วิวัฒนาการ

Biology วิวัฒนาการ จัดทำ โดย นางสาวภัทรพร เพ็งคำ ม.5/6 เลขที่ 20

วิวัฒนาการ เป็นการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยจากสิ่งมี ชีวิตแบบดั้งเดิมสืบต่อกันมาเป็นเวลา นาน จนกลายเป็น ป็ สิ่งมีชีวิตที่แตกต่าง กันไปจากเดิมทั้งด้านรูปร่าง ส่วน ประกอบพฤติกรรม การดํารงชีพ และ ลักษณะอื่นๆ อันเป็น ป็ ผลมาจากการ เปลี่ยนแปลง ทางด้านกรรมพันธุ์และสิ่ง แวดล้อม สิ่งมีชีวิตแต่ละหน่วยไม่ก่อให้ เกิดวิวัฒนาการ ทั้งนี้เพราะวิวัฒนาการ จะเกิดขึ้นได้ในระดับ ประชากร ซึ่งหมาย ถึงสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน สามารถผสม พันธุ์กัน ได้ให้กําเนิดลูกหลานที่เหมือน บรรพบุรุษได้ ดังนั้นประชากร จึงถือได้ ว่าเป็นหน่วยสําคัญของการวิวัฒนาการ หลักฐานทางวิวัฒนาการ กายวิภาคเปรียบเทียบ วิทยาเอ็มบริโอ ซากดึกดำ บรรพ์/ฟอสซิล ชีววิทยาระดับโมเลกุล ชีวภูมิศาสตร์

ซากดึกดำ บรรพ์/ฟอสซิล เมื่อพืชหรือสัตว์ตายลงมักจะถูกย่อย สลายจนไม่มีซากที่สมบรูณ์เหลืออยู่ โดยเฉพาะซากสิ่งมีชีวิตที่มีอายุนับล้าน ปีแ ปี ต่ในบางครั้งซากของสิ่งมีชีวิตเหล่า นี้จะยังคงเหลืออยู่ในรูปของ ซากดึกดำ บรรพ์ (Fossil) เช่น โครง กระดูกไดโนเสาร์ รอยเท้าสัตว์ รอย พิมพ์ใบไม้ ต้นไม้ที่กลายเป็น ป็ หินและ ซากแมลงในอำ พัน นักวิทยาศาสตร์สามารถคาดคะเนอายุของ ซากดึกดำ บรรพ์ได้จากอายุของชั้น หินตะกอนที่ซากกดึกดำ บรรพฝังตัวอยู่ ดังนั้นหลักฐานซากดึกดำ บรรพ์สามารถ บอกลำ ดับการเกิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก โดยซากดึกดำ บรรพ์ที่มีอายุมากกว่าจะอยู่ ในชั้นหินล่างที่มีอายุมากกว่าและ ซากดึกดำ บรรพ์ที่มีน้อยกว่าจะพบอยู่ใน หินชั้นบนที่มีอายุน้อยกว่า ในการศึกษาวิวัฒนาการโดยอาศัยหลักฐานจากซากดึกดำ บรรพ์นั้น ซากดึกดำ บรรพ์จะต้องอยู่ในสภาพที่สมบรูณ์พอสมควรจึงจะสามารถอธิบาย เกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ ได้ ดังตัวอย่างซากดึกดำ บรรพ์ของม้าที่ พบในช่วงเวลาต่างๆทำ ให้นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายเกี่ยวกับวิวัฒนาการ ของม้าจากอดีตถึงปัจปัจุบันได้ ดังภาพ

กายวิภาคเปรียบเทียบ การศึกษาเปรียบเทียบของโครงสร้างต่างๆในตัวเต็มวัย กำ เนิด หน้าที่ และ การทำ งานของกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่างๆ ได้แก่ Homologous structure และ Analogous structure Homologous structure โครงสร้างมาจากจุดกำ เนิดเดียวกันแต่ทำ หน้าที่ต่างกัน วิวัฒนาการของ โครงสร้างนี้เรียกว่า Homology การที่มีจุดกำ เนิดเดียวกันแสดงว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้มี ความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันในเชิงวิวัฒนาการ (มีบรรพบุรุษร่วมกัน) แผนภาพเปรียบเทียบ Homologous structure ของรยางค์คู่หน้าในสัตว์มีกระดูกสัน หลังซึ่งจะแตกต่างกันในขนาด รูปร่างและหน้าที่ แต่มีแบบแผนของโครงสร้างคล้ายคลึง กัน Analogous structure โครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่มา จากจุดกำ เนิดต่างกันแต่ทำ หน้าที่เหมือนกัน เรียก วิวัฒนาการของโครงสร้างนี้ว่า Analogy ในเชิงวิวัฒนาการสิ่ง มีชีวิตกลุ่มนี้ไม่มีความสัมพันธ์ กันทางบรรพบุรุษ แผนภาพเปรียบเทียบ ปีก ปี นก ปีก ปี แมลง โครงสร้างมาจากจุด กำ เนิดต่างกัน แต่นำ ไปใช้ในการ บินเช่นเดียวกัน ปีก ปี แมลง ปีก ปี นก

จากการศึกษาอัตราของมิวเทชั่นที่เกิดขึ้นในสภาวะที่เป็น ป็ ธรรมชาติของดีเอ็นเอ พบว่าอัตราการเกิดมิวเทชั่นต่ำ มากและค่อนข้างคงที่การเปลี่ยนแปลงกรดอะมิ โนแต่ละโมเลกุลที่เกิดขึ้นในสายของโปรตีนกินเวลาหลายล้านปี เช่น การ เปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนในไซโตโครมซี 1 โมเลกุลใช้เวลานานถึง 17 ล้านปี ดัง นั้นคนเริ่มแตกต่างจากลิงซีรัสเมื่อ 17 ล้านปีม ปี าแล้วเพราะมีกรดอะมิโนแตก ต่างกัน 1 โมเลกุล ดังนั้น สิ่งมีชีวิตที่มีความใกล้ชิดทางสายวิวัฒนาการจะมี ความแตกต่างของนิวคลีโอไทด์น้อยและถ้าแตกต่างกันมากจะมีสาย วิวัฒนาการแตกต่างกันมากขึ้น จากการศึกษาพบว่าลิงซิมแพนซีมีความใกล้ ชิดกับคนมากที่สุด วิทยาเอ็มบริโอ จาก การเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ ของสัตว์มีกระดูกสันหลังระยะแรกๆ จะเห็นว่ามี อวัยวะบางส่วนที่ คล้ายคลึงกัน เช่น ช่องเหงือก(gill slit) และหาง เป็น ป็ ต้น ความ คล้ายคลึงกันของการเจริญเติบโตใน ระยะเอ็มบริโอนี้อาจเป็น ป็ ไปได้ว่า สัตว์มี กระดูกสันหลังเหล่านี้ต่างมี วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษ เดียวกัน แต่มีการปรับเปลี่ยนรูปร่าง อันเป็น ป็ ผลมาจากการวิวัฒนาการเพื่อ ให้เหมาะสมต่อการ ดำ รงชีวิตในสภาพ แวดล้อมที่แตกต่างกัน ชีววิทยาระดับโมเลกุล ชีวภูมิศาสตร์ ภูมิอากาศและภูมิประเทศเป็น ป็ ตัวกำ หนดที่ทำ ให้ มีการกระจายของพืช และ สัตว์แตกต่างกันไปโดยอยู่กับความเหมาะสมของสภาพแวดล้อมนั้นๆ สิ่ง กีดขวางต่างๆ เช่น ภูเขา ทะเลทราย ทะเลมหาสมุทรเป็น ป็ ผลให้มีการแบ่ง แยกและเกิดสปีชี ปี ชี ส์ในที่สุด เช่น การเกิดสปีชี ปี ชี ส์ของกุ้งที่ต่างกัน 6 สปีชี ปี ชี ส์ จากเดิมที่มีเพียงสปีชี ปี ชี ส์เดียว แต่การเปลี่ยนแปลงและการเคลื่อนขยับของ แผ่นทวีป ทำ ให้กุ้งเหล่านี้ถูกแยกจากกัน โดยสภาพทางภูมิศาสตร์ และต่าง ก็ต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเมื่อเวลาผ่านไป ลักษณะความแตก ต่าง จึงเพิ่มขึ้นเรื่อยจนไม่อาจผสมพันธุ์กันได้อีก เกิดเป็น ป็ กุ้งต่างสปีชี ปี ชี ส์ขึ้น

แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต เป็น ป็ นักชีววิทยาชาวฝรั่งเศสเป็น ป็ บุคคลแรกที่ได้วางรากฐาน ทางวิวัฒนาการขึ้นและได้ตั้งทฤษฎีขึ้น เรียกว่า ทฤษฎีของลา มาร์ก ลามาร์กได้ศึกษาและจำ แนกพืชและสัตว์และพบว่า ลักษณะของสิ่งมีชีวิตจะแปรผันไปตามสภาพแวดล้อมใน อาณาจักรสัตว์จะมีแบบฉบับพื้นฐานแบบเดียวกัน สัตว์ชนิด เดียวกันย่อมมีรูปแบบพื้นฐานเหมือนกันและการเปลี่ยนแปลง ของลักษณะใหม่ที่เกิดขึ้นย่อมเป็น ป็ ประโยชน์แก่สิ่งมีชีวิตนั้น ๆ กฎการใช้และไม่ใช้(law of use and disuse)=อวัยวะ ส่วนใดที่มีการใช้วานมากจะมีขนาดใหญ่และแข็งเเรงขึ้น ขณะที่อวัยวะที่ไม่ค่อยได้ใช้งานจะอ่อนแอและเสื่อมลงไป มาร์กได้อธิบายลักษณะคอยาวของยีราฟว่า ยีราฟในอดีตนั้นคอสั้นกว่า ปัจ ปั จุบัน ยีราฟต้องยืดคอขึ้น ขึ้ กินยอดไม้ที่อที่ยู่สูง ๆ เมื่อมื่เป็น ป็ เช่นนี้น นี้ าน ๆ จึงทำ ให้ลูกหลานยีราฟคอค่อย ๆ ยาวขึ้น ขึ้ และลักษณะดังกล่าวสามารถ ถ่ายทอดลักษณะไปสู่ลูกหลานได้ ในยุคนั้นได้รับการเชื่อชื่ถือมากแต่ใน ปัจ ปั จุบันความเชื่อชื่นี้ไ นี้ ด้หมดไปเนื่อนื่งจากการถ่ายทอดลักษณะทาง พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตไม่ได้เกิดจากการฝึกปรือหรือการใช้อยู่เสมอ กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่(law of inheritnce of acquired characteristic)=การ เปลี่ยนแปลงโครงสร้างสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นภายในชั่วรุ่นนั้น สามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้ 1 2 ฌองบัปติสต์เดลามาร์ก

เป็น ป็ นักธรรมชาติวิทยาได้เดินทางไปกับเรือสํารวจ บีเกิล ของรัฐบาลอังกฤษ ซึ่งเดินทางไปสํารวจและ ทําแผนที่ของฝั่งของทะเลทวีปอเมริกาใต้ ดาร์วินได้ ประสบการณ์ จากการศึกษาพืชและสัตว์ที่มีอยู่ เฉพาะที่หมู่เกาะกาลาปากอส (Galapagos) แห่ง เดียวในโลกดาร์วินได้สังเกตนกกระจอกที่อยู่ บริเวณหมู่เกาะกาลาปากอสและนกฟินฟิช์ (finch)หลายชนิดพบว่าแต่ละชนิดมีขนาดและรูป ร่างของจงอยปากแตกต่างกัน ตามความเหมาะสม แก่การที่จะใช้กินอาหารแต่ละประเภท นกฟินฟิช์มี ลักษณะคล้ายนกกระจอกมากแตกต่างกัน เฉพาะ ลักษณะของจงอยปากเท่านั้น ชาร์ลส์ดาร์วิน ดาร์วินเชื่อว่าบรรพบุรุษของนกฟินฟิช์ บนเกาะกาลาปากอสน่าจะ สืบเชื้อสาย มาจากนกฟินฟิช์บนแผ่นดินใหญ่แต่ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทาง ธรณีวิทยา ทําให้หมู่เกาะนี้แยกจาก แผ่นดินใหญ่และเกิดการแปรผันทาง พันธุกรรม ของบรรพบุรุษนกฟินฟิช์ มาเป็น ป็ เวลานานจนเกิดวิวัฒนาการ เป็น ป็ สปีชี ปี ชี ส์ใหม่ขึ้นน

สิ่งมีชีวิตจําเป็น ป็ ต้องมีการต่อสู้เพื่อความอยู่รอด (struggle of existence) โดยลักษณะที่แปรผันบาง ลักษณะที่เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมย่อมดํารงชีวิตอยู่ได้ และสืบพันธุ์ถ่ายทอด ไปยังลูกหลาน สิ่งมีชีวิตมีลูกหลานจํานวนมากตามลําดับเรขาคณิต แต่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดก็มีจํานวนเกือบคงที่เพราะ มีจํานวนหนึ่งตายไป ทฤษฎีของดาร์วิน และวอลเลช ดาร์วินและวอลเลช ได้เสนอทฤษฎีการเกิด สปีชี ปี ชี ส์ใหม่อันเนื่องมาจากการคัดเลือกโดย ธรรมชาติ ทฤษฎีการคัดเลือกโดย ธรรมชาติ (theory of natural selection) มีสาระสำ คัญ ดังนี้ สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันย่อมแตกต่างกัน บ้างเล็กน้อย เรียกว่า variation สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดเท่านั้นที่อยู่รอด(survival the fittest ) และดํารงเผ่าพันธุ์ของตนไว้และทําให้ เกิดการคัดเลือกตามธรรมชาติเกิดความแตกต่างไป จากสปีชี ปี ชี ส์เดิมมากขึ้นจนเกิดสปีชี ปี ชี ส์ใหม่ สิ่งมีชีวิตที่จะ อยู่รอดไม่จำ เป็น ป็ ต้องเป็น ป็ สิ่งมีชีวิตที่แข็งแรงที่สุดแต่ เป็น ป็ สิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมมากที่สุด 1 2 3 4

พันธุ์ศาสตร์ประชากร ประชากร หมายถึง กลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิด เดียวกันที่อาศัยอยู่รวมกันในพื้นที่หนึ่งๆ gene pool : ยีนทั้งหมดที่มีอยู่ในประชากรในช่วงเวลา หนึ่งซึ่งประกอบด้วยทุกแอลลีลจากทุกยีนของสมาชิก ทุกตัวในประชากรนั้น ทฤษฎีของฮาร์ดี-ไวน์เบริร์ก ความถี่ของแอลลีลและความถี่ของ จีโนไทป์ในยีนพูลของประชากรจะมีค่า คงที่ในทุกๆรุ่น ภายใต้เงื่อนไขของ Hardy-Weinbrg equilibrium ไม่เกิดการกลาย ประชากรมีขนาดใหญ่ ประชากรมีจำ นวนคงที่ ประชากรไม่เกิดการคัดเลือก ประชากรมีการผสม พันธุ์แบบสุ่ม

กลไกแบ่งแยกระยะหลังไซโกต (postzygotic isolating mechanism) ถ้าหากในกรณีที่กลไก แบบแรกล้มเหลวยังสามารถควบคุมได้ โดย กำเนิดสปีชีส์ สปีชี ปี ชี ส์ทางด้านสัณฐานวิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่แตกต่าง กันในลักษณะทางสัณฐานและ โครงสร้างทางกายวิภาคของ สิ่งมีชีวิต ใช้เป็น ป็ แนวคิด ในการ ศึกษาอนุกรมวิธาน สปีชี ปี ชี ส์ทางด้านชีววิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถผสม พันธุ์กันได้ในธรรมชาติ ให้กำ เนิด ลูกที่ไม่เป็น ป็ หมันแต่ถ้าเป็น ป็ สิ่งมี ชีวิตต่างสปีชี ปี ชี ส์กัน ก็อาจให้กำ เนิด ลูกได้เช่นกันแต่เป็น ป็ หมัน แนวคิดของสปีชี ปี ชี ส์ทางด้านชีววิทยาโดยพิจารณาความสามารถในการผสมพันธุ์ และให้กำ เนิดลูกหลานที่ไม่เป็น ป็ หมัน ในธรรมชาติมีสิ่งมีชีวิตต่างสปีชี ปี ชี ส์กันอยู่ด้วย กันจำ นวนมาก กลไกที่แบ่งแยกการสืบพันธุ์มีผลยับยั้งมิให้เกิดการผสมา แบ่งได้เป็น ป็ 2 ระดับ กลไกแบ่งแยกระดับก่อนไซ โกต (prezygotic isolating mechanism)เป็น ป็ กลไก ป้อ ป้ งกันไม่ให้เกิดการปฏิสนธิ อันประกอบด้วยความแตกต่าง ในเรื่องต่อไปนี้ ระยะเวลาผสมพันธุ์หรือฤดูกาลผสมพันธุ์ที่ต่าง กัน (temporal isolation) สภาพนิเวศวิทยาที่แตกต่างกัน (ecological isolation) พฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่แตกต่าง กัน(behavioral isolation) โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (mechanical isolation) สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตก ต่างกัน(genetic isolation) ลูกที่ผสมได้ตายก่อนวัยเจริญพันธุ์ ลูกที่ผสมได้เป็น ป็ หมัน 1 2