วิวัฒนาการ คืออะไร
วิวัฒนาการ คือ การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเปลี่ยนไปจากบรรพบุรุษ และสามารถ ถ่ายทอดลักษณะนี้ไปยังรุ่นต่อไป ท าให้ลูกหลานที่เกิดขึ้นมีลักษณะแตกต่างจากบรรพบุรุษ และถูก คัดเลือกให้มีชีวิตอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่ต่างกันในระยะเวลาที่ยาวนาน
หลักฐานที่บ่งบอกถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
- ซากดึกดำบรรพ์ / ฟอสซิล
- หลักฐานจากกายวิภาคเปรียบเทียบ ได้แก่
- โครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายกัน แต่ทำหน้าที่ต่างกัน เรียกว่า homologous structure
- โครงสร้างที่ทำหน้าที่เดียวกัน แต่มีโครงสร้างต่างกัน เรียกว่า analogous structure
- หลักฐานจากวิทยาเอ็มบริโอเปรียบเทียบ
- หลักฐานด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล
- หลักฐานทางชีวภูมิศาสตร์
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของนักวิทยาศาสตร์
1. ชอง ลามาร์ก (Jean Lamarck)
- กฎการใช้และไม่ใช้ (law of use and disuse) คือ อวัยวะส่วนใดที่มีการใช้งานมากจะมี ขนาดใหญ่และแข็งแรงขึ้น ขณะที่อวัยวะที่ไม่ค่อยได้ใช้งานจะอ่อนแอและเสื่อมลงไป
- กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่ (law of inheritance of acquired characteristic) คือ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นภายในชั่วรุ่นนั้น สามารถ ถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้
2. ชาร์ลส์ ดาร์วิน
- ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (theory of natural selection) คือ สิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นรุ่นลูกหลานที่มีลักษณะแตกต่างจากบรรพบุรุษ แต่ลักษณะที่เหมาะสมเท่านั้นจะถูก คัดเลือกให้ดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมนั้น เรียก การปรับตัวเชิงวิวัฒนาการ (evolutionary adaptation) ของสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเพื่อเกิดเป็นสปีชีส์ (species) ใหม่
- ดาร์วินสรุปว่า “การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นแรงผลักดันที่ก่อให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต”
3. เอินส์ เมียร์ ได้สรุปแนวคิดของดาร์วินไว้ว่า
- การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวมีความสามารถในการอยู่รอดและให้กำเนิด ลูกหลานต่างกัน
- การคัดเลือกโดยธรรมชาติเกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งแวดล้อมที่ประชากรอาศัยอยู่กับ ลักษณะความแปรผันทางพันธุกรรมของสมาชิกในประชากร
- ผลจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้ประชากรมีการปรับตัวเชิงวิวัฒนาการให้สามารถ ดำารงชีวิตอยู่ได้ในสิ่งแวดล้อมนั้น
พันธุศาสตร์ประชากร
- ประชากร คือ สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่รวมกันในพื้นที่หนึ่งๆ ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง สามารถ ผสมพันธุ์ระหว่างกันได้และให้ลูกที่ไม่เป็นหมัน
- ยีนพูล (gene pool) คือ ยีนทั้งหมดที่มีอยู่ในประชากรในช่วงเวลาหนึ่ง ประกอบด้วยแอลลีล (รูปแบบของยีน) ทุกแอลลีลจากทุกๆ ยีนของสมาชิกทุกตัวในประชากรนั้น
- การหาความถี่ของแอลลีลในประชากร
ตัวอย่าง การมี antigen ชนิด M หรือ N ถูกควบคุมด้วยยีนที่มีอัลลีล 2 ชนิด ที่มีความเด่นเท่ากัน ทำให้มีจีโนไทป์ 3 ชนิดคือ LMLM, LMLN และ LNLN แสดงลักษณะหมู่ เลือดเป็นหมู่เลือด M, MN และ N ตามลำดับ
ตารางที่ 1 ข้อมูลสำรวจจากประชากรหนึ่งที่มีจำนวน 200 คน มีหมู่เลือดต่างๆดังนี้
| หมู่เลือด (ฟีโนไทป์) | M | MN | N | รวม |
| จีโนไทป์ | LMLM | LMLN | LNLN | |
| จำนวนคน (สำรวจ) | 90 | 60 | 50 | 200 |
| ความถี่ของจีโนไทป์ | 0.45 | 0.30 | 0.25 | 1 |
| ความถี่ของฟีโนไทป์ | 0.45 | 0.30 | 0.25 | 1 |
คำนวณค่าความถี่ของอัลลีลได้ดังนี้
1. ใช้ข้อมูลตัวเลขที่สำรวจได้ (ตารางที่ 1)
คน 200 คน มีจำนวนอัลลีลทั้งหมด = 400 อัลลีล
อัลลีลชนิด LM มีจำนวนทั้งหมด = (90×2) + 60 = 240 อัลลีล
ความถี่ของอัลลีล LM = 240/400 = 0.6
อัลลีลชนิด LN มีจำนวนทั้งหมด = (50×2) + 60 = 160 อัลลีล
ความถี่ของอัลลีล LN = 160/400 = 0.4
2. ใช้ค่าความถี่ของจีโนไทป์
ความถี่ของอัลลีล LM = 0.45 + 1/2 (0.3) = 0.6
ความถี่ของอัลลีล LN = 0.25 + 1/2 (0.3) = 0.4
ค่าความถี่ของอัลลีลทั้งสองรวมกัน เป็น 0.6+0.4 = 1
- กฎของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์ก
จี เอช ฮาร์ดี และดับเบิลยู ไวน์เบิร์ก ได้ศึกษายีนพูลของประชากร และได้เสนอทฤษฎีของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กขึ้น โดยกล่าวว่าความถี่ของแอลลีลและความถี่ของจีโนไทป์ในยีนพูลของประชากรจะมีค่าคงที่ในทุกๆ รุ่น ถ้าไม่มีปัจจัยบางอย่างมาเกี่ยวข้อง เช่น มิวเทชัน แรนดอมจีเนติกดริฟท์ การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน เป็นต้น
ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่แอลลีล
- การคัดเลือกโดยธรรมชาติ
- การผ่าเหล่า (mutation) และการแปรผันทางพันธุกรรม
- การอพยพของสมาชิกในประชากร
- ขนาดของประชากร
- รูปแบบของการผสมพันธุ์
- การผสมพันธุ์แบบสุ่ม เป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นเป็นส่วนมากในประชากร การผสมพันธุ์แบบสุ่มนี้จะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ยีนในแต่ละชั่วอายุมากนัก
- การผสมพันธุ์ที่ไม่เป็นแบบสุ่ม เป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นเป็นบางครั้ง โดยมีการเลือกคู่ผสมภายในกลุ่ม ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการผสมพันธุ์ภายในสายพันธุ์เดียวกัน (อินบรีดดิง : inbreeding) อันจะยังผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในประชากรนั้นได้
กำเนิดสปีชีส์
- สปีชีส์ทางด้านสัณฐานวิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในลักษณะทางสัณฐานและโครงสร้างทางกายวิภาคของสิ่งมีชีวิต ใช้เป็นแนวคิด ในการศึกษาอนุกรมวิธาน
- สปีชีส์ทางด้านชีววิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถผสมพันธุ์กันได้ในธรรมชาติ ให้กำเนิดลูกที่ไม่เป็นหมันแต่ถ้าเป็นสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กัน ก็อาจให้กำเนิดลูกได้เช่นกันแต่เป็นหมัน
สิ่งมีชีวิตการป้องกันการผสมพันธุ์ข้ามสปีชีส์ด้วยกลไกการแยกกันทางการสืบพันธุ์ โดยมีการแบ่งเป็นระยะ ดังนี้
1. กลไกแบ่งแยกระดับก่อนไซโกต (prezygotic isolating mechanism) ซึ่งเป็นกลไกป้องกันไม่ให้เกิดการปฏิสนธิ ประกอบด้วยความแตกต่างในเรื่อง
- ระยะเวลาผสมพันธุ์ หรือฤดูกาลผสมพันธุ์ที่ต่างกัน (temporal isolation)
- สภาพนิเวศวิทยาที่แตกต่างกัน (ecological isolation)
- พฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่แตกต่างกัน (behavioral isolation)
- โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (mechanical isolation)
- สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (genetic isolation)
2. กลไกแบ่งแยกระยะหลังไซโกต (postzygotic isolating mechanism) ซึ่งหากในกรณีที่กลไกแบบแรกล้มเหลวยังสามารถควบคุมได้โดย
- ลูกที่ผสมได้นั้น ตายก่อนวัยเจริญพันธุ์
- ลูกที่ผสมได้เป็นหมัน
ตัวอย่างข้อสอบเรื่อง วิวัฒนาการ
1. จากหลักฐานทางกายวิภาคเปรียบเทียบระหว่างปีกนกและปีกแมลง ข้อใดไม่ถูกต้อง
ก. มีไว้เพื่อทำหน้าที่เหมือนกัน
ข. มีการสืบทอดจากบรรพบุรุษต่างกัน
ค. มีโครงสร้างภายในเหมือนกัน
ง. มีการเจริญมาจากกลุ่มเซลล์ต่างกัน
2. ข้อใดเป็นสาเหตุที่กบสองสปีซีส์ที่ใกล้เคียงกัน เมื่อนำมาเลี้ยงในที่อาศัยเดียวกันไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้
ก. ฤดูกาลผสมพันธุ์ต่างกัน
ข. เสียงร้องเรียกหาคู่ต่างกัน
ค. สีของลำตัวต่างกัน
ง. การกินอาหารต่างกัน
3. อนาคตมนุษย์มีส่วนศีรษะโตขึ้น แต่แขนขาจะลีบเล็กลง เพราะมนุษย์ใช้ความคิดมากและมีเครื่องทุ่นแรงหลายชนิดทำงานแทน คำกล่าวนี้สอดคลองกับ
ก. การต่อสู้เพื่อยังชีวิตของ Wallace
ข. กฎแห่งการใช้และไม่ใช้ของ Lamark
ค. กฎการเลือกเฟื้นตามธรรมชาติของ Darwin
ง. การแปรผันเพื่อดำรงพันธุ์ของ De Vries
4. โดยปกติองุ่นจะมีเมล็ด แต่ในปัจจุบันมีการผลิตองุ่นที่ไม่มีเมล็ดซึ่งเป็นที่นิยมของผู้บริโภคซึ่งเป็นผลจาก
ก. การผสมพันธุ์ในพวกเคียวกันเอง
ข. การคัดเลือกโดยธรรมชาติ
ค. การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม
ง. การเปลี่ยนแปลงของยีน
5. ตามกฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่ของลามาร์ก นำไปใช้ได้กับข้อใด
ก. ลูกไก่ขณะอยู่ในไข่สามารถรับเสียงเรียกของแม่ไก่ที่กกอยู่ได้
ข. หมีโคอาล่ามีมากในทวีปออสเตรเลีย เพราะที่นั่นมีต้นยูคาลิปตัสที่ใช้เป็นอาหารจำนวนมาก
ค. ปลากัดสามารถมีชีวิตอยู่ใบอ่างเลี้ยงซึ่งใช้น้ำฝนกับน้ำจากแหล่งที่อยู่อาศัยเดิม
ง. ลูกนกกระจอกเทศบินไม่ได้เนื่องจากพ่อแม่และบรรพบุรุษใกลัชดไม่มีปีกบิน
