แนวคิดด้านวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

  วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

แนวคิดด้านวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

ลามาร์ค (Lamarckian theory) กฏแห่งการใช้และไม่ใช้ (Law of use and disuse) โดยยึดหลักการดังนี้คือ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตจะผันแปรไปตามสภาพแวดล้อม  สัตว์ที่อยู่ในสปีชีส์เดียวกันย่อมมีแบบพื้นฐานเหมือนกัน การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นย่อมมีประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตนั้น

ดาร์วิน (Darwin's theory) ทฤษฏีการคัดเลือกตามธรรมชาติ กล่าวว่า สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันย่อมแตกต่างกันบ้างเล็กน้อย เรียกว่า variation สิ่งมีชีวิตมีลูกหลานจำนวนมากตามลำดับเรขาคณิต สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องมีการต่อสู้เพื่อความอยู่รอดแปรผันให้ เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม และสืบพันธุ์ถ่ายทอดไปยัง
ลูกหลาน  สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดที่อยู่รอดและดำรงเผ่าพันธุ์ของตน ไว้ ทำให้เกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติเกิดความแตกต่างไป จากสปีชีส์เดิมมากขึ้นจนเกิดสปีชีส์ใหม่

ทฤษฎีวิวัฒนาการแผนใหม่ (Modern theory of evolution)

ทฤษฎีการผ่าเหล่า (Mutation theory) ยีนอาจเกิดการเปลี่ยน แปลงได้อย่างกะทันหัน ทำให้เกิดลักษณะใหม่ที่ผิดไปจากบรรพบุรุษและสามารถถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวไปยังลูกหลานรุ่นต่อๆ ไปได้

ทฤษฎีการสืบเนื่องของเซลล์สืบพันธุ์ (Theory of the Continuity of the Germ Plasm) กล่าวว่า ลักษณะที่จะถ่ายทอดไปยังลูก หลานจะต้องเป็นลักษณะที่เกิดจากยีนในเซลล์สืบพันธุ์ มิใช่ยีน ในเซลล์ร่างกาย

หลักฐานที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าวิวัฒนาการมีจริง

1. หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต

ซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต (fossil) จะมีสาร C ค้างอยู่ และ ส่วนหนึ่งคือ 14C ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสี จะสลายตัวไป อย่างช้า ๆ เหลือครึ่งหนึ่งของเดิมทุก ๆ 5,568 ปี จึงสามารถ คำนวณหาอายุ โดยการวิเคราะห์หาปริมาณ 14C ที่เหลืออยู่ในซากดึกดำบรรพ์นั้น

2. หลักฐานจากการเจริญของเอมบริโอ

3. หลักฐานจากการศึกษาชีววิทยาในระดับโมเลกุล DNA เป็นตัวกำหนดโครงสร้างของโปรตีน การศึกษาเปรียบเทียบความแตกต่างของโปรตีนในสิ่งมีชีวิตจึงเท่ากับเป็นการศึกษาเปรียบเทียบความแตกต่างของยีน (DNA) ทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตปัจจุบันมีการตรวจหาความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันของสิ่งมีชีวิตเชิงวิวัฒนาการ จะศึกษาจากโปรตีน

4. หลักฐานทางสรีรวิทยา

 กลไกของวิวัฒนาการ     กลไกของวิวัฒนาการที่สำคัญ คือ

1. มิวเตชันและความแปรผันทางพันธุกรรม

2. การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

3. การอพยพเข้าและการอพยพออก

4. ขนาดของประชากร การผสมพันธุ์ภายในสายพันธุ์เดียวกัน เรียกว่า อินบรีดดิง(inbreeding) มีผลทำให้ความถี่ของยีน(gene ferqueney) หรือความถี่ของจีโนไทป์ (genotype frequeney) เปลี่ยนแปลงไปเกิดการวิวัฒนาการของประชากรเกิดขึ้น วิวัฒนาการร่วมกัน (coevolution) หมายถึง การวิวัฒนาการร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดจนสามารถอยู่ร่วมกันได้ในสภาวะสมดุล เช่น การคัดเลือกตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นกันพันธุ์กระต่ายที่ต้านทานเชื้อไวรัส การวิวัฒนาการร่วมกันมักพบอยู่เสมอ ๆ ระหว่าง พืช กับ เชื้อแบคทีเรีย พืช กับเชื้อไวรัส สัตว์กับจุลินทรีย์ต่าง ๆ ยารักษาโรคและยาปฏิชีวนะที่นำมาใช้รักษาโรคที่ติดเชื้อแบคทีเรียอย่างได้ผลในอดีตปัจจุบันพบว่าแบคทีเรียดื้อยาปฏิชีวนะดังกล่าว จึงรักษาโรคไม่หาย เพราะเกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติโดยกลไกลทางพันธุกรรมของเชื้อแบคทีเรีย การดื้อสารฆ่าแมลง เช่น การใช้ดีดีที ฆ่าแมลง ครั้งแรกได้ผลเกือบ 100% ต่อมาแมลงดื้อยาเกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติขึ้น การคัดเลือกตามธรรมชาติในคน เช่น การระบาดของโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (sickle cell anemia) ถูกควบคุมโดยยีนในออโตโซม

      1) คนที่มีจีโนไทป์โฮโมไซโกต ซึ่งเป็นยีนด้อยจะแสดงอาการโลหิตจางรุนแรงถึงตายตั้งแต่วัยเยาว์

     2) คนที่มีจีโนไทป์โฮโมไซโกต์ สำหรับยีนเด่น มีเลือดปกติ มักเสียชีวิตด้วยไข้มาเลเรีย หากได้รับเชื้อชนิดรุนแรง

     3) คนที่มีจีโนไทป์เฮเตอโรไซโกต จะมีเลือดปกติ และทนทาน ต่อเชื้อเมเลเรียได้ดี

สปีชีส์ หมายถึง กลุ่มหรือประชากรของสิ่งมีชีวิตที่มีกลุ่มยีน (gene pool)ร่วมกัน โดยที่สามาชิกของประชากรนั้นสามารถถ่ายทอดยีนหรือทำให้เกิดยีนโฟล์วระหว่างกันและกันได้ (หมายถึง ผสมพันธุ์กันได้ และมีลูกไม่เป็นหมัน)

กลไกแบ่งแยกทางการสืบพันธุ์ แยกได้ 2 ระดับ คือ

1. กลไกการแบ่งแยกก่อนระยะไซโกต เป็นกลไกที่ป้องกันไม่ให้เซลล์สืบพันธุ์จากทั้ง 2 สปีชีส์ได้มาสัมผัสกัน
เนื่องจาก

                   -  เวลาในการผสมพันธุ์แตกต่างกัน

                 -    สภาพนิเวศวิทยาที่ต่างกัน เช่น กบที่อาศัยในสระน้ำ กับพวกที่อาศัยในหนองบึงใหญ่

                 -    พฤติกรรมการเกี้ยวพาราสีที่ต่างกัน เช่น มีสัญญาณหรือฟีโร โมนที่ต่างกัน

                 -    โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์แตกต่างกัน

                  -   สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน เช่น ละอองเรณู ของมะม่วง ไปตกบนยอดเกสรตัวเมียของมะกรูดจะไม่สามารถ ผสมกันได้

2. กลไกการแบ่งแยกระยะหลังไซโกต

                 - ลูกผสมตาย (hybrid inviability) ก่อนที่จะถึงวัยเจริญพันธุ์

                 - ลูกผสมเป็นหมัน (hybrid sterillty) ส่วนมากมักเกิดกับเพศผู้

                 - ลูกผสมล้มเหลว (hybrid breakdouwn) ลูกผสม F1 มีความ อ่อนแอ ให้กำเนิดลูกผสมรุ่น F2 ได้แต่
มักตายในระยะแรกของ การเจริญ หรือเป็นหมัน

โพลีพลอยดี (Polyploidy) หมายถึง การเพิ่มจำนวนชุดของ โครโมโซมจาก 2n  3n 4n ฯลฯ ทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตใหม่ ๆ (Species ใหม่ ๆ ) เป็นผลดีในการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร เช่น ได้ผลไม้ที่มีผลใหญ่

การเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการในประชาการของสิ่งมีชีวิตมี 2 รูปแบบ คือ

1. ประชากรมีการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการแบบค่อยเป็นค่อยไป จนแตกต่างจากประชากรเดิม คือ สิ่งมีชีวิตสปีชีส์หนึ่งเปลี่ยน แปลงวิวัฒนาการไปเป็นสปีชีส์ใหม่เรียกว่าวิวัฒนาการสายตรง หรืออะนาเจเนซิส (anagenesis)

2. ประชากรหนึ่งอาจเติบโตและแตกแยกออกเป็นประชากรย่อย ๆ ตามโครงสร้างทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน
จนกระทั่งแยก ออกเป็นยีนพูลที่ต่างกันกลายเป็นสปีชีส์ที่ต่างกัน เรียกว่าการ แยกแขนงสปีชีส์ หรือสปีชีส์เอชัน (speciation)หรือ คลาโดเจเนซิส (Cladogenesis)

วิวัฒนาการของมนุษย์

        Kingdon = Animalia     
                       Phylum = Chordata 
                                      Class = Mammalia 
                                                      Order = Primate 
                                                                 Family = Hominidae 
                                                                                      Genus = Homo 
                                                                                                         Species = H.sapiens

สรุปเปรียบเทียบระดับ ขนาดสมอง และเครื่องมือเครื่องใช้ ของมนุษย์ชนิดต่าง ๆ 
Australopithecus ระดับ : ลิงวานรที่คล้ายลิงและคล้ายมนุษย์(prehuman) ขนาดของสมอง : 450-700 ลบ.ซม. เครื่องมือที่ใช้ : เป็นวัสดุต่าง ๆ ในธรรมชาติ 
Homo habilis ระดับ : บรรพบุรุษมนุษย์ (ancestral man) ขนาดของสมอง : 680-800 ลบ.ซม. เครื่องมือที่ใช้ : ประดิษฐ์เครื่องมือหินกระเทาะ เป็นที่เชื่อว่า บรรพบุรุษมนุษย์อาจใช้ไม้ กระดูก หรือเขาสัตว์เป็นเครื่องมือ นอกจากหินกระเทาะด้วย 
Homo erectus ระดับ : มนุษย์แรกเริ่ม (early man) ขนาดของสมอง : 750-1200 ลบ.ซม. เครื่องมือที่ใช้ : ใช้ขวานหินไม่มีด้ามในยุคหินเก่าอยู่ในถ้ำ และรู้จักใช้ไฟ 
H.s.neanderthalensis ระดับ : ,มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthal man) ขนาดของสมอง : 1450 ลบ.ซม. เครื่องมือที่ใช้ : ใช้หินเหล็กไฟ ทำขวานหิน และมีด้าม ในยุค กลางหินเก่า 
H.s.sapiens ระดับ : มนุษย์ปัจจุบันโครมันยอง (Cro-Magnon man) ขนาดของสมอง : 1350-1500 เครื่องมือที่ใช้ : รู้จักใช้เครื่องมือ ทำด้วยกระดูก ในยุคปลายหิน เก่า และประดิษฐ์เครื่องมือต่าง ๆ ขึ้นในยุคหินกลางและยุคหิน ใหม่ เช่น มีด ขวาน ค้อน จอบ ฯลฯ วิวัฒนาการไปเป็นมนุษย์ มีวิวัฒนาการเริ่มต้นจากซากดึกดำ บรรพ์ที่อยู่ในสปีชีส์ออสตราโลพิเทคัส อาฟฟาเรนซีส (Australopithecus afarensis) มีวิวัฒนาการต่อไปเป็นสายจีนีส โฮโม(Homo) ซึ่งมีวิวัฒนาการต่อไปเป็นมนุษย์

วิวัฒนาการของมนุษย์ Australopithecus afarensis คือ

1. A.afarensis เป็นสปีชีส์ที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดของจีนัสออสตรา โลพิเทคัส - ฟัน ขนาดใหญ่กว่ามนุษย์ปัจจุบัน กินผลไม้เป็นอาหาร สามารถกัดกินเมล็ดพืชที่มีเปลือกแข็งได้ - ขนาดสมอง ใกล้เคียงกับลิงอุรังอุรัง - โครงกระดูกที่ค่อนข้างสมบูรณ์ - รูปร่างของ A afarensis มีรูปร่างกึ่งกลางระหว่างมนุษย์กับ ลิงซิมแพนซี

2. Homo habilis มีวิวัฒนาการต่อจาก A.afarensis และวิวัฒนา การต่อไปเป็น H.erecutus

3. Homo erectus ซากดึกดำบรรพ์ที่พบที่เกาะชวา เรียกว่า มนุษย์ชวา พบที่ประเทศจีน เรียกว่ามนุษย์ปักกิ่ง มีรูปร่างใหญ่ กระดูกใหญ่แข็งแรงกว่ามนุษย์ปัจจุบัน สมองใหญ่ขึ้นประมาณ 800-1,000 รู้จักใช้เครื่องมือหิน รู้จักใช้ไฟในการทำอาหาร มีการ สร้าง
ที่พักมีสังคมแบบล่าสัตว์

4. Homo sapiens มีวิวัฒนาการแบ่งออกเป็น 2 ช่วง คือ มนุษย์ยุค แรก (Archaic Humans) และมนุษย์ยุคใหม่ (Modern Human) ขนาดสมอง 1,300 cm3 รูปร่างเตี้ยสั้นกว่ามนุษย์ปัจจุบัน น้ำหนัก มากและแข็งแรงกว่าอยู่ได้ในสภาพอากาศหนาวเย็น การเปลี่ยนแปลงจากมนุษย์ยุคแรกเป็นมนุษย์ยุคใหม่ มนุษย์ ยุคใหม่ร่างกายเล็กกว่า มีวิวัฒนธรรมที่เจริญกว่ามาก อาศัย วิวัฒนาการทางวัฒนธรรมมาช่วยทำให้อยู่รอดและแพร่พันธุ์ได้ ดี ขนาดสมองของมนุษย์เป็นไปอย่างก้าวกระโดด ขนาดสมอง มีส่วนเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการทางด้านวัฒนธรรม ทำให้ สามารถถ่ายทอดพฤติกรรมจากรุ่นหนึ่งไปอีกชั่วรุ่นหนึ่งดัด แปลงพฤติกรรมและนำเอาวัตถุรอบ ๆ ตัวมาดัดแปลงให้เป็น ประโยชน์ต่อตนเองได้ มีความสามารถในการอยู่รอดได้สูง

 แหล่งขอมูล สสวท.ชีววิทยา