wwibul
นาย วิบุล วงศ์ภูวรักษ์

Emergent: ตัวอย่างระบบ (8) - เซลล์


ตัวอย่างระบบผุดบังเกิดที่น่าทึ่งในสเกลที่เล็กระดับเซลล์ ก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจ

เซลล์เกิดขึ้นได้อย่างไร ?

คำถามประเด็นนี้ หาอ่านจากตำราชีววิทยาได้ครับ ผมขอข้ามไปเลย เตือนความจำเพียงว่า เซลล์ เป็นสาขาวิชาหนึ่ง มีวารสารเฉพาะทางหลายเล่ม แสดงว่าระดับความซับซ้อนเรื่องนี้ ไม่ธรรมดา

หากทำความเข้าใจกับชีววิทยาของเซลล์ เราจะค่อย ๆ พบว่า อันที่จริงแล้ว หนึ่งเซลล์ ก็เป็นเสมือนแว่นแคว้น หรือเหมือนมหานครขนาดใหญ่

  • มีระบบการนำส่งกำลังบำรุงให้ส่วนต่าง ๆ ภายใน
  • มีระบบป้องกันการบุกรุกโจมตีจากภายนอก มีปราการมากกว่าหนึ่งชั้น
  • มีแหล่งกำเนิดพลังงาน
  • มีศูนย์กลางเก็บรักษาข้อมูล
  • เป็นเอกราช
  • มีการแลกเปลี่ยนสินค้าผ่านแดน
  • ในบางสถานการณ์ สามารถแผ่แสนยานุภาพแบบด้านบวก (stem cell) คือเป็นจุดตั้งต้นใหม่ของการสร้างอารยธรรม หรือด้านลบ (มะเร็ง) ก็ได้
มีอะไรที่แปลกมหัศจรรย์มากมายในเรื่องของเซลล์ ที่อ่านเพื่อการเรียนรู้ข้ามสาขาได้ เช่น นักสังคมวิทยาอาจมาเรียนรู้ว่าเซลล์อยู่ด้วยกันด้วยดีอย่างไร นักคิดด้าน IT อาจมาดูงานวิธีการจัดการเครือข่าย นักฟิสิกส์มาดูงานด้านระบบการจัดการพลังงาน นักวิทยาศาสตร์การแพทย์อาจมาดูเพื่อหาแนวคิดใหม่ใช้รักษาโรค  ฯลฯ

ประเด็นที่น่าสนใจอ่านมีหลายหัวข้อ เช่น

  • ลองไปอ่านแนวคิดเรื่อง cell อยู่ร่วมกับเซลล์อื่น ๆ อย่างไร ได้ใน Complexity and the Evolution of Computing

  • แนวคิดวิวัฒนาการของ Eukaryote cell โดยLynn Margulis (1981) มีผู้เล่าย่อ ๆ ว่าเกิดจาก anaerobic cell กลืนกิน aerobic cell แล้วเกิดการอยู่ร่วมแบบสมานฉันท์ คือ aerobic cell ข้างในก็กลายไปเป็น mitochondria ซึ่งมีหลักฐานสนับสนุนแนวคิดว่า mtochondria ทำตัวคล้าย bacteria มากอย่างออกหน้าออกตา เช่น ribosomal RNA คล้าย, มี circular DNA, การแบ่งตัว, มีเมมเบรนคู่ เป็นต้น
  • ทำไม cell เกิด diferentiation ในหลากรูปแบบได้
  • ทำไม cell จึงสื่อสารโดยใช้สารทางชีวเคมีเพียงน้อยตัว ทั้งที่ระดับความซับซ้อน น่าจะใช้สารหลากหลายชนิดกว่านั้นมาก ๆ
  • เซลล์เป็นเพียงพาหะของ DNA หรือใช่หรือไม่ ? (คำถามน่าขนหัวลุกของ Richard dawkins ใน The Selfish Gene)
  • ฯลฯ

ลองดูกรณีเล็ก ๆ ซึ่งมีหลายเรื่อง

อย่างเช่น ใน scientific American (April 13, 2007, When It Comes to Photosynthesis, Plants Perform Quantum Computation By David Biello) เล่าถึงการทดลองทางฟิสิกส์ที่ชี้ให้เห็นว่าคลอโรฟิลล์ในเซลล์พืช สามารถทำ quantum computing คือกระจายพลังงาน ไปตามโครงสร้างที่เป็น chromophores ได้แบบฉับพลันและประสิทธิภาพสูงมากอย่างไม่น่าเชื่อ โดยไม่สูญเสียในรูปของความร้อน ในการรับพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเก็บกักไว้ในรูปแบบของสารเคมี ซึ่งประสิทธิภาพในการถ่ายเทพลังงานและแปลงรูปพลังงานอาจสูงได้ถึง 95 % (ลองเปรียบเทียบอย่างนี้นะครับ ว่าโซลาร์เซลล์ที่ใช้ทั่วไป มีประสิทธิภาพเพียงราว 10 % เศษ ๆ หรือที่ถือว่าเป็นระดับแพงไฮโซ ก็อาจมีประสิทธิภาพดีขึ้นมาอีกหน่อย คือราวเกือบ 20 % เท่านั้นเอง)


อีกตัวอย่างหนึ่ง John Gribbin เล่าในหนังสือ Deep simplicity ถึงชีวิตและงานของ Stuart Kauffman ผู้ก่อตั้ง Santa Fe Institute (สถาบันวิจัยที่มีชื่อด้านการศึกษาปรากฎการณ์ซับซ้อน)

Kauffman นำทฤษฎีเรื่องเครือข่ายมาอธิบายเรื่อง genes กับเซลล์ (S.A. Kauffman. The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution, Oxford University Press, New York, 1993)โดยนำทฤษฎีเครือข่ายที่ทำนายไว้ว่า ถ้ามี N จุด (node) มาเชื่อมต่อเป็นเครือขาย จะเกิด attractors หรือเส้นทางพิเศษที่ใคร ๆ ก็ต้องใช้ ด้วยจำนวนของ attractors เท่ากับ รากที่สองของ N ซึ่งเขาพบว่า ชนิดของเซลล์ (ซึ่งเป็นเหมือนจำนวน attractors ของเครือข่าย) จะประมาณได้ด้วยรากที่สองของจำนวน genes (ซึ่งทำหน้าที่เหมือน node ของเครือข่าย) เหมือนกัน ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่อธิบายสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายได้  


(จะปรับแก้เนื้อหาเพิ่มเติมในส่วนนี้เพิ่มเรื่อย ๆ)

 

คำสำคัญ (Tags): #cell#complexity#emergent#เซลล์
หมายเลขบันทึก: 90753เขียนเมื่อ 17 เมษายน 2007 13:41 น. ()แก้ไขเมื่อ 11 กุมภาพันธ์ 2012 18:13 น. ()สัญญาอนุญาต:


ความเห็น (1)
  • สวัสดีครับท่านอาจารย์
  • เรื่องนี้น่าสนใจมากครับ โดยเฉพาะในการทำงานเชิงบูรณาการของหลายๆ สาขาเข้าด้วยกัน จนสามารถหาความสัมพันธ์ และสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเซลส์และภายนอก
  • กิจกรรมภายในเซลส์ โดยอธิบายด้วยคณิตศาสตร์ ยังเป็นเรื่องที่ยากอยู่พอสมควร แต่จะทำอย่างไรให้สามารถจำลองและคำนวณได้ให้เข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้น และติดตามการเปลี่ยนแปลงเซลส์ครับ
  • ตอนนี้ที่ Heidelberg ที่มหาลัยก็ได้ตั้งศูนย์ทางด้านนี้ขึ้น ได้แก่ BIOQUANT(เกี่ยวกับทางไบโอทั้งหลาย เซลส์ไปจนถึงระดับออร์แกน), VIROQUANT(เกี่ยวกับไวรัสทั้งหลาย), SBCancer(เกี่ยวกับ system biology) ขึ้นมาครับ เพื่อรองรับสิ่งเหล่านี้ต่อไปในอนาคตครับ
  • คำว่า QUANT = Quantitative นันคือปริมาณนั่นเอง ปัญหาคือว่า จะเปลี่ยนจาก Qualitative to Quantitative ได้อย่างไร ในข้อมูลที่มีแบบเชิงคุณภาพ ให้เป็นเชิงปริมาณ เพื่อนำไปสู่การคำนวณที่เกิดประโยชน์และทำความเข้าใจให้ง่ายยิ่งขึ้นครับ
  • ที่สำคัญมากคือ ทำอย่างไรจะได้มาซึ่งคุณภาพของข้อมูลเชิงปริมาณ ครับ
  • ขอบคุณมากๆ นะครับ
พบปัญหาการใช้งานกรุณาแจ้ง LINE ID @gotoknow
ขอแนะนำ ClassStart
ระบบจัดการการเรียนการสอนผ่านอินเทอร์เน็ต
ทั้งเว็บทั้งแอปใช้งานฟรี