดำ เช่น จีฉ่าย หรือสาหร่ายผมนาง
6. Green algaeมีลักษณะคล้ายพืชทั้งด้านโครงสร้าง ผนังเซลล์ ชนิดรงควัตถุที่สะสม ส่วนมากพบในน้ำจืด มีน้อยที่พบในทะเล ทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารและเพิ่มปริมาณ O2 ให้กับแหล่งน้ำ เช่น Cholorella sp. และ Spirogyra sp. เรียกกลุ่มนี้ว่า Chlorophyte สาหร่ายสีเขียวอีกกลุ่มเชื่อกันว่ามีความใกล้ชิดกับพืชในด้านชีววิทยาของเซลล์ เช่น สาหร่ายไฟ (Char asp.) โดยมีการแตกกิ่งมีออวัยวะสร้างเซลล์สืบพันธ์ุทั้งสองเพศ เรียกสาหร่ายกลุ่มนี้ว่า Charophyte
7. Mycetozoa หรือราเมือก สามารถพบได้ในที่ชื้นแฉะ เช่น ซากไม้หรือใบไม้ที่กำลังเปื่อยตามพื้นป่า มีหน้าที่สำคัญในการย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น ขอนไม้และใบไม้ มีสองกลุ่มคือ
   1. Plasmodium slime molds
      เป็นเซลล์หลายนิวเคลียส 
   2. Cellular slime molds
      เป็นราเมือกเซลล์เดียวอยู่อย่างอิสระ 

สิ่งมีชีวิตอะไรมีชีวิตเซลล์เดียว

เซลล์มีลักษณะเป็นอย่างไร

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีลักษณะเป็นอย่างไร