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

วิวัฒนาการ