กำเนิดพืชดอก “ปริศนาอันน่าชัง” ที่รบกวนจิตใจ ชาร์ลส์ ดาร์วิน จนวันสิ้นลม

เมื่อ 140 ปีก่อน ชาร์ลส์ ดาร์วิน นักธรรมชาติวิทยาชื่อก้องโลกชาวอังกฤษ ได้เขียนจดหมายแสดงความรู้สึกฉงนสนเท่ห์และอึดอัดคับข้องใจเกี่ยวกับ "ปริศนาอันน่าชัง" เรื่องหนึ่ง ซึ่งปริศนานี้อาจทำให้ทฤษฎีวิวัฒนาการอันเป็นผลงานชิ้นเอกของเขาถูกสาธารณชนตั้งคำถามได้

ปริศนาดังกล่าวยังคงเป็นสิ่งลึกลับไร้คำตอบมาจนถึงปัจจุบัน แต่ในขณะเดียวกัน มันได้กลายเป็นตำนานและสร้างแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากมุ่งค้นคว้า เพื่อไขความกระจ่างให้ได้ในสักวันหนึ่ง

"ปริศนาอันน่าชัง" (The abominable mystery) ข้อนี้ ว่าด้วยกำเนิดของพืชดอกหรือแอนจิโอสเปิร์ม (Angiosperms) ซึ่งหลักฐานจากซากฟอสซิลที่มีอยู่ชี้ว่า ประวัติที่มาของพืชชนิดนี้ล้วนขัดแย้งกับขั้นตอนการคัดเลือกโดยธรรมชาติและสวนทางกับทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินอย่างสิ้นเชิง

เมื่อทฤษฎีวิวัฒนาการถูกโต้แย้ง

ในช่วงปีท้าย ๆ ของชีวิต ดาร์วินมุ่งค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับประเด็นทางพฤกษศาสตร์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งทำให้เขาได้พบกับเรื่องน่าฉงนสงสัยบางประการ โดยเขาเรียกสิ่งนี้ว่าเป็น "ปรากฏการณ์ที่รบกวนจิตใจมากที่สุด"

ในหนังสือ "กำเนิดสปีชีส์" (On the Origin of Species) ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1859 ดาร์วินอธิบายว่าวิวัฒนาการนั้นเกิดขึ้นจากกระบวนการ "คัดเลือกโดยธรรมชาติ" (Natural selection) โดยเขาระบุว่า "กระบวนการนี้จะทำงานโดยรักษาและสั่งสมความเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ที่สืบทอดต่อกันมาเท่านั้น โดยความเปลี่ยนแปลงแต่ละอย่างจัดเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตที่ผ่านการคัดเลือกให้อยู่รอด"

ข้อความดังกล่าวชี้ว่า วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตามแนวทางของดาร์วินจะต้องใช้เวลาเกิดขึ้นอย่างยาวนานและค่อยเป็นค่อยไป เขาไม่เชื่อว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงแบบพลิกฝ่ามือขึ้นอย่างฉับพลันเหมือนก้าวกระโดดได้

"หลักการคัดเลือกโดยธรรมชาติผลักให้ความเชื่อเรื่องการสรรค์สร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ ๆ ให้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตกไป รวมทั้งปฏิเสธความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตอย่างฉับพลันและใหญ่หลวงด้วย" ดาร์วินกล่าว

ถึงกระนั้นก็ตาม ข้อเท็จจริงในเรื่องความเป็นมาของพืชดอกที่ดาร์วินและนักธรรมชาติวิทยาร่วมสมัยได้ค้นพบ กลับขัดแย้งกับหลักทฤษฎีสำคัญของเขาอย่างรุนแรง ในช่วงระหว่างปี 1875 ไปจนถึงปี 1882 ซึ่งเป็นปีที่ดาร์วินเสียชีวิต เขาได้เขียนจดหมายไปปรึกษาและอภิปรายถกเถียงเรื่องนี้กับบรรดาเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ที่เขาไว้ใจหลายคน

จดหมายลงวันที่ 22 กรกฎาคม 1879 ซึ่งดาร์วินเขียนถึงโจเซฟ ฮุกเคอร์ ผู้อำนวยการสวนพฤกษศาสตร์หลวงคิว (Royal Botanic Gardens, Kew) มีใจความตอนหนึ่งว่า "วิวัฒนาการที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วของพืชชั้นสูงทั้งหมด เท่าที่เราเห็นในยุคธรณีกาลช่วงไม่นานมานี้ ช่างถือเป็นปริศนาอันน่าชัง"

"พืชชั้นสูง" ที่ดาร์วินกล่าวถึงในจดหมายฉบับนี้ก็คือพืชดอกนั่นเอง หลักฐานทางบรรพชีวินวิทยาเท่าที่ค้นพบในสมัยนั้นชี้ไปในทิศทางเดียวกันว่า พืชดอกมีวิวัฒนาการแบบก้าวกระโดดซึ่งแตกต่างจากพืชชนิดอื่น ๆ ที่เคยมีมาก่อน

จดหมายฉบับดังกล่าวถูกเผยแพร่จนเป็นที่รู้จักกันดีในแวดวงวิทยาศาสตร์ในเวลาต่อมา โดยดาร์วินยังกล่าวอ้างถึงงานวิจัยของจอห์น บอล นักธรรมชาติวิทยาชาวไอริชที่ศึกษาพืชดอกในแถบเทือกเขาแอลป์ของยุโรปในจดหมายนั้นด้วยว่า "ผมเพิ่งได้อ่านบทความของบอล เขาออกจะกล้าหาญมากอยู่ทีเดียว"

ผลการศึกษาล่าสุดที่ดาร์วินได้อ่านชี้ว่า พืชดอกถือกำเนิดขึ้นอย่างฉับพลันโดยก้าวข้ามขั้นตอนทางวิวัฒนาการที่สำคัญไปหลายขั้น รวมทั้งกระโดดข้ามกระบวนการที่ทำให้เกิดความแตกต่างหลากหลายทางพันธุกรรม ซึ่งปกติต้องใช้เวลานานหลายล้านปี

ความซื่อตรงทางวิชาการ

พืชดอกถือเป็นพืชชนิดหลังสุดที่ถือกำเนิดขึ้นบนโลกเมื่อ 130 ล้านปีก่อน แต่สามารถวิวัฒนาการแยกออกเป็นสปีชีส์หรือชนิดพันธุ์ต่าง ๆ ได้มากถึง 350,000 ชนิดพันธุ์ภายในระยะเวลาอันสั้น จนถือได้ว่าเป็นกลุ่มที่มีความหลากหลายสูงสุดในอาณาจักรพืช

ศาสตราจารย์วิลเลียม ฟรีดแมน ผู้เชี่ยวชาญด้านชีววิทยาองคาพยพและชีววิทยาวิวัฒนาการ (Organismic and Evolutionary Biology) จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯ ได้เขียนบทความไว้เมื่อปี 2009 ซึ่งวิเคราะห์บทสนทนาโต้ตอบทางจดหมายระหว่างดาร์วินกับฮุกเคอร์ไว้ดังนี้

"ดาร์วินเป็นกังวลอย่างมากในเรื่องที่ดูเหมือนว่าพืชดอกจะถือกำเนิดขึ้นอย่างฉับพลันในช่วงกลางยุคครีเทเชียส (Cretaceous) นอกจากนี้ พืชดอกยังเพิ่มชนิดพันธุ์หรือสปีชีส์ขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาอันสั้น จนมีความหลากหลายสูงมากเมื่อเทียบกับพืชชนิดอื่น ๆ" ศ. ฟรีดแมนกล่าว

"โลกอยู่มาเป็นเวลานาน แต่ก็ไม่พบร่องรอยของพืชดอกหรือบรรพบุรุษของมันมาก่อนเลยจนกระทั่งเมื่อ 130 ล้านปีก่อน ทำให้เกิดคำถามว่ามันมาจากไหน ทำไมจึงไม่มีหลักฐานความเชื่อมโยงทางวิวัฒนาการกับพืชที่มีอายุเก่าแก่กว่า ?"

"อย่างไรก็ตาม ดาร์วินมีคุณสมบัติที่ดีที่สุดในตัวเองอย่างหนึ่ง ซึ่งก็คือความตรงไปตรงมาทางวิชาการ ข้อความในจดหมายของเขาบอกว่า แม้จะรู้สึกวุ่นวายใจกับปริศนานี้มาก แต่ก็จะไม่พยายามปิดบังกลบเกลื่อนเหมือนซุกขยะเอาไว้ใต้พรม ถึงเรื่องดังกล่าวแทบจะทำให้เขาเป็นบ้าไปก็ตาม"

สิ่งสร้างของพระเจ้า ?

ศ. ฟรีดแมนยังอธิบายเพิ่มเติมว่า ไม่มีพืชชนิดใดที่ดาร์วินจะให้ความสนใจมากไปกว่าพืชดอกอีกแล้ว เนื่องจากเป็นพืชกลุ่มใหญ่ที่มีจำนวนประชากรมากที่สุดของอาณาจักรพืช คิดเป็นถึง 90% ของพืชที่ยังดำรงเผ่าพันธุ์อยู่ในทุกวันนี้

"พืชส่วนใหญ่ในสวนทั่วไปมักเป็นพืชดอก ผักและผลไม้ที่เรากินเป็นอาหารก็มาจากพืชดอกด้วยเช่นกัน พืชดอกเป็นพื้นฐานของระบบอาหารในมนุษย์ และเป็นตัวการเร่งให้เกิดความหลากหลายของชนิดพันธุ์สัตว์ดังที่เราเห็นในปัจจุบัน" ศ. ฟรีดแมนกล่าว

"อันที่จริง ดาร์วินไม่ได้ห่วงเรื่องการไขปริศนาของพืชดอกมากมายนัก แต่เขากลัดกลุ้มกังวลว่ามันคือข้อยกเว้นข้อใหญ่ที่คัดง้างกับทฤษฎีวิวัฒนาการของเขา ซึ่งได้เน้นย้ำมาตลอดว่า ธรรมชาติไม่มีการก้าวกระโดด"

"นอกจากนี้ กำเนิดของพืชดอกยังเปิดทางให้พวกที่เชื่อในเรื่องพระเจ้าสร้างโลก หรือพวกครีเอชันนิสต์ (Creationist) ที่เชื่อว่ามีพลังเหนือธรรมชาติเป็นผู้สร้างสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ให้สามารถโต้เถียงกับดาร์วินได้"

"คนพวกนี้อาจอ้างได้ว่า พืชดอกคือหลักฐานของการเกิดขึ้นอย่างฉับพลันจากฝีมือสรรค์สร้างของพลังที่ยิ่งใหญ่บางอย่าง ไม่ได้เกิดขึ้นจากวิวัฒนาการตามธรรมชาติ"

"พูดอีกอย่างหนึ่งก็คือ จู่ ๆ พระเจ้าก็เสกให้ดอกไม้เกิดขึ้นมา...ตูม ! จงมีดอกเดซี ตูม ! จงมีต้นแมกโนเลีย ตูม! จงบังเกิดทุ่งหญ้า...อะไรทำนองนี้"

ทวีปที่สูญหาย

ดาร์วินได้พยายามให้คำอธิบายต่อเรื่องที่ไม่พบซากฟอสซิลซึ่งชี้ถึงต้นกำเนิดของพืชดอกว่า "ผมอยากจะจินตนาการว่าเมื่อนานมาแล้ว โลกดึกดำบรรพ์เคยมีทวีปเล็ก ๆ แห่งหนึ่งที่แยกตัวอยู่โดดเดี่ยวทางซีกโลกใต้ และทวีปแห่งนี้แหละคือดินแดนที่พืชดอกได้ถือกำเนิดขึ้น แต่มันได้สูญหายไปเสียแล้ว"

ตัวดาร์วินเองยอมรับว่าคำอธิบายในลักษณะนี้ออกจะเป็นการ "จับแพะชนแกะ" อย่างไร้ที่มาที่ไปอยู่ แต่เขาอ้างด้วยว่าข้อสันนิษฐานเรื่องทวีปขนาดเล็กดังกล่าวมาจากประสบการณ์สมัยที่เขาล่องเรือรอบโลกไปกับเรือหลวงบีเกิล (HMS Beagle) ระหว่างปี 1831-1836 โดยได้มีโอกาสสำรวจชายฝั่งของทวีปอเมริกาตอนใต้ ก่อนจะเดินทางกลับมาถึงอังกฤษเมื่อมีอายุได้ 27 ปี

ดาร์วินยังชี้ว่า มีความเป็นไปได้ที่ซากฟอสซิลของบรรพบุรุษพืชดอกจะยังคงหลงเหลืออยู่ที่ไหนสักแห่ง แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นหากันไม่พบ "ผมเชื่อว่าคำอธิบายที่ไขปริศนานี้ จะซ่อนอยู่ในความไม่สมบูรณ์อย่างยิ่งของการจัดเก็บหลักฐานทางธรณีวิทยา เพราะก่อนอื่นเราควรจะคำนึงไว้เสมอว่า ในทางทฤษฎีแล้วสิ่งมีชีวิตจะต้องมีรูปแบบที่อยู่ในช่วงเปลี่ยนผ่านระหว่างกลางในเส้นทางวิวัฒนาการเสมอ"

ศ.ฟรีดแมนกล่าวเสริมว่า "ดาร์วินไม่อาจไขปริศนานี้ได้ก็จริง แต่เขาปฏิเสธที่จะเชื่อในปาฏิหาริย์ เขายังยึดมั่นต่อการใช้วิธีศึกษาเชิงประจักษ์ การคิดอย่างมีเหตุผล และเชื่อในกฎธรรมชาติที่เป็นสากล"

"ปริศนาอันน่าชัง" ในทุกวันนี้

แม้ดาร์วินจะเขียนถึงฮุกเคอร์ในจดหมายว่า เขาต้องการจะเห็นปริศนาเรื่องกำเนิดพืชดอกถูกไขกระจ่างทั้งหมด แต่ตัวของดาร์วินเองกลับไม่ได้มีชีวิตยืนยาวอยู่จนถึงวันนั้น เขาเสียชีวิตลงหลังจากเขียนจดหมายฉบับนี้ได้เพียง 3 ปี

ในปัจจุบัน ศ. ฟรีดแมนซึ่งศึกษาเรื่องกำเนิดและความหลากหลายของชนิดพันธุ์พืชดอกชี้ว่า "ทุกวันนี้เราค้นพบซากฟอสซิลอันล้ำค่า ที่ช่วยให้เข้าใจระยะต้นของกระบวนการเกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมในพืชดอกเพิ่มมากขึ้น อันที่จริงแล้ว การไขปริศนาเรื่องดังกล่าวมีความคืบหน้าไปมากตลอด 30 ปีที่ผ่านมา"

"เมื่อไม่นานมานี้ งานวิจัยที่เพิ่งได้รับการตีพิมพ์เผยหลักฐานใหม่ที่ชี้ว่า พืชดอกไม่ได้ถือกำเนิดขึ้นอย่างฉับพลัน แต่มีวิวัฒนาการมาอย่างค่อยเป็นค่อยไปเหมือนกับพืชชนิดอื่น ๆ" ศ. ฟรีดแมนกล่าวสรุป

พืชดอกนั้นนับว่ามีความสำคัญอย่างใหญ่หลวงต่อโลกและมนุษย์ หากไม่มีพวกมันเสียแล้ว เราจะขาดแคลนพืชผลทางการเกษตรหลายชนิด รวมทั้งธัญพืชที่ใช้เลี้ยงปศุสัตว์ และแหล่งดูดซับกักเก็บคาร์บอนที่ช่วยขจัดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศด้วย

แต่ถึงกระนั้นก็ตาม ยังคงมีประเด็นปริศนาเกี่ยวกับพืชดอกหลงเหลืออยู่อีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นคำถามเรื่องแหล่งกำเนิด หรือเหตุผลที่มันประสบความสำเร็จในการขยายพันธุ์อย่างสูง แม้กระทั่งที่มาของโครงสร้างพื้นฐานที่ประกอบกันเป็นดอกไม้ก็ยังไม่มีใครทราบได้

"ปริศนาอันน่าชังยังคงดำเนินต่อไป" ศ. ฟรีดแมนกล่าว