เรียนชีววิทยา กับครูกศนต์ ภารยาท: 4.1 อาณาจักรมอเนอรา

อาณาจักรมอเนอรา (Kingdom Monera)

สิ่งมีชีวิตที่จัดอยู่ในอาณาจักรมอเนอรา เป็นสิ่งมีขนาดเล็กมาก พบทั้งในดินในอากาศและมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับมนุษย์มาก และผลิตภัณฑ์เหล่านี้เกิดจากกระบวนการเมแทบอลิซึมของแบคทีเรีย การดำรงชีวิตของแบคทีเรียมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของนักเรียนเป็นอย่างมาก ช่วยในการย่อยสลายสารอินทรีย์ใช้ทำอาหารและทำให้เกิดโรคในคน ฯลฯ

อาณาจักรมอเนอรา

สิ่งมีชีวิตที่จัดอยู่ในอาณามอเนอรา คือ แบคทีเรีย ซึ่งแบคทีเรียมีความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของมนุษย์ ทั้งบทบาทด้านสิ่งแวดล้อมและก่อให้เกิดโรค รวมทั้งอาหารหลายชนิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแบคทีเรีย

นักเรียนสามารถศึกษาลักษณะโตรงสร้างของแบคทีเรีย จากวิดีโอต่อไปนี้

ภาพโครงสร้างของแบคทีเรีย (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 174)

คำอธิบายโครงสร้างของแบคทีเรีย (Bacteria Structure)

ภาพแสดงรูปร่างของแบคทีเรีย (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 174)

จากภาพให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลว่าแบคทีเรียมีรูปร่างลักษณะอย่างไรและมีการจัดหมวดหมู่อย่างไร แล้วให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและรูปร่างของแบคทีเรีย โดยใช้คำถามดังนี้

1. เซลล์แบคทีเรียมีลักษณะอย่างไร แตกต่างจากเซลล์พืชและเซลล์สัตว์อย่างไร ?

คำตอบ แบคทีเรียเป็นเซลล์โพรคาริโอตที่มีผนังเซลล์ แต่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียสและไม่มีเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์เหมือนเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

2. แบคทีเรียมีรูปร่างอย่างไร ?

คำตอบ แบคทีเรียมีรูปร่างแตกต่างกัน มีทั้งรูปทรงกลม รูปท่อน รูปเกลียว อาจมีเซลล์เดียวหรืออาจอยู่รวมกันเป็นกลุ่มหรือเป็นสาย

3. แบคทีเรียมีแต่ละกลุ่มมีการดำรงชีวิตที่แตกต่างกันอย่างไร ?

คำตอบ แบคทีเรียแต่ละกลุ่มมีการดำรงชีวิตแตกต่างกัน บางชนิดสามารถสร้างอาหารเองได้ โดยใช้พลังงานจากแสง บางชนิดสร้างอาหารเองได้โดยใช้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี แต่แบคทีเรียส่วนใหญ่สร้างอาหารเองไม่ได้และดำรงชีวิตแบบภาวะมีการย่อยสลาย

จากการสืบค้นข้อมูลนักเรียนจะเห็นได้ว่าแบคทีเรียมีความหลากหลายมาก นักวิทยาศาสตร์จึงจำแนกแบคทีเรียตามสายวิวัฒนาการ ออกเป็น 2 อาณาจักรย่อย คือ ยูแบคทีเรียและอาร์เคียแบคทีเรีย ดังภาพ

ภาพแสดงสายวิวัฒนาการของแบคทีเรีย (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 175)

จากภาพให้นักเรียนได้สืบค้นข้อมูลของแบคทีเรียในกลุ่มอาร์เคียแบคทีเรียและยูแบคทีเรีย ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายโดยมีประเด็นคำถามดังนี้

1. นักเรียนคิดว่าอาร์เคียแบคทีเรีย มีการดำรงชีวิตที่แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่นอย่างไร?

คำตอบ อาร์เคียแบคทีเรียสามารถดำรงชีวิตในสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัด เค็มจัดหรือมีความเป็นกรดสูงได้ ขณะที่สิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่นอาจไม่สามารถดำรงชีวิตได้

2. เกณฑ์ที่ใช้ในการแบ่งกลุ่มอาร์เคียแบคทีเรียคืออะไร ?

คำตอบ แบ่งกลุ่มโดยใช้สภาพแวดล้อมและกระบวนการเมแทบอลิซึมเป็นเกณฑ์ ได้แก่ กลุ่มที่สร้างมีเทนและชอบความเค็มจัดและกลุ่มที่ชอบอุณหภูมิสูง กรดจัด

3. ถ้าใช้ผนังเซลล์เป็นเกณฑ์จะสามารถจำแนกยูแบคทีเรียเป็นกลุ่มได้อย่างไร ?

คำตอบ แบ่งเป็น 3 กลุ่ม คือ กลุ่มไม่มีผนังเซลล์ เช่น ไมโคพลาสมา กลุ่มแบคทีเรียแกรมบวกและกลุ่มแบคทีเรียแกรมลบ

4. การสร้างเอนโดสปอร์ภายในเซลล์ของยูแบคทีเรีย 1 สปอร์ต่อ 1 เซลล์ จัดเป็นการสืบพันธุ์หรือไม่ เพราะเหตุใด ?

คำตอบ ไม่จัดเป็นการสืบพันธุ์ เนื่องจากมีจำนวนเท่าเดิม

5. เพราะเหตุใดเกษตรกรจึงนิยมนำแหนแดง ซึ่งมีแอนาบีนาอาศัยอยู่ด้วยมาเลี้ยงในนาข้าว ?

คำตอบ แหนแดงมีไซยาโนแบคทีเรียชื่อแอนนาบีนาดำรงชีวิตอยู่ด้วย ซึ่งแอนาบีนาจะช่วยตรึงไนโตรเจนจากบรรยากาศมาสร้างเป็นสารประกอบไนเตรท เป็นการเพิ่มปุ๋ยไนโตรเจนให้กับดิน เพราะฉะนั้นจึงนิยมเลี้ยงแหนแดงในนาข้าว

6. นักเรียนคิดว่าถ้าไม่มีแบคทีเรีย จะมีผลต่อการดำรงชีวิตของพืชและสัตว์อย่างไร ?

คำตอบ ถ้าไม่มีแบคทีเรียจะไม่มีผู้ย่อยสลายอินทรียสารที่ทำให้เกิดการหมุนเวียนของสารต่าง ๆ ในระบบนิเวศ ที่มีผลต่อการดำรงชีวิตของพืชและสัตว์ เช่น ไนโตรเจน เป็นต้น

อาณาจักรย่อยอาร์เคียแบคทีเรีย

อาณาจักรย่อยอาร์เคียแบคทีเรีย เป็นแบคทีเรียที่มีผนังเซลล์ไม่มีสารเพปทิโดไกลแคน สามารถดำรงชีวิตในสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตอื่นไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ เช่น น้ำพุร้อนร้อน ทะเลที่มีน้ำเค็มจัด บริเวณที่มีความเป็นกรดสูงและบริเวณทะเลลึกเป็นต้น

อาร์เคียแบคทีเรียแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มย่อย คือ

1. กลุ่มยูริอาร์เคียโอตา (Euryarchaeota) เป็นกลุ่มที่สร้างมีเทนและชอบความเค็มจัด
2. กลุ่มครีนาร์เคียโอตา (Crenarchaeota) เป็นกลุ่มที่ชอบอุณหภูมิสูงและกรดจัด

ภาพแสดงอาร์เคียแบคทีเรีย ก. อาร์เคียแบคทีเรียที่อาศัยในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง กรดจัด ข. อาร์เคียแบคทีเรียที่อาศัยในทะเลที่มีความเค็มมาก ค. อาร์เคียแบคทีเรียที่สร้างแก๊สมีเทน (CH₄) (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 175)

อาณาจักรย่อยยูแบคทีเรีย

ยูแบคทีเรียเป็นแบคทีเรียที่สามารถพบได้ทั้งในดิน น้ำ อากาศ อาหาร นมและในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น สามารถพบได้ทั้งในน้ำเค็ม น้ำจืด น้ำกร่อย ในธารน้ำแข็ง หรือแม้กระทั่งแหล่งน้ำพุร้อน ยูแบคทีเรียมีกระบวนการเมแทบอลิซึมในการดำรงชีวิตที่หลากหลาย จึงมีความสำคัญต่อระบบนิเวศมาก แบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ได้ดังนี้

1. กลุ่มโพรทีโอแบคทีเรีย (Proteobacteria) เป็นแบคทีเรียแกรมลบ ( เป็นวิธีการแยกแบคทีเรียโดยการย้อมสี (gram strian) ผนังเซลล์ ถ้าติดสีม่วงของคริสทัลไวโอเล็ตเป็นแบคทีเรียแกรมบวก (gram positive bacteria) และติดสีแดงของซาฟรานีนเป็นแบคทีเรียแกรมลบ (gram nagative bactiria) ) พบมากที่สุดและมีกระบวนการเมแทบอลิซึมที่หลากหลายบางกลุ่มสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้คล้ายพืช บางกลุ่มสามารถดำรงชีวิตโดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟต์ (H₂S) และให้ซัลเฟอร์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่น เพอเพิลซัลเฟอร์แบคทีเรีย (purple sulfur bacteria) บางกลุ่มมีบทบาทช่วยตรึงแก๊สไนโตรเจนในอากาศมาสร้างเป็นสารประกอบไนโตรเจนในดิน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช เช่น ไรโซเบียม (Rhizobium sp.) ในปมรากพืชตระกูลถั่ว เป็นต้น

ภาพไรโซเบียม (Rhizobium sp.) ในปมรากพืชตระกูลถั่ว (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 176)

2. กลุ่มคลาไมเดีย (Chamydias) เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่เป็นปรสิตในเซลล์สัตว์และทำให้เกิดโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์ เช่น โรคโกเรียหรือหนองใน เป็นต้น

3. กลุ่มสไปโรคีท (Spirochetes) เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่มีรูปทรงเกลียว มีความยาวประมาณ 0.25 มิลลิเมตร มีการดำรงชีวิตแบบอิสระและบางสปีชีส์เป็นสาเหตุของโรคซิฟิลิส โรคฉี่หนู เป็นต้น

ภาพแสดง ก. แบคทีเรียกลุ่มคลาไมเดียที่ทำให้เกิดโรคโกโนเรีย ข. แบคทีเรียกลุ่มสไปโรคีทที่ทำให้เกิดโรคซิฟิลิส ค. แบคทีเรียกลุ่มสไปโรคีทที่ทำให้เกิดโรคฉี่หนู (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 177)

Spirochetes (microscope)

4. แบคทีเรียแกรมบวก (Gram Positive Bacteria) เป็นยูแบคทีเรียที่พบแพร่กระจายทั่วไปในดิน อากาศ บางสปีชีส์สามารถผลิตกรดแลกตริกได้ เช่น Lactobacillus sp. จึงนำมาใช้ในอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น การทำเนย ผักดอง และโยเกิร์ต เป้นต้น บางสปีชีส์ เช่น Streptomyces sp. ใช้ทำยาปฏิชีวนะ เช่น ยาสเตร็บโตมัยซิน ยาเตตราไซคลิน เป็นต้น บางสปีชีส์ เช่น Bacillus sp. สามารถสร้างเอนโดสปอร์ (endospore) ทำให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ดีและบางสปีชีส์เป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคแอนแทรกซ์

Structure of Gram Positive Cell Wall

Endospore Formation

การสร้างเอนโดสปอร์ภายในเซลล์ของยูแบคทีเรีย 1 สปอร์ต่อเซลล์ จัดเป็นการสืบพันธู์หรือไม่เพราะเหตุใด ?

คำตอบ ไม่จัดเป็นการสืบพันธุ์ เพราะมีจำนวนเซลล์เท่าเดิม

ภาพแบคทีเรียแกรมบวก ก. รูปร่างของ Lactobacillus sp. ข. เอนโดสปอร์ของ Bacillus sp. (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 177)

ภาพไมโคพลาสมา (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 177)

ยูแบคทีเรียแกรมบวกอีกกลุ่มหนึ่งเป็นกลุ่มที่ไม่มีผนังเซลล์ มีเพียงเยื่อหุ้มเซลล์ที่ประกอบด้วยชั้นของไขมันได้แก่ ไมโคพลาสมา (mycoplasma) เป็นเซลล์ที่มีขนาดเล็กสุดประมาณ 0.2-0.3 ไมโครเมตร สามารถเจริญและสืบพันธุ์ได้นอกเซลล์โฮสต์ ส่วนใหญ่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอื่น แต่มีบางสปีชีส์ที่เป็นสาเหตุให้เกิดโรคปอดบวมในคนและวัว

5. ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) เป็นแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ มีสารสีเช่น คลอโรฟิลล์ เอ แคโรทีนอยด์ และไฟโคบิลินอยู่ภายในถุงแบน ๆ ที่เยื่อหุ้มเซลล์พบแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายทั้งในแหล่งน้ำจืด น้ำเค็ม บางสปีชีส์พบในน้ำพุร้อนและภายใต้น้ำแข็งของมหาสมุทร จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดคะเนได้ว่าไซยาโนแบคทีเรียทำให้ออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มมากขึ้นในโลกยุคนั้นและก่อให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่หายใจโดยใช้ออกซิเจนในปัจจุบัน

ไซยาโนแบคทีเรียเป็นผู้ผลิตที่สำคัญในระบบนิเวศและบางชนิดสามารถตรึงไนโตรเจนในอากาศให้เป็นสารประกอบไนเตรต เช่น แอนาบีนา (Anabaena) นอสตอก (Nostoc) ออสซิลลาทอเรีย(Oscillatoria)

ภาพไซยาโนแบคทีเรีย ก. แอนาบีนา ข. นอสตอก ค. ออสซิลลาทอเรีย (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 178)

ANABAENA CYANOBACTERIA

แหนแดงในนาข้าว

Azolla sp.

การนำแหนแดงมาเลี้ยงในนาข้าว

เพราะเหตุใดเกษตรกรจึงนิยมนำแหนแดง ซึ่งมีแอนาบีนาอาศัยอยู่ด้วยมาเลี้ยงในนาข้าว

คำตอบ แหนแดงที่มีแอนาบีนาอาศับอยู่ในโพรงใบช่วยในการตรึงไนโตรเจนจากอากาศมาสร้างเป็นสารประกอบไนเตรต เป็นการเพิ่มปุ๋ยไนโตรเจนให้กับดิน เพราะฉะนั้นจึงนิยมเลี้ยงแหนแดงในนาข้าว

แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในระบบนิเวศ เนื่องจากมีการดำรงชีวิตแบบภาวะการย่อยสลายจึงทำให้เกิดการหมุนเวียนสารในระบบนิเวศ มีการนำแบคทีเรียมาใช้กำจัดขยะที่มีมากในเมืองใหญ่ การสลายคราบน้ำมันในทะเลมหาสมุทร ซึ่งเป็นปัญหาที่สำคัญที่มีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่ดำรงชีวิตอยู่ในบริเวณนั้น การกำจัดสารเคมีตกค้างจากการเกษตร นอกจากนี้อาร์เคียแบคทีเรียบางกลุ่มสามารถสลายกากของแข็งจากขยะให้เป็นปุ๋ยซึ่งสามารถนำมาใช้ประโยชน์ต่อไป ในด้านการหมุนเวียนสารในระบบนิเวศพบว่าแบคทีเรียหลายกลุ่มที่สามารถตรึงไนโตรเจน เช่น แบคทีเรียในกลุ่มไรโซเบียม อะโซโตแบคเตอร์และไซยาโนแบคทีเรีย ทางด้านอุตสาหกรรมได้นำยูแบคทีเรียมาใช้ในการผลิตสารเคมี เช่น แอซีโตน กรดแลกติก ยาปฏิชีวนะหลายชนิดและผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น น้ำส้มสายชู ปลาร้า ผักดอง ปลาส้ม นมเปรี้ยวและเนยแข็งเป็นต้น ดังภาพที่ 20-24

ภาพแสดงผลิตภัณฑ์จากแบคทีเรีย (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 175)

ยูแบคทีเรียเป็นสาเหตุการเกิดโรคหลายโรค เช่น โรคปอดบวม วัณโรค อหิวาตกโรค โรคฉี่หนู โรคแอนแทรกซ์ เพื่อให้นักเรียนได้ตระหนักถึงประโยชน์และโทษจากแบคทีเรียและผลกระทบที่มีต่อการดำรง ชีวิตของมนุษย์

กิจกรรมทดสอบหลังเรียน
"ให้นักเรียนเขียนผังมโนทัศน์ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต ใน อาณาจักรมอเนอรา"

.......................................................................................

เอกสารอ้างอิงและแหล่งเรียนรู้เพิ่มเติม

ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. กระทรวงศึกษาธิการ. คู่มือครูสาระ

การเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 5. องค์การค้าคุรุสภา. กรุงเทพฯ. 2547.

ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. กระทรวงศึกษาธิการค. หนังสือเรียนสาระ

Bauer, Penelope Hanchey, Magnoli, Micheal A., Alarez, Armand, Chang-Van Horn, Dorothy and

Gomes, Delilah Taylor. Experiences in Biology. Laidlaw Brothers Publishers. Illinois.

1977.

http://www.ba-education.demon.co.uk/dna/mitosis.jpg

http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/img/bimeiosis.gif

http://www.cellsalive.com/mitosis.htm