วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

แนวคิดด้านวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

ลามาร์ค (Lamarckian theory) กฏแห่งการใช้และไม่ใช้ (Law of

use and disuse) โดยยึดหลักการดังนี้คือ

- ลักษณะของสิ่งมีชีวิตจะผันแปรไปตามสภาพแวดล้อม

- สัตว์ที่อยู่ในสปีชีส์เดียวกันย่อมมีแบบพื้นฐานเหมือนกัน

- การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นย่อมมีประโยชน์ต่อ

สิ่งมีชีวิตนั้น

ดาร์วิน (Darwin's theory) ทฤษฏีการคัดเลือกตามธรรมชาติ

กล่าวว่า

- สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันย่อมแตกต่างกันบ้างเล็กน้อย เรียกว่า

variation

- สิ่งมีชีวิตมีลูกหลานจำนวนมากตามลำดับเรขาคณิต

- สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องมีการต่อสู้เพื่อความอยู่รอดแปรผันให้

เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม และสืบพันธุ์ถ่ายทอดไปยังลูกหลาน

- สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดที่อยู่รอดและดำรงเผ่าพันธุ์ของตน

ไว้ ทำให้เกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติเกิดความแตกต่างไป

จากสปีชีส์เดิมมากขึ้นจนเกิดสปีชีส์ใหม่

ทฤษฎีวิวัฒนาการแผนใหม่ (Modern theory of evolution)

ทฤษฎีการผ่าเหล่า (Mutation theory) ยีนอาจเกิดการเปลี่ยน

แปลงได้อย่างกะทันหัน ทำให้เกิดลักษณะใหม่ที่ผิดไปจาก

บรรพบุรุษและสามารถถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวไปยังลูกหลาน

รุ่นต่อๆ 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 ที่เหลืออยู่ใน

ซากดึกดำบรรพ์นั้น

2. หลักฐานจากการเจริญของเอมบริโอ

แบบแผนการเจริญของเอมบริโอของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

คล้ายกันคือ ขณะเป็นตัวอ่อนจะมีช่องเหงือก(gill slits) น่าจะ

วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน

3. หลักฐานจากการศึกษาชีววิทยาในระดับโมเลกุล

DNA เป็นตัวกำหนดโครงสร้างของโปรตีน การศึกษาเปรียบ

เทียบความแตกต่างของโปรตีนในสิ่งมีชีวิตจึงเท่ากับเป็นการ

ศึกษาเปรียบเทียบความแตกต่างของยีน (DNA) ทางวิวัฒนาการ

ของสิ่งมีชีวิต

ปัจจุบันมีการตรวจหาความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันของสิ่งมีชีวิต

เชิงวิวัฒนาการ จะศึกษาจากโปรตีน

4. หลักฐานทางสรีรวิทยา

กลไกของวิวัฒนาการ

กลไกของวิวัฒนาการที่สำคัญ คือ

1. มิวเตชันและความแปรผันทางพันธุกรรม

2. การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

3. การอพยพเข้าและการอพยพออก

4. ขนาดของประชากร

การผสมพันธุ์ภายในสายพันธุ์เดียวกัน เรียกว่า อินบรีดดิง

(inbreeding) มีผลทำให้ความถี่ของยีน (gene ferqueney) หรือ

ความถี่ของจีโนไทป์ (genotype frequeney) เปลี่ยนแปลงไปเกิด

การวิวัฒนาการของประชากรเกิดขึ้น

วิวัฒนาการร่วมกัน (coevolution) หมายถึง การวิวัฒนาการ

ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดจนสามารถอยู่ร่วมกันได้ในสภาวะ

สมดุล เช่น การคัดเลือกตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นกันพันธุ์กระต่าย

ที่ต้านทานเชื้อไวรัส

การวิวัฒนาการร่วมกันมักพบอยู่เสมอ ๆ ระหว่าง พืช กับ เชื้อ

แบคทีเรีย พืช กับเชื้อไวรัส สัตว์กับจุลินทรีย์ต่าง ๆ

ยารักษาโรคและยาปฏิชีวนะที่นำมาใช้รักษาโรคที่ติดเชื้อ

แบคทีเรียอย่างได้ผลในอดีตปัจจุบันพบว่าแบคทีเรียดื้อยา

ปฏิชีวนะดังกล่าว จึงรักษาโรคไม่หาย เพราะเกิดการคัดเลือก

ตามธรรมชาติโดยกลไกลทางพันธุกรรมของเชื้อแบคทีเรีย

การดื้อสารฆ่าแมลง เช่น การใช้ดีดีที ฆ่าแมลง ครั้งแรกได้ผล

เกือบ 100% ต่อมาแมลงดื้อยาเกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติขึ้น

การคัดเลือกตามธรรมชาติในคน เช่น การระบาดของโรค

โลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (sickle cell anemia) ถูกควบคุมโดย

ยีนในออโตโซม

- คนที่มีจีโนไทป์โฮโบไซโกต ซึ่งเป็นยีนด้อยจะแสดงอาการ

โลหิตจางรุนแรงถึงตายตั้งแต่วัยเยาว์

- คนที่มีจีโนไทป์โฮโมไซโกต์ สำหรับยีนเด่น มีเลือดปกติ

มักเสียชีวิตด้วยไข้มาเลเรีย หากได้รับเชื้อชนิดรุนแรง

- คนที่มีจีโนไทป์เฮเตอโรไซโกต จะมีเลือดปกติ และทนทาน

ต่อเชื้อเมเลเรียได้ดี

สปีชีส์ หมายถึง กลุ่มหรือประชากรของสิ่งมีชีวิตที่มีกลุ่มยีน

(gene pool)ร่วมกัน โดยที่สามาชิกของประชากรนั้นสามารถ

ถ่ายทอดยีนหรือทำให้เกิดยีนโฟล์วระหว่างกันและกันได้

(หมายถึง ผสมพันธุ์กันได้ และมีลูกไม่เป็นหมัน)

กลไกแบ่งแยกทางการสืบพันธุ์ แยกได้ 2 ระดับ คือ

1. กลไกการแบ่งแยกก่อนระยะไซโกต เป็นกลไกที่ป้องกันไม่ให้

เซลล์สืบพันธุ์จากทั้ง 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 ได้แต่มักตายในระยะแรกของ

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 ตามโครงสร้างทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันจนกระทั่งแยก

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

สร้างที่พักมีสังคมแบบล่าสัตว์

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