ปลาตัวแรกที่ขึ้นบก
โลกมีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปี เมื่อ 570 ล้านปีเท่านั้นที่สิ่งมีชีวิตเริ่มเกิดขึ้นบนโลกจากใต้น้ำ เช่นแพลงตอนเล็กๆ สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นเริ่มวิวัฒนาการกลายเป็นปลาและสิ่งมีชีวิตต่างๆ ใต้น้ำ และเมื่อ 375 ล้านปีที่แล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกเริ่มเข้าที่เข้าทางเหมาะแก่การอยู่อาศัย ปลากลุ่มแรกก็ได้วิวัฒนาการขึ้นมาบนบก จากรุ่นสู่รุ่น ปลาเหล่านั้นก็กลายมาเป็นคนและสัตว์บกต่างๆ ที่อยู่ด้วยกันกับเราในปัจจุบันนั่นเอง
ในช่วงที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ค้นพบฟอสซิ่ลของปลาก่อน 375 ล้านปี และก้าวกระโดดหลังจากช่วง 375 ล้านปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็ค้นพบสัตว์บนบกทั้งหลายเลย ได้แก่ สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์ปีก ฯลฯ พวกเค้าจึงตั้งสมมติฐานว่าปลาเหล่านี้จะต้องวิวัฒนาการขึ้นมาบนบกและกลายมาเป็นสัตว์บนบกในปัจจุบันอย่างแน่นอน ข้อสงสัยนี้จึงนำไปสู่การค้นหาฟอสซิ่ลของปลาตัวแรกที่ขึ้นบก และวิวัฒนาการมาเป็นสัตว์บกต่างๆ ในปัจจุบันนั่นเอง
ฟอสซิ่ลปลาตัวนั้นได้ถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้เท่านั้นที่ตอนเหนือของประเทศแคนาดา แถบเกาะกรีนแลนด์ โดยนีล ชูบิน ซึ่งเป็นอาจารย์ประจำคณะกายวิภาคศาสตร์ที่ University of Chicago ความเจ๋งของการค้นหาปลาตัวแรกที่ขึ้นบกนี้คือนีล ชูบินเกือบจะหมดเงินวิจัยการค้นหาฟอสซิ่ลในแคนาดาแถบตอนเหนือแล้ว แต่วันหน่ึงตอนเขาไปแคมป์เพื่อค้นหาฟอสซิ่ลครั้งสุดท้ายนั้น สตีฟ นักเรียนที่ไปออกสำรวจด้วย ได้เจอฟอสซิ่ลของปลาหัวแบนและนำไปสู่การค้นพบปลากลุ่มแรกที่ขึ้นมาบนบกนั่นเอง (ปลาเริ่มวิวัฒนาการหัวที่แบนและครีบคล้ายปลาตีน เพื่อให้สามารถมองเห็นได้ดีและเดินบนบกได้ ครีบของปลาเหล่านี้วิวัฒนาการมาเป็นแขนและมือของคนเราในปัจจุบันนั่นเอง…อย่าเพิ่งตกใจไปนะ)
นีล ชูบีนได้ตั้งชื่อปลาตัวนั้นว่า Tiktalik และฟอสซิ่ลที่ค้นพบนั้น ตอนนี้อยู่ที่ Field Museum ที่ชิคาโก้ สหรัฐอเมริกา ใครแวะผ่านมาแถวชิคาโก้ก็อย่าลืมไปเข้า Field Musuem เป็นพิพิธภัณฑ์ที่เราชอบมากแห่งนึงที่เคยไปมาเลย ใครที่ชอบพิพัธภัณฑ์คล้ายๆ กัน ถ้าแวะไปอังกฤษก็ลองเข้าไปที่ Natural History Museum ได้ หรือใครผ่านไปแถววอชิงตัน ดีซี ก็ไปที่ Natural History Musuem ของ Smithsonian ได้ ส่วนใครอยากอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมของเจ้า Tiktalik ลองอ่านหนังสือของ นีล ชูบิน ซึ่งได้แปลเป็นไทยไว้ ชื่อว่า “ในคนมีปลา ในขามีครีบ” แปลโดยคุณหมอแทนไท ประเสิรฐกุล ชื่อหนังสือภาษาอังกฤษใช้ชื่อว่า Your Inner Fish, Neil Shubin ยังมีหนังสือภาษาไทยอีกหลายเล่มเกี่ยวกับวิวัฒนาการที่น่าอ่านมากๆ เช่น เรื่องเล่าจากร่างกาย 1,2 โดยคุณหมอชัชพล
จากวิวัฒนาการสู่เทคโนโลยี
ไม่น่าเชื่อว่าแค่เพียง 570 ล้านปีของวิวัฒนาการ เราได้เห็นสิ่งต่างๆ มากมายเกิดขึ้นทั้งบนบกและใต้น้ำ คำถามคือเราเรียนรู้อะไรจากสัตว์เหล่านี้บ้างและทำไมเราควรศึกษาสัตว์เหล่านี้?
ตัวอย่างแรกเลยที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษานั่นคือ นกฮูกซึ่งเป็นสัตว์ที่ออกหากินตอนกลางคืน การวิวัฒนาการดวงตาที่ใช้มองเห็นได้ในตอนกลางคืน นกฮูกอาจจะต้องสูญเสียพลังงานจากการมองไปอย่างมาก ไม่คุ้มค่ากับการใช้พลังงานเพื่อแลกกับเหยื่อ แต่นกฮูกใช้วิวัฒนาการของหูและเซลล์รับเสียงที่สามารถจับทิศทางของเสียงได้อย่างแม่นยำ ทำให้รู้ตำแหน่งของเหยื่อได้อย่างแม่นยำ เทคนิคเดียวกันนี้ก็นำใช้กับลำโพงที่หาตำแหน่งของคนพูดได้จากเพียงแค่เสียงพูด ยกตัวอย่างเช่น Microsoft Kinect ก็สามารถจับทิศทางของเสียงพูดได้เช่นกัน
ค้างคาวที่อาศัยอยู่ในถ้ำนั้นสามารถเพื่อปล่อยคลื่นโซนาร์ เพื่อให้ไปตกกระทบกับวัตถุเพื่อให้รู้ว่ามันอยู่ใกล้กับสิ่งกีดขวางมากแค่ไหนแล้ว หรือเรียกว่า Echolocation นอกจากนี้ในกลุ่มของค้างคาวนั้น มันยังสามารถแบ่งคลื่นความถี่ใช้ต่างๆ กัน เหมือนคลื่นวิทยุ FM บ้านเราเลยหล่ะ ไม่ต้องเป็นห่วงว่าสัญญาณที่ใช้จะขัดกันเลย เทคนิคเดียวกันนี้ก็เอามาใช้กับคลื่นอินฟราเรดที่ใช้ในที่กดฉี่อัตโนมัติในห้องน้ำตามห้างสรรพสินค้า, Google driverless car และประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์อีกมากมาย
นอกจากนี้ปลาไหลไฟฟ้าบางชนิดโดยเฉพาะในแม่น้ำอะเมซอน ซึ่งคล้ายกันกับนกฮูก การวิวัฒนาการใช้สายตาอาจจะต้องใช้พลังงานอย่างมาก ปลาไหลเหล่านี้จึงวิวัฒนาการรับรู้ใต้น้ำของมันโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ จากรอบตัวเพื่อจับสัญญาณการเคลื่อนไหวของเหยื่อที่อยู่ใกล้ตัว โดยการจับความเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ รอบตัวมันนั่นเอง นักวิทยาศาสตร์อย่างเช่น Malcom MacIver ที่ Northwestern University ได้ใช้เทคนิคเดียวกันนี้มาสร้างหุ่นยนต์สำรวจใต้น้ำ ซึ่งการใช้กล้องวีดีโอไม่สามารถมองเห็นเส้นทางหรือสิ่งกีดขวางได้อย่างชัดเจนในน้ำลึก แถมวิศัยในการมองเห็นยังสั้นมากด้วย การปล่อยกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ รอบหุ่นยนต์สำรวจเพื่อหาวัตถุหรือสิ่งกีดขวางจึงทำให้วางแผนการเดินเส้นทางของหุ่นยนต์ดีขึ้นนั่นเอง
พูดถึงสัตว์น่ารักใกล้ตัวของเราอย่างหนูก็ได้พัฒนาการรับรู้ของการจับต้องผ่านหนวดของมัน (whisker) แทนที่จะวิวัฒนาการการสัมผัสด้วยมืออย่างคนเรา หนวดของหนูนั่นทำงานเหมือนกับฝ่ามือของพวกเราเลย แถมระบบการรับรู้นี้ยังเชื่อมไปยังสมองส่วนเดียวกันกับคนด้วย (เรียกส่วนนี้ว่า sensory cortex) หนูสามารถใช้หนวดแตะวัตถุหรือสิ่งรอบๆ ตัวมัน ซึ่งการทำงานของหนวดนั้นก็คล้ายกับคานงัดนั่นเอง แต่แรงที่ตกกระทบจากหนวดนั้นจะถูกเอาไปประมวลผลผ่านสมองของหนูแทน ถ้าเราปล่อยหนูไปในพื้นที่หนึ่งๆ ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งวินาที หนูสามารถให้หนวดควานไปตามพื้นที่ และสามารถจำลองภาพของพื้นที่ได้อย่างรวดเร็วโดยแทบไม่ต้องใช้สายตาเลย ระบบการรับรู้ของหนูก็ได้ถูกนำมาปรับใช้กับหุ่นยนต์เช่นกันเพื่อที่จะให้หุ่นยนต์สามารถรับรู้และจับต้องสิ่งของได้ดีขึ้นนั่นเอง นักวิทยาศาสตร์อย่าง Mitra Hartman ที่ Northwestern ศึกษากระบวนการรับรู้ของหนูอย่างจริงๆ จังๆ เลยหล่ะ
ตัวอย่างข้างบนนี้เป็นเพียงเสี้ยวหนึ่งของ 570 ล้านปีของวิวัฒนาการ ถ้าเทียบอายุโลกของเราเป็นหนึ่งปี วิวัฒนาการเหล่านี้เกิดขึ้นภายในไม่ถึงหนึ่งชั่วโมงเท่านั้น ยังมีคำถามอีกมากมายที่นักวิทยาศาสตร์รอการค้นหาคำตอบ เราเรียนรู้สิ่งต่างๆ มากมายจากวิวัฒนาการของสัตว์บนโลก นอกจากเราจะรู้จักตัวเรามากขึ้นแล้ว เช่น เราศึกษากายวิภาคของสัตว์อื่นๆ เพื่อเปรียบเทียบกับตัวของเราเอง วิวัฒนาการยังได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ และใช้เป็นแนวคิดให้กับการพัฒนาของเทคโนโลยีในปัจจุบันด้วย
วิวัฒนาการกับเทคโนโลยีไม่ได้ห่างไกลอย่างที่ทุกคนคิด เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ :)