สิ่งมีชีวิตสุดขั้ว ในธรรมชาติ

admin
2 years ago

บนโลกของเรามีภูมิประเทศที่หลากหลาย และบางสถานที่ก็ไม่เหมาะแก่การดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตชนิดใดเลย แต่ สิ่งมีชีวิตสุดขั้ว กลับมีชีวิตรอดในภูมิประเทศอันโหดร้ายเหล่านั้นได้

สิ่งมีชีวิตสุดขั้ว (Extremophile) คือ สิ่งมีชีวิตที่สามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาวะสุดขั้ว (extreme condition) เช่น แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในปากปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลลึก หรือจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในทะเลสาบน้ำเค็ม และใต้ชั้นดินเยือกแข็ง

โดยส่วนใหญ่ สิ่งมีชีวิตสุดขั้วคือกลุ่มของจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวแบบโพรคาริโอต (Prokaryote) โดยเฉพาะกลุ่มของอาร์เคีย (Archaea) และแบคทีเรีย รวมไปถึงสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เช่น หนอน กบ แมลง และกุ้ง เป็นต้น ซึ่งนับเป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่สามารถดำรงอาศัยอยู่และมีวิวัฒนาการอย่างโดดเด่นเหนือสิ่งมีชีวิตทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย ทั้งในเชิงกายภาพและชีวภาพ

สิ่งมีชีวิตสุดขั้วสามารถแบ่งออกเป็น 6 กลุ่มหลักตามสภาพแวดล้อมที่แหล่งที่อยู่อาศัย

1. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมร้อนจัด (Hyper/Thermophile) : สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ซึ่งมีอุณหภูมิสูงจัด ตั้งแต่ราว 40 ไปจนถึง 200 องศาเซลเซียส อย่างเช่น ทะเลทราย น้ำพุร้อน และปล่องระบายความร้อนใต้พิภพในทะเลลึก

2. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมเย็นจัด (Psychrophile) : สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ซึ่งมีอุณหภูมิตั้งแต่ 10 ไปจนถึง -20 องศาเซลเซียส อย่างเช่น ตามเทือกเขาสูง ใต้มหาสมุทรลึก และในชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (Permafrost) ที่มีหิมะปกคลุมเป็นระยะและถาวร
3. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีความกดดันสูง (Barophile) : สิ่งมีชีวิตที่สามารถดำรงชีวิตภายใต้ความกดดันสูง (Hydrostatic Pressure) ตั้งแต่ความดันที่ราว 400 ไปจนถึง 1000 บรรยากาศ (atm) อย่างเช่น บริเวณชั้นหน้าดินใต้มหาสมุทรและทะเลสาบลึก ในพื้นที่ภูเขาและในบริเวณที่ราบสูงทั่วโลก
4. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง (Acidophile & Alkaliphile) : สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ซึ่งมีสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (ค่า pH ตั้งแต่ 5 ลงไป) และด่างสูง (ค่า pH 9 ขึ้นไป) ไม่ว่าจะเป็นในทะเลสาบ แหล่งน้ำใต้ดิน หรือในชั้นดินที่มีความเป็นกรดหรือด่างสูง

นอกจากนี้ ในสภาพแวดล้อมดังกล่าวยังทำให้โลหะแวดล้อมที่มีอยู่สามารถละลายและเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้ดีอีกด้วย

ดังนั้น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงต้องมีความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงยิ่งขึ้น

5. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง (Halophile) : สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ซึ่งมีสภาพแวดล้อมที่เปราะบางและเป็นพิษ โดยเฉพาะภาวะที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง ทั้งความเค็มจากโซเดียมคลอไรด์และสารประกอบเกลืออื่น ๆ อย่างเช่น ในทะเลสาบน้ำเค็ม ชั้นตะกอนใต้มหาสมุทรลึก

6. สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีรังสีสูง : สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ซึ่งมีรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) หรือรังสีอินฟราเรด (IR) สูงผิดปกติ

นอกจากนี้ ยังมีสิ่งมีชีวิตที่สามารถเจริญเติบโตและปรับตัวได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงมากกว่า 1 สภาวะ (Polyextremophile) เช่น พืชทะเลทรายที่ดำรงอยู่ในทะเลทรายที่มีความร้อนสูง ปริมาณน้ำจำกัด และมีค่าความเค็มสูง และแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนที่มีทั้งอุณหภูมิและค่าความเป็นกรดสูง เป็นต้น

ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตสุดขั้ว

ทาร์ดิเกรด (Tardigrade)  หรือ “หมีน้ำ” คือ สัตว์โบราณที่มีขนาดเล็กที่สุดชนิดหนึ่งบนโลก โดยมีขนาดลำตัวเฉลี่ยราว 1 มิลลิเมตร อาศัยอยู่ตามแหล่งน้ำทั่วโลก ทั้งบริเวณก้นมหาสมุทรลึก แหล่งน้ำพุร้อน ไปจนถึงยอดเขาหิมาลัย

หมีน้ำเป็นสิ่งมีชีวิตสุดขั้วที่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะที่โหดร้ายที่สุด เช่น ภาวะสุญญากาศ ภาวะที่ปราศจากน้ำ หรือมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือด ซึ่งหมีน้ำสามารถทนทานต่อความร้อนตั้งแต่อุณหภูมิราว 150 ถึง 200 องศาเซลเซียส รวมไปถึงในสภาวะที่มีกัมมันตรังสีเข้มข้น

เนื่องจากหมีน้ำมีกลไกที่สามารถระงับการเผาผลาญของร่างกายชั่วคราว (Cryptobiosis) สามารถดำรงอยู่ในภาวะจำศีลยาวนานนับปี เพื่อรอคอยสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม อีกทั้ง ยังมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองจากความร้อนและรังสีที่ได้รับอีกด้วย

ไรน้ำเค็ม (Brine Shrimp) หรือ “อาร์ทีเมีย” (Artemia) คือ สัตว์ขาปล้องชนิดหนึ่ง ซึ่งอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำที่มีความเข้มข้นของเกลือสูง ไม่ว่าจะเป็นทะเลสาบหรือบึงน้ำเค็มที่มีปริมาณความเข้มข้นของเกลือสูงกว่าน้ำทะเลหลาย 10 เท่า เนื่องจากไรน้ำเค็มมีเหงือกและต่อมคอพิเศษที่ช่วยดูดซับและขับไอออนหรือกรองเกลือออกจากร่างกาย

หนอนน้ำแข็งมีเทน (Methane Ice Worm) คือ หนอนปล้องที่อาศัยอยู่ใต้พื้นสมุทรของอ่าวเม็กซิโก เป็นหนอนขนาดเล็กที่ฝังตัวอยู่ในเนินใต้น้ำและอาศัยก๊าซมีเทนในการดำรงชีวิต รวมไปถึงหนอนน้ำแข็ง (Ice Worm) ที่อาศัยอยู่ในธารน้ำแข็งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส พบได้ทั้งในทิเบตไปจนถึงธารน้ำแข็งในอะแลสกา

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ และณภัทรดนัย

ข้อมูลอ้างอิง
National Geographic Society – https://blog.nationalgeographic.org/2013/08/02/5-extreme-life-forms-that-live-on-the-edge/
Pabulo Henrique Rampelotto – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4187170/
Las Cumbres Observatory – https://lco.global/spacebook/astrobiology/what-are-extremophiles/

อ่านเพิ่มเติม ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ