วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเป็นการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยจากสิ่งมีชีวิตแบบดั้งเดิมสืบต่อกันมาเป็นเวลานาน จนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันไปจากเดิมทั้งด้านรูปร่าง ส่วนประกอบพฤติกรรม การดํารงชีพ และลักษณะอื่นๆ อันเป็นผลมาจากการ เปลี่ยนแปลง ทางด้านกรรมพันธุ์และสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตแต่ละหน่วยไม่ก่อให้เกิดวิวัฒนาการ ทั้งนี้เพราะวิวัฒนาการจะเกิดขึ้นได้ในระดับ ประชากร ซึ่งหมายถึงสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน สามารถผสมพันธุ์กัน ได้ให้กําเนิดลูกหลานที่เหมือนบรรพบุรุษได้ ดังนั้นประชากร จึงถือได้ว่าเป็นหน่วยสําคัญของการวิวัฒนาการ
1. หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต
2. หลักฐานจากการเจริญของเอมบริโอ
3. หลักฐานจากรูปร่าง
4. หลักฐานจากการศึกษาชีววิทยาในระดับโมเลกุล
5. หลักฐานทางสรีรวิทยา
6. หลักฐานทางภูมิศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต
7. หลักฐานจากการปรับปรุงพันธุ์พืช และสัตว์
จะมีสารCค้างอยู่และส่วนหนึ่งคือ14Cซึ่งเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสี จะสลายตัวไปอย่างช้าๆเหลือครึ่งหนึ่งของเดิมทุกๆ5,568ปีจึงสามารถคำนวณหาอายโดยการวิเคราะห์ หาปริมาณ14C ที่เหลืออยู่ในซากดึกดำบรรพ์นั้น
ยุคพบซากดึกดําบรรพ์ (fossil)
1. ซีโนโซอิกควอเตอร์นารี (3 ล้านปี )
– มนุษย์
– สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนํ้านมปัจจุบัน
2. มีโซโซอิกครีเตเซียส (135 ล้านปี ) ยูแรสสิก (185 ล้านปี ) ไตรแอสสิก (230 ล้านปี )
– พืชมีดอกแรกเริ่ม
– ไดโนเสาร์ นกแรกเริ่ม
– สน ปรง
– สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนํ้านมแรกเริ่ม
3. พาเลโอโซอิกคอร์บอนิเฟอรัส (355 ล้านปี )
– พืชมีท่อลําเลียงชั้นตํ่า
– สัตวเลื้อยคลาน
– สัตว์ครึ่งบกครึ่งนํ้า
4. ก่อนแคมเบรียน
5. พันล้านปี
– สาหร่ายสีเขียวแกมนํ้าเงิน
ตารางทางธรณีวิทยา (ศึกษาจากซากดึกดําบรรพ์ ) ในยุคต่างๆ ที่สําคัญ
รูปที่ 2.2 ตารางแสดงมหายุคและยุคต่างๆ ตามหลักฐานทางธรณีวิทยา
ที่มา: http://paleo.cortland.edu
๐ ซากดึกดําบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตที่โบราณที่สุด ได้แก่ สาหร่ายสีเขียวแกมนํ้าเงิน พบมาก่อนยุคแคมเบรียน(อายุประมาณ5พันล้านปี )
๐ ซากสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง สาหร่ายสีเขียว และพืชสีเขียวบนบกเริ่มพบในยุคแคมเบรียน (6ร้อยล้านปี)มหายุคพาเลโอโซอิก
๐ ซากดึกดําบรรพ์ ของสิ่งมีชีวิตที่นับว่าสมบูรณ์ ที่สุด คือ ม้าโบราณ
๐ ม้าโบราณ สูง 11 นิ้ว มีนิ้ว 3 นิ้ว ส่วนม้าปัจจุบันมีขนาดใหญ่กว่า คือสูง 60 นิ้ว มีนิ้วเหลือเพียง 1นิ้วเท่านั้น
แบบแผนการเจริญของเอมบริโอ ของสัตว์มีกระดูกสันหลังคล้ายกัน คือขณะเป็นตัวอ่อนจะมีช่องเหงือก(gillslits) น่าจะวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน
จากการศึกษาโครงสร้างเปรียบเทียบ พบว่าสัตว์หลายๆ ชนิดมีโครงสร้างของอวัยวะบางอย่าง คล้ายคลึงกันมากแม้ว่าจะทําหน้าที่ต่างกันก็ตาม เช่น แขนมนุษย์ ครีบปลาวาฬและปีกค้างคาว เราเรียกโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันแต่ทําหน้าที่ต่างกันนี้ว่า homologous structureแต่ในกรณีของ ปีกแมลงและปีกค้างคาว ซึ่งทําหน้าที่ในการบินเหมือนกันแต่มีโครงสร้างต่างกัน เราเรียกว่าเป็น analogousstructureสัตว์ที่มีโครงสร้าง อวัยวะที่มาจากจุดกำเนิดที่คล้ายคลึงกัน จะมีความใกล้ชิด กันทางสายวิวัฒนาการมากกว่าสัตว์ที่มีจุดกำเนิดของโครงสร้าง ต่างกันแม้ว่าอวัยวะจะทำหน้าที่ คล้ายกันก็ตาม
ระยางค์คู่หน้าของสัตว์เหล่านี้เปลี่ยนไปทำหน้าที่ ต่างกัน แต่มีจุด กำเนิดเดียวกัน เรียกว่าhomologous structure
ปีกค้างคาวกับปีกผีเสื้อทำหน้าที่อย่างเดียวกัน แต่มีจุดกำเนิดต่างกัน เรียกว่าanalogous structure
DNA เป็นตัวกำหนดโครงสร้างของโปรตีน การศึกษาเปรียบเทียบความแตกต่างของโปรตีน ในสิ่งมีชีวิตจึงเท่ากับเป็นการศึกษาเปรียบเทียบความแตกต่าง ของยีน(DNA) ทางวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิตปัจจุบันมีการตรวจหาความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันของสิ่งมีชีวิตเชิงวิวัฒนาการ จะศึกษาจากโปรตีน
เนื้อเยื่อและของเหลวในร่างกายของสิ่งมีชีวิตแสดงถึงวิวัฒนาการได้ เนื่องจากมักจะ มีความคล้ายคลึงกันเช่นน้ำย่อยอะไมเลส(amylase)มีตั้งแต่ฟองน้ำจนถึงคน ฮอร์โมนในสัตว์ต่างชนิดก็ยังเหมือนกัน เช่นคนที่เป็นเบาหวานอาจใช้อินซูลินของวัวฉีดแทนได้ หรือเลือดของคนกับลิงคล้ายกันมากกว่า เลือดลิงกับสุนัขหรือเลือด ของสัตว์ชนิดที่ใกล้เคียงกัน นำไปผสมกันจะตกตะกอนมากกว่าเลือดของสัตว์ชนิดที่ห่างกัน
ภูมิอากาศและภูมิประเทศเป็นตัวกําหนดที่ทําให้ มีการกระจายของพืช และสัตว์แตกต่างกันไปโดยอยู่กับความเหมาะสมของสภาพแวดล้อมนั้นๆ สิ่งกีดขวางต่างๆ เช่น ภูเขา ทะเลทราย ทะเลมหาสมุทรเป็นผลให้มีการแบ่งแยกและเกิดสปีชีส์ในที่สุด เช่น การเกิดสปีชีส์ของกุ้งที่ต่างกัน 6 สปีชีส์ จากเดิมที่มีเพียงสปีชีส์เดียว แต่การเปลี่ยนแปลงและการเคลื่อนขยับของแผ่นทวีป ทำให้กุ้งเหล่านี้ถูกแยกจากกัน โดยสภาพทางภูมิศาสตร์ และต่างก็ต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเมื่อเวลาผ่านไป ลักษณะความแตกต่าง จึงเพิ่มขึ้นเรื่อยจนไม่อาจผสมพันธุ์กันได้อีก เกิดเป็นกุ้งต่างสปีชีส์ขึ้น
การปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ เป็นการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิต โดยอาศัยความรู้เรื่องการคัดเลือก พันธุ์และผสมพันธุ์โดยมนุษย์ตัวอย่างเช่น ข้าวโพดที่ปลูกกันในปัจจุบันมีหลายพันธุ์ เช่น พันธุ์สุวรรณ1 พันธุ์ปากช่อง1602พันธุ์ฮาวายหวานพิเศษ ข้าวโพดพันธุ์สุวรรณ 1 เป็นที่นิยมปลูกกันมากได้มาจาก การคัดเลือก พันธุ์และผสมพันธุ์ ของข้าวโพดที่มีลักษณะเด่นจากเขตร้อนในแถบต่างๆ ของโลกจํานวน36พันธุ์ด้วยกัน ลักษณะพิเศษของข้าวโพดพันธุ์นี้คือเมล็ดแข็ง ใสสีส้มต้านทานโรครานํ้าค้างได้ดี และให้ผลผลิตสูง ประเทศไทยได้มีการปรับปรุงพันธุ์ข้าวโดยใช้สารกัมมันตรังสีตั้งแต่ปี 2498 ข้าวพันธุ์กข6 กข10 และ กข15 เป็นพันธุ์ที่เกิดขึ้นโดยใช้รังสีทั้งสิ้น ข้าวพันธุ์กข 6 เป็นพันธุ์ข้าวเหนียวได้มาจากการเปลี่ยนแปลงพันธุ์ -h้าวเจ้าขาวดอกมะลิ105 มีลักษณะพิเศษคือให้ผลผลิตสูงต้านทานโรคไหม้ และโรคใบจุดสีนํ้าตาลได้ดีหลักฐานเหล่านี้ แสดงว่าสิ่งมีชีวิต มีการเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นในอดีตอันยาวนาน สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติก็น่าจะมีการเปลี่ยนแปลง ได้เช่นกันซึ่งอาจเกิดในอัตราที่ช้ากว่ามาก และเกิดในทิศทางที่กําหนดโดยธรรมชาติ
ทฤษฎีวิวัฒนาการ คือแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามจะอธิบายว่าวิวัฒนาการมีจริงและเกิดขึ้น ได้อย่างไรโดยอาศัยหลักฐานทางด้านต่างๆประกอบและยืนยันแนวโน้มของวิวัฒนาการมีดังนี้
1. เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ไปข้างหน้าไม่ย้อนกลับ มีแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงจากแบบ ง่าย ๆ เป็นซับซ้อนจากแบบโบราณเป็นแบบก้าวหน้าและจากแบบทั่วไปเป็นแบบจำเพาะเจาะจงเช่น การลดจํานวนของกระดูก ก้นกบหรือการเชื่อมของ กลีบดอกเป็นต้น
2. ลักษณะทางพันธุกรรมที่ไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะถูกกำจัด หรือสูญหายไป
ทฤษฎีวิวัฒนาการของนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ ๆ ได้แก่
1. ทฤษฏีของลามาร์ค (Jean Lamarck)
2. ทฤษฎีของ ชาร์ลส์ ดาร์วิน ( Charles Darwin)
3. ทฤษฏีของดาร์วิน และ วอลเลช (Alfred Russel Wallace)
นักวิวัฒนาการชาวฝรั่งเศสได้เสนอความคิดในเรื่อง วิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิตไว้เป็น 2 ข้อ คือ
1. กฎแห่งการใช้ และไม่ใช้ (law of use and disuse) มีใจความสําคัญว่า “ลักษณะของสิ่งมีชีวิตผันแปรได้ตามสภาพแวดล้อมอวัยวะใดที่ใช้อยู่บ่อยๆย่อมขยายใหญ่ขึ้น ส่วนอวัยวะใดที่ไม่ได้ใช้จะค่อยๆลดขนาด อ่อนแอลงและหายไปในที่สุด”
2. กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่ (law of inheritance of acquired characteristics) มีใจความว่า “ลักษณะที่ได้มาใหม่หรือเสียไปโดยอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม โดยการใช้และไม่ใช้จะคงอยู่และสามารถถ่ายทอดลักษณะที่เกิดใหม่นี้ไปสู่รุ่นลูกรุ่นหลาน ต่อไปได้” ตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตที่ลามาร์คยกมาอ้างอิงได้แก่
๐ พวกนกน้ำ โดยกล่าวว่านกที่หากินบนบกจะไม่มีแผ่นพังผืดหนังต่อระหว่างนิ้วเท้า ส่วนนกที่หากินในนํ้ามีความต้องการใช้เท้าโบกพัดนํ้าสําหรับการเคลื่อนที่ผิวหนังระหว่างนิ้วเท้า จึงขยายออกต่อกันเป็นแผ่นและลักษณะนี้ถ่ายทอดไปสู่ รุ่นลูกหลานได้
๐ ยีราฟ ซึ่งในปัจจุบันมีคอยาว ลามาร์คได้อธิบายว่า ยีราฟในอดีตคอสั้นกว่าปัจจุบัน (จากหลักฐาน ของซากดึกดำบรรพ์)แต่ได้มีการฝึกฝนยืดคอเพื่อพยายามกินใบไม้ จากที่สูงๆ ทําให้คอยาวขึ้น การที่ต้อง เขย่งเท้ายืดคอทําให้ยีราฟมีขายาวขึ้นด้วยลักษณะ ที่มีคอยาวขึ้นและขายาวขึ้นนี้ถ่ายทอด มาสู่ยีราฟรุ่นต่อมา
๐ สัตว์พวกงู ซึ่งไม่มีขาปรากฏให้เห็น แต่จากโครงกระดูกยังมีซากขาเหลือติดอยู่ ซึ่งลามาร์ค อธิบายว่างูอาศัยอยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เป็นพงหญ้ารกทึบการเลื้อยไปทําให้ลําตัวยาว ส่วนขาไม่ได้ใช้จึงค่อยๆ ลดขนาดเล็กลงและหายไป ลักษณะนี้ถ่ายทอดไปได้งูรุ่นต่อๆ มาจึงไม่มีขา
รูปที่ 2.9 การหดหายของขางูตามทฤษฎีของลามาร์ค
การทดลองเพื่อสนับสนุนความคิดของลามาร์คในเรื่องของกฎแห่งการใช้ และไม่ใช้นั้นพอจะมีตัวอย่างสนับสนุนได้เช่นการฝึกฝนกล้ามเนื้อจะทําให้กล้ามเนื้อมีขนาดใหญ่โตขึ้นมาได้เช่นนักกล้ามนักเพาะกายนักกีฬาประเภทต่างๆแต่สําหรับกฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะ ที่เกิดขึ้นใหม่ยังไม่มีการทดลองใดสนับสนุน
ออกัส ไวส์มาน (August Weisman ; 2377 – 2457) ได้เสนอความคิดค้านทฤษฎีของลามาร์คโดยกล่าวว่าลักษณะที่ถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้นั้นจะต้องเกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ มิใช่จากเซลล์ ร่างกาย เขาได้ทดลองตัดหางหนู ตัวผู้ตัวเมียแล้วให้ผสมพันธุ์กันปรากฎว่าลูกหลานออกมามีหาง การทดลองนี้ทําติดต่อกันถึง 20 รุ่น หนูในรุ่นที่ 21ก็ยังคงมีหางอยู่ไวส์มานอธิบายว่า เนื่องจาก ลักษณะที่ตัดหางหนูออกนั้นเป็นการกระทำต่อเซลล์ร่างกายแต่เซลล์สืบพันธุ์ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ลักษณะ หางยาวซึ่งจะถูกถ่ายทอดโดยเซลล์สืบพันธุ์ยังคงอยู่
ชาร์ลส์ ดาร์วิน เป็นนักธรรมชาติวิทยาได้เดินทาง ไปกับเรือสํารวจ บีเกิล ของรัฐบาลอังกฤษ ซึ่งเดินทางไปสํารวจและทําแผนที่ของฝั่งของทะเลทวีปอเมริกาใต้ ดาร์วินได้ประสบการณ์ จากการศึกษาพืชและสัตว์ที่มีอยู่เฉพาะที่หมู่เกาะกาลาปากอส (Galapagos) แห่งเดียวในโลกดาร์วินได้สังเกตนกกระจอกที่อยู่บริเวณหมู่เกาะกาลาปากอสและนกฟินช์(finch)หลายชนิดพบว่าแต่ละชนิดมีขนาดและรูปร่างของจงอยปากแตกต่างกัน ตามความ เหมาะสมแก่การที่จะใช้กินอาหารแต่ละประเภท นกฟินช์มีลักษณะคล้ายนกกระจอกมากแตกต่างกัน เฉพาะลักษณะของจงอยปากเท่านั้น ดาร์วินเชื่อว่าบรรพบุรุษของนกฟินช์บนเกาะกาลาปากอสน่าจะ สืบเชื้อสายมาจากนกฟินช์บนแผ่นดินใหญ่แต่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ทําให้ หมู่เกาะนี้แยกจากแผ่นดินใหญ่และเกิดการแปรผันทางพันธุกรรม ของบรรพบุรุษนกฟินช์ มาเป็นเวลานานจนเกิดวิวัฒนาการเป็นสปีชีส์ใหม่ขึ้น
หมายเหตุ : หมู่เกาะกาลาปากอสเกิดจากภูเขาไฟระเบิดในมหาสมุทรแปซิฟิกห่างจากประเทศเอกวาดอร์ไปทางทิศตะวันตกประมาณ580ไมล์จากหลักฐานทางธรณีวิทยาแสดงว่าเกาะนี้แยก ตัวมาจากทวีปอเมริกานอกจากนี้ยังมีเต่ายักษ์3สปีชีส์ที่อาศัยอยู่บนหมู่เกาะกาลาปากอสต่างเกาะกัน สปีชีส์ที่มีคอยาวจะอยู่ในที่แห้งแล้ง และอาศัยพืชตระกูลกระบองเพชรเป็นอาหารส่วนสปีชีส์ ที่มีคอสั้นจะอาศัยอยู่ในที่ชุ่มชื้นและกินพืชผักที่ขึ้นอยู่กับพื้นดินเป็นอาหาร
ได้เสนอทฤษฎีการเกิดสปีชีส์ใหม่อันเนื่อง มาจาก การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ(theory of natural selection) มีสาระสำคัญ ดังนี้
1. สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันย่อมแตกต่างกันบ้างเล็กน้อย เรียกว่า variation
2. สิ่งมีชีวิตมีลูกหลานจํานวนมากตามลําดับเรขาคณิต แต่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดก็มี จํานวนเกือบคงที่ เพราะมีจํานวนหนึ่งตายไป
3.สิ่งมีชีวิตจําเป็นต้องมีการต่อสู้เพื่อความอยู่รอด (struggle of existence)โดยลักษณะ ที่แปรผันบางลักษณะ ที่เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม ย่อมดํารงชีวิตอยู่ได้ และสืบพันธุ์ถ่ายทอด ไปยังลูกหลาน
4.สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดเท่านั้นที่อยู่รอด(survival the fittest ) และดํารง เผ่าพันธุ์ของตนไว้และทําให้เกิด การคัดเลือกตามธรรมชาติเกิดความแตกต่าง ไปจากสปีชีส์เดิมมากขึ้นจนเกิดสปีชีส์ใหม่ สิ่งมีชีวิตที่จะอยู่รอด ไม่จำเป็นต้องเป็น สิ่งมีชีวิต ที่แข็งแรงที่สุด แต่เป็นสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมมากที่สุด ในกรณียีราฟคอยาวนั้น อธิบายตามทฤษฎีของดาร์วินได้ว่า ยีราฟมี บรรพบุรุษ ที่คอสั้นแต่เกิดมี variation ที่มีคอยาวขึ้น ซึ่งสามารถหาอาหาร พวกใบไม้ได้ดี กว่าตัวพวกคอสั้นและถ่ายทอดลักษณะ คอยาวไปให้ลูกหลาน ได้ ส่วนพวกคอสั้นหาอาหารได้ไม่ดีหรือแย่งอาหาร สู้พวกคอยาวไม่ได้ในที่สุดก็จะตายไป จึงทําให้ ในปัจจุบันมีแต่ยีราฟคอยาวเท่านั้น
ที่มา : http://www.tparents.org
และ https://sites.google.com/site/worada12403/bth-thi-1-1/bth-thi2
