วันพฤหัสบดีที่ 24 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554

150 ปี ชาร์ลส์ ดาร์วิน วิวัฒนาการของสัตว์และพืช

“150 ปี ชาร์ลส์ ดาร์วิน วิวัฒนาการของสัตว์และพืช”

[img]http://upic.me/i/06/38u1m.png[/img]

บทนำ
ปี พ.ศ. 2402 ในรัชสมัยของรัชกาลที่ 4 ของไทย เป็นปีที่ ชาร์ลส์ ดาร์วิน
นักชีววิทยาชาวอังกฤษตีพิมพ์หนังสือที่เขย่าวงการวิทยาศาสตร์และคริสตศาสนจักร
เรื่อง “กำเนิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ”
ซึ่งบรรยายทฤษฎีวิวัฒนาการซึ่งผ่านการกลั่นกรองตกผลึกความคิด
การรวบรวมข้อมูล และหลักฐานทางชีววิทยาจากทั่วโลกเป็นเวลายาวนานกว่า 20 ปี
กล่าวกันว่าทฤษฎีวิวัฒนาการเป็นเสมือนโครงสร้างหลักของกระบวนการคิด
และการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพทั้งมวล
เทียบเท่ากับที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ซึ่งเป็นแกนหลักของศาสตร์ด้านกายภาพ ในปี พ.ศ.2552 จะเป็นเวลาครบ 150 ปี
นับตั้งแต่ดาร์วินได้ตีพิมพ์หนังสือเพื่อเผยแพร่แนวคิดเรื่องวิวัฒนาการของเขา

“150 ปี ชาร์ลส์ ดาร์วิน วิวัฒนาการของสัตว์และพืช”
ประกอบด้วยสาระสำคัญ 9 บท ได้แก่
แนะนำวิวัฒนาการ
กำเนิดสิ่งมีชีวิต
ทฤษฎีวิวัฒนาการ
หลักฐานและข้อมูลสนับสนุนเรื่องวิวัฒนาการ
กลไกการเกิดวิวัฒนาการ
วิวัฒนาการของสัตว์
วิวัฒนาการของพืช
วิวัฒนาการของมนุษย์

แนะนำทฤษฎีวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการคืออะไร? และทำไมจึงต้องศึกษาวิวัฒนาการ?

มีคำถามมากมายที่ผู้คนทั่วไปอยากรู้ เช่น ทำไมจึงมีสิ่งมีชีวิตมากมายในโลก
ทำไมสิ่งมีชีวิตจึงมีหน้าตาไม่เหมือนกัน มนุษย์มาจากไหน ทำไมมือของเราจึงมี 5 นิ้ว
เหมือนกับลิง แต่ทำไมเราจึงเดิน  2 ขา ทำไมผึ้งจึงมีปีก  แต่มดไม่มี
ทำไมใบไม้จึงมีสีเขียว แต่ดอกไม้มีสารพัดสี ดูเหมือนว่ามีคำอธิบายได้หลายหลาก
บางคนอาจจะตอบว่าเป็นเพราะสิ่งแวดล้อมหรือพันธุกรรม
อาจเป็นเพราะลักษณะทางกายภาพหรือเคมีของสารประกอบ
แต่สุดท้ายคำตอบที่เหมารวมคำถาม  “ทำไม”  ในทางชีววิทยาได้น่าเชื่อถือที่สุด 
คือคำว่า  “วิวัฒนาการ” ธีโอโดซีอุส โดบแซนสกี (Theodosius Dobzhansky)
กล่าวไว้ในบทความหนึ่งว่า
“ไม่มีคำตอบใดในทางชีววิทยาที่จะฟังดูเข้าท่า ถ้าไม่อธิบายด้วยวิวัฒนาการ”
ท่านเชื่อหรือไม่?

กว่าสี่พันล้านปีที่ผ่านมา โลกในสมัยนั้นกับโลกในปัจจุบันเหมือนหรือต่างกันหรือไม่ อย่างไร?

นับตั้งแต่โลกถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อประมาณสี่พันหกร้อยล้านปีก่อน
โลกได้มีการเปลี่ยนแปลงไปตลอดเวลาจากเดิมในอดีตที่เชื่อกันว่า
กำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกนั้นเริ่มจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดเล็กมาก
เมื่อหันกลับมามองในปัจจุบัน โลกของเรามีสมาชิกทั้งพืชและสัตว์ที่หลากหลาย
แตกต่างกันออกไปนับล้านชนิด หรือแม้แต่จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์
ของสิ่งมีชีวิตเราเชื่อว่า สมัยหนึ่งไดโนเสาร์เคยครองโลก แต่ทำไมในศตวรรษที่  21 นี้
ตำแหน่งผู้ครอบครองโลกกลับกลายมาเป็นของกลุ่มสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
แล้วไดโนเสาร์หายไปไหน

[img]http://upic.me/i/ix/9lf01.png[/img]

“วิวัฒนาการ” ในความหมายจากพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถานนั้น
หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนแปลงหรือคลี่คลายไปสู่สภาวะที่ดีขึ้นหรือเจริญขึ้น 
และหากกล่าวเฉพาะลงไปถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแล้ว สามารถให้ความหมายได้ว่า
มันคือการที่สิ่งมีชีวิตแบบดั้งเดิมเกิดการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยอย่างต่อเนื่องกัน
เป็นระยะเวลานานจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างไปจากเดิม
และสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม

ในความเป็นจริงแล้ววิวัฒนาการเกิดขึ้นทั้งในสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต
และเกิดนับตั้งแต่โลกของเรายังไม่มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น จนเริ่มมีสิ่งมีชีวิต
จวบจนถึงปัจจุบัน วิวัฒนาการก็ยังเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา  ดังนั้นสิ่งต่างๆบนโลก
ที่เราพบเห็นในปัจจุบันจึงมีความแตกต่างจากเดิมในอดีต และแน่นอนว่า
ในอนาคตการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆก็ยังคงต้องดำเนินต่อไปตามกาลเวลา

[img]http://upic.me/i/3a/sg202.png[/img]

สำหรับคำถามที่ว่าทำไมเราจึงต้องศึกษาวิวัฒนาการนั้น  คำตอบส่วนใหญ่จาก
นักชีววิทยาทั่วโลกจะเห็นพ้องว่า การศึกษาวิวัฒนาการเป็นเสมือนโครงสร้างหลักของ
กระบวนการคิดและการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพทั้งมวล ทำให้เข้าใจธรรมชาติของ
สิ่งมีชีวิตบนโลกนานาชนิดเทียบเท่ากับทฤษฏีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ที่เป็นแกนหลักของศาสตร์ด้านกายภาพเลยทีเดียว

นอกจากนี้การศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ในสมัยก่อนจะใช้เพียงการศึกษา
จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ แต่เมื่อมีความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
และเทคโนโลยีมากขึ้นจึงมีการใช้ หลักฐานสมัยใหม่ เช่น หลักฐานทางชีววิทยา
ระดับโมเลกุลหรือข้อมูลสนับสนุนอื่นๆ ที่สามารถนำมาใช้
อธิบายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆได้


กำเนิดสิ่งมีชีวิต

โลกของเราเกิดขึ้นมาได้อย่างไร?         

[img]http://upic.me/i/01/msk03.png[/img]

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกได้ถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว
โดยเกิดจากกลุ่มแก๊สและฝุ่นผงในอวกาศที่มีการควบแน่นจนเป็นก้อน
ผิวโลกในช่วงนั้นจะมีลักษณะเป็นของเหลวที่ร้อนจัดต่อมาเย็นตัวลงจนเกิดการแข็งตัว
บรรยากาศของโลกในสมัยแรกยังไม่มีแก๊สออกซิเจน ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยแก๊สเฉื่อย
นอกจากนี้ผิวโลกยังไม่มีน้ำในสภาพของเหลวเลย จะเห็นได้ว่าองค์ประกอบของโลก
ยุคดึกดำบรรพ์นี้มีความแตกต่างจากโลกยุคปัจจุบันมาก อย่างไรก็ตามเมื่อระยะเวลา
ผ่านไปประมาณ 1,000 ล้านปีหลังจากกำเนิดโลก สิ่งมีชีวิตก็ถือกำเนิดขึ้น
และเกิดวิวัฒนาการเรื่อยมา จนในปัจจุบันเราจะเห็นได้ว่าความหลากหลายในธรรมชาติ
เกิดมากมายเพียงใด

สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ไม่มีใครสามารถให้คำตอบได้อย่างแน่นอนว่าจริงๆแล้วสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร
แต่นักวิทยาศาสตร์หลายท่านก็ตั้งสมมติฐานหรือทำการทดลองเพื่ออธิบายถึงกำเนิดของ
สิ่งมีชีวิต เช่น ในปี พ.ศ. 2467 เอ ไอ โอพาริน (A.I.Oparin) นักเคมีชาวรัสเซีย
มีแนวคิดว่าบรรยากาศของโลกสมัยแรกนั้นมีแก๊สไฮโดรเจนในปริมาณมาก
และสามารถรวมตัวกับแก๊สอื่นๆในบรรยากาศ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน
และคาร์บอนไดออกไซด์ จนเกิดเป็นสารประกอบต่างๆ เช่น มีเทนและแอมโมเนีย
และเมื่อเวลาผ่านไปนานขึ้น สารประกอบเหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นสารอินทรีย์
ที่มีโมเลกุลซับซ้อน เช่น โมเลกุลของกรดอะมิโน กลีเซอรอล กรดไขมัน
และน้ำตาลเชิงเดี่ยว กระบวนการวิวัฒนาการทางเคมีนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง
และใช้เวลานานจนในที่สุดก็เกิดเป็นสิ่งมีชีวิตขึ้น

ในปี พ.ศ.2496 สแตนลีย์ มิลเลอร์ (Stanley Miller) ทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก
มิลเลอร์ต้องการพิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากการรวมกันของโมเลกุลต่างๆในรูปแก็ส
ซึ่งมาจากการระเบิดของภูเขาไฟในบรรยากาศที่ไร้ออกซิเจนและมีไฟฟ้าจากฟ้าผ่า
เป็นแหล่งพลังงานที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา
มิลเลอร์ทำการจำลองสภาพการทดลองให้คล้ายคลึงกับโลกเมื่อเกิดขึ้นใหม่ๆ
โดยใส่แก๊สมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนและไอน้ำ ลงในชุดทดลองที่มีขั้วไฟฟ้า
เพื่อให้เกิดประกายคล้ายฟ้าแลบและฟ้าผ่า หลังจากนั้นก็นำของเหลวที่เกิดขึ้นมาวิเคราะห์
พบว่าเกิดสารประกอบอย่างง่ายของสิ่งมีชีวิต เช่น กรดอะมิโนหลายชนิด
กรดอินทรีย์และยูเรียด้วย จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า สารประกอบอินทรีย์
สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมของโลกระยะเริ่มแรก นอกจากนี้สารประกอบ
ยังสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนขึ้นได้ด้วย

ถึงแม้ว่าการทดลองของมิลเลอร์เป็นการแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของชีวิตนั้นเกิดขึ้น
ได้อย่างไรในโลกระยะเริ่มแรก คำถามต่อไปคือแล้วจากนั้นโมเลกุลเหล่านี้
ทำให้เกิดเซลล์สิ่งมีชีวิตได้อย่างไร?

[img]http://upic.me/i/kx/8lm04.png[/img]

มิลเลอร์กับชุดทดลองของเขา

ได้มีการเสนอแนวคิด 2 แนวทางเกี่ยวกับกำเนิดเซลล์เริ่มแรกคือ
           1. เชื่อกันว่าเซลล์แรกเริ่มนั้นเกิดจากการที่โมเลกุลพื้นฐานของชีวิต
เช่น กรดอะมิโนและน้ำตาลเชิงเดี่ยว เป็นต้น ถูกชะล้างลงมาอยู่ในมหาสมุทร
และมีการรวมกลุ่มกันจนมีขนาดใหญ่ แล้วแตกตัวออกซึ่งถือเป็นการเพิ่มจำนวนให้ได้
โมเลกุลจำนวนมากในความเข้มข้น สูง เมื่อระยะเวลาผ่านไปโมเลกุลเหล่านี้
สามารถนำสารประกอบอื่นเข้าไปสะสมภายใน และถูกจำกัดบริเวณด้วยด้วย
โครงสร้างซึ่งต่อมาพัฒนาเป็นเยื่อหุ้มเซลล์
           2. เซลล์แรกเริ่มเกิดจากโมเลกุลที่มีความสามารถในการสร้าง
และเพิ่มจำนวนตัวเองได้ เมื่อระยะเวลาผ่านไป โมเลกุลเหล่านี้จึงค่อยๆ วิวัฒนาการ
กระบวนการเมแทบอลิซึมและสร้างเยื่อหุ้มเซลล์จนเกิดเป็นเซลล์ขึ้นได้ในที่สุด
เชื่อกันว่าโมเลกุลพวกโพลีนิวคลีโอไทด์ (กรดนิวคลีอิก)
เช่น อาร์เอ็นเอ น่าจะเป็นโมเลกุลเริ่มแรกของการเกิดเซลล์

[img]http://upic.me/i/jk/xls05.png[/img]

[img]http://upic.me/i/qy/vcn06.png[/img]

โครงสร้างโมเลกุล RNA

นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตพวกแรกๆ นั้นน่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะ
คล้ายพวกโพรคาริโอต (prokaryote)
โพรคาริโอตประกอบด้วย แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มนี้ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้
ต้องอาศัยอาหารจากสิ่งแวดล้อมภายนอก และดำรงชีวิตโดยไม่ใช้ออกซิเจน
เนื่องจากบรรยากาศของโลกในยุคนั้นยังไม่มีออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยมาก
ต่อมาสิ่งมีชีวิตจำพวกแบคทีเรียเริ่มมีวิวัฒนาการในการสร้างอาหารเองได้จาก
การสังเคราะห์ด้วยแสง ส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศมีมากขึ้น
ทำให้สิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่ถือกำเนิดจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตพวก
ยูคาริโอต (eukaryote) ในที่สุด

แล้วสิ่งมีชีวิตพวกยูคาริโอตมีกำเนิดจากโพรคาริโอตได้อย่างไร?


[img]http://upic.me/i/d1/mt507.png[/img]

[img]http://upic.me/i/1y/dbn08.png[/img]

[img]http://upic.me/i/76/1xt09.png[/img]

[img]http://upic.me/i/n9/jy710.png[/img]

[img]http://upic.me/i/id/d7j11.png[/img]

[img]http://upic.me/i/j4/q9012.png[/img]

[img]http://upic.me/i/05/bva13.png[/img]

จากการวิเคราะห์ลำดับสารพันธุกรรมในเซลล์และออร์แกเนล ทำให้เราทราบว่า
จีโนมคลอโรพลาสต์ในพืชและจีโนมไมโทคอนเดรียที่พบในพืชและสัตว์นั้นมีความ
ใกล้เคียงกับจีโนมของแบคทีเรียซึ่งเป็นพวกโพรคาริโอต  ทำให้สันนิษฐานได้ว่า
ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์อาจเคยเป็นเซลล์โพรคาริโอตขนาดเล็กที่ถูกเซลล์
ยูคาริโอตกินเข้าไปแต่ไม่ย่อยและอยู่รวมในเซลล์ยูคาริโอตขนาดใหญ่
ความแตกต่างอยู่ที่ ไมโทคอนเดรียนั้นมาจากเซลล์โพรคาริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้
แต่คลอโรพลาสต์มาจากเซลล์โพรคาริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้

ยุคทางธรณีวิทยา

เมื่อสิ่งมีชีวิตถือกำเนิดขึ้นมาแล้ว ก็มีวิวัฒนาการจนมีความหลากหลายในธรรมชาติ
เมื่อเวลาผ่านไปมีทั้งการถือกำเนิดสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ขึ้นและการสูญพันธุ์ไปของสิ่งมีชีวิตเดิมเช่นกัน

ในปัจจุบันนักธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยาสามารถแบ่งยุคทางธรณีวิทยา
ออกเป็น 4 มหายุค ตามชนิดของซากดึกดำบรรพ์ที่พบได้ดังนี้

     1. มหายุคพรีแคมเบรียน (Precambrian Era)
เป็นช่วงของ 4,600 – 543 ล้านปีก่อน โลกก่อกำเนิดขึ้น เมื่อโลกเริ่มเย็นตัวลง
จึงเกิดสิ่งมีชีวิตพวกแบคทีเรีย และเริ่มมีออกซิเจนในบรรยากาศซึ่งเกิดจากการสังเคราะห์
ด้วยแสงในพวก แบคทีเรียสีเขียวแกมน้ำเงิน มีการเกิดขึ้นของสัตว์หลายเซลล์ที่ไม่มี
กระดูกสันหลังในน้ำ เช่น ฟองน้ำ

     2. มหายุคพาลีโอโซอิก (Paleozoic Era)
เป็นช่วงของ 543 – 245 ล้านปีก่อน เริ่มมีสัตว์พวกที่ไม่มีกระดูกสันหลังซึ่งมีทั้งที่
อาศัยอยู่ในน้ำจืดและน้ำเค็ม เช่น ไตรโลไบต์ (trilobite) แอมโมไนต์ (ammonite)
หอย ปลา รวมทั้งแมลง สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เริ่มพบสาหร่าย เห็ดรา
พืชบกชั้นต่ำ เริ่มจากพืชไม่มีเนื้อเยื่อลำเลียง เฟิร์น ไปจนถึงพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียง
มหายุคพาลี โอโซอิกสิ้นสุดลงเมื่อมีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ซึ่งอาจเกิดเนื่องจากการเกิด
ยุคน้ำแข็งฉับพลันหรือเกิดภูเขาไฟระเบิด ทำให้มีการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต
ทั้งในทะเลและบนพื้นดินจำนวนมาก

     3. มหายุคมีโซโซอิก (Mesozoic Era) เป็นช่วงของ 245 – 65 ล้านปีก่อน
ไดโนเสาร์ชนิดแรกเกิดขึ้นและกลายเป็นกลุ่มเด่น ในยุคนี้เริ่มมีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
พวกมีกระเป๋าหน้าท้องและรก รวมทั้งแมลงต่างๆ และเกิดการกระจายพันธุ์อย่างมากมายของพืช
ในช่วงแรกของมหายุคมีโซโซอิกมีพืชเมล็ดเปลือยมาก ทั้งเฟิร์นและสน เกิดพืชดอกชนิดแรก
เชื่อกันว่าภูเขาไฟระเบิดครั้งใหญ่หรือการพุ่งชนของอุกกาบาต ทำให้มีการสูญพันธุ์จำนวนมาก
และมหายุคมีโซโซอิกสิ้นสุดลง

     4. มหายุคซีโนโซอิก (Cenozoic Era) เป็นช่วงของ 65 ล้านปีก่อนจนถึงปัจจุบัน
การสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เปิดทางให้เกิดการกระจายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนานาชนิด
ทั้งขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ เช่น ม้า สุนัข และหมี พบลิงไม่มีหาง (ape)
และในราว 5-1.8 ล้านปีก่อน พบบรรพบุรุษของมนุษย์ ส่วนบรรพบุรุษของมนุษย์ปัจจุบันนั้น
พบในช่วง 1.8 ล้านปี - 11,000 ปีก่อน ในมหายุคซีโนโซอิกนี้พืชดอกกลายเป็นพืชกลุ่มเด่น

[img]http://upic.me/i/ni/bi614.png[/img]

[img]http://upic.me/i/2j/d6415.png[/img]

การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต

นับตั้งแต่โลกได้ถือกำเนิดขึ้นจนกระทั่งมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตขึ้นมามากมายนั้น
ตลอดช่วงเวลาราวสี่พันล้านปีที่ผ่านมามีทั้งการเกิดของสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่
และการสูญพันธุ์ไป การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่ยอมรับกันมากที่สุดมี 5 ครั้งด้วยกัน
ซึ่งใช้หลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่พบในช่วงเวลาต่างๆในการยืนยัน

[img]http://upic.me/i/tj/7od16.png[/img]

ครั้งที่ 1 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคแคมเบรียนถึงยุคออร์โดวิเชียน (488 ล้านปีก่อน)
ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในทะเลพวก brachiopod, conodont
และ trilobite มากมาย

สาเหตุการสูญพันธุ์ อาจเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ
เกิดยุคน้ำแข็งฉับพลัน ทำให้ปริมาณน้ำและออกซิเจนในน้ำน้อยลง
จึงส่งผลอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ

ครั้งที่ 2 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคออร์โดวิเชียนถึงยุคซิลูเรียน (447-444 ล้านปีก่อน)
ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายทั้งพืช สัตว์ในทะเลมากมาย

สาเหตุการสูญพันธุ์อาจเนื่องจากการเกิดยุคน้ำแข็ง ทำให้อากาศเปลี่ยนแปลง
ปริมาณน้ำทะเลลดลงส่งผลอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ
นักวิทยาศาสตร์จัดว่าการสูญพันธุ์ในช่วงนี้ทำให้สูญเสียสิ่งมีชีวิตในน้ำ ครั้งใหญ่เป็นอันดับสอง

ครั้งที่ 3 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคดีโวเนียน (364 ล้านปีก่อน)
เป็นการสูญพันธุ์ที่ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน แต่เกิดอย่างต่อเนื่องราว 20 ล้านปี
ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำ

สาเหตุการสูญพันธุ์อาจเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่หนาวเย็น
ต่อเนื่องมาจากยุคออร์โดวิเชียน แต่บางแนวคิดยังคงถกเถียงกันว่า
อาจเป็นเพราะการพุ่งชนของอุกกาบาตมายังโลก

ครั้งที่ 4 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคเพอร์เมียนถึงยุคไทรแอสซิก (251.4 ล้านปีก่อน)
เป็นการสูญพันธุ์ครั้งที่รุนแรงที่สุด ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำถึง 96%
และสิ่งมีชีวิตบนบก เช่น พืช แมลง สัตว์มีกระดูกสันหลังต่างๆ ถึง 70%
ส่งผลให้รูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนโลกเปลี่ยนไป
จนเกิดสัตว์พวกไดโนเสาร์ขึ้นมากมายบนโลกในยุคต่อมา

สาเหตุการสูญพันธุ์ยังคงเป็นที่ถกเถียง และเสนอสมมติฐานหลายแนวทาง
เช่น การสูญพันธุ์อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของแผ่นเปลือกโลก วัตถุนอกโลกพุ่งชนโลก
ผลกระทบจากซุปเปอร์โนวาหรือการระเบิดครั้งใหญ่ของภูเขาไฟ

ครั้งที่ 5 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคครีเทเชียสถึงยุคเทอเทียรี (65.5 ล้านปีก่อน)
เป็นการสูญพันธุ์ครั้งที่รุนแรงเป็นอันดับสองรองจากช่วงปลายยุคเพอร์เมียน
ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในทะเลจำนวนมากและสิ่งมีชีวิตบนบกถึง 50%
รวมทั้งไดโนเสาร์ซึ่งเป็นสัตว์กลุ่มเด่นในขณะนั้น ส่งผลให้ยุคต่อมาเกิดการวิวัฒนาการ
ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเข้ามาแทน

สาเหตุการสูญพันธุ์มีผู้เสนอสมมติฐานหลายแนวทาง เช่น การเกิดภูเขาไฟระเบิดครั้งใหญ่
จึงทำให้เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพ อากาศ หรือการมีวัตถุนอกโลกพุ่งชนโลก
ซึ่งในประเด็นหลังดูจะมีหลักฐานสนับสนุนที่น่าเชื่อถือ เพราะในปี พ.ศ.2523 มีการพบแร่
อิรีเดียมในชั้นหินยุคครีเตเชียส ซึ่งแร่ชนิดนี้ปกติไม่พบในโลก แต่จะพบมาก
ในลูกอุกกาบาตหรือดาวเคราะห์น้อย และในปี พ.ศ.2534 มี การค้นพบหลุมอุกกาบาต
ขนาดยักษ์ใต้เมือง ชิกชูลุบ (Chicxulub) บริเวณอ่าวเม็กซิโก มีเส้นผ่าศูนย์กลาง
ประมาณ 180 กิโลเมตร ทำให้สันนิษฐานได้ว่าในราว  65 ล้านปีก่อน
มีดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก ทำให้เกิดคลื่นยักษ์และการฟุ้งกระจายของฝุ่นผง
จากพื้นผิวโลกในวงกว้าง ฝุ่นเหล่านี้ขึ้นไปจับกันเป็นชั้นหนาในบรรยากาศชั้นสูง
อยู่นาน ส่งผลให้ อุณหภูมิของผิวโลกชั้นต่ำลดลงและไม่มีแสงแดด
ส่องมายังผิวโลกด้านล่างเป็น เวลานาน เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศครั้งใหญ่
จนทำให้ไดโนเสาร์และสิ่งมีชีวิตส่วน หนึ่งในยุคนั้นสูญพันธุ์ไปในที่สุด



โดโด (dodo) เป็นนกที่มีลักษณะคล้ายนกพิราบ แต่มีขนาดใหญ่กว่ามากและบินไม่ได้
ถือได้ว่าโดโดเป็นสัญลักษณ์สำคัญของ การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเลยทีเดียว
คาดว่าโดโดมีถิ่นอาศัยอยู่ที่เกาะมอริเชียส (Mauritius) ในมหาสมุทรอินเดีย
ปัจจุบันโดโดได้สูญ พันธุ์ไปแล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงให้ความสนใจ ต่อการศึกษา
ซากดึกดำบรรพ์ของโดโด โดยเฉพาะการศึกษาว่าเป็นเพราะการรุกรานของมนุษย์
หรือเหตุผลจากธรรมชาติจึงทำ ให้โดโดสูญพันธุ์ไป
(ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมในวารสาร Nature 443, 138-140, (2006))
   
[img]http://upic.me/i/s6/qyw17.png[/img]

[img]http://upic.me/i/dg/gbf18.png[/img]

ในปัจจุบันเราจะเห็นว่าในธรรมชาติมีความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตบางชนิด
มีลักษณะบางอย่างที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นในอดีตนักวิทยาศาสตร์จึงใช้ความคล้ายคลึงกัน
ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ อันได้แก่ลักษณะทางกายวิภาค ลักษณะทางสัณฐานวิทยา
หรือสารเคมีที่เป็นองค์ประกอบในสิ่งมีชีวิต เป็นต้น ในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต
และในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจาก การวิเคราะห์ลำดับเบสของสารพันธุกรรม
หรือ  DNA มาสร้างเป็นภาพแสดงสายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในระดับที่เหนือกว่า
อาณาจักร (kingdom) โดยสามารถแบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็น 3 โดเมน (domain)
ได้แก่ แบคทีเรีย (bacteria) อาร์เคีย (archaea) และยูคาเรีย (eukarya)
โดยโดเมนแบคทีเรียนั้นประกอบไปด้วยสิ่งมีชีวิตกลุ่มโพรคาริโอตที่เรารู้จักกันเป็น
ส่วนใหญ่แล้ว โดเมนอาร์เคีย ประกอบด้วยกลุ่มสิ่งมีชีวิตพวกโพรคาริโอตที่อาศัยอยู่
ในสิ่งแวดล้อมทั่วๆไป และโดเมนยูคาเรีย ประกอบด้วยกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่ในเซลล์จะมี
นิวเคลียสที่แท้จริง ซึ่งจะเห็นได้ว่าโดเมนนี้จะมีสิ่งมีชีวิตอยู่เป็นจำนวนมาก
ดังแสดงรายละเอียดในภาพด้านบน

ทฤษฎีวิวัฒนาการ

ในอดีตทางซีกโลกตะวันตกมีความเชื่อว่าโลกและสิ่งมีชีวิตทั้งมวลนั้นเกิดขึ้นด้วย
อานุภาพของสิ่งเหนือธรรมชาติ จนกระทั่งในศตวรรษที่ 18 เมื่อวิทยาศาสตร์มีความ
ก้าวหน้ามากขึ้น มีการสร้างเครื่องมือวิทยาศาสตร์ การศึกษาในห้องปฏิบัติการประกอบ
กับการเดินทางออกสำรวจแผ่นดินใหม่ของชนชาติ ต่างๆ ทำให้เกิดข้อสงสัยในความเชื่อ
เดิมเรื่องกำเนิดของสิ่งมีชีวิตและเริ่มมีการ เสนอแนวคิดใหม่เกี่ยวกับเรื่องวิวัฒนาการ
ของสิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนไปจากอดีต
          ต่อมาในต้นศตวรรษที่ 19 เริ่มมีการบุกเบิกเรื่องการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ของ
สิ่งมีชีวิตจากตัวอย่างที่เก็บจากทั่วโลก จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อมูลสนับสนุนกับ
หลักฐานด้านอื่นๆเพิ่มมากขึ้นจนทำให้เกิดแนวคิดปฏิวัติเกี่ยวกับวิวัฒนาการที่เชื่อว่า
สิ่งมีชีวิตน่าจะมีการเปลี่ยนแปลงให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปใน
แต่ละยุคสมัยและยอมรับว่าสิ่งมีชีวิตมีวิวัฒนาการจริง


[img]http://upic.me/i/3f/95c19.png[/img]

แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของลามาร์ก

[img]http://upic.me/i/u7/84720.png[/img]

ชอง ลามาร์ก (Jean Lamarck, พ.ศ. 2287-2372) นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส
เป็นคนแรกๆ ที่ได้นำเสนอแนวคิดปฏิวัติเรื่องวิวัฒนาการจากการศึกษาเปรียบ เทียบ
ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในยุคนั้นกับหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ในพิพิธภัณฑ์
ลามาร์กได้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการที่สำคัญในสองประเด็นอันเป็นที่
ถกเถียงกันอย่างแพร่หลาย

แนวคิดของลามาร์ก ประเด็นที่ 1

          แนวคิดของลามาร์กประเด็นแรกกล่าวว่า สิ่งมีชีวิตมีแนวโน้มที่จะพัฒนาไป
มีความซับซ้อนมากขึ้นและสิ่งมีชีวิตมีความพยายามที่จะอยู่รอดในธรรมชาติซึ่งจะ
ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงด้านสรีระไปในทิศทางนั้น “หากอวัยวะใดที่มีการใช้งานมาก
ในการดำรงชีวิตจะมีขนาดใหญ่ ส่วนอวัยวะใดที่ไม่ใช้จะค่อยๆ ลดขนาดและอ่อนแอลง
และเสื่อมไปในที่สุด” แนวคิดดังกล่าวนี้
เรียกว่า กฎการใช้และไม่ใช ้ (Law of use and disuse)

แนวคิดของลามาร์ก ประเด็นที่ 2

          ประเด็นที่สองมีความเกี่ยวเนื่องต่อจากประเด็นแรกที่ว่า “การเปลี่ยนแปลงของ
สิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นจากการใช้และไม่ใช้นั้นจะคงอยู่ได้ และสิ่งมีชีวิตสามารถถ่ายทอด
ลักษณะที่เกิดใหม่นี้ไปสู่รุ่นลูกได้” แนวคิดดังกล่าว
เรียกว่า กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่ได้มาขณะมีชีวิตอยู่
(Law of inheritance of acquired characteristic)

[img]http://upic.me/i/r4/3pa21.png[/img]

ลามาร์กอธิบายแนวคิดของตนโดยยกตัวอย่างยีราฟ ซึ่งปัจจุบันมีคอและขาที่ยาวขึ้น

  แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของลามาร์ก



          ลามาร์กได้ใช้แนวคิดทั้งสองมาอธิบายการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของสิ่งมีชีวิต
เช่น ลักษณะของยีราฟซึ่งมีคอยาว ลามาร์กอธิบายว่าจากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์
ยีราฟในอดีตจะมีคอสั้นแต่เนื่องจากอาหารขาดแคลนไม่พอกิน จึงต้องกินใบไม้จาก
ต้นไม้สูงแทนหญ้า และเนื่องจากยืดคออย่างเดียวนั้นยังไม่พอจึงต้องมีการเขย่งขา
เพิ่มด้วย จึงทำให้ยีราฟมีคอและขาที่ยาวขึ้น ลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไปนี้สามารถ
ถ่ายทอดสู่รุ่นลูกหลานยีราฟรุ่นต่อมา

          ในสัตว์พวกงูที่เราจะไม่เห็นขาของมัน แต่หลักฐานจากการศึกษาโครงกระดูก
พบว่ายังมีส่วนของกระดูกที่สันนิษฐานว่าเป็นขาหลงเหลืออยู่ ซึ่งลามาร์กอธิบายว่า
งูจะอาศัยอยู่ในพงหญ้ารกจึงใช้การเลื้อยพาให้ตัวเคลื่อนไป จึงไม่ต้องใช้ขา
และการเลื้อยทำให้ลำตัวยาวขึ้น เมื่อขาไม่ได้ใช้จึงค่อยๆ หดเล็กลงจนหายไป
ลักษณะนี้ถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อๆ ไปได้ เราจึงเห็นว่างูรุ่นต่อมานั้นไม่มีขา

[img]http://upic.me/i/y5/gyq22.png[/img]

       จากแนวคิดของลามาร์ก ท่านเห็นด้วยหรือไม่ เพราะอะไร และจะมีวิธีการ
อย่างไรในการทดลองเพื่อพิสูจน์แนวคิดของลามาร์ก คำถามเหล่านี้เกิดขึ้นหลังจาก
ลามาร์กได้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของ สิ่งมีชีวิตออกมา นักวิทยาศาสตร์
สมัยนั้นดูจะไม่ค่อยยอมรับแนวคิดของลามาร์กเพราะไม่สามารถ พิสูจน์ได้ในทุกกรณี
เช่นในการทดลองของ ออกัส ไวส์มาน (August Weisman, พ.ศ. 2377-2457)
ได้ทดลองตัดหางหนู 20 รุ่นให้สั้นลง แต่ปรากฏว่าหนูรุ่นที่ 21 ก็ยังคงมีหาง
ไวส์มานจึงได้เสนอแนวคิดค้านลามาร์กว่า ลักษณะที่ถ่ายทอดไปสู่รุ่นลูกหลานได้นั้น
ต้องเกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ไม่ใช่ เซลล์ร่างกาย หรือหากทฤษฎีของลามาร์กถูกต้อง
ทำไมจึงยังมีสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่ซับซ้อนเจริญอยู่ในสิ่งแวดล้อม

[img]http://upic.me/i/ng/ase23.png[/img]

          อย่าง ไรก็ตามในปัจจุบันมีบางสถานการณ์ที่แนวคิดของลามาร์กดูเหมือน
จะถูกต้อง เช่น การเกิดมะเร็งบางชนิดที่สามารถถ่ายทอดสู่ลูกหลานได้ โดยเฉพาะการ
ค้นพบการถ่ายทอดลักษณะไปยังลูกหลานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรม
ซึ่งพบเป็นครั้งแรกในข้าวโพดและเรียกว่า epigenetics จากข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่
ก้าวหน้าไปมากในปัจจุบัน ทำให้แนวคิดของลามาร์กที่แต่ก่อนดูเหมือนจะหมดความ
หมายทางวิชาการกลับมาคง อยู่และท้าทายต่อการพิสูจน์ต่อไป

 แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาร์วิน

 
          แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการที่ดูจะเป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลายมาจนถึงปัจจุบัน
นั้นเป็นของชาร์ลส์ ดาร์วิน (Charles Darwin, พ.ศ. 2352-2428) นักธรรมชาติวิทยา
ชาวอังกฤษ ปีที่ดาร์วินเกิดอยู่ในช่วงรัชสมัยของรัชกาลที่ 3 และในอีก 50 ปีต่อมา
ดาร์วินได้ตีพิมพ์หนังสือเรื่อง
กำเนิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
(The Origin of Species by Means of Natural Selection)
ที่เขย่าวงการวิทยาศาสตร์และกระทบความเชื่อชาวตะวันตก
จนได้รับการวิพากษ์วิจารณ์อย่างแพร่หลาย

[img]http://upic.me/i/na/buo24.png[/img]
 
      ดาร์วินเกิดเมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2352 ที่เมืองชรูเบอรี่ (Shrewsbury)
ประเทศอังกฤษ ในครอบครัวที่มีฐานะมั่งคั่ง บิดาของดาร์วินอยากให้เขาเรียนแพทย์
แต่เนื่องจากนั่นไม่ได้มาจากความชอบส่วนตัว เขาจึงไม่สนใจเรียนเพราะฝักใฝ่สนใจกับ
การศึกษาธรรมชาติรอบตัว และมักชอบเดินทางเป็นระยะทางไกลเพื่อเก็บสะสม
แมลงต่างๆ ดาร์วินเรียนแพทย์ได้เพียงสองปีเท่านั้นก็ลาออกมา บิดาจึงส่งให้ดาร์วิน
ไปเรียนต่อวิชาเกี่ยวกับศาสนาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์จนจบการศึกษา
          ในปีพ.ศ. 2374 ดาร์วินซึ่งมีอายุเพียง 22 ปี ได้รับการฝากฝังโดย
ศาสตราจารย์จอห์น เฮนสโลว์ (John Henslow) ให้เดินทางไปกับ
เรือหลวงบีเกิ้ล (H.M.S.Beagle) ในฐานะนักธรรมชาติวิทยาประจำเรือ การเดินทาง
ครั้งนี้เป็นโครงการของราชนาวีอังกฤษ ซึ่งมีเป้าหมายในการเดินทางเพื่อสำรวจ
ภูมิประเทศบริเวณชายฝั่งทะเลของ ทวีปอเมริกาใต้และหมู่เกาะในมหาสมุทรแปซิฟิก
ซึ่งยังไม่มีใครเคยไปสำรวจมา ก่อน

[img]http://upic.me/i/41/kuw25.png[/img]

[img]http://upic.me/i/yk/vrv26.png[/img]

      ใน ระหว่างการเดินทางดาร์วินได้สังเกตเห็นความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต
ทั้งพืช และสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันรวมไปถึงวิถีความเป็นอยู่
ที่แตกต่างกันออกไปของกลุ่มคนในที่ต่างๆ นอกจากนี้ระหว่างการรอนแรมอยู่ในเรือ
ดาร์วินยังได้ศึกษาแนวคิดของญาติ ผู้ใหญ่
ชื่อชาร์ลส์ ไลแอลล์ (Charles Lyell, พ.ศ. 2340-2518)
จากหนังสือเรื่อง หลักธรณีวิทยา (The Principles of Geology) ที่กล่าวถึงการ
เปลี่ยนแปลงของโลกที่เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป แม้ว่าจะโลกจะเกิดขึ้นมานาน
หลายพันล้านปีก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้ก็ยังคงเกิดขึ้นอยู่เสมอ ซึ่งนี่เองนับเป็นการ
จุดประกายความสงสัยของดาร์วินว่าสิ่งมีชีวิตเองก็น่าจะ มีการเปลี่ยนแปลงได้
เช่นเดียวกับเปลือกโลกเช่นกัน

[img]http://upic.me/i/o3/bs527.png[/img]

[img]http://upic.me/i/5r/rls28.png[/img]

   ใน ปี พ.ศ.2378 เรือหลวงบีเกิ้ลเดินทางมาถึงหมู่เกาะกาลาปากอส
ซึ่งเป็นหมู่เกาะที่อยู่ห่างจากแผ่นดินทวีปอเมริกาใต้ไปทางตะวันตก
ประมาณ 900 กิโลเมตร ที่หมู่เกาะนี้ดาร์วินได้พบสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์หลากชนิด
ที่ไม่เคยพบ จากที่ใดมาก่อน เขาได้สังเกตนกฟินช์ (finch) ที่พบแพร่กระจายอยู่
ตามหมู่เกาะต่างๆ ถึง 14 ชนิด ในขณะที่บนแผ่นดินใหญ่เขาพบเพียง 1 ชนิด
ดาร์วินพบว่านกฟินช์แต่ละชนิดมีขนาดและรูปร่างของจงอยปากที่แตกต่างกัน
ตามความเหมาะสมแก่การที่จะใช้กินอาหารแต่ละประเภท ตามสภาพแวดล้อม
ของเกาะนั้นๆ ดาร์วินเชื่อว่าบรรพบุรุษของนกฟินช์บนเกาะกาลาปากอส
น่าจะสืบเชื้อสายมาจากนก ฟินช์บนแผ่นดินใหญ่ และเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง
ทางธรณีวิทยาจนทำให้หมู่เกาะแยกออกจากแผ่นดินใหญ่ ทำให้เกิดการแปรผัน
ทางพันธุกรรมของบรรพบุรุษนกฟินช์ เมื่อเวลายิ่งผ่านยาวนานขึ้นทำให้เกิด
วิวัฒนาการกลายเป็นนกฟินช์สปีชีส์ใหม่ ขึ้น

[img]http://upic.me/i/28/y3r29.png[/img]

 [img]http://upic.me/i/pj/nce30.png[/img]

     ภายหลังจากการ เดินทางกับเรือหลวงบีเกิ้ลยาวนานถึง 5 ปี เมื่อเดินทางกลับ
มาถึงประเทศอังกฤษ ดาร์วินจึงได้เริ่มศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่เขาได้บันทึกและ
เก็บรวบรวบ ข้อมูลมายาวนานตลอดการเดินทาง รวมถึงการอ่านบทความของ
โทมัส มัลทัส (Thomas Malthus, พ.ศ. 2309-2377) ที่กล่าวถึงอัตราการเพิ่มของ
ประชากรว่ามีอัตราที่เร็วกว่าการเพิ่มของอาหาร หลายเท่า โดยที่อัตราการเกิดของ
ประชากรเพิ่มในอันดับเรขาคณิต ส่วนอัตราการเพิ่มของอาหารเพิ่มตามอันดับเลขคณิต
จากบทความนี้ทำให้ดาร์วินคิดว่าการที่สิ่งมีชีวิตนั้นมีจำนวนเกือบคงที่แทน ที่จะมี
จำนวนลูกหลานเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นั้นน่าจะต้องมีปัจจัยบางอย่างมาจำกัด
จำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิต

[img]http://upic.me/i/up/g0n31.png[/img]

     จาก ข้อมูลข้างต้นนี้เองทำให้ดาร์วินเริ่มเข้าใจเกี่ยวกับกลไกการเกิดวิวัฒนาการ
ของสิ่งมีชีวิตที่เขาคิดว่าสิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายตามธรรมชาติ
และปัจจัยทางธรรมชาติ เช่น ปริมาณอาหารและน้ำที่จำกัด ทำให้สิ่งมีชีวิตตัวที่
เหมาะสมเท่านั้นที่จะมีชีวิตอยู่รอด (survival of the fittest) และถ่ายทอดลักษณะที่
เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมนั้นไปสู่ลูกหลาน แนวคิดของดาร์วินดังกล่าว เรียกว่า
ทฤษฏีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (theory of natural selection)

           ในเวลาต่อมามีนักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษอีกคนหนึ่งคือ
อัลเฟรด รัสเซล วอลเลซ (Alfred Russel Wallace, พ.ศ. 2366 - 2456) ผู้ศึกษา
ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตแถบหมู่เกาะอินโดนีเซีย เขาได้เขียนจดหมายเล่าให้
ดาร์วินฟังถึงแนวคิดเรื่องทฤษฎีวิวัฒนาการของเขา เองซึ่งตรงกับแนวคิดของดาร์วิน
ในเรื่องของกลไกของวิวัฒนาการที่เกิดจากการ คัดเลือกโดยธรรมชาติ
ในปี พ.ศ.2401 ทั้งสองจึงได้นำเสนอผลงานดังกล่าวนี้ในที่ประชุมวิทยาศาสตร์
และในปี พ.ศ.2402 ดาร์วินก็ได้ตีพิมพ์หนังสือ เรื่อง
กำเนิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
(The Origin of Species by Means of Natural Selection) ซึ่งแม้ในเนื้อหาจะขัดต่อ
ความเชื่อของชาวตะวันตกอย่างรุนแรง เพราะดาร์วินแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตมีการ
เปลี่ยนแปลงมาจากบรรพบุรุษ และนำไปสู่ความคิดที่ว่ามนุษย์เองก็ไม่ได้มีหน้าตา
อย่างที่เห็นในปัจจุบันมา ตั้งแต่แรกเริ่ม แต่เนื่องด้วยข้อมูลและหลักฐานประกอบที่
เป็นไปตามระเบียบวิธีทางวิทยาศาสตร์ ทำให้สิ่งที่ดาร์วินเสนอได้รับความสนใจ
และเป็นที่ถกเถียงกันอย่างกว้างขวาง เช่นกัน

 [img]http://upic.me/i/bo/kbt32.png[/img]

แอร์นสต์ ไมเออร์ (Ernst Mayr, พ.ศ. 2447-2548) นักชีววิทยาวิวัฒนาการชาวเยอรมัน
ได้วิเคราะห์และสรุปทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินที่ปรากฏอยู่ในหนังสือ
The Origin of  Species by  Means  of  Natural  Selection โดยสามารถสร้างข้อ
สรุปทฤษฏีของดาร์วินในประเด็นหลักๆ ดังนี้
     1. สิ่งมีชีวิตย่อมมีลักษณะที่แตกต่างกันบ้างเล็กน้อยในสปีชีส์เดียวกัน เรียกความ
แตกต่างนี้ว่า การแปรผัน (variation)
     2. สิ่งมีชีวิตมีจำนวนประชากรแต่ละสปีชีส์ในแต่ละรุ่นจำนวนเกือบคงที่ เพราะมี
สิ่งมีชีวิตจำนวนหนึ่งตายไป
     3. สิ่งมีชีวิตต้องมีการต่อสู้เพื่อความอยู่รอด หากลักษณะที่แปรผันของสิ่งมีชีวิตนั้น
เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตนั้นจะสามารถดำรงชีวิตอยู่และถ่ายทอดลักษณะ
ดังกล่าวไปยังลูกหลาน
     4. สิ่งมีชีวิตตัวที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่สุดจะอยู่รอด และสามารถดำรง
เผ่าพันธุ์ไว้ ทำให้เกิดความแตกต่างไปจากสปีชีส์เดิมมากขึ้นจนในที่สุด
เกิดสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่

[img]http://upic.me/i/hm/6z033.png[/img]

[img]http://upic.me/i/7y/zih34.png[/img]

[img]http://upic.me/i/4g/2ns35.png[/img]                   

หลายคนคงคิดว่าน่าจะเป็นปลา เพราะปลามีขนาดใหญ่กว่ามด ปลาจึงน่าจะแข็งแรงกว่า
ถ้าสู้กันโอกาสชนะน่าจะมากกว่า แต่จริงๆแล้วบอกไม่ได้ว่าใครจะชนะ
ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่มดและปลาอยู่ ดังเช่นสุภาษิตไทยที่ว่า
“น้ำมาปลากินมด น้ำลดมดกินปลา” ถ้าสภาพแวดล้อมเหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตชนิดใด
สิ่งมีชีวิตนั้นก็มีโอกาสชนะและ อยู่รอดมากกว่า ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิด
ทฤษฎีวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วิน นั่นเอง

ช่วงเวลาหลังจากที่ดาร์วินได้ออกหนังสือ The Origin of Species มีผู้ยอมรับ
และเชื่อใน Darwinism อย่างมาก ผู้ที่สนับสนุนแนวคิดของดาร์วินที่สำคัญได้แก่
ที เอช ฮักซ์เลย์ (T.H. Huxley) เฮอร์เบิร์ท สเปนเซอร์ (Herbert Spencer)
จอร์จ โรแมนส์ (George Romans) แอร์นสต์ เฮคเคล (Ernst Haeckel)
และ ออกัส ไวส์มาน (August Weisman) ซึ่งยุคที่ความเชื่อใน Darwinism รุ่งเรือง
นั้นเรียกว่ายุคโรแมนติค อยู่ระหว่าง พ.ศ. 2403-2446

ไม่นานหลังจากการเสนอทฤษฎีของดาร์วิน ก็มีผู้ค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของ
สัตว์เลื้อยคลานที่มีขนและปีกเหมือนนก สัตว์ชนิดนี้ได้ชื่อว่า
อาร์คีออปเทอริก (Archaeopteryx – เป็นภาษากรีกแปลว่าปีกโบราณ) ซึ่งมีลักษณะอยู่
กึ่งกลางระหว่างไดโนเสาร์และนกปัจจุบัน ข้อเท็จจริงนี้พิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า
สัตว์เลื้อยคลานน่าจะเป็น บรรพบุรุษของนก และทฤษฎีของดาร์วินถูกต้องที่ว่า
สิ่งมีชีวิตมีกำเนิดจากบรรพบุรุษดึกดำบรรพ์ ไม่ได้เกิดขึ้นมามีหน้าตาเหมือน
ในปัจจุบันโดยทันที

[img]http://upic.me/i/eu/39q36.png[/img]

แม้ว่าดาร์วินและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะสังเกตเห็นความหลากหลายของ
สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ แต่ดาร์วินก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าความหลากหลายนั้น
เกิดขึ้นได้อย่างไร จนกระทั่งเกรกอร์ เมนเดล (Gregor Mendel, พ.ศ.2365-2427)
พระชาวออสเตรีย ที่เมืองบรึน (Brno) ปัจจุบันอยู่ในสาธารณรัฐเช็ค ซึ่งเริ่มทำการ
ทดลองผสมพันธุ์ถั่วในช่วงปี พ.ศ. 2399-2406 และเมลเดลได้พบว่ามีการถ่ายทอด
ลักษณะของรุ่นพ่อแม่ผ่านไปยังลูกด้วยสัดส่วนที่คงที่ และเขายังทำนายว่าน่าจะมี
บางสิ่งบางอย่างที่สามารถส่งผ่านลักษณะของบรรพบุรุษไปยังลูกหลานได้
ซึ่งนี่เองนับเป็นจุดเริ่มต้นอันนำมาสู่การเปิดเผยเรื่องสารพันธุกรรม ที่ทำให้เกิด
การค้นพบว่าวิวัฒนาการมีการทำงานจริงๆอย่างไร

[img]http://upic.me/i/oh/iv037.png[/img]

แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการในปัจจุบัน

หลังจากยุคโรแมนติค ทฤษฎีของดาร์วินก็ยังเป็นที่ถกเถียงถึงความถูกต้องและ
ความเป็นไปได้เรื่อยมา มีทั้งกลุ่มผู้สนับสนุนและคัดค้าน จนกระทั่งในปีพ.ศ.2478
เป็นต้นมาจนถึงปัจจุบัน ถือว่าเป็นยุคโมเดิร์นซินเทซีสของแนวคิดเรื่องวิวัฒนาการ
มีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกิดขึ้นมากมายโดยเฉพาะ
สาขาวิชา พันธุศาสตร์ การศึกษาเรื่องวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจึงได้นำทฤษฎี
การคัดเลือกตาม ธรรมชาติของดาร์วินมาผสมผสานกับความรู้วิชาการด้านอื่นๆ
เช่น บรรพชีวินวิทยา (palaeontology) อนุกรมวิธาน (taxonomy)
พันธุศาสตร์ (genetics) และชีวภูมิศาสตร์ (biogeography) โดยเฉพาะการนำ
ความรู้ด้านพันธุศาสตร์ประชากรมาประยุกต์ใช้ในการอธิบายวิวัฒนาการยุคใหม่
ทำให้เกิดทฤษฎีที่เรียกว่า
ทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ (synthetic theory of evolution)
ซึ่งเกิดขึ้นในช่วง พ.ศ.2463-2473

          ทฤษฎี วิวัฒนาการสังเคราะห์จะเน้นถึงความสำคัญของประชากรซึ่งถือ
เป็นหน่วยสำคัญของ วิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวในกลุ่มประชากรจะมีความ
แปรผันแตกต่างกัน การแปรผันทางพันธุกรรมใดที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม
จะทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นสามารถอยู่รอดและสืบพันธุ์ถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวไป
สู่ลูกหลานรุ่นต่อไปได้ จึงถือได้ว่าสิ่งแวดล้อมนับเป็นปัจจัยสำคัญในการ
คัดเลือกประชากรที่เหมาะสมให้ดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมนั้น

    ในปัจจุบันเมื่อความก้าวหน้าของความรู้พันธุศาสตร์โมเลกุลได้พัฒนาขึ้น
อย่างมาก ก็ยิ่งมีงานวิจัยมาศึกษาเปรียบเทียบความสัมพันธ์ทางสายพันธุ์และ
สนับสนุนการ ศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตมากขึ้น ขณะนี้นักชีววิทยาที่ศึกษา
เกี่ยวกับวิวัฒนาการนั้นแบ่งขั้วทางแนวคิดออกได้ เป็นสองกลุ่ม คือ กลุ่มที่เห็นด้วย
กับแนวคิดของดาร์วินเกี่ยวกับกลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ได้แก่
สตีเฟน พิงเกอร์ (Stephen Pinker) เอ็ดวาร์ด โอ วิลซัน (Edward O Wilson)
แมทท์ ริดลีย์ (Matt Ridley) และ มาร์ค ริดลีย์ (Mark Ridley) สำหรับอีกกลุ่มที่ดู
จะไม่เห็นด้วยกับแนวคิดส่วนหนึ่งของดาร์วินเพราะเห็นว่า กลไกดังกล่าวยังไม่
สามารถอธิบายความซับซ้อนของการเกิดวิวัฒนาการได้อย่างสมบูรณ์ และไม่แน่ว่า
วิวัฒนาการเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ จริงหรือไม่ นักชีววิทยาเหล่านี้
ได้แก่ นิลส์ เอลเดร็จ (Niles Eldredge) สตีเฟน เจ กูล (Stephen J Gould)
สต๊วท คาฟแมน (Stuart Kauffman) และ สตีเวน โรส (Steven Rose)

ตัวอย่างข้อสังเกตหนึ่งที่น่าคิดของสตีเฟน เจ กูล
(Stephen J Gould, พ.ศ.2484-2545) กล่าวว่ามีหลายกรณีที่วิวัฒนาการไม่ได้
เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปดังที่ ดาร์วินตั้งสมมติฐานไว้ เช่น เป็นที่รู้กันดีว่า
ไดโนเสาร์ได้สูญพันธุ์ไปอย่างสิ้นเชิงในเวลาอันรวดเร็ว เมื่อประมาณ   65 ล้านปี
ก่อน และเปิดทางให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนำหน้าขึ้นมาทั้งในด้านจำนวนและ
ความหลากหลายจนถึงปัจจุบัน จึงดูเหมือนว่าการเกิดสิ่งมีชีวิตใหม่ที่ต่างจากเดิม
นั้นอาจเกิดขึ้นจาก เหตุการณ์บังเอิญก็เป็นได้

[img]http://upic.me/i/tu/bg338.png[/img]

[img]http://upic.me/i/74/6e539.png[/img]

 ภาพ ต้นไม้แห่งชีวิตของแอร์นสต์ เฮคเคล (Ernst Haeckel, พ.ศ.2377-2462)
ที่เชื่อกันมาตั้งแต่อดีตว่าสิ่งมีชีวิตจำพวกสัตว์นั้นมีสายวิวัฒนาการมาเป็นลำดับ
จากพวกโปรโตซัว สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง สัตว์มีกระดูกสันหลังจนกระทั่งสัตว์เลี้ยง
ลูกด้วยนม และมนุษย์จะอยู่บนยอดต้นไม้แห่งชีวิต มนุษย์จึงถือเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิต
ที่มีวิวัฒนาการสูงสุด

[img]http://upic.me/i/ls/vzd40.png[/img]

ภาพ ต้นไม้แห่งชีวิตของสตีเฟน เจ กูล แสดงสายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตโดย
ใช้แต่ละกิ่งของต้นไม้แสดงสายย่อยของ วิวัฒนาการ แนวนอนแทนความหลาก
หลายของสิ่งมีชีวิตและแนวตั้งแทนระยะเวลาที่ผ่านไป จากภาพให้เห็นว่าแต่ละ
กิ่งย่อยมีกำเนิดมาจากจุดเดียวกันแล้วจึงแตกแขนงออกไป หมายถึงสิ่งมีชีวิต
แบบดั้งเดิมมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน เมื่อกาลเวลาผ่านไปก็อาจต้องไปอยู่อาศัย
ในถิ่นฐานที่แยกกันไปด้วยสาเหตุ ต่างๆ และเมื่อแยกกันนานๆ ก็จะมีการเปลี่ยนแปลง
และปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของตนจนไม่สามารถกลับมาเป็นสายพันธุ์เดิม
ได้อีก เรียกว่าเกิด adaptive radiation (ดังตัวอย่างของนกฟินช์ที่มีจงอยปาก
ต่างกันตามเกาะต่างๆของหมู่เกาะ กาลาปากอส) นอกจากนี้กูลยังเห็นว่าสิ่งมีชีวิต
ในอดีตนั้นมีการสูญพันธุ์ไปมากมาย ดังนั้นต้นไม้แห่งชีวิตแต่ละกิ่งที่แตกแขนง
ไปนั้นจะต้องมีบางแขนงที่หยุดการ แตกกิ่งก้านซึ่งหมายถึงการสูญพันธุ์ไปนั่นเอง
ส่วนกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่ยังอยู่รอดก็ยังคงมีการแตกกิ่งก้านได้ต่อไป นอกจากนี้
สิ่งมีชีวิตที่อยู่บนปลายยอดที่สูงกว่าก็ไม่ได้หมายความว่ามี วิวัฒนาการที่
ก้าวหน้ากว่าสิ่งมีชีวิตอื่นแต่อย่างใด หากแต่สิ่งมีชีวิตนั้นมีสายวิวัฒนาการไปใน
แนวทางของตนเท่านั้นเอง เช่น มนุษย์กับลิง ไม่ได้หมายความว่ามนุษย์มี
วิวัฒนาการสูงกว่าลิง แต่มนุษย์กับลิงมีสายวิวัฒนาการไปในแนวทางของตนเอง


      อีกมุมมองหนึ่งเกี่ยวกับวิวัฒนาการที่น่าสนในเป็นของ
ริชาร์ด ดอว์กิ้นส์ (Richard Dawkins, พ.ศ.2484-ปัจจุบัน) ซึ่งได้เขียนหนังสือ
เรื่อง The Selfish Gene ตีพิมพ์ในปี พ.ศ.2519 เขากล่าวว่าตัวการที่ก่อให้เกิด
วิวัฒนาการคือ ยีนในตัวสิ่งมีชีวิตนั่นเอง เพราะยีนจะเป็นหน่วยสำคัญที่บงการให้
สิ่งมีชีวิตต้องทำสิ่งต่างๆ เพื่อให้ตัว เองอยู่รอด ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตนั้นแสดง
พฤติกรรมใดๆออกมาเพื่อให้อยู่รอดในสภาวะนั้นได้ดีที่สุด และถึงแม้จะมีข้อกล่าว
แย้งถึงเรื่องการเสียสละของสิ่งมีชีวิตเช่น การที่แม่ปกป้องเพื่อให้ลูกอยู่รอดนั้น
ก็อาจอธิบายได้ถึงการอุทิศตัวเองเพื่อให้สายพันธุ์ที่มียีนใกล้เคียงกันได้อยู่รอด
สืบเชื้อสายต่อไปในอนาคตได้ ซึ่งทั้งหมดเป็นมุมมองที่เห็นว่ายีนนั่นเองที่เป็น
ศูนย์กลางของการคัดเลือก เพื่อให้เกิดวิวัฒนาการ

 [img]http://upic.me/i/wh/pmj41.png[/img]

หลักฐานและข้อมูลสนับสนุน

วิวัฒนาการของสิ่งมี ชีวิตใดๆ เป็นกระบวนการที่ใช้ระยะเวลาอันยาวนานจนเรา
ไม่อาจเฝ้าสังเกตได้ อีกทั้งยังไม่สามารถใช้การทดลองในห้องปฏิบัติการมา
อธิบายความเป็นมาเป็นไปได้โดยตรง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อว่าสิ่งมีชีวิต
มีวิวัฒนาการจึงได้รวบรวม ข้อมูลและหลักฐานต่างๆเพื่อใช้สนับสนุนการเกิด
วิวัฒนาการขึ้นจริงของสิ่งมีชีวิต

หลักฐานหรือข้อมูลสนับสนุนใดบ้างที่บ่งบอกถึงการมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต?
หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต
ข้อมูลสนับสนุนจากกายวิภาคเปรียบเทียบ
ข้อมูลสนับสนุนจากคัพภะวิทยาเปรียบเทียบ
ข้อมูลสนับสนุนทางชีวภูมิศาสตร์
หลักฐานทางชีววิทยาระดับโมเลกุล

หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต


          โดย ปกติเมื่อสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นพืชหรือสัตว์ตายลงก็มักจะถูกย่อยสลาย
ให้เน่าเปื่อยผุพังลงจนไม่มีซากเหลืออยู่ แต่สำหรับบางสภาวะที่ป้องกันการเปลี่ยน
แปลงของซากสิ่งมีชีวิตได้ดี เช่น การอยู่ในน้ำแข็ง การอยู่ในยางไม้ (อำพัน) หรือ
การฝังตัวอยู่ในดินโคลนจนกลายเป็นหินจะทำให้สิ่งมีชีวิตที่ตายลงยังคง เหลือให้
เห็นเป็นซากดึกดำบรรพ์ (fossil) ซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญที่ทำให้เราทราบว่าเคยมี
สิ่งมีชีวิตมากมายที่เกิดขึ้น ในอดีต หลายชนิดสูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น ไดโนเสาร์
และส่วนใหญ่ที่มีชีวิตอยู่ก็มีสัณฐานเปลี่ยนแปลงไป

          ซาก ดึกดำบรรพ์จะพบมากในหินชั้นหรือหินตะกอน นักวิทยาศาสตร์
สามารถคำนวณอายุของซากดึกดำบรรพ์ได้จากอายุของชั้นหิน ซากดึกดำบรรพ์
ที่พบในหินชั้นล่างย่อมมีอายุมากกว่าซากที่พบในหินชั้นบน และเมื่อพิจารณาถึง
โครงสร้างแล้วซากดึกดำบรรพ์ในหินชั้นบนจะมีความซับซ้อน และมีโครงสร้าง
ที่ใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันมากกว่า

[img]http://upic.me/i/n9/gfh42.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานสำคัญที่ทำให้เราทราบว่าเคยมีสิ่งมีชีวิตมากมาย
ที่เกิดขึ้นในอดีต หลายชนิดสูญพันธุ์ไปแล้ว และส่วนใหญ่ที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบัน
ก็มีสัณฐานเปลี่ยนแปลงไป ซากดึกดำบรรพ์เกิดขึ้นได้หลายวิธี ได้แก่

permineralization หรือ กระบวนการแทรกซึมของแร่ธาตุในรูพรุนของโครงร่าง
ของสิ่งมีชีวิต เกิดขึ้นเมื่อแร่ธาตุเข้าไปสะสมในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ทำให้รูปทรง
ของชิ้นส่วนนั้นคงตัวกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ เช่น ไม้กลายเป็นหิน (petrified wood)

[img]http://upic.me/i/mt/pqd43.png[/img]

molds and casts เกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิตถูกฝังอยู่ในโคลนหรือแร่ธาตุแล้วโคลน
หรือแร่ธาตุ นั้นแข็งตัวเป็นหิน หลังจากนั้นส่วนเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตก็ย่อยสลายไป
กลายเป็นช่องว่างใน ลักษณะของแม่พิมพ์ ดังเช่นตัวอย่างซากดึกดำบรรพ์หอยในภาพ

[img]http://upic.me/i/y3/20s44.png[/img]
 
impressions คือ รอยประทับที่เกิดขึ้นบนโคลนละเอียดซึ่งแข็งตัวและกลายเป็นหิน
ภายหลังจากที่เกิดรอยประทับแล้ว รอยประทับของใบไม้ ให้ข้อมูลของรูปร่างใบและ
เส้นใบ ฯลฯ ส่วนรอยประทับของสัตว์ เช่น รอยเท้าอาจบ่งบอกขนาด น้ำหนัก จำนวน
และพฤติกรรมการเดินของสัตว์ดึกดำบรรพ์ได้

[img]http://upic.me/i/2b/d2s45.png[/img]

whole organism preservation หรือ ซากดึกดำบรรพ์ทั้งตัวของสิ่งมีชีวิต
เช่น พืชทั้งต้นหรือสัตว์ทั้งตัวจะพบได้ยาก ส่วนมากมักเป็นชิ้นส่วน เช่น กระดูก ฟัน
เปลือก ดอกไม้ ใบไม้ ซึ่งถูกทับถมในเถ้าจากภูเขาไฟ ตัวอย่างที่พบได้ เช่น
ไข่ไดโนเสาร์ สัตว์เลื้อยคลาน หรือนกตัวเล็กๆ ซากแมลงที่สมบูรณ์บางครั้งพบอยู่ใน
อำพันซึ่งเป็นยางไม้สนที่แข็งตัว หรืออาจพบในบ่อยางมะตอย เช่น ที่ La Brea tar pits
ในถ้ำในทะเลทรายซึ่งทำให้ซากดึกดำบรรพ์แห้งกลายเป็นมัมมี่ หรือในน้ำแข็ง
เช่น ซากช้างแมมมอธที่พบในไซบีเรีย

[img]http://upic.me/i/0b/gqt46.png[/img]
 
    อย่างไรก็ตามซากดึกดำบรรพ์เป็นเพียงหลักฐานหนึ่งเท่านั้นที่สามารถนำมาใช้
อธิบายการเกิดวิวัฒนาการ เพราะซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบอาจไม่สมบูรณ์จึงให้
รายละเอียดได้ไม่เพียงพอ ดังนั้นการเข้าใจถึงวิวัฒนาการจึงต้องใช้หลักฐานอื่น
มาสนับสนุนเพิ่มเติม

 [img]http://upic.me/i/ia/gf747.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ของม้าที่แตกต่างกันในยุคต่างๆ ทำให้สามารถอธิบายถึงวิวัฒนาการ
ของม้าจากอดีตถึงปัจจุบันได้

[img]http://upic.me/i/oo/hoh48.png[/img]

ข้อมูลสนับสนุนจากกายวิภาคเปรียบเทียบ (เปรียบเทียบความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง)

 
          สิ่งมีชีวิตบางชนิดเมื่อเราดูจากลักษณะภายนอกจะเห็นว่ามีลักษณะต่างกัน
แต่เมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างรยางค์คู่หน้าจะพบว่ามีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน
การที่สิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างของอวัยวะบางอย่างคล้ายคลึงกันแม้ว่าจะทำหน้าที่
แตกต่างกันก็ตาม เช่น แขนคน ขาแมว รยางค์คู่หน้าของวาฬ และปีกค้างคาว
เราเรียกโครงสร้างลักษณะนี้ว่า ฮอมอโลกัส (homologous structure)
ความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างลักษณะนี้เป็นหลักฐานที่สนับสนุนว่า
สิ่งมีชีวิตนั้นๆ มีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษเดียวกัน

[img]http://upic.me/i/b4/ny349.png[/img]

          ในกรณีของสิ่งมีชีวิตที่มีอวัยวะที่ทำหน้าที่เหมือนกัน เช่น ปีกแมลง
และปีกนก หากพิจารณาถึงโครงสร้างกายวิภาคจะพบว่ามีลักษณะที่แตกต่างกัน
เราเรียกโครงสร้างที่มีลักษณะต่างกันแต่ทำหน้าที่เหมือนกันนี้ว่า
อะนาโลกัส (analogous structure)

[img]http://upic.me/i/9g/qo150.png[/img]

ข้อมูลสนับสนุนจากคัพภะวิทยาเปรียบเทียบ (เปรียบเทียบการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ)

 

          แอร์ นสต์ เฮคเคล (Ernst Haeckel, พ.ศ.2377-2462) เป็นผู้ที่ศึกษา
และได้ตั้งทฤษฎีจากการดูหลักฐานการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ เรียกว่า
ทฤษฎีการย้อนซ้ำลักษณะ (Theory of Recapitulation) ซึ่งกล่าวว่า การเจริญเติบโต
ของสัตว์จากระยะตัวอ่อนจนถึงขั้นตัวเต็มวัยจะเป็นการย้อนรอย หรือแสดง
ลักษณะที่เหมือนกับการวิวัฒนาการของบรรพบุรุษ

          จาก ภาพการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอของสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดต่างๆ
จะพบความ คล้ายคลึงกันในส่วนของการมีช่องเหงือกและหาง จนเมื่อสัตว์มี
กระดูกสันหลังแต่ละชนิดเติบโตเป็นตัวเต็มวัยลักษณะของการมี ช่องเหงือกยังคงอยู่
ในสัตว์บางชนิดเช่น ปลาและซาลามานเดอร์ แต่ไม่คงอยู่ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
ชนิดอื่น ทั้งนี้เพราะเกิดการปรับเปลี่ยนรูปร่างไปให้เหมาะสมต่อการดำรงชีวิตนั่นเอง
ซึ่งลักษณะที่คล้ายคลึงกันในระหว่างการเจริญเติบโตของเอ็มบริโออาจบ่งชี้ถึง
การวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกันได้

[img]http://upic.me/i/9t/kxh51.png[/img]

[img]http://upic.me/i/14/1zy52.png[/img]

 ข้อมูลสนับสนุนทางชีวภูมิศาสตร์

 
          ภูมิศาสตร์ ต่างๆบนโลกของเราจะมีความแตกต่างกัน ส่งผลให้มีการกระจาย
พันธุ์พืชและสัตว์หลากหลายสปีชีส์ออกไปตามที่ต่างๆขึ้น อยู่กับสภาพแวดล้อมที่
เหมาะสมนั้นๆ เรามักคิดว่าในสิ่งแวดล้อมที่มีความคล้ายกันนั้น กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัย
อยู่น่าจะมีความคล้ายคลึงกันด้วย แต่ในความเป็นจริงกลับพบว่าในสภาพแวดล้อม
เดียวกันสิ่งมีชีวิตจะมีลักษณะแตกต่างกัน สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนแผ่นดินใหญ่จะมี
ลักษณะใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิตบนเกาะใกล้เคียง เช่น นกฟินช์ในหมู่เกาะกาลาปากอส
มีลักษณะคล้ายกับนกฟินช์ที่อาศัยอยู่บนทวีปอเมริกาใต้ จึงอาจเป็นไปได้ว่า
บรรพบุรุษของนกฟินช์อาจอพยพและแพร่กระจายจากทวีปอเมริกา ใต้มาอยู่บนเกาะ
เมื่อเวลาผ่านไปก็เกิดวิวัฒนาการจนกลายเป็นนกฟินช์หลายสปีชีส์ หรือชะนีแถบ
ภาคใต้ของไทย จนถึงตามเกาะชวา สุมาตรานั้นมีความคล้ายคลึงกัน ซึ่งเหล่านี้
เป็นข้อมูลสนับสนุนว่าสมัยก่อนแผ่นดินอาจต่อเนื่องเป็นผืนเดียวกัน และแยกออก
จากกันในเวลาต่อมา จากตัวอย่างข้างต้น ข้อมูลทางชีวภูมิศาสตร์จึงถือเป็นข้อมูล
สนับสนุนหนึ่งที่บ่งชี้และช่วยให้ เราเข้าใจวิวัฒนาการได้มากขึ้น

[img]http://upic.me/i/tx/2ma53.png[/img]

[img]http://upic.me/i/2b/4yz54.png[/img]

หลักฐานทางชีววิทยาระดับโมเลกุล

 
           ในปัจจุบันเทคโนโลยีสมัยใหม่ได้ก้าวหน้าไปมาก นับตั้งแต่ที่เมนเดล
ได้จุดประกายการศึกษาสารพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต และจุดเปลี่ยนสำคัญที่
เจมส์ วัตสัน (James Watson) และฟรานซิส คริก (Francis Crick) ได้ค้นพบ
โครงสร้างสามมิติของดีเอ็นเอ ในปี พ.ศ.2496 ความรู้ทางพันธุศาสตร์และ
เทคโนโลยีเกี่ยวกับการศึกษาสารพันธุกรรมหรือ ดี เอ็น เอ ก็ก้าวหน้านับแต่นั้นมา
สิ่งมีชีวิตพื้นฐานทุกชนิดมีดีเอ็นเอเป็นสารพันธุกรรม (ยกเว้นไวรัสบางชนิด)
ความเหมือนหรือความแตกต่างของลำดับเบสในดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด
สามารถใช้บ่งชี้ถึงความใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้ กล่าวคือ
สิ่งมีชีวิตที่มีความใกล้ชิดกันเชิงวิวัฒนาการจะมีความเหมือนกันของ ดีเอ็นเอ
มากกว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่น และเนื่องจากโปรตีนเป็นผลิตภัณฑ์จากรหัสของดีเอ็นเอ
ดังนั้นจึงอาจใช้การศึกษาเปรียบเทียบความต่างของโปรตีนในการเปรียบเทียบ
ความต่างของยีนในสิ่งมีชีวิตเพื่อศึกษาวิวัฒนาการได้เช่นกัน

[img]http://upic.me/i/gw/lgm55.png[/img]

          ความต่างของลำดับเบสในไซโทโครม ซี ของมนุษย์ (human_cytc)
และลิงชิมแพนซี (chimp_cytc) ซึ่งมีเบสต่างกันเพียง 4 ตัว จาก 318 เบส
หรือคิดเป็นความแตกต่าง 1.2% แสดงว่ามนุษย์และลิงชิมแพนซีน่าจะมีความ
สัมพันธ์ใกล้ชิดกันในเชิงวิวัฒนาการ (ไซโทโครม ซี เป็นโปรตีนตัวสำคัญที่ช่วย
ในการหายใจระดับเซลล์ พบในไมโทคอนเดรีย)


[img]http://upic.me/i/tv/xvl56.png[/img]
ดูชื่อเต็มของกรดอะมิโนชนิดต่างๆ

[img]http://upic.me/i/im/jaq57.png[/img]
     ภาพแสดงลำดับของกรดอะมิโนของโปรตีนไมโอโกลบิน ของสิ่งมีชีวิต
17 สปีชีส์ ซึ่งไมโอโกลบินประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวน 153 โมเลกุล หาก
สิ่งมีชีวิตมีจำนวนกรดอะมิโนที่ใกล้เคียงกันมากแสดงว่าน่าจะมีความใกล้ชิด
กันทางวิวัฒนาการมากด้วย

[img]http://upic.me/i/fg/pka58.png[/img]

ตารางแสดงการเปรียบเทียบจำนวนกรดอะมิโนที่แตกต่างกันของโปรตีนไมโอโกลบินในสิ่งมีชีวิต 17 สปีชีส์

(ข้อมูลจาก Robert Moss, (1999) The Molecular Evidence for Evolution.
Narrowing the Definition of Evolution to Represent a Single Concept. JCST, 111-113.)

[img]http://upic.me/i/xy/r4359.png[/img]

ตารางแสดงการเปรียบเทียบจำนวนกรดอะมิโนที่แตกต่างกันในสายฮีโมโกลบินของสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ต่างๆ
(ฮีโมโกลบินประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวน 146 โมเลกุล)



          โปรตีนแต่ละชนิดจะมีอัตราของวิวัฒนาการค่อนข้างคงที่ เช่น ไซโทโครม ซี
จะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโน 1 โมเลกุล ต่อ 17 ล้านปี ฮีโมโกลบิน
มีอัตราการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโน 1 โมเลกุล ต่อ 1 พันล้านปี (ข้อมูลจากหนังสือ
เรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 5 กลุ่มสาระการเรียนรู้
วิทยาศาสตร์, พ.ศ.2548, สสวท.)


กลไกการเกิดวิวัฒนาการ

การเกิดวิวัฒนาการในกลุ่มประชากรสิ่งมีชีวิตใดๆ อาจเกิดขึ้นได้จากกลไกหลายอย่างด้วยกัน ได้แก่
               * การคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection)
               * การลอยห่างจากกันทางพันธุกรรม (genetic drift)
               * การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน (gene flow)
               * การกลายพันธุ์ (mutation)
กลไกเหล่านี้ส่งผลให้สมาชิกในกลุ่มประชากรเกิดการแปรผันทางพันธุกรรม
และยิ่งระยะเวลายาวนานขึ้น ประชากรในแต่ละรุ่นจะมีความแปรผันต่างกันออกไป
จนในที่สุดเกิดการวิวัฒนาการ ในระดับสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิต (microevolution)

[img]http://upic.me/i/48/k5560.png[/img]

การคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การคัดเลือกโดยธรรมชาติถือเป็นกลไกพื้นฐานของการเกิดวิวัฒนาการร่วมกับกลไกอื่นๆ
การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้ประชากรที่มีลักษณะเหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมสามารถ
ดำรงชีวิตและแพร่พันธุ์ประชากรในรุ่นต่อไปได้
แต่สำหรับประชากรที่ไม่เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมนั้นก็จะถูกคัดทิ้งและลดจำนวนลงไป
ทำให้สิ่งมีชีวิตที่ถูกคัดเลือกให้เหลืออยู่เกิดวิวัฒนาการโดยปรับเปลี่ยน (adaptation)
ให้มีลักษณะทางสรีระ พฤติกรรมและรูปแบบการดำรงชีวิตที่กลมกลืนกับสภาพ
แวดล้อมที่ประชากรนั้นอาศัย อยู่

[img]http://upic.me/i/d8/7uu61.png[/img]

จากภาพนกจะเลือกกินแมลงที่มีลักษณะเด่นสะดุดตากว่า แมลงตัวที่อยู่รอด
จะมีลักษณะกลืนกับสิ่งแวดล้อมแสดงว่ามีลักษณะที่เหมาะกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า
ทำให้สามารถอำพรางตัวและรอดจากการเป็นอาหารของนก

[img]http://upic.me/i/u7/iwv62.png[/img]

การลอยห่างจากกันทางพันธุกรรม

การลอยห่างจากกันทางพันธุกรรมเป็นอีกหนึ่งกลไกพื้นฐานของการเกิดวิวัฒนาการ
ที่สำคัญพอๆ กับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งการลอยห่างจากกันทางพันธุกรรม
หมายถึงการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนในกลุ่มประชากรเดิม อันเกิดจากการ
เปลี่ยนแปลงขนาดของประชากรจากโอกาส ความบังเอิญ การเปลี่ยนแปลง
สภาพแวดล้อมโดยกะทันหันหรือภัยธรรมชาติ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด
หรือการขาดแคลนอาหาร ทำให้ประชากรที่เหลืออยู่มีโอกาสแพร่พันธุ์สืบทอด
ลักษณะยังรุ่นต่อๆ ไปได้ โดยกลไกการเกิดวิวัฒนาการของประชากรรุ่นต่อๆ มา
ไม่เกี่ยวข้องกับการปรับตัว ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเพราะไม่ได้เกิดจากการ
คัดเลือกโดยธรรมชาติ

[img]http://upic.me/i/d4/7c563.png[/img]

จากภาพจะเห็นได้ว่าภาพซ้ายสุดเป็นกลุ่มประชากรแมลงกลุ่มหนึ่ง บังเอิญมีคน
เดินมาเหยียบโดยบังเอิญทำให้แมลงส่วนหนึ่งตายไป ส่งผลให้กลุ่มประชากร
ที่เหลืออยู่เปลี่ยนไป

[img]http://upic.me/i/h7/i7v64.png[/img]

การสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์น่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับกลไกการลอยห่างจากกัน
ทางพันธุกรรมหรือไม่ อย่างไร?

การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน

ในกลุ่มประชากรของสิ่งมีชีวิตหนึ่งจะมีการอพยพเข้าและออกของสมาชิก
การอพยพเคลื่อนย้ายนี้ส่งผลให้เกิดการถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนผ่านกลุ่มประชากร
ที่มีการอพยพ ทำให้สูญเสียยีนบางส่วนไปหรือได้ยีนใหม่เข้ามาในประชากร
ส่งผลให้เกิดการแปร ผันทางพันธุกรรมไปจากกลุ่มประชากรเดิม

การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนนอกจากจะเกิดจากการอพยพย้ายถิ่นฐานของ
ประชากรแล้ว ยังอาจเกิดได้จากการแพร่กระจายของละอองเรณู สปอร์
หรือเมล็ดพันธุ์พืชจากพื้นที่หนึ่งไปยังพื้นที่อื่นๆ ได้ กลไกดังกล่าวแม้ว่า
จะส่งผลต่อการแปรผันทางพันธุกรรมของกลุ่มประชากรแต่ถือ
ว่ายังมีผลกระทบที่น้อยกว่ากลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติและ
การลอยห่างจากกัน ทางพันธุกรรม

ประชากรแมลงที่เกิดในรุ่นต่อไปของประชากรกลุ่มสีน้ำตาลเดิม
น่าจะมีลักษณะเป็นอย่างไร?

[img]http://upic.me/i/qr/jiy65.png[/img]

[img]http://upic.me/i/kw/exw66.png[/img]

[img]http://upic.me/i/di/dc467.png[/img]

[img]http://upic.me/i/p9/vfd68.png[/img]

เมื่อแมลงตัวสีดำ 1 ตัวอพยพมาอยู่ในกลุ่มประชากรแมลงสีน้ำตาลและ
เกิดการผสมพันธุ์กับกลุ่มประชากรเดิม ทำให้แมลงกลุ่มสีน้ำตาล
มีลักษณะของประชากรเปลี่ยนไป


การกลายพันธุ์

การกลายพันธุ์นั้นเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือจากการชักนำโดย
มนุษย์ ทำให้ยีนหรือ DNA มีการเปลี่ยนแปลงในลำดับและจำนวนของเบสใน
DNA ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะที่เปลี่ยนไปและเกิดการแปรผันทางพันธุกรรม
ใน กลุ่มประชากรเมื่อมีการถ่ายทอดลักษณะที่แปรผันนี้ไปยังรุ่นต่อๆไป

กระบวนการเกิดการกลายพันธุ์จะส่งผลดีหรือร้ายต่อสิ่งมีชีวิต?

การกลายพันธุ์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นแบบสุ่มและสามารถส่งผลดี
ผลร้ายหรือไม่มีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนและตำแหน่งของเบส
ที่ถูกทำให้เปลี่ยนแปลงไป การกลายพันธุ์สามารถเกิดได้ทั้งกับเซลล์ร่างกาย
หรือเซลล์สืบพันธุ์ แต่การกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อกระบวนการวิวัฒนาการ
คือการกลายพันธุ์ที่เกิดกับ เซลล์สืบพันธุ์เป็นสำคัญและโดยส่วนใหญ่
มักเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

[img]http://upic.me/i/99/a6n69.png[/img]

การกลายพันธุ์ทำให้ลักษณะของสารพันธุกรรมเปลี่ยนไป

วิวัฒนาการของสัตว์

เมื่อสองพันล้านปีที่ผ่านมา โพรทิสต์ (protist) จัดเป็นยูคาริโอตกลุ่มแรก
ที่วิวัฒนาการ มาจากโพรคาริโอต และกลายเป็นบรรพบุรุษที่ทำให้เกิด
สิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลาย ดังที่พบในปัจจุบัน

[img]http://upic.me/i/l1/28970.png[/img]

สายวิวัฒนาการของสัตว์

หมายเหตุ
ภาพนี้ไม่ได้แสดงถึงเวลากับความหลากหลาย แต่แสดงถึงขั้นสูงต่ำ
ของวิวัฒนาการ (ไม่เป็นไปตามแนวคิดของสตีเฟน เจ กูล)


เชื่อกันว่าสัตว์หลายเซลล์พวกแรกเกิดขึ้นในทะเลเมื่อ 600 ล้านปีก่อน
และน่าจะมีวิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว   ระยะแรกสัตว์กลุ่มนี้
จะมีร่างกายอ่อนนุ่ม ไม่มีกระดูกสันหลังหรือเปลือกแข็งห่อหุ้ม
ได้แก่พวกฟองน้ำ แมงกะพรุนและปะการัง เป็นต้น ต่อมาจึงวิวัฒนาการ
แยกเป็น  2 สาย สายหนึ่งเป็นพวกที่มีช่องเปิดอาหารทางแรกเ
ป็นปาก (เส้นสีม่วง) และอีกสายหนึ่งเป็นพวกที่มีช่องเปิดอาหารทางแรก
เป็นทวาร (เส้นสีน้ำเงิน) ซึ่งแต่ละสายมีวิวัฒนาการไปเป็นสัตว์ประเภทต่างๆ
ทั้งสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ซึ่งได้แก่ ไนดาเรีย หนอนตัวแบน หนอนตัวกลม
หนอนมีปล้อง หอย กุ้ง ปู สัตว์จำพวกเม่นทะเล ดาวทะเล และแมลง
และสัตว์มีกระดูกสันหลังซึ่งจะได้กล่าวต่อไป

[img]http://upic.me/i/zk/y4k71.png[/img]

หมายเหตุ
ภาพนี้ไม่ได้แสดงถึงเวลากับความหลากหลาย แต่แสดงถึงขั้นสูงต่ำ
ของวิวัฒนาการ (ไม่เป็นไปตามแนวคิดของสตีเฟน เจ กูล)

[img]http://upic.me/i/m7/g3a72.png[/img]

ร่องรอยของหนอน (worm) พบบนหินทรายที่ประเทศออสเตรเลีย
คาดว่ามีอายุเก่าแก่ที่สุดราว 1.2 พันล้านปี ซึ่งอยู่ในช่วง
มหายุคพรีแคมเบรียน (ที่มา BBC News, 9 พ.ค. 45)

[img]http://upic.me/i/mq/hxi73.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ไตรโลไบท์ (trilobite) เป็นสัตว์โบราณไม่มีกระดูกสันหลัง
ที่สูญพันธุ์ไปเมื่อ 250 ล้านปีก่อน ลำตัวมีลักษณะเป็น 3 พู มีรยางค์เป็นข้อปล้อง
ไตรโลไบท์พวกแรกๆอาศัยอยู่ตามท้องทะเล  บางคนกล่าวว่าไตรโลไบท์
มีลักษณะ คล้ายแมงดาทะเลในปัจจุบัน ท่านคิดว่าสิ่งมีชีวิตทั้งสองน่าจะ
มีความเกี่ยวพันกันในสายวิวัฒนาการหรือ ไม่ อย่างไร?

[img]http://upic.me/i/hl/qtn74.png[/img]

ภาพวาดสิ่งมีชีวิตในทะเลช่วงยุคแคมเบรียน หรือในช่วง 543-510 ล้านปีก่อน

จากภาพท่านคิดว่าสิ่งมีชีวิตในทะเลช่วงยุคแคมเบรียนมีอยู่เพียงเท่านี้หรือไม่ เพราะเหตุใด?
ปกติเมื่อมีการวาดภาพของสิ่งมีชีวิตใน ยุคแคมเบรียน ในภาพมักจะแสดงภาพ
สิ่งมีชีวิตในน้ำเพียงไม่กี่ชนิดซึ่งถือเป็นกลุ่มเด่นๆของ สิ่งมีชีวิตในยุคนั้น
ทั้งนี้เพราะพบซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำเป็นจำนวนมาก
แต่ในความเป็นจริงยังมีสิ่งมีชีวิตอื่นอีกหลากหลายชนิดทั้งในน้ำและบนบกซึ่ง
ก็เริ่มมีสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ชนิดต่างๆแล้วเช่นกันแต่ไม่หลากหลาย เท่าในทะเล


วิวัฒนาการของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

บรรพบุรุษของสัตว์มีกระดูกสันหลังเริ่มจากสัตว์น้ำที่มีรูปร่างคล้ายปลา
แต่ไม่มีขากรรไกร ต่อมาวิวัฒนาการออกเป็นสองสาย สายที่หนึ่งคือพวก
ปลาปากกลม (cyclostome) ซึ่งส่วนมากสูญพันธุ์ไปแล้ว ในปัจจุบันเหลือ
เพียงปลาปากกลมสมัยใหม่ ได้แก่ แฮคฟิช (hagfish) และแลมเพรย์ (lamprey)
อีกสายหนึ่งเป็นพวกปลาที่มีขากรรไกรและครีบคู่ เรียกว่า
พลาโคเดิร์ม (placoderm) ทำให้พฤติกรรมการกินอาหารเปลี่ยนไป
จากการดูดกินสารอินทรีย์ในน้ำ

[img]http://upic.me/i/0r/ivo75.png[/img]

ปลาไม่มีขากรรไกรออสตราโคเดิร์ม (ostracoderm) สูญพันธุ์ไปแล้ว
มีกำเนิดตั้งแต่ยุคแคมเบรียนตอนปลายจนถึงยุคดีโวเนียน
และเป็นบรรพบุรุษของพลาโคเดิร์ม

[img]http://upic.me/i/q9/6u076.png[/img]

ปลาแฮคฟิช (ซ้าย) ปลาแลมเพรย์ (ขวา) เป็นปลาปากกลมสมัยใหม่
ซึ่งไม่มีขากรรไกรที่ยังเหลืออยู่ในปัจจุบัน

ต่อมาพลาโคเดิร์มมีวิวัฒนาการแยกออกเป็นปลาสองกลุ่มคือ
ปลากระดูกอ่อน (cartilaginous fish) และปลากระดูกแข็ง (bony fish)
ซึ่งอาจเริ่มเกิดตั้งแต่ยุคซิลูเรียนตอนปลาย ลักษณะสำคัญที่ทำให้ปลาสองกลุ่มนี้
ประสบความสำเร็จในการดำรงชีวิตในน้ำคือ การปรับตัวด้านรูปร่าง
และโครงสร้างบางอย่าง เช่น การมีลำตัวเพรียว การมีครีบ การพัฒนากระดูก
เพื่อช่วยค้ำจุนขากรรไกรและกล่องสมองเป็นต้น จากกลุ่มปลากระดูกแข็งนี้เอง
ที่วิวัฒนาการต่อไปกลายเป็นสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกพวกแรกๆ และจากนั้น
สัตว์กลุ่มนี้จึงมีวิวัฒนาการออกเป็นสองสาย สายแรกวิวัฒนาการไปเป็น
สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกในปัจจุบัน อีกสายหนึ่งแยกไปเป็นสัตว์เลื้อยคลานพวกแรกๆ

[img]http://upic.me/i/h8/wi677.png[/img]

ดังเคิลออสเตียส (dunkleosteus) เป็นปลาขนาดใหญ่ที่มีขากรรไกร
ขนาดตัวยาวเกือบ 10 เมตร เป็นผู้ล่าอันดับต้นๆในท้องทะเลช่วงยุคดีโวเนียน
หรือประมาณ 409-363 ล้านปีก่อน

การเปลี่ยนแปลงจากสัตว์น้ำสู่สัตว์บก

การเกิดสัตว์บกกลุ่มแรกๆเริ่มขึ้นในปลายยุคดีโวเนียน บรรพบุรุษของสัตว์บก
มาจากปลาโลบฟิน (lobe-finned fish) ซึ่งเป็นปลากระดูกแข็งที่มีกระดูก
และกล้ามเนื้อแผ่จากลำตัวเข้าไปในครีบ ปลาเหล่านี้เป็นปลาน้ำจืดที่อาศัยอยู่
ทั่วไปตามหนองบึง ปัญหาที่ต้องเผชิญเมื่อต้องขึ้นมาอาศัยอยู่บนบกคือ
สภาวะแห้งขาดน้ำ ดังนั้นสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกกลุ่มแรกๆ จึงต้องมีเกล็ด
คลุมตัวและเมื่อตัวแห้งมากๆ ก็จะลงไปในน้ำเพื่อเพิ่มความชุ่มชื้น
ในเรื่องการหายใจจากเดิมตอนเป็นสัตว์น้ำหายใจโดยใช้ออกซิเจนที่ละลาย
ในน้ำ ผ่านทางเหงือก เมื่อมาอยู่บนบกจึงต้องวิวัฒนาการโครงสร้างให้เหมาะ
กับการหายใจมาเป็นปอดโดย ใช้ออกซิเจนในอากาศ คาดว่าปอดของสัตว์บก
วิวัฒนาการมาจากกระเพาะลมซึ่งสัตว์น้ำใช้ในการลอยตัวนั่นเอง
นอกจากนี้ระบบที่เกี่ยวข้องกับการหายใจที่จะต้องวิวัฒนาการไปพร้อมๆ กัน
คือ ระบบไหลเวียนโลหิต ดังนั้นจุดนี้จึงเป็นต้นกำเนิดของการวิวัฒนาการ
อวัยวะสูบฉีดโลหิตคือ หัวใจ ขึ้นมา

[img]http://upic.me/i/4d/l3h78.png[/img]

ภาพปลาโลบฟิน เปรียบเทียบกับสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกพวกแรกๆ

[img]http://upic.me/i/ox/8jh79.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ Tiktaalik roseae มีอายุประมาณ 375 ล้านปี สมัยยุคดีโวเนียน
เป็นปลาน้ำตื้นขนาดใหญ่ที่อยู่ในช่วงรอยต่อของสัตว์น้ำกับสัตว์บก
เพราะพบลักษณะของครีบที่มีกระดูกอยู่ภายใน

ปัญหาต่อไปคือการที่ สัตว์น้ำที่ขึ้นมาอยู่บนบกต้องพยุงตัวให้ต้านแรงดึงดูด
ของโลกที่มีต่อ น้ำหนักตัวเมื่ออยู่บนบกจึงต้องมีการพัฒนาโครงร่างแข็งไว้
ค้ำจุนร่างกายและ ช่วยในการเคลื่อนที่ การปรับตัวของโครงร่างนี้ทำให้เกิด
การเปลี่ยนแปลงในส่วนของกะโหลกศีรษะ รยางค์ขาและกระดูกสันหลัง เป็นต้น
อีกปัญหาหนึ่งคือเรื่องของการสืบพันธุ์ที่เดิมสัตว์น้ำจะวางไข่และไข่นี้จะ
ฟักตัวในน้ำ จึงไม่เกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำของตัวอ่อน แต่เมื่อขึ้นมา
อยู่บนบกจึงต้องปรับตัวเช่น ในสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกพวกแรกๆจะกลับไป
วางไข่ในน้ำ สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกในปัจจุบันอาจวางไข่ในสิ่งแวดล้อม
ที่มีความชื้นสูง หรือไข่มักถูกห่อหุ้มด้วยเมือก ต่อมาในสัตว์บกที่มีสาย
วิวัฒนาการสูงขึ้น พวกสัตว์เลื้อยคลานและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็มี
วิวัฒนาการของโครงสร้างที่ ห่อหุ้มไข่เพื่อเก็บความชื้น เช่น การมีเปลือกหุ้ม
และการวิวัฒนาการของถุงน้ำคร่ำ เป็นต้น

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกพวกแรกๆนี้มีวิวัฒนาการต่อไปเป็นสองสาย
สายหนึ่งวิวัฒนาการเป็นกลุ่มสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกในยุคปัจจุบัน
อีกสายหนึ่งแยกไปเป็นสัตว์เลื้อยคลานพวกแรกๆ

[img]http://upic.me/i/40/8v380.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ของ Seymouria เป็นสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกพวกแรก
ที่ขึ้นมาอาศัยบนบกอย่างแท้จริง มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างสัตว์เลื้อยคลาน
และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก คาดว่าสัตว์เลื้อยคลานวิวัฒนาการมาจากสัตว์กลุ่มนี้

สัตว์เลื้อยคลานนับเป็นสัตว์บกที่แท้จริงกลุ่มแรก และได้มีวิวัฒนาการอย่างมาก
จนทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตมากมาย สัตว์เลื้อยคลานพวกแรกๆมีวิวัฒนาการ
ไปหลายทาง เช่น วิวัฒนาการไปเป็นสัตว์เลื้อยคลานในปัจจุบัน
หรือเป็นสัตว์เลื้อยคลานกลุ่มที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น ไดโนเสาร์
สัตว์เลื้อยคลานบางกลุ่มวิวัฒนาการไปเป็นสัตว์ปีกซึ่งเป็นบรรพบุรุษ
ของนกในปัจจุบัน และสัตว์เลื้อยคลานบางกลุ่มก็วิวัฒนาการไปเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

[img]http://upic.me/i/l9/7pu81.png[/img]

สัตว์เลื้อยคลานวิวัฒนาการมาจากสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก
จากนั้นสัตว์เลื้อยคลานมีการแบ่งสายวิวัฒนาการออกไปเป็นสัตว์กลุ่มต่างๆ

หมายเหตุ
ภาพนี้ไม่ได้แสดงถึงเวลากับความหลากหลาย แต่แสดงถึงขั้นสูงต่ำ
ของวิวัฒนาการ (ไม่เป็นไปตามแนวคิดของสตีเฟน เจ กูล)

การมาถึงของไดโนเสาร์

ช่วงมหายุคมี โซโซอิก ยุคไทรแอสซิกเป็นยุคต่อจากการสูญพันธุ์ของ
สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์สะเทินน้ำ สะเทินบกหลายชนิด มหายุคนี้มีการแพร่
กระจายพันธุ์ของไดโนเสาร์อย่างมาก จนเมื่อ 225 ล้านปีก่อนถือได้ว่าเป็นยุคที่
ไดโนเสาร์รุ่งเรืองและมีอิทธิพลบนพื้นดินใน ยุคนั้น (ยุคจูแรสซิก) ในสัตว์เลื้อยคลาน
ที่บินได้หรือเทอโรซอร์ (ptersaurs) เริ่มพบในต้นยุคจูแรสซิกแต่เทอโรซอร์ยังไม่
ใช่บรรพบุรุษของนกเพราะ วิวัฒนาการเพื่อการบินของเทอโรซอร์กับนกจะแตกต่างกัน
ปีกของเทอโรซอร์เป็นแผ่นหนังบางๆซึ่งช่วยในการร่อนในอากาศเท่านั้น แต่ปีกของนก
วิวัฒนาการเพื่อการบินอย่างแท้จริงอีกทั้งยังมีขนเพื่อให้ความอบอุ่นแก่ร่างกายด้วย   
ในปลายยุคจูแรสซิกพบซากดึกดำบรรพ์ของนกโบราณ  เรียกว่า
อาร์คีออปเทอริก (archaeopteryx) ซึ่งมีลักษณะเหมือนสัตว์เลื้อยคลานหลายประการ
เช่น การมีฟันบนขากรรไกร มีกระดูกหางที่ยาว แต่ที่ปรากฏว่าเป็นนกอย่างแท้จริง
คือการปรากฏรอยของขนนก อาร์คีออปเทอริกถือว่าเป็นต้นตระกูลของนกที่พบในปัจจุบัน

[img]http://upic.me/i/f1/73t82.png[/img]

ธีโคดอนท์ (thecodont) สัตว์เลื้อยคลานที่เป็นบรรพบุรุษโดยตรงของไดโนเสาร์
เทอโรซอร์ อาร์คีออปเทอริก และจระเข้
ธีโคดอนท์แตกต่างจากสัตว์เลื้อยคลานในยุคแรกคือจะเดินสองขา สามารถเดินได้อย่างรวดเร็ว

[img]http://upic.me/i/nz/m1m83.png[/img]

สัตว์เลื้อยคลานที่บินได้หรือเทอโรซอร์ เริ่มพบในต้นยุคจูแรสซิก
ขาหน้าวิวัฒนาการไปเป็นปีก สูญพันธุ์ไปเมื่อ 65 ล้านปีก่อนในปลายยุคครีเทเชียส

  [img]http://upic.me/i/j4/gf984.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์และภาพวาดอาร์คีออปเทอริก

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลานกลุ่มเทอแรพซิด (therapsid)
ซึ่งเป็นสัตว์เลื้อยคลานที่คล้ายสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยเริ่มพบในยุคเพอร์เมียน
และไทรแอสซิก (290-206 ล้านปีก่อน) ในยุคแรกๆยังคงมีขนาดเล็ก จนกระทั่ง
เมื่อไดโนเสาร์สูญพันธุ์ในช่วงปลายยุคครีเทเชียส สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็
วิวัฒนาการและแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ต้นมหายุคซีโนโซอิก
จนมีอิทธิพลสูงสุดในปัจจุบัน

[img]http://upic.me/i/n7/ynt85.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ของกะโหลกศีรษะของเทอแรพซิด

[img]http://upic.me/i/k1/jth86.png[/img]

Phthinosuchus เป็นเทอแรพซิดพวกแรกๆที่เกิดขึ้นในช่วงยุคเพอร์เมียน

สายวิวัฒนาการ เทอแรพซิดจะวิวัฒนาการแยกออกเป็นสามสาย

สายแรกคือพวกโมโนทรีม (monotreme) และโมโนทรีมที่ยังคงมีชีวิต
จนกระทั่งถึงปัจจุบันได้แก่ ตัวกินมดมีหนามและตุ่นปากเป็ด พวกนี้มีลักษณะ
การสืบพันธุ์และการผลิตลูกหลานที่แปลกกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นคือ
ออกลูกเป็นไข่ และไข่เริ่มมีการแบ่งเซลล์ขณะที่อยู่ในมดลูก มดลูกมีต่อมสร้าง
อาหารส่งผ่านเข้าไปยังเปลือกไข่ ทำให้ตัวอ่อนที่อยู่ในไข่รับอาหารจากมดลูกได้
ซึ่งถือเป็นวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในการเลี้ยงดูตัวอ่อน โดยอาหาร
ผ่านทางมดลูก จากนั้นหลังวางไข่แล้วตัวอ่อนจะเจริญต่อไปโดยอาศัยนมจากแม่
จะเห็นได้ว่าโมโนทรีมมีลักษณะที่ผสมผสานระหว่างสัตว์เลื้อยคลานและ
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ถือเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกที่โบราณมากที่สุด

[img]http://upic.me/i/ot/oqr87.png[/img]

ตุ่นปากเป็ด (Ornithorhynchus) เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่วิวัฒนาการมาจาก
พวกโมโนทรีม (monotreme)ที่มีลักษณะโบราณคือออกลูกเป็นไข่ แต่ลูกที่ฟัก
ออกมาจะกินนมแม่ผ่านทางผิวหนังบริเวณหน้าท้องของแม่ที่หลั่งนม ออกมา

สายที่สองคือพวกมาร์ซูเพียล (marsupial) สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกลุ่มนี้จะออกลูก
เป็นตัวและเลี้ยงดูลูกด้วยน้ำนมในถุงหน้าท้องเป็นเวลานาน ซากดึกดำบรรพ์ของ
สัตว์มีถุงหน้าท้องที่พบครั้งแรกมีอายุประมาณ 100 ล้านปี และมีลักษณะคล้าย
โอพอสซัมปัจจุบัน สัตว์มีถุงหน้าท้องมีการพัฒนาโครงร่างและระบบต่างๆ
เหมือนสัตว์มีรกเป็นอย่างมาก ข้อแตกต่างที่สำคัญคือเรื่องระบบสืบพันธุ์และการผลิตลูก
กล่าวคือสัตว์มีถุงหน้าท้องมีระยะการตั้งท้องที่สั้นมาก ตัวอ่อนที่ถือกำเนิดออกมา
มีลักษณะที่พัฒนาน้อยมาก ขาคู่หน้าพัฒนาดีเพื่อใช้ในการเคลื่อนที่นำตัวอ่อนไป
สู่ถุงหน้าท้อง เมื่อตัวอ่อนเข้าไปยังถุงหน้าท้องแล้วจะเชื่อมส่วนปากไว้ติดกับหัวนม
ในถุงหน้าท้อง แล้วกล้ามเนื้อที่นมตัวแม่จะบังคับให้น้ำนมไหลออกมา สัตว์มีถุงท้อง
ในปัจจุบันที่วิวัฒนาการมาจากพวกมาร์ซูเพียล ได้แก่ จิงโจ้ โคอาล่า
กระรอกบินออสเตเรียและโอพอสซัม

[img]http://upic.me/i/8a/fwk88.png[/img]
จิงโจ้

[img]http://upic.me/i/j8/4ad89.png[/img]
โคอาล่า

[img]http://upic.me/i/8d/ghw90.png[/img]
กระรอกบินออสเตรเลีย

[img]http://upic.me/i/hx/l3f91.png[/img]
โอพอสซัม

สายที่สามคือพวกยูเทเรียน (eutherian) คือพวกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรก
จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่พบทำให้สันนิษฐานว่าสัตว์มีรกมีกำเนิดมาจาก
สัตว์กินแมลงที่หากินตอนกลางคืนในยุคครีเตเชียส มีลักษณะคล้ายกระแตปัจจุบัน
ลักษณะที่สำคัญของสัตว์มีรกคือการที่มีรกเพื่อเลี้ยงดูตัวอ่อนในมดลูก
และมีลักษณะของโครงร่างที่วิวัฒนาการไป เช่น ไม่มีถุงหน้าท้องและกระดูกส่วน
ที่ค้ำจุนถุงหน้าท้อง ลักษณะกะโหลกที่เป็นท่อยาว ขนาดตัวที่ใหญ่ขึ้น การพัฒนา
ของขาและนิ้วให้เหมาะกับการเคลื่อนที่ ฟันที่ลดจำนวนลงแต่เหมาะกับการใช้งาน
มากขึ้นและขนาดสมองที่เพิ่มขึ้น เป็นต้น สัตว์ในกลุ่มนี้เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ส่วนใหญ่ เช่น ช้าง ม้า ยีราฟ หนู สุนัข แมว และอื่นๆรวมถึงสัตว์ในกลุ่มไพรเมต
ที่เป็นบรรพบุรุษของมนุษย์เราในปัจจุบัน นี้

[img]http://upic.me/i/d1/h6y92.png[/img]
บรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรก มีลักษณะคล้ายกระแต

ปัจจัยที่ทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประสบความสำเร็จในวิวัฒนาการจนมีสปีชีส์ใหม่
มากมายสรุปได้จากวิวัฒนาการของระบบร่างกายได้แก่ ระบบหายใจและระบบไหลเวียน
การมีหัวใจจะช่วยให้ระบบไหลเวียนแยกเลือดที่มีปริมาณออกซิเจนมากและน้อยออก
จากกันได้ นอกจากนี้ยังเป็นสัตว์เลือดอุ่น การมีอุณหภูมิเลือดสูงอย่างสม่ำเสมอ
และถูกควบคุมด้วยกลไกภายในร่างกายทำให้ เกิดวิวัฒนาการของสมองที่มีขนาด
ใหญ่แล้วมีกล้ามเนื้อที่ทำงานได้ดี ส่วนการมีระบบหายใจที่สมบูรณ์และมีกะบังลม
ก็ช่วยให้การหายใจในอากาศมี ประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ระบบการสืบพันธุ์
และการดูแลตัวอ่อน เช่น การมีถุงหน้าท้อง การมีรก ทำให้ตัวอ่อนพัฒนาได้
อย่างสมบูรณ์และอัตราการรอดชีวิตของลูกที่เกิดมามีมาก ขึ้น

วิวัฒนาการของพืช

[img]http://upic.me/i/92/sph93.png[/img]

วิวัฒนาการของอาณาจักรสิ่งมีชีวิตทั้งห้า
(LESA project ;http://www.lesa.in.th/bio/evolution/evolution.htm)
หมายเหตุ  ภาพนี้จัดเรียงลำดับสิ่งมีชีวิตโดยดูจากความซับซ้อนของ
โครงสร้างของสิ่งมีชีวิต ไม่เป็นไปตามแนวคิดของสตีเฟน เจ กูล

 
นับแต่ยุคพรีแคมเบรียน สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เอง (autotroph)
ได้ถือกำเนิดขึ้นในมหาสมุทร โดยเริ่มต้นจากสิ่งมีชีวิต
กลุ่มโพรคาริโอต (prokaryote) ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็น
พลังงานเคมี ซึ่งพลังงานเคมีที่ได้จะนำมารีดิวซ์คาร์บอนไดออกไซด์
เพื่อสร้างสารอินทรีย์ วิวัฒนาการเริ่มแรกเป็นบรรพบุรุษของกลุ่มแบคทีเรีย
สีม่วง (green/purple sulfur bacteria) ต่อมาได้มีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ที่สร้างอาหารเองได้อีกพวกหนึ่ง คือ บรรพบุรุษของกลุ่มไซยาโนแบคทีเรีย
(cyanobacteria) ซึ่งรู้จักกันดีในชื่อสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว (blue-green algae)

[img]http://upic.me/i/kl/q3m94.png[/img]

แบคทีเรียสีม่วงและสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว


จากน้ำขึ้นสู่ดิน

สิ่งมีชีวิตกลุ่มยูคาริโอตที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้หรือมีคลอโรพลาสต์
ได้วิวัฒนาการตัวเองไปเป็นสาหร่ายชนิดต่างๆ มากมาย ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ
สาหร่ายสีเขียว การศึกษาโครงสร้างของพืชรวมทั้งลำดับพันธุกรรม
นำมาสู่การตั้งสมมติฐานว่าพืชพัฒนามาจากสาหร่ายสีเขียว
กลุ่มคาโรไฟต์ (green algae หรือ chlorophytes) ซึ่งมีลักษณะหลายอย่าง
ใกล้เคียงกับพืช เช่น มีการสะสมอาหารในเซลล์ในรูปของแป้ง 
ผนังเซลล์เป็นสารประกอบพวกเซลลูโลส มีคลอโรฟิลล์เอและบี
และเบตาแคโรทีนเป็นรงควัตถุที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง

[img]http://upic.me/i/a0/uso95.png[/img]

ลักษณะกิ่งก้านของสาหร่ายกลุ่มคาโรไฟต์ (chlorophytes)
ในภาพแสดงอวัยวะสืบพันธุ์เพศผู้หรือ แอนเทอริเดียม (antheridium)
และอวัยวะสืบพันธุ์เพศเมีย หรือ โอโอโกเนียม (oogonium)

เชื่อกันว่าการที่พืชขึ้นมาอยู่บนบก เกิดขึ้นเมื่ออาหารและปัจจัยในการ
ดำรงชีวิตในน้ำเริ่มขาดแคลน ข้อได้เปรียบของการอยู่บนพื้นดินคือ
ปริมาณแร่ธาตุอาหารในดินที่มีมากมาย ทั้งยังสามารถรับออกซิเจน
และแสงแดดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงได้อย่างเต็มที่

ท่านคิดว่าพืชน้ำที่จะขึ้นมาอยู่บนบกต้องปรับตัวอย่างไรบ้าง?


จากสาหร่ายสีเขียวที่ มีวิวัฒนาการต่อไปเป็นพืชนั้นสิ่งสำคัญที่เป็น
วิวัฒนาการก้าวสำคัญคือ
พืชได้พัฒนาวงชีวิตแบบสลับ (alteration of generation) ขึ้นมาเพื่อ
ปกป้องเซลล์สืบพันธุ์จากภาวะแห้ง การลดการสูญเสียน้ำด้วยวิธีการต่างๆ
เช่น การสร้างปากใบและการพัฒนาการลำเลียงน้ำเพื่อหล่อเลี้ยงเนื้อเยื่อ
ในขั้นแรกมีสายวิวัฒนาการแยกออกเป็นสองสาย คือ
กลุ่มพืชไม่มีเนื้อเยื่อลำเลียง (nonvascular plant)
และกลุ่มพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียง (vascular plant)


หมายเหตุ ในที่นี้คำว่า "เนื้อเยื่อ" หมายถึง เนื้อเยื่อที่ใช้ลำเลียงน้ำ (xylem)
และเนื้อเยื่อที่ใช้ลำเลียงอาหาร (phloem)

[img]http://upic.me/i/qn/ug396.png[/img]

สายวิวัฒนาการของพืชบกซึ่งเริ่มต้นในช่วงยุคออร์โดวิเชียนใน
มหายุคพาลีโอโซอิก ประมาณ  400 ล้านปีมาแล้ว  แบ่งเป็นกลุ่มพืชไม่มีเนื้อเยื่อ
ลำเลียง  และกลุ่มพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียง ซึ่งประกอบด้วย
พืชมีเนื้อเยื่อลำเลียงแบบไม่มีเมล็ด (seedless vascular plant)
พืชเมล็ดเปลือย (gymnosperm) และพืชดอก (angiosperm)

เมื่อพูดถึงการศึกษาวิจัยทางพฤกษศาสตร์ไม่ว่าเรื่องใดๆ บุคคลสำคัญที่เรา
จะต้องระลึกถึงในผลงานซึ่งมีประโยชน์ในการศึกษาชีววิทยาต่อมาจวบจนปัจจุบันคือ
คาโรลัส ลินเนียส (Carolus Linnaeus) หรือ
คาร์ล ฟอน ลินเน่ย์ (Carl von Linn') (พ.ศ. 2250 - 2321)
เป็นนักพฤกษศาสตร์ชาวสวีเดน ผู้ได้รับการยกย่องให้เป็น
บิดาแห่งวิชาอนุกรมวิธานของการจำแนกทางชีววิทยา เขาได้ริเริ่มการจัดแบ่ง
สิ่งมีชีวิตออกเป็นหมวดหมู่ และการประยุกต์ใช้ระบบการเรียกชื่อสิ่งมีชีวิต
แบบทวินามหรือ ไบโนเมียล โนเมนเคลเจอร์ (binomial nomenclature)
และในปีพ.ศ. 2550 ที่ผ่านมาเป็นเวลาครบรอบ 300 ปีหลังที่ลินเนียส
ถือกำเนิดขึ้น เราจึงถือโอกาสนี้ในการรำลึกถึงสิ่งที่ลินเนียสได้สร้างสรรค์
ขึ้นต่อวงการชีววิทยาอันเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาในเรื่องต่างๆ
รวมถึงเรื่องวิวัฒนาการของ สิ่งมีชีวิตด้วย

[img]http://upic.me/i/z1/06o97.png[/img]
คาโรลัส ลินเนียส

พืชกลุ่มที่ไม่มีเนื้อเยื่อลำเลียงเป็นพืชกลุ่มแรกๆบนบกเริ่มปรากฏในยุคออร์โดวิเชียน
อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ชุ่มชื้น เลื้อยขนานไปตามพื้นดิน ยังไม่มีใบ ลำต้น
และรากที่แท้จริง เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้จะมีแส้สำหรับว่ายน้ำไปยังเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย
พืชบกกลุ่มนี้ที่ยังคงมีวิวัฒนาการมาจนถึงปัจจุบันได้แก่ ลิเวอร์เวิร์ท (liverwort)
ฮอร์นเวิร์ท (hornwort) และมอส (mosses)

[img]http://upic.me/i/ea/yfu98.png[/img]
ภาพแสดงวงชีวิตแบบสลับของพืชกลุ่มไม่มีเนื้อเยื่อลำเลียง ซึ่งช่วงชีวิตที่เป็น
ช่วงสร้างเซลสืบพันธุ์ ซึ่งมีโครโมโซมเพียงชุดเดียว (haploid gametophyte)
จะยาวนานกว่าช่วงสร้างสปอร์ซึ่งมีโครโมโซมสองชุด (diploid sporophyte)

[img]http://upic.me/i/tf/6jj99.png[/img]

พืชกลุ่มที่มีเนื้อเยื่อลำเลียงเริ่มปรากฏในช่วงยุคซิลูเรียน ไม่มีใบและรากที่แท้จริง
ลำต้นหยั่งลงดินและส่วนที่โผล่เหนือดินขึ้นมาทำหน้าที่สังเคราะห์แสง
จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ของพืช Cooksonia sp. ที่มีอายุประมาณ
400 ล้านปี คาดว่าพืชกลุ่มนี้น่าจะเป็นพืชที่มีเนื้อเยื่อลำเลียงกลุ่มแรกและเป็น
บรรพบุรุษของพืชที่มีเนื้อเยื่อลำเลียงกลุ่มอื่นๆ

[img]http://upic.me/i/pk/ot100.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์และภาพวาดของ Cooksonia sp.

พืชกลุ่มที่มีเนื้อเยื่อลำเลียงกลุ่มแรกๆ มีวิวัฒนาการต่อมาโดยแยกออกเป็น
พืชมีเนื้อเยื่อลำเลียงที่ไม่มีเมล็ดจำพวก rhyniophyte และ zosterophyllophyte
ในต้นยุคดีโวเนียน ซึ่งจากซากฟอสซิลของพืชกลุ่มนี้พบว่า มีปากใบ (stoma)
และมีการสร้างคิวติเคิล (cuticle) เพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำ
มีเซลยื่นยาว (rhizoid) ที่ทำหน้าที่ดูดน้ำและสารอาหารของ
ก้านชูสปอร์ (sporangium)

[img]http://upic.me/i/oj/x2101.png[/img]

ภาพวาดแสดงลักษณะของพืชกลุ่ม rhyniophyte (ซ้าย)
และซากดึกดำบรรพ์ของ zosterophyllophyte (ขวา)
จะเห็นลักษณะการแตกกิ่งแบบคู่ของก้านชูสปอร์

พืชในกลุ่ม rhyniophyte และ zosterophyllophyte ได้วิวัฒนาการต่อไป
เป็นกลุ่ม trimerophyte ซึ่งจัดเป็นบรรพบุรุษของพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียงในปัจจุบัน
ทั้งหมด โดย trimerophyte ได้วิวัฒนาการแบ่งออกเป็นสองสายโดย
เป็นกลุ่มของพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียงที่ไม่มีเมล็ด (seedless vascular plant)
เช่น กลุ่มเฟิร์น (pteridophyte) กลุ่มหวายทะนอย (psilotum)
กลุ่มหญ้าถอดปล้อง (equisetum) กลุ่มตีนตุ๊กแก (selaginella)
และกลุ่มช้องนางคลี่ (lycopodium) เป็นต้น และพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียง
ที่มีเมล็ด ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่ม คือ
พืชเมล็ดเปลือย (gymnosperm) และพืชดอก (angiosperm)

[img]http://upic.me/i/qj/u4102.png[/img]

พืชเมล็ดเปลือย (gymnosperm)

เชื่อกันว่าพืชกลุ่ม trimerophytes ได้วิวัฒนาการมาเป็นพืชที่มีลักษณะคล้าย
พืชเมล็ดเปลือยแต่ผลิตสปอร์คล้ายเฟิร์น (progymnosperm) ซึ่งปรากฏครั้งแรก
ในช่วงกลางยุคดีโวเนียน ทั้งนี้ progymnosperm ได้วิวัฒนาการคู่ขนานเป็น
เฟิร์นมีเมล็ด (seed fern) และพืชเมล็ดเปลือย (gymnosperm) ซึ่งก็คือ
พืชจำพวก สน ปรง และแปะก๊วย อีกด้วย

วิวัฒนาการ ครั้งสำคัญของพืชกลุ่ม progymnosperm คือการสร้างเนื้อไม้แข็ง
ซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างเนื้อเยื่อเจริญ (cambium) ที่แบ่งตัวเองได้หลายครั้ง
ทำให้สามารถเจริญทางด้านข้างได้ ส่งผลให้ลำต้นมีความแข็งแรงและมีขนาดใหญ่ขึ้น
การเกิดวิวัฒนาการในลักษณะนี้ส่งผลต่อขนาดลำต้นของพืชกลุ่มเฟิร์นมีเมล็ดและ
กลุ่มพืชเมล็ดเปลือยที่เกิดต่อมาด้วย

[img]http://upic.me/i/kb/ja103.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ของ Archaeopteris sp. ซึ่งเป็น progymnosperm ที่มีลักษณะ
ใบคล้ายเฟิร์นและสร้างสปอร์ แต่มีลักษณะต้นเป็นเนื้อไม้คล้ายพืชเมล็ดเปลือย

[img]http://upic.me/i/r0/fy104.png[/img]  

ปรง

พืชเมล็ดเปลือยมีลักษณะเด่นคือ ออวุลและละอองเรณูจะติดอยู่บนกิ่งหรือแผ่นใบ
ซึ่งจะอยู่รวมกันที่ปลายกิ่ง เรียกว่า โคน (cone) โดยจะแยกเป็นโคนเพศผู้
และโคนเพศเมีย เมื่อมีการปฏิสนธิเกิดขึ้น ออวุลจะเจริญต่อไปเป็นเมล็ดที่ติดอยู่ที่
กิ่งหรือแผ่นใบ พืชเมล็ดเปลือยเป็นพืชกลุ่มที่มีเนื้อไม้เจริญดี ทำให้มีลำต้นขนาด
ใหญ่และนับเป็นพืชกลุ่มเด่นตั้งแต่ยุคคาร์บอนิเฟอรัสเรื่อยมาจนถึงยุคจูแรสซิก

[img]http://upic.me/i/py/zj105.png[/img]
 
ลักษณะป่าเฟิร์นและปรงที่พบได้ทั่วไปในโลกยุคคาร์บอนิเฟอรัส

พืชดอก (angiosperm)

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าพืชดอกหรือแองจิโอสเปิร์ม (angiosperm) มีวิวัฒนาการ
แยกจากพืชเมล็ดเปลือยเมื่อราว 350 ล้านปีมาแล้ว จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์
ที่เก่าแก่ที่สุดที่พบมีอายุ 130 ล้านปี ทำให้สันนิษฐานว่าบรรพบุรุษของพืชดอก
น่าจะเป็นพืชมีเนื้อไม้ขนาดเล็ก ดอกเดี่ยว มีฐานรองดอกยื่นยาวและมีใบที่เปลี่ยน
แปลงไปทำหน้าที่เป็นกลีบรวม อับเรณูยังมีลักษณะยาวแบนคล้ายใบ ดอกในระยะ
แรกน่าจะกระจายเรณูโดยลม พืชดอกปัจจุบันที่มีลำดับพันธุกรรมดึกดำบรรพ์ที่สุด
คือ Amborella trichopoda ซึ่งพบในป่าฝนเขตร้อนชื้นบนเกาะนิวคาลิโดเนีย
ในมหาสมุทรแปซิฟิกตอนใต้
 
[img]http://upic.me/i/uf/7v106.png[/img]
ซากดึกดำบรรพ์และภาพวาดของ Amborella trichopoda

พืชดอกหรือแองจิโอสเปิร์ม มีลักษณะร่วมกันที่สำคัญ ได้แก่ การมีเนื้อเยื่อห่อหุ้มเมล็ด
(ตรงตามชื่อ angiosperm ซึ่งมาจากคำว่า angios = vessel หมายถึงวัตถุที่มีสิ่งหุ้มห่อ
และสเปิร์มซึ่งในที่นี้หมายถึงเมล็ด) มีการปฏิสนธิซ้อน (double fertilization)
ซึ่งทำให้เกิดเอ็มบริโอและเอนโดสเปิร์ม

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าพืชดอกประสบความสำเร็จในแง่วิวัฒนาการเนื่องจากการ
วิวัฒนาการร่วม (coevolution) กับแมลงซึ่งปรากฏขึ้นบนโลกในช่วงต้นของ
มหายุคซีโนโซอิก โดยการสร้างดอกและน้ำหวานที่ทำหน้าที่เชิญชวนแมลงเข้ามา
ผสมเกสร โดยที่แมลงก็ได้รับประโยชน์เป็นอาหารจากน้ำหวานจากดอกไม้
การวิวัฒนาการร่วมกันนี้ทำให้โอกาสของการถ่ายละอองเรณูระหว่างต้นของพืชดอก
มีมากขึ้นและกว้างไกลขึ้น ผิดกับการถ่ายละอองเรณูโดยการใช้ลมของพืชพวก
เมล็ดเปลือย ซึ่งต้องผลิตละอองเรณูจำนวนมากที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์และไม่สามารถไปได้ไกล

[img]http://upic.me/i/cx/nn107.png[/img]
ผึ้งกำลังดูดน้ำหวานจากดอกไม้และทำหน้าที่ผสมเกสรไปพร้อมกัน

นอกจากนี้พืชดอกยัง สามารถสร้างผลมาห่อหุ้มเมล็ด ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของอวัยวะ
สืบพันธุ์เพศเมียที่จากเดิมในพืชเมล็ดเปลือยมี ลักษณะเป็นแผ่นแบนและได้ม้วนเข้า
เพื่อปกป้องเซลสืบพันธุ์เพศเมีย ทำให้การกระจายเมล็ดเป็นไปได้กว้างไกลกว่า
พืชจำพวกเมล็ดเปลือย

[img]http://upic.me/i/1v/jk108.png[/img]
วิวัฒนาการของเกสรเพศผู้ ในพืชดอก (stamen) ที่มาจาก microsporangium
ในพืชเมล็ดเปลือยจากเดิมมีลักษณะเป็นแผ่นมาเป็นเกสรเพศผู้ที่มีอับเรณู
และก้านชูอับเรณูในพืชดอก

[img]http://upic.me/i/3a/l0109.png[/img]
วิวัฒนาการของรังไข่ (ovary) ในพืชดอก จากเดิมที่ออวุล (ovule) เรียงตัวอยู่บน
เส้นกลางของ megasporangium จากนั้นมีการพับม้วนด้านริมเข้าหากัน
เพื่อห่อหุ้มไข่อ่อนภายใน

พืชดอกที่พบแล้วในโลกนี้มีมากกว่า 250,000 ชนิด และนับเป็นพืชกลุ่มที่มีความ
หลากหลายมากที่สุด พืชในแต่ละวงศ์มีสมาชิกมากน้อยไม่เท่ากัน
วงศ์ที่มีสมาชิกมากที่สุด ได้แก่ วงศ์ทานตะวัน วงศ์กล้วยไม้ฟ้ามุ่ยลูกผสม
ข้าว ทานตะวัน กล้วยไม้ และวงศ์หญ้า ตามลำดับ

    
[img]http://upic.me/i/mw/xc110.png[/img]
ดอกไม้ที่ถือว่ามีวิวัฒนาการก้าวหน้า มีลักษณะดังนี้

* ส่วนต่างๆของดอก ได้แก่ กลีบเลี้ยง กลีบดอก เกสรเพศผู้ และเกสรเพศเมีย มีจำนวนน้อยๆ เช่น
   โดยทั่วไปแล้ว ดอกที่มีกลีบมากถือว่ามีวิวัฒนาการต่ำกว่าดอกที่มีกลีบน้อย

* แต่ละส่วนมีน้อยชั้น และก้านสั้น เช่น เป็นดอกลามากกว่าดอกซ้อน ไม่มีก้านชูเกสรเพศเมีย

* รังไข่ใต้วงกลีบ

* ดอกมักสมมาตรด้านข้าง มากกว่าสมมาตรตามรัศมี

การศึกษาลำดับวิวัฒนาการของพืชดอก ทั้งจากลักษณะโครงสร้างภายนอก
โครงสร้างภายใน กลไกเมแทบอลิซึม นิเวศวิทยา จนกระทั่งถึงลักษณะทางพันธุกรรม
ทำให้เกิดข้อสรุปเกี่ยวกับวิวัฒนาการของพืชที่มีแนวโน้มคล้ายคลึงกัน
คือ พืชในวงศ์แอมโบเรลลา (Amborellaceae) น่าจะเป็นพืชดอกกลุ่มแรกๆ
ที่เกิดขึ้นในตอนต้นของยุคครีเทเชียส และพืชที่พบในปัจจุบัน เช่น พืชพวกบัว
จำปีจำปา และน้อยหน่า มีลักษณะดึกดำบรรพ์ และน่าจะมีลักษณะใกล้เคียง
กับบรรพบุรุษของพืชดอกมากที่สุด เชื่อกันว่าพืชพวกนี้น่าจะมีวิวัฒนาการเกิดขึ้น
ในช่วงแรกก่อนที่จะแยกสาย วิวัฒนาการออกเป็นพืชใบเลี้ยงคู่และพืชใบเลี้ยงเดี่ยว
สายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของพืชดอกอาจแสดงเป็นแผนภูมิได้ดังภาพ

 

[img]http://upic.me/i/gt/8l111.png[/img]
สายวิวัฒนาการของพืชดอก

ดอกไม้อะไรในปัจจุบันนี้ ที่ท่านคิดว่าน่าจะเป็นตัวอย่างของดอกไม้ที่เรา
จะพบกระจายพันธุ์แพร่หลายในโลกอนาคต นับจากนี้ไปอีก 100 ล้านปี ?

ความรู้เพิ่มเติมเรื่องวิวัฒนาการของพืช : นักวิจัยไทยกับการศึกษาวิวัฒนาการของกล้วย

[img]http://upic.me/i/uw/2y112.png[/img]
กล้วย ถือเป็นพืชปลูกที่เก่าแก่ที่สุดชนิดหนึ่งของโลก แม้จะเป็นที่ยอมรับกันทั่วไป
ว่ามีการปลูกกล้วยเป็นครั้งแรกในภูมิภาคเอเชีย ตะวันออกเฉียงใต้แต่ยังไม่ทราบว่า
ท้องถิ่นใดเป็นแหล่งกำเนิดที่ชัดเจน หลักฐานซากดึกดำบรรพ์ของกล้วยนั้นนับว่า
พบได้น้อยมากทั้งนี้เพราะกล้วยเป็น พืชที่อวบน้ำจึงเกิดเป็นฟอสซิลได้ยาก
แต่ก็มีรายงานการพบฟอสซิลของเซลใบที่กลายเป็นหิน (phytolith)
ของกล้วยในดิน ตามถ้ำหรือรวมอยู่กับซากฟอสซิลของพืชชนิดอื่นบ้าง
จากการศึกษาเกี่ยวกับวิวัฒนาการของกล้วยโดยการเปรียบเทียบลักษณะ
ทางสัณฐานวิทยาและการศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมพบว่ากล้วยที่บริโภคกัน
ในปัจจุบันนี้พัฒนามาจากหรือเป็นลูกผสม ระหว่างกล้วยป่า  2 ชนิดได้แก่
กล้วยป่า (Musa acuminata Colla) และกล้วยตานี (Musa balbisiana Colla)
ทำให้เกิดกล้วยหลากหลายสายพันธุ์ ในปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงของกล้วย
ซึ่งอาจส่งผลต่อวิวัฒนาการของกล้วยนั้นนอก จากจะสามารถเกิดขึ้นตาม
ธรรมชาติแล้ว ปัจจัยที่มีอิทธิพลมากคือการคัดเลือกและปรับปรุงลักษณะพันธุ์
ปลูกของกล้วย โดยมนุษย์เพื่อให้ได้ลักษณะตามที่ต้องการ

ในเรื่องวิวัฒนาการของกล้วยร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่นก็มีผู้สนใจศึกษาเช่นกัน
เช่น การศึกษาติดตามการอพยพย้ายถิ่นของกลุ่มมนุษย์ยุคหินใหม่จากเอเชีย
ไปยัง แอฟริกาโดยศึกษาพันธุ์กล้วยปลูก หรือการกระจายของไวรัสกล้วย
ซึ่งแฝงอยู่ในต้นพันธุ์กล้วยและถูกนำไปยังท้องถิ่นต่างๆ นอกจากนี้วิวัฒนา
การร่วมของกล้วยกับพาหะถ่ายเรณู เช่น ค้างคาว นกและแมลงต่างๆก็เป็นเรื่อง
ที่น่าสนใจศึกษาต่อไปเพราะยังไม่มีรายงานออกมามากนัก และในประเทศไทย
เองนับว่าเป็นแหล่งที่มีตัวอย่างกล้วยหลากหลายสายพันธุ์ให้ได้ศึกษามากมาย
จึงเป็นโอกาสดีที่สามารถศึกษาวิจัยวิวัฒนาการของกล้วยในแง่ มุมต่างๆต่อไป

 

(ข้อมูลจาก ดร.ศศิวิมล แสวงผล ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
และ ดร.จามร สมณะ ภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล)

 

วิวัฒนาการของมนุษย์

[img]http://upic.me/i/b8/4e113.png[/img]

บรรพบุรุษของมนุษย์คือลิงจริงหรือ?

มนุษย์มีสายวิวัฒนาการมาจากสัตว์กลุ่มไพรเมต (primate) ซึ่งถือเป็น
กลุ่มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีพัฒนาการสูงที่สุด สืบเชื้อสายมาจาก
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรก อาศัยและห้อยโหนอยู่บนต้นไม้เป็นส่วนใหญ่
ลักษณะสำคัญคือ สมองเจริญดีและมีขนาดใหญ่ มีขากรรไกรสั้นทำให้
หน้าแบน ระบบสายตาใช้งานได้ดีโดยมองไปข้างหน้า ระบบการดมกลิ่น
ไม่ดีเมื่อเปรียบเทียบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น มีเล็บแบนทั้งนิ้วมือ
และนิ้วเท้า มีพฤติกรรมทางสังคมที่ซับซ้อน สัตว์ในกลุ่มไพรเมต
ได้แก่ กระแต ลิงลม ลิง ชะนี อุรังอุตัง กอริลล่า ชิมแพนซีและมนุษย์

[img]http://upic.me/i/ks/4n114.png[/img]

สัตว์ในกลุ่มไพรเมตมีวิวัฒนาการแยกออกเป็นสองสาย ได้แก่
โพรซิเมียน (prosimian) ดังแสดงด้วยเส้นสีฟ้า ซึ่งเป็นสัตว์กลุ่มไพรเมต
กลุ่มแรกๆที่อาศัยอยู่บนต้นไม้ ได้แก่ นางอายหรือลิงลม
และลิงทาร์ซิเออร์ (tarsier monkey)  ไพรเมตอีกสายหนึ่งคือ
แอนโทรพอยด์ (anthropoid) ดังแสดงด้วยเส้นสีเทา ได้แก่ ลิงมีหาง
ลิงไม่มีหางและมนุษย์          

ลิงมีหาง สามารถแยกเป็นลิงโลกใหม่และลิงโลกเก่าซึ่งแตกต่างกันในการ
ใช้หางเพื่อห้อยโหน ลิงโลกใหม่เป็น กลุ่มที่ใช้หางในการห้อยโหนได้
เช่น ลิงสไปเดอร์ (spider monkey) ลิงทาร์มาริน (tarmarins) เป็นต้น
ส่วนลิงโลกเก่านั้นไม่สามารถใช้หางในการห้อยโหนได้
เช่น ลิงกัง ลิงแสม ลิงบาบูน เป็นต้น

ลิงไม่มีหางหรือเอพ (ape) มีสายวิวัฒนาการมาจากลิงโลกเก่า
แบ่งได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่ ได้แก่ ชะนี อุรังอุตัง กอริลล่า และชิมแพนซี
จากการศึกษาสารพันธุกรรมทำให้เราทราบว่า เอพแอฟริกา
ได้แก่ กอริลล่าและชิมแพนซีนั้นมีความใกล้ชิดทางสายวิวัฒนาการ
กับมนุษย์มากกว่าเอพเอเชีย ซึ่งได้แก่ ชะนีและอุรังอุตัง
ซึ่งมีจำนวนโครโมโซม 48 อัน ในขณะที่มนุษย์มี 46 อัน
โดยเฉพาะชิมแพนซีนั้น มีหมู่เลือด ABO เช่นเดียวกับมนุษย์
และจากหลักฐานทางชีววิทยาระดับโมเลกุลพบว่าดีเอ็นเอของมนุษย์
มีความคล้ายกันกับชิมแพนซีถึง 98.4% นอกจากนี้หลักฐานดังกล่าว
ยังทำให้สันนิษฐานได้ว่าบรรพบุรุษของมนุษย์ วิวัฒนาการแยกจากลิง
ไม่มีหางเมื่อประมาณ 7.5-4 ล้านปีที่ผ่านมา

จากการศึกษาและเปรียบเทียบจีโนมของสิ่งมีชีวิต ทำให้นักวิทยาศาสตร์
สามารถคำนวณหาระยะเวลาโดยประมาณที่สัตว์ในกลุ่มไพรเมตมี
วิวัฒนาการแยกออกจากกัน ดังแสดงในภาพด้านล่าง

[img]http://upic.me/i/72/x6115.png[/img]

หมายเหตุ : หมายเลข แสดงระยะเวลา (ล้านปี) ที่ผ่านมาแล้ว
เช่น ที่ 83 ล้านปี สิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกันทั้งหมดเหล่านี้มีบรรพบุรุษร่วมกัน
จากนั้นเมื่อระยะเวลาผ่านไปจึงมีการแยกสายวิวัฒนาการออกจากกัน
เป็นสองกลุ่มคือ กลุ่มสิ่งมีชีวิตได้แก่ กระแตและลีเมอร์บิน (กลุ่มด้านล่าง)
แยกออกจากบรรพบุรุษเมื่อ 81 ล้านปีที่ผ่านมา
และสิ่งมีชีวิตที่เหลือ (กลุ่มด้านบนทั้งหมด) แยกออกจากบรรพบุรุษเมื่อ 77 ล้านปี
ที่ผ่านมา จากนั้นก็มีการแยกสายวิวัฒนาการออกเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆต่อไป

(ข้อมูลจาก วารสาร Science (2007) 316: 216-221.)

ในช่วงปลายสมัยไมโอซีนมีการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศส่งผลให้
สภาพแวดล้อมในธรรมชาติเปลี่ยนแปลงไป เช่น ป่าไม้ลดลงจนบางแห่ง
กลายเป็นทุ่งหญ้า ทำให้ที่อยู่อาศัยและปริมาณอาหารเปลี่ยนแปลงไป
เกิดการแก่งแย่งกันของสิ่งมีชีวิต ซึ่งคาดว่าน่าจะเป็นแรงผลักดันให้เกิดการ
เปลี่ยนแปลงในสายวิวัฒนาการของเอพไปสู่บรรพบุรุษของมนุษย์ที่
สามารถยืนตัวตรงได้ มีการลดขนาดเขี้ยวและขยายขนาดฟันกราม

บรรพบุรุษของมนุษย์เริ่มปรากฏครั้งแรกในสมัยไมโอซีน
ในราวประมาณ 4.3 ล้านปีก่อน บรรพบุรุษที่มีความคล้ายมนุษย์
มากที่สุดคือ ออสทราโลพิเทคัส (Australopithecus) ในปี พ.ศ.2518
นักบรรพชีวินได้ค้นพบซากดึกดำบรรพ์ที่มีความสมบูรณ์
ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ในเอทิโอเปีย และได้ตั้งชื่อตามบริเวณที่พบ
คือ Afar Triangle ว่า Australopithecus afarensis คาดว่า A. afarensis
มีชีวิตอยู่เมื่อประมาณ 2.9-3.9 ล้านปีก่อน จากหลักฐานของลักษณะ
รอยเท้าที่ปรากฏในเถ้าภูเขาไฟ จากกระดูกกะโหลกศีรษะและกระดูก
เชิงกรานทำให้สันนิษฐานได้ว่า A. afarensis มีแขนยาวจึงน่าสามารถ
ดำรงชีวิตบางส่วนอยู่บนต้นไม้และสามารถเดินสองขาบนพื้นดินได้ดี
แต่ก็ยังไม่เหมือนมนุษย์ มีความจุสมองประมาณ 400-500 ลูกบาศก์เซนติเมตร
มีฟันเขี้ยวที่ลดรูปลง ปัจจุบันเชื่อว่า A. afarensis เป็นบรรพบุรุษของ
ออสทราโลพิเทคัสสปีชีส์อื่นๆ และมนุษย์จีนัสโฮโมด้วย

[img]http://upic.me/i/38/rh116.png[/img]

ภาพสันนิษฐานลักษณะของ A. afarensis
จากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์รอยเท้าที่ปรากฏในเถ้าภูเขาไฟ

[img]http://upic.me/i/b2/fd117.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์ของ A. afarensis พบที่เอธิโอเปีย
หรือที่นักบรรพชีวินเรียกว่า ลูซี สูงประมาณ 1 เมตร

[img]http://upic.me/i/tt/8v118.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์กระดูกกะโหลกศีรษะของ Australopithecus

วิวัฒนาการของมนุษย์จีนัสโฮโม

มนุษย์จีนัสโฮโมมีวิวัฒนาการเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 2 ล้านปีที่ผ่านมา
ซากดึกดำบรรพ์ของจีนัสโฮโมที่พบว่ามีอายุมากที่สุดคือ Homo habilis
ในชั้นหินอายุ 1.8 ล้านปีทางตอนใต้ของแอฟริกา
มีความจุสมองประมาณ 750 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีความสูงประมาณ 1.5 เมตร
มีกระดูกนิ้วมือที่คล้ายมนุษย์ปัจจุบันมากจึงน่าจะช่วยให้สามารถหยิบจับ
หรือใช้เครื่องมือได้ดี ซึ่งจากหลักฐานที่พบในบริเวณเดียวกับ
ซากดึกดำบรรพ์โครงร่างกระดูก เช่น เครื่องมือหินและร่องรอยการอยู่อาศัย
ทำให้สันนิษฐานได้ว่า H. habilis อาจเป็นพวกแรกที่รู้จักการประดิษฐ์ขวาน
สิ่ว มีดจากหินเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ในการดำรงชีวิตก็เป็นได้

[img]http://upic.me/i/gl/7q119.png[/img]

H. habilis เป็นมนุษย์พวกแรกที่รู้จักใช้เครื่องมืออย่างง่ายที่ทำมาจากหิน

[img]http://upic.me/i/9c/l5120.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์กระดูกกะโหลกศีรษะของ H. habilis

Homo erectus เป็นมนุษย์กลุ่มแรกที่อพยพมาจากแอฟริกาไปยังเอเชียและยุโรป
พบซากดึกดำบรรพ์โครงกระดูกมากในแถบเอเชียรวมทั้งหมู่เกาะอินโดนีเชีย
ซากดึกดำบรรพ์ที่พบในหมู่เกาะชวา และรู้จักกันในวงกว้างจะเรียกว่า
มนุษย์ชวา (Java man) และที่พบในปักกิ่ง ซึ่งเป็น สปีชีส์เดียวกัน
เรียกว่า มนุษย์ปักกิ่ง (Beijing man หรือ Peking man)
H. erectus มีอายุประมาณ 1.8 ล้านปีถึง 500,000 ปีที่ผ่านมา
มีความจุสมองประมาณ 1,100 ลูกบาศก์เซนติเมตร
มีความสูงประมาณ 1.6-1.8 เมตร ผู้ชายมีขนาดใหญ่กว่าผู้หญิง เดินตัวตรง
เหมือนมนุษย์มากขึ้น สามารถประดิษฐ์และใช้เครื่องมือที่เฉพาะงาน
และเริ่มรู้จักใช้ไฟ คาดว่ามนุษย์กลุ่มนี้น่าจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม มีสังคม
วัฒนธรรมและภาษาเกิดขึ้น

[img]http://upic.me/i/nj/e9121.png[/img]

H. erectus เป็นมนุษย์พวกแรกที่รู้จักใช้ไฟ

[img]http://upic.me/i/39/1h122.png[/img]

ซากดึกดำบรรพ์กระดูกกะโหลกศีรษะของ H. erectus

H. habilis และ H. erectus มีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน
แต่มนุษย์ปัจจุบันนั้นมีวิวัฒนาการมาจาก H. erectus

H. erectus ในแอฟริกาถือเป็นบรรพบุรุษของ Homo sapiens
หรือมนุษย์ปัจจุบัน อย่างไรก็ตามพบว่ามีมนุษย์ลักษณะกึ่งกลางระหว่าง
H. erectus และ H. sapiens เกิดขึ้นเมื่อ 200,000-300,000 ปีที่แล้วด้วย
ซึ่งก็คือ มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Neanderthal man) มนุษย์นีแอนเดอร์ทัลนั้น
มีสมองขนาดใหญ่เท่ากับหรือมากกว่ามนุษย์ปัจจุบัน โครงร่างมีลักษณะ
เตี้ยล่ำแข็งแรง จมูกแบน รูจมูกกว้าง หน้าผากลาดแคบ มีสันคิ้วหนา
คางแคบหดไปด้านหลัง มีการอยู่ร่วมกันเป็นสังคม ใช้ไฟและมีเครื่องนุ่งห่ม
มีร่องรอยของอารยธรรมในกลุ่ม เช่น การบูชาเทพเจ้าและมีพิธีฝังศพ เป็นต้น
นักมานุษยวิทยาได้จัดให้มุษย์นีแอนเดอร์ทัลอยู่ในสปีชีส์เดียวกันกับมนุษย์
ปัจจุบัน (Homo sapiens sapiens) แต่แยกกันในระดับซับสปีชีส์
เป็น Homo sapiens neanderthalensis เชื่อว่าทั้ง H. s. sapiens
และ H. s. neanderthalensis มีชีวิตอยู่ร่วมกันมาหลายพันปีและยังไม่เป็นที่
แน่ชัดว่ามนุษย์ทั้งสองกลุ่ม มีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร แต่ก็อาจเป็นไปได้ว่า
จะมีบรรพบุรุษร่วมกัน และเมื่อ H. s. sapiens สามารถปรับตัวให้เข้ากับ
สิ่งแวดล้อมได้มากกว่า ในที่สุด H. s. neanderthalensis ก็สูญพันธุ์ไป

จาก หลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่ขุดพบอย่างมากแถบบริเวณตะวันตกของทวีปยุโรป
ทำให้สันนิษฐานได้ว่ามนุษย์นีแอนเดอร์ทัลกระจายตัวอยู่มากในบริเวณนี้
ในปัจจุบันจากการศึกษาทางชีววิทยาระดับโมเลกุล การสกัด  DNA
จากกระดูกมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลชี้ให้เห็นว่ามนุษย์นีแอนเดอร์ทัลบางส่วนอาจมี
ผมสีแดงและมีผิวซีด
(ข้อมูลจาก http://www.sciencedaily.com/releases/2007/10/071025143311.htm)

[img]http://upic.me/i/an/x4123.png[/img]

กำเนิดของมนุษย์ปัจจุบันนั้นมาจากไหน?

สมมติฐานเกี่ยวกับกำเนิดของมนุษย์ปัจจุบันมี 2 แนวทาง ซึ่งอาศัยหลักฐานจาก
ซากดึกดำบรรพ์ของมนุษย์โบราณมาสนับสนุนแนวคิด

สมมติฐานแรก เชื่อว่ามนุษย์ปัจจุบันที่อยู่ในต่างทวีปนั้นมีวิวัฒนาการมาจาก
H. erectus ที่แพร่กระจายจากแอฟริกาไปอยู่ตามที่ต่างๆ เช่น ยุโรป เอเชีย
และออสเตรเลีย เมื่อประมาณเกือบสองล้านปีที่ผ่านมา จากนั้นจึงวิวัฒนาการ
เป็นมนุษย์ปัจจุบันที่อาศัยอยู่ตามแต่ละที่ทั่วโลก และการที่มนุษย์เชื้อชาติต่างๆ
ไม่เกิดความแตกต่างกันในระดับสปีชีส์จนเกิด สปีชีส์ใหม่เพราะมนุษย์ในแต่ละที่
ยังคงมีการผสมผสานทางเผ่าพันธุ์มาโดยตลอด

สมมติฐานที่สอง เชื่อว่ามนุษย์ปัจจุบันที่อยู่ในต่างทวีปนั้นมีวิวัฒนาการมาจาก
H. erectus ในแอฟริกา จากนั้น H. erectus ได้แพร่กระจายไปอยู่ตามที่ต่างๆ
ทั่วโลกแต่ในที่สุดก็สูญพันธุ์ไปจนหมด เหลือเพียงกลุ่ม H. erectus ในแอฟริกา
กลุ่มเดียวเท่านั้น จนกระทั่งเมื่อ 100,000 ปีที่ผ่านมานี้เอง H. erectus
ในแอฟริกา กลุ่มที่มีสายวิวัฒนาการต่อเนื่องมานี้จึงแพร่กระจายออกไปยัง
สถานที่ต่างๆ โดยไม่มีการผสมผสานทางเผ่าพันธุ์กับมนุษย์โบราณที่อพยพมา
ก่อนหน้านั้น

[img]http://upic.me/i/ld/g8124.png[/img]

ในปัจจุบัน จากผลการศึกษาความหลากหลายของ mitochondria DNA
ในตัวอย่างคนพื้นเมืองจากภูมิภาคต่างๆ ทำให้พบข้อมูลเกี่ยวกับกำเนิด
ของมนุษย์ปัจจุบันโดยผลการศึกษาสนับสนุนแนว สมมติฐานที่ว่ามนุษย์
ปัจจุบันนั้นถือกำเนิดขึ้นมาจากแอฟริกา และมีการแพร่กระจายออกสู่
สถานที่ต่างๆเมื่อราวแสนปีที่ผ่านมานี่เอง

(ภาพประกอบ 124)

ท่านคิดว่ามนุษย์ในปัจจุบันนี้จะมีวิวัฒนาการเป็นอย่างไรต่อไปในอนาคต
ลักษณะของมนุษย์อนาคตจะเป็นอย่างไรและเพราะเหตุใดท่านจึงคิดเช่นนั้น?

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น