How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

What if you could absorb another organism

จะเป็นอย่างไร ถ้าหากคุณสามารถดูดซึมสิ่งมีชีวิตอื่น

and take on its abilities?

และได้ความสามารถของมันมาด้วย

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

ลองจินตนาการว่าคุณกลืนนกตัวเล็ก ๆ เข้าไป แล้วก็มีความสามารถในการบินในบัดดล

Or if you engulfed a cobra

หรือคุณกินงูเห่าเข้าไป

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

แล้วก็สามารถพ่นพิษจากฟันของคุณได้

Throughout the history of life,

ตลอดประวัติศาสตร์ของชีวิต

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วยของการวิวัฒนาการ ของเซลล์ยูคาริโอตที่ซับซ้อน

things like this happened all the time.

อะไรแนวนี้ได้เกิดขึ้นตลอดเวลา

One organism absorbed another,

สิ่งมีชีวิตหนึ่งดูดซับอีกสิ่งมีชีวิต

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

และพวกมันร่วมกันกลายเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ ที่มีความสามารถจากทั้งสองสิ่งมีชีวิต

We think that around 2 billion years ago,

เราคิดว่าประมาณ 2 พันล้านปีก่อน

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

สิ่งมีชีวิตเพียงอย่างเดียวบนโลก คือยูคาริโอต

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ที่ไม่มีออกาแนลที่มีเยื่อหุ้ม

Let's look closely at just three of them.

มาลองดูสิ่งมีชีวิตทั้งสามนี้กันชัด ๆ

One was a big, simple blob-like cell

เซลล์หนึ่งมีขนาดใหญ่ เหมือนก้อนกลมง่าย ๆ

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

ที่มีความสามารถในการดูดซับสิ่งต่าง ๆ โดยการล้อมมันด้วยเยื่อหุ้มเซลล์

Another was a bacterial cell

อีกเซลล์คือเซลล์แบคทีเรีย

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นโมเลกุลน้ำตามผ่านการสังเคราะห์แสงได้

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

เซลล์ที่สามสามารถใช้ก๊าซออกซิเจน เพื่อสลายสารอย่างน้ำตาลได้

and release its energy into a form useful for life activities.

และปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบ ที่เป็นประโยชน์ต่อกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

เซลล์ก้อนกลมบางครั้งก็จะดูดซับ เอาแบคทีเรียที่สังเคราะห์แสงได้เข้าไป

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

แบคทีเรียเหล่านี้จะเติบโตอยู่ภายใน เซลล์กลมๆ และแบ่งตัวตามปกติ

but their existence became linked.

แต่พวกมันมีการติดต่อเชื่อมโยงกัน

If you stumbled upon this living arrangement,

ถ้าหากคุณพบกับสิ่งนี้เข้า

you might just think that the whole thing was one organism,

คุณอาจคิดว่าทั้งหมดนี้คือสิ่งมีชีวิต เพียงชนิดเดียว

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

ที่แบคทีเรียสีเขียวที่สังเคราะห์แสงได้ เป็นเพียงแค่ส่วนหนึ่งของเซลล์กลม ๆ

that performed one of its life functions,

ที่ทำหน้าที่สำคัญอย่างหนึ่ง

just like your heart is a part of you

เหมือนกับที่หัวใจเป็นอวัยวะส่วนหนึ่งของคุณ

that performs the function of pumping your blood.

ที่ทำหน้าที่ในการสูบฉีดโลหิต

This process of cells living together is called endosymbiosis,

กระบวนการที่เซลล์อยู่ร่วมกัน เรียกว่า เอนโดซิมไบโอซิส

one organism living inside another.

สิ่งมีชีวิตหนึ่งอาศัยอยู่ในอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง

But the endosymbiosis didn't stop there.

แต่เอนโดซิมไบโอซิสไม่ได้หยุดแค่นั้น

What would happen if the other bacteria moved in, too?

จะเกิดขึ้นถ้าแบคทีเรียอื่น ๆ เข้าไปในนั้นด้วย

Now the cells of this species started becoming highly complex.

ทีนี้ เซลล์สายพันธุ์นี้เริ่มที่จะมีความซับซ้อน

They were big and full of intricate structures

พวกมันใหญ่และเต็มไปด้วยโครงสร้าง ที่มีความซับซ้อน

that we call chloroplasts and mitochondria.

ที่เราเรียกว่าคลอโรพลาส และไมโทคอนเดรีย

These structures work together to harness sunlight,

โครงสร้างเหล่านี้ทำงานร่วมกัน เพื่อเก็บเกี่ยวแสงแดด

make sugar,

สร้างน้ำตาล

and break down that sugar using the oxygen

และสลายน้ำตาลโดยใช้ออกซิเจน

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

ซึ่งในตอนนั้น เริ่มจะปรากฏในชั้นบรรยากาศของโลก

Organisms absorbing other organisms

การที่สิ่งมีชีวิตหนึ่งดูดซับสิ่งมีชีวิตอื่น

was one way species adapted to the changing environmental conditions

เป็นทางหนึ่งที่สายพันธุ์จะมีการปรับเปลี่ยน ต่อสภาวะสิ่งแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลง

of their surroundings.

โดยรอบตัวพวกมัน

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

จุดสำคัญของเรื่องราวเล็ก ๆ ที่นักชีววิทยา เรียกว่าทฤษฏีเอนโดซิมไบโอซิส

the current best explanation of how complex cells evolved.

เป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดในตอนนี้ว่าเซลล์ ที่มีความซับซ้อนมีวิวัฒนาการมาอย่างไร

There's a lot of evidence that supports this theory,

มีหลักฐานมากมายที่ช่วยสนับสนุนทฤษฏีนี้

but let's look at three main pieces.

แต่ลองมาดูหลักฐานหลักทั้งสามกัน

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

ประการแรก คลอโรพลาส และไมโทคอนเดรีย ในเซลล์ของเราแบ่งตัวในแบบที่คล้ายกัน

as those ancient bacteria,

กับพวกที่อยู่ในเซลล์แบคทีเรีย

which are still around, by the way.

ซึ่งยังคงอยู่ ไม่ว่าอย่างไรก็ตาม

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

อันที่จริง ถ้าคุณทำลายโครงสร้างเหล่านี้ ในเซลล์ จะไม่มีอันใหม่เกิดขึ้นมา

The cell can't make them.

เซลล์ไม่สามารถสร้างมันได้

They can only make more of themselves.

พวกมันได้แค่เพิ่มจำนวนตัวมันเอง

Second piece of evidence.

หลักฐานประการที่สอง

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

คลอโรพลาสและไมโทคอนเดรีย ทั้งคู่มีดีเอ็นเอและไรโบโซม

Their DNA has a circular structure

ดีเอ็นเอของพวกมันมีโครงสร้างเป็นวง

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

ที่หดเล็กลงคล้ายกับดีเอ็นเอ ของแบคทีเรียโบราณ

and it also contains many similar genes.

และมันยังมียีนที่คล้ายกันจำนวนมาก

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

ไรโบโซม หรือเครื่องประกอบโปรตีน ของคลอโรพลาสและไมโทคอนเดรีย

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

ยังมีโครงสร้างเหมือนกันกับไรโบโซม จากแบคทีเรียโบราณ

but are different from the ribosomes

แต่ต่างจากไรโบโซม

hanging around the rest of eukaryotic cell.

ที่อยู่ในยูคาริโอตทั้งหมด

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

สุดท้าย ลองนึกถึงเยื่อหุ้ม ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการกลืนนี้

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

คลอโรพลาสและไมโทคอนเดรีย มีเยื่อหุ้มสองชั้น

an inner and outer membrane.

เยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นใน

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

เยื่อชั้นในของพวกมัน มีไขมันและโปรตีนบางชนิด

that are not present in the outer membrane.

ที่ไม่ปรากฏอยู่ในเยื่อชั้นนอก

Why is that significant?

ทำไมมันจึงต่างกันล่ะ

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

เพราะว่าเยื่อหุ้มชั้นนอก เคยเป็นของเซลล์กลม ๆ

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

เมื่อพวกมันถูกกลืนเข้ามา ในกระบวนการเอนโดซิมไบโอซิส

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

พวกมันถูกห่อหุ้มในเยื่อหุ้ม และเก็บของพวกมันเองไว้เป็นเยื่อหุ้มชั้นใน

Surely enough, those same lipids

แน่ล่ะว่า ไขมัน

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

และโปรตีนที่เหมือนกัน ถูกพบในเยื่อหุ้ม ของแบคทีเรียโบราณ

Biologists now use this theory

นักชีววิทยาตอนนี้ใช้ทฤษฏีนี้

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

เพื่ออธิบายที่มาของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต ที่มีความแตกต่างหลากหลาย

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

ยกตัวอย่างเช่นสาหร่ายสีเขียว ที่เติบโตอยู่บนผนังสระว่ายน้ำ

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

เซลล์ยูคาริโอตขนาดใหญ่ที่มี โครงสร้างหางเกลียว หรือแฟลกเจลลา

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

ได้มีการดูดซับสาหร่ายสีเขียวนี้เข้าไป ทำให้มันกลายเป็นยูกลีนา

Euglena can perform photosynthesis,

ยูกลีนาสามารถสังเคราะห์แสง

break down sugar using oxygen,

สลายน้ำตาลโดยใช้ออกซิเจน

and swim around pond water.

และว่ายน้ำได้

And as the theory would predict,

และอย่างที่ทฤษฎีได้ทำนายไว้

the chloroplasts in these euglena have three membranes

คอลโรพลาสในยูกลีนามีเยื่อหุ้มสามชั้น

since they had two before being engulfed.

เนื่องจากพวกมันมีเยื่อสองชั้น ก่อนที่จะถูกกลืนเข้าไป

The absorbing process of endosymbiotic theory

กระบวนการดูดซับเข้าไป ของทฤษฎีเอนโดซิมไบโอซิสนี้

allowed organisms to combine powerful abilities

ยอมให้สิ่งมีชีวิตรวมเอา ความสามารถที่เป็นประโยชน์

to become better adapted to life on Earth.

เพื่อจะปรับตัวให้เหมาะกับ การใช้ชีวิตบนโลกมากขึ้น

The results were species capable of much more

ผลก็คือสายพันธุ์ที่มีความสามารถมากกว่า

than when they were separate organisms,

แต่เดิมที่พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่แยกกันอยู่

and this was an evolutionary leap

และนี่เป็นการก้าวกระโดดทางวิวัฒนาการ

that lead to the microorganisms, plants,

ซึ่งนำไปสู่กำเนิดของจุลชีพ พืช

and animals we observe on the planet today.

และสัตว์ อย่างที่เราเห็นกันในปัจจุบัน