วิวัฒนาการคืออะไร
วิวัฒนาการ-------Speciation/Extinction...ฯลฯ--------------> ความหลากหลายทางชีวภาพ
ความหมายของวิวัฒนาการ (Evolution)
การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตที่ปรากฏขึ้นในระหว่างชั่วรุ่น (Generation) ดาร์วินกล่าวว่าเป็นการสืบทอดเผ่าพันธุ์ที่มีการเปลี่ยนแปลง (Descent with modification) โดยการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในทุกระดับตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรม ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะรูปร่าง สรีรวิทยา และพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างจากบรรพบุรุษ
ประวัติการศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
1.ยุคก่อนทฤษฏีดาร์วิน – เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งไม่มีชีวิต (Spontaneous generation)
- Francesco Redi และ Louise Pasteue ทำการทดลองและพิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวิตต้องเกิดจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น
- Georges Cuvier เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตมีจุดกำเนิดที่แตกต่าง แต่จะคงที่ในรูปแบบนั้นจนกว่าจะสูญพันธุ์ (fixity of species) เช่นเดียวกับ Charles Lyell
-Jeau Baptiste Lamarck - นักชีววิทยาชาวฝรั่งเศสได้เสนอความคิดในเรื่องวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตไว้เป็น 2 ประเด็น คือ กฎแห่งการใช้และไม่ใช้ (Law of use and Disuse) และ กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่ (Law of inheritance acquired characters
2.ยุคทฤษฏีดาร์วิน (ค.ศ.1859) Charles Darwin - นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ ได้มีโอกาสเดินทางไปกับเรือสำรวจ Beagle ไปยังหมู่เกาะกาลาปากอส พบความแตกต่างของสิ่งมีชีวิต เช่น นกฟินส์ในพื้นที่อาศัยที่มีภูมิประเทศและอาหารที่แตกต่างกัน โดยแนวคิดของ Darwin สอดคล้องกับแนวคิดของ Wallace เรียกว่า “ทฤษฏีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Natural Selection)”
3. ยุคการยอมรับทฤษฏีดาร์วิน – นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อในทฤษฏีการคัดเลือกธรรมชาติ แต่ทฤษฏีนี้ยังขาดการสนับสนุนจากหลักการทางพันธุศาสตร์ การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมในเชิงลึก
4. ยุคทฤษฏีโมเดิร์นซินเทซิส
- R. A. Fisher, J. B. S. Haldane and S. Wright นำทฤษฏีวิวัฒนาการของดาร์วินและทฤษฎีการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของเมลเดลมาบูรณาการและตั้งเป็นทฤษฏีขึ้นมาใหม่เรียกว่า Synthetic Theory / Neo-dawinism / Modern Synthesis ทฤษฏีนี้แสดงให้เห็นว่าพันธุศาสตร์และการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นสาเหตุสำคัญในการนำไปสู่การมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
- T. Dobzhansky, E. B. Ford and H. B. D. Keltlewell ทดสอบทฤษฏี Modern Synthesis และสรุปว่า สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีคุณสมบัติในการดำรงความเป็นสปีชีส์ของตนเองได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของลักษณะพันธุกรรมที่มีอยู่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของลักษณะพันธุกรรมสิ่งมีชีวิตนั้นก็จะเปลี่ยนแปลงลักษณะและอาจนำไปสู่การมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตามมา
5. ยุคทฤษฏี Modern Synthesis ประยุกต์
- Motoo Kimura เสนอว่ากระบวนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลมากกว่าเกิดขึ้นจากกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เรียกว่า “ทฤษฏีวิวัฒนาการระดับโมเลกุล (Theory of Molecular Evolution)" เช่น ใช้ความแตกต่างของโปรตีน การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์มาอธิบายการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
** เพื่อความถูกต้องของการศึกษาทฤษฏีวิวัฒนาการ ปัจจุบันจึงมีการบูรณาการกับสาขาวิชาต่างๆ เช่น พันธุศาสตร์ ธรณีวิทยา กายวิภาคศาสตร์ นิเวศวิทยา สรีรวิทยา ชีวเคมีและคัพภะวิทยา **
เอกสารอ้างอิง
พัฒนี จันทรโรทัย.2547.วิวัฒนาการ ความเป็นมาและกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิต.ภาควิชาสัตววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.กรุงเทพมหานคร
กำเนิดโลก
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกได้ถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว โดยเกิดจากกลุ่มแก๊สและฝุ่นผงในอวกาศที่มีการควบแน่นจนเป็นก้อน ผิวโลกในช่วงนั้นจะมีลักษณะเป็นของเหลวที่ร้อนจัดต่อมาเย็นตัวลงจนเกิดการแข็งตัว บรรยากาศของโลกในสมัยแรกยังไม่มีแก๊สออกซิเจน ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยแก๊สเฉื่อย นอกจากนี้ผิวโลกยังไม่มีน้ำในสภาพของเหลวเลย จะเห็นได้ว่าองค์ประกอบของโลกยุคดึกดำบรรพ์นี้มีความแตกต่างจากโลกยุคปัจจุบันมาก อย่างไรก็ตามเมื่อระยะเวลาผ่านไปประมาณ 1,000 ล้านปีหลังจากกำเนิดโลก สิ่งมีชีวิตก็ถือกำเนิดขึ้นและเกิดวิวัฒนาการเรื่อยมาจนถึงในปัจจุบัน
การเกิดทวีป
หลักฐานทางธรณีวิทยาแสดงให้เห็นว่าหลังจากที่โลกเย็นลงเปลือกโลกชั้นนอกประกอบด้วยส่วนที่เป็นภาคพื้นทวีป (Continental Crust) และส่วนที่เป็นภาคพื้นมหาสมุทร (Oceanic Crust) ซึ่งในอดีตเมื่อประมาณ 225 ล้านปีก่อน ส่วนที่เป็นภาคพื้นทวีปมีลักษณะเป็นแผ่นทวีปใหญ่เรียกว่า Pangeae ที่มีมหาสมุทร Panthalassa ล้อมรอบ ต่อมาเกิดการแยกของแผ่นทวีป (Continental drift) ออกเป็น 7 ทวีปในปัจจุบัน
หลักฐานสนับสนุนการแยกตัวของแผ่นทวีป
การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (Plate Tectonic)
ชั้น Lithosphere ประกอบด้วยชั้นเปลือกโลก (Crust) และชั้นแกนโลกส่วนบน โดยชั้นดังกล่าวแบ่งออกเป็นแผ่นๆ เรียกว่า Plate และ Plate สามารถเคลื่อนที่ได้ซึ่งเกิดจากผลของกระแสการพาความร้อนที่อยู่ในชั้นแกนกลางของโลก การเคลื่อนที่ของ Plate ทำให้เกิดเทือกเขาใหม่ แผ่นดินไหว และการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ของแผ่นเปลือกโลก แบ่งเป็น 3 รูปแบบ คือ
ผลที่เกิดจากการแยกตัวของแผ่นทวีป
เอกสารอ้างอิง
พัฒนี จันทรโรทัย.2547.วิวัฒนาการ ความเป็นมาและกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิต.ภาควิชาสัตววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.กรุงเทพมหานคร
กำเนินสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตชนิดแรกเกิดบนโลกเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน หลังจากที่เปลือกโลกเย็นลงและแข็งตัวมากขึ้น “สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นมาได้อย่างไร” ข้อสงสัยนี้ไม่สามารถหาคำตอบได้ชัดเจนแต่มีสมมุติฐานขึ้นมาเพื่ออธิบาย ได้แก่
- Francisco Redi = การเกิดหนอนบนก้อนเนื้อที่ตั้งทิ้งไว้
- Leeuwenhoek = พบสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เกิดจากบรรพบุรุษที่มีชีวิต
- Lazzoro Spallanzani = การเกิดจุลินทรีย์ในน้ำซุบ
- Louise Pasteur = ค้นพบเทคนิคการปลอดเชื้อ
5. สิ่งมีชีวิตเกิดจากวิวัฒนาการทางเคมี (Chemical Evolution) – เป็นสมมุติฐานที่อธิบายคำถาม “สิ่งมีชีวิตเริ่มแรกเกิดขึ้นมาได้อย่างไร” โดยมีองค์ประกอบพื้นฐานในการเกิด
- สารอนินทรีย์ สารอินทรีย์ และน้ำ
- สภาพแวดล้อมที่ไม่มีหรือมีออกซินเจนน้อยมาก
- ระยะเวลาที่ยาวนาน
- แหล่งพลังงาน
Alexander I. Oparin และ J. B. S. Haldane อธิบายการเกิดสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกว่า “สิ่งมีชีวิตเกิดจากวิวัฒนาการทางเคมีอย่างช้าๆ” โดยมีลำดับ คือ
(1) เกิดโมเลกุลของอนินทรีย์สารและอินทรีย์สารขนาดเล็ก --> พิสูจน์โดย Stanley Miller และมีนักวิทยาศาสตร์เสนอเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเกิดสารอินทรีย์บนโลกคือ มาจากชิ้นส่วนอุกาบาตรที่มาจากนอกโลก และปฏิกิริยาระหว่างสารละลายและแร่ธาตุที่มีอยู่ในทะเล
(2) เกิดโมเลกุลของอินทรีย์สารขนาดใหญ่ – เกิดกระบวนการ Polymerization โดยการรวมตัวของอินทรย์สารโมเลกุลเล็กแล้วได้สารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น การเกิดโปรตีนอยด์ (ทดลองโดย Sidney Fox)
(3) เกิดอนุภาคทรงกลม – การจัดโครงสร้างอินทรีย์สารให้อยู่ในรูปของอนุภาคทรงกลมคล้ายกับโครงสร้างพื้นฐานของเซลล์ เกิดเยื่อหุ้มล้อมรอบซึ่งทำหน้าที่แบ่งขอบเขตระหว่างภายในอนุภาคกับสภาพแวดล้อมภายนอกเพื่อควบคุมการแลกเปลี่ยนสารระหว่างภายนอกกับภายในอนุภาค อาจเกิดจาก การให้ความร้อนแก่โปรตีนอยด์ (เสนอโดย Fox) และการนำน้ำออกจากโมเลกุลขนาดใหญ่
(4) เกิดกระบวนการคัดเลือก – อนุภาคทรงกลมในข้อ (3) เรียกว่า Protocell ถ้าเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมก็สามารถเกิดปฏิกิริยาเพื่อพัฒนาต่อจาก Monomer --> Polymer/Coacervate --> Organelle ตามลำดับ
เอกสารอ้างอิง
พัฒนี จันทรโรทัย.2547.วิวัฒนาการ ความเป็นมาและกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิต.ภาควิชาสัตววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.กรุงเทพมหานคร
วิวัฒนาการสารพันธุกรรม
สารพันธุกรรมมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
DNA ----------------------------> mRNA ----------------------------> Protein
สมมุติฐานเกี่ยวกับการเกิดกรดนิวคลีอิค และโปรตีน
1. โปรตีนมีวิวัฒนาการขึ้นมาก่อนกรดนิวคลีอิค (การเกิดโปรตีนอยด์)
2.กรดนิวคลีอิคมีวิวัฒนาการขึ้นมาก่อนโปรตีน (RNA มีวิวัฒนาการขึ้นมาก่อน DNA และโปรตีน)
3.กรดนิวคลีอิค และโปรตีนมีวิวัฒนาการขึ้นมาพร้อมกัน (วิวัฒนาการร่วมกันระหว่าง RNA และ โปรตีนอยด์)
วิวัฒนาการของโปรคาริโอต
1.Heterotrophic Bacteria (ได้รับสารอาหารจากอินทรีย์สารในทะเล)
2.Anaerobic Photosynthesis Bacteria (ใช้พลังงานจากแสงและไฮโดรเจนซัลไฟด์)
6CO2+ 2H2S -----Light-----> C6H12O6+ 12S + 6H2O
3.Autotrophic Bacteria/Cyanobacteria (เกิดออกซิเจนเพิ่มขึ้น ทำหน้าที่เป็น Oxidative (Aerobic) Metabolism สลาย Glucose ได้ CO2น้ำและ พลังงาน (ATP))
โปรคาริโอตเริ่มปรากฏบนโลกเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน โดยมีการคันพบ Stromatolite ซึ่งเกิดจากกลุ่ม Cyanobacteria และ Bacteria ที่มีโครงสร้างเหนียวได้ดึงเอาเม็ดทรายหรือตะกอนให้มาสะสมเป็นซากหินปูนแข็งตัวดังเช่นปรากฏในปัจจุบัน
วิวัฒนาการของยูคาริโอต
จากหลักฐานทางธรณีวิทยาพบว่าเซลล์ยูคาริโอตที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุประมาณ 1.8 พันล้านปี และจากการศึกษาลักษณะของเซลล์ยูคาริโอตในปัจจุบัน พบว่ามีออแกเนล 2 ชนิดที่มีความแตกต่าง คือ Mitochonria และ Chloroplast ซึ่งมี DNA เป็นของตัวเอง จากลักษณะดังกล่าวจึงมีการสันนิษฐานว่าออแกเนลทั้งสอง อาจเป็นเซลล์โปรคาริโอตขนาดเล็กที่เข้าอาศัยอยู่ในเซลล์โปรคาริโอตที่มีขนาดใหญ่กว่า และ Margulis ได้เสนอ ทฤษฏี Endosymbiosis ไว้ 2 รูปแบบ คือ
1.ไมโทคอนเดรีย เกิดก่อนนิวเคลียส
2.นิวเคลียสเกิดก่อนไมโทคอนเดรีย
หลักฐานที่สนับสนุนการเกิดออแกเนล Mitochondria และ Chloroplast โดยวิธี Endosymbiosis
1.เซลล์ยูคาริโอตปัจจุบัน บางชนิดพบว่ามีสิ่งมีชีวิตเข้าไปอาศัยอยู่ในเซลล์ได้ เช่น โปรโตซัว Cyanobacteria
2.DNA ใน Mitochondria และ Chloroplast มีลักษณะเป็นวงแหวนปิดที่ไม่มีโปรตีนฮิสโตนเช่นเดียวกับ DNA ของแบคทีเรีย
3.ขนาดไรโบโซมที่อยู่ในออแกเนล Mitochondria และ Chloroplast มีขนาดเท่ากับไรโบโซมของแบคทีเรีย คือ 70s
4.จากการศึกษาลำดับยีนในจีโนมของออแกเนลพบว่าคล้ายกับที่พบในจีโนมของแบคทีเรีย เช่น จีโนมของคลอโรพลาสต์ คล้ายกับจีโนมของไซยาโนแบคทีเรีย
5.จากการทดสอบยาปฏิชีวนะ พบการยับยั้งการสร้างโปรตีนใน Mitochondria และ Chloroplast เช่นเดียวกับในแบคทีเรีย
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ระยะแรกสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียววิวัฒนาการขึ้นอย่างรวดเร็ว นำไปสู่การคัดเลือกโดยธรรมชาติ เซลล์ขนาดใหญ่สามารถกินเซลล์ขนาดเล็กได้ และมีเมแทบอลิซึมต่ำกว่า จึงต้องการปริมาณสารอาหารน้อยกว่าในมวลเท่ากัน จึงมีโอกาสอยู่รอดมากกว่า แต่เซลล์ขนาดใหญ่ทำให้ปริมาตรเซลล์เพิ่มขึ้นส่งผลต่ออัตราส่วนของพื้นที่ผิว สำหรับการแพร่สารอาหาร แก๊สออกซิเจน และของเสียลดลง จึงเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว เมื่อไม่สามารถพัฒนารูปร่างต่อได้อีกจึงวิวัฒนาการสู่การเพิ่มจำนวนเซลล์ในแต่ละตัวของสิ่งมีชีวิต โดยมีการตั้งสมมุติฐานมาอธิบาย ดังนี้
1.สมมุติฐาน Syncytial หรือ Plasmodial – เสนอโดย Hadi และ Hanson โดยกล่าวว่า บรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มีหลายนิวเคลียส และเยื่อหุ้มเซลล์พัฒนามาล้อมนิวเคลียสแต่ละอัน และมีการเพิ่มขนาดของเซลล์ดังกล่าว สันนิษฐานว่าเป็นจัดกำเนิดของหนอนตัวแบน (Acoelomate Turbellaria)
2.สมมุติฐาน Colonial – เสนอโดย Haeckel และปรับปรุงสมมุติฐานโดย Metschnikoff โดยกล่าวว่า สัตว์หลายเซลล์มีวิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เคลื่อนที่โดยใช้ Flagellum และอยู่รวมกันเป็น Colony สันนิษฐานว่าเป็นจุดกำเนิดของฟองน้ำ
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เมื่อวิวัฒนาการขึ้นมาจะทำหน้าที่ซับซ้อนกว่าสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เนื่องจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีการรวมกลุ่มของเซลล์ที่เหมือนกันแล้วพัฒนาไปเป็นระดับเนื้อเยื่อและอวัยวะตามลำดับ
เอกสารอ้างอิง
พัฒนี จันทรโรทัย.2547.วิวัฒนาการ ความเป็นมาและกระบวนการกำเนิดสิ่งมีชีวิต.ภาควิชาสัตววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.กรุงเทพมหานคร
ทฤษฎีวิวัฒนาการของชาร์ล ดาร์วิน
ทฤษฎีวิวัฒนาการของ Darwin กล่าวอย่างง่ายๆ ในคำนำของหนังสือ The Origin of Species ว่า“จำนวนตัวของแต่ละสปีชีส์เกิดมามากกว่าที่มันจะอยู่รอดได้ ลูกหลานที่เกิดมาต้องดิ้นรนเพื่อจะอยู่รอดให้ได้ ถ้าสิ่งมีชีวิตตัวใดมีลักษณะหรือความสามารถที่เป็นประโยชน์ต่อตัวมันเองภายใต้สภาวะสิ่งแวดล้อมที่ซับซ้อนและแปรปรวน สิ่งมีชีวิตนั้นมีโอกาสจะอยู่รอดสูง ดังนั้นถือว่ามันได้ถูกคัดเลือกทางธรรมชาติ จากหลักการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากพ่อแม่สู่ลูก ชนิดพันธุ์ที่คัดไว้จะออกลูกออกหลานต่อไปในรูปแบบลักษณะที่ปรับตัวเข้าสิ่งแวดล้อมต่อไป”
จากเนื้อหาในหนังสือ มีใจความสำคัญคือ
- Descent with Modification คือ การเปลี่ยนแปลงสืบจากบรรพบุรุษ โดยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่บนโลก เปลี่ยนแปลงสืบมาจากสปีชีส์บรรพบุรุษหนึ่งในอดีต หมายถึงความเป็นเอกภาพของสิ่งมีชีวิตบนโลก (Unity of life) สปีชีส์ใหม่ที่เปลี่ยนแปลงสืบมาจากสปีชีส์บรรพบุรุษนั้นได้แพร่กระจายไปอยู่อาศัยที่ถิ่นที่อยู่ที่หลากหลาย เมื่อเวลาผ่านไปหลายล้านปี ได้มีการสะสมลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเป็นลักษณะทำให้สปีชีส์เหล่านั้นมีความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและวิถีชีวิตเฉพาะของแต่ละสปีชีส์
ประวัติวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นเหมือนกับต้นไม้ที่แตกกิ่งก้านสาขาจากลำต้นเดียวกัน และปลายของกิ่งไม้แต่ละกิ่งคือสปีชีส์ที่ใหม่ที่สุดที่ยังมีชีวิตอยู่ในโลกปัจจุบัน จุดแตกแขนงของต้นไม้เปรียบเสมือนกับสปีชีส์บรรพบุรุษของสายวิวัฒนาการที่แตกกิ่งออกมาจากจุดนั้น
ภาพที่ 1 Descent with Modification
ที่มา: http://www.bio.miami.edu/dana/pix/tree_o_life1.jpg
- Natural selection แนวคิดนี้ Darwin ได้จากการอ่านบทความของ Thomas Malthus ซึ่งกล่าวถึงประชากรมนุษย์จำนวนมากทรมานกับโรคร้าย ภาวะข้าวยากหมากแพง ปัญหาการไร้ที่อยู่อาศัย และสงคราม ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ประชากรมนุษย์เพิ่มจำนวนสูงขึ้นมากกว่าการเพิ่มจำนวนของอาหารและทรัพยากรอื่นๆ โดยในธรรมชาติ แต่ละรุ่นของการสืบพันธุ์ ปัจจัยสิ่งแวดล้อมได้กลั่นกรองลักษณะที่แปรผันในธรรมชาติ โดยคัดเลือกลักษณะบางลักษณะไว้มากกว่าลักษณะอื่น ตัวสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะนั้นก็ถูกคัดเลือกโดยธรรมชาติให้ผลิตลูกได้มากกว่าสิ่งมีชีวิตตัวอื่นที่ไม่มีลักษณะนั้นที่ไม่มีลักษณะนั้น ความแตกต่างในเรื่องความสำเร็จในการสืบพันธุ์นี้เองที่เป็นผลทำให้ลักษณะที่ถูกคัดเลือกไว้มีสัดส่วนมากขึ้นในประชากรรุ่นถัดไปและนำไปสู่วิวัฒนาการ (อุทยานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์, 2552)
ภาพที่ 2 Natural selection
ที่มา:http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/selection/boxes.gif
ประเด็นสำคัญในแนวคิดของ Darwin คือ
1. การเพิ่มพูนมากเกินพอ (Overproduction) สิ่งมีชีวิตทั้งหลายมีความสามารถผลิตลูกได้มากกว่าที่จะมีชีวิตอยู่รอด
2. ความแปรผัน (Variation) สมาชิกของสิ่งมีชีวิตมีความแปรผัน ซึ่งรวมไปถึงความแปรผันของรูปร่างหรือพฤติกรรม
3. การต่อสู้เพื่อความอยู่รอด (Struggle for existence) จากการที่สิ่งมีชีวิตมีสมาชิกเป็นจำนวนมาก สมาชิกเหล่านั้นจึงต้องต่อสู้เพื่อความอยู่รอด ทั้งนี้เป็นผลมาจากทรัพยากรที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิตมีจำนวนจำกัด
4. สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดเท่านั้นจึงมีชีวิตรอด (Survival of fitness) เนื่องจากสมาชิกของสิ่งมีชีวิตมีความแปรผัน ทำให้สมาชิกบางตัวแข็งแรง บางตัวอ่อนแอ ฉะนั้นตัวที่แข็งแรงและเหมาะสมที่สุดจึงจะมีชีวิตอยู่รอดและสืบพันธุ์ให้ลูกต่อไป
5. ถ่ายทอดลักษณะที่ดีเด่น (Inheritance of superior traits) มีลักษณะดีเด่นที่เป็นผลมาจากความแปรผันและเป็นลักษณะที่ทำให้สิ่งมีชีวิตมีชีวิตอยู่รอดจะถูกถ่ายทอดไปยังลูกในรุ่นต่อไป
จากแนวคิดวิวัฒนาการในอดีต ปัจจุบันวิทยาการที่ก้าวหน้าทำให้มีการศึกษาวิวัฒนาการถึงในระดับโมเลกุล นำไปสู่การพัฒนาของแนวคิดวิวัฒนาการที่ชัดเจนมากขึ้น
การเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่มีผลต่อวิวัฒนาการ
วิวัฒนาการจะเกิดขึ้นได้ในระดับประชากรเท่านั้น ซึ่งประชากรก็หมายถึงกลุ่มที่สิ่งมีชีวิต ที่เป็นชนิดเดียวกันที่สามารถผสมพันธุ์กันได้ตามธรรมชาติทําให้มีการถ่ายทอดหรือ แลกเปลี่ยนยีนกันได้ อย่างอิสระ ถ้าพิจารณายีนทั้งหมดที่มีอยู่ในประชากรหนึ่งจะเรียกว่ากลุ่มของยีน (gene pool)
1.การกลายยีน (Mutation)เป็นการทำให้เกิดอัลลีลใหม่ ซึ่งไม่เคยมีในประชากรนั้น หรืออีกนัยหนึ่งคือ การที่ยีนหนึ่งเปลี่ยนไป เป็นอีกยีนหนึ่งอย่างกะทันหัน ทำให้ความถี่ยีนและจีโนไทป์ในประชากรเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม การกลายมีทั้ง การกลายยีนที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวไม่เกิดซ้ำอีก การกลายของยีนที่เกิดขึ้นทุกรุ่น ทำให้ความถี่ของยีนในประชากรเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ภาพที่ 1 Mutation
ที่มา :http://smithlhhsb122.wikispaces.com/file/view/Mutations_chart.jpg/459071638/Mutations_chart.jpg
2. การคัดเลือก (Selection) การคัดเลือกมีทั้งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ (Natural selection) และการคัดเลือกโดยมนุษย์ (Artificial selection) มีทั้งการคัดเลือกลักษณะข่มไม่สมบูรณ์ทิ้ง การคัดเลือก Heterozygote ไว้ การคัดเลือก Heterozygote ทิ้ง ในกรณี Natural selection อาจใช้เวลานับแสนนับล้านปีก็ยังไม่สามารถที่จะกำจัดยีนใดยีนหนึ่งออกจากประชากรได้อย่างหมดสิ้น แต่ถ้าใช้การคัดเลือกแบบ Artificial selection การเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนจะทำได้เร็วกว่า
ภาพที่ 2 Selection
ที่มา:http://abyss.uoregon.edu/~js/images/selection_change.gif
3. อิทธิพลประชากรขนาดเล็ก (Genetic drift)จากปัจจัยที่มีผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากรขนาดใหญ่ คือ การอพยพ การคัดเลือก และ การกลายพันธุ์ ซึ่งมีทิศทางแน่นอน สามารถทำนายความถี่ของยีนในประชากรรุ่นต่อไปได้ แต่ในประชากรที่มีขนาดเล็กเกินไป มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ยีนในประชากรเพิ่มขึ้นหรือลดลง (Fluctuations) จากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง ทั้งนี้มีทิศทางการเปลี่ยนแปลงไม่แน่นอน โดยขึ้นอยู่กับโอกาส (Chance) หรือเกิดขึ้นแบบสุ่ม (Random drift หรือ Random genetic drift) ของขั้นตอนการจับคู่ผสมพันธุ์ เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า อิทธิพลของประชากรขนาดเล็ก (genetic drift) หากประชากรยิ่งมีขนาดเล็ก ก็ยิ่งจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากร
ภาพที่ 3 Genetic drift
ที่มา : https://www.lds.org/bc/content/ldsorg/topics/book-of-mormon-dna/drift[1].png
4. การอพยพ (Migration)เป็นขบวนการเคลื่อนย้ายกลุ่มคน สัตว์ หรือพืช จากที่แห่งหนึ่งไปยังอีกแห่งหนึ่งซึ่งเป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากร ขบวนการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนโดยวิธีนี้ นิยมใช้ในทั้งพืชและสัตว์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพืชหรือสัตว์พันธุ์ดั้งเดิมในท้องถิ่นให้ผลผลิตต่ำ โดยการอพยพมีผลต่อการการไหลของยีน (Gene flow)
ภาพที่ 4 Migration
ที่มา :http://img1.mxstatic.com/wallpapers/1d9064ff16d5a8e9a071189ee1677abf_large.jpeg
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด
The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.
Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. Privacy. , All Rights Reserved.
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)