กลไกของการวิวัฒนาการ

การวิวัฒนาการคืออะไร

กลไกของการวิวัฒนาการ

การวิวัฒนาการคืออะไร

การวิวัฒนาการคือการพัฒนาชีวิตในโลก

ซึ่งเป็นกระบวนการที่เริ่มต้นเมื่อพันล้านปีก่อน และยังเกิดขึ้นอยู่

การวิวัฒนาการอธิบายได้ว่า ทำไมชีวิตในโลกจึงหลากหลายมาก

มันอธิบายได้ว่า protozoa ง่ายๆ สามารถกลายเป็นสัตว์และพืชล้านๆ สปีชีสที่เห็นอยู่ทุกวันนี้

การวิวัฒนาการเป็นข้อสงสัยที่เราอาจมีเมื่อเราเห็นสุนัขพันธุ์ Dachshund และ Great Dane อยู่พร้อมกัน

ทำไมบรรพบุรุษของสายพันธุ์หนึ่งสามารถมีลูกหลานที่ดูต่างกับเขามาก

ในการตอบปัญหานี้เราจะโฟกัสไปที่สัตว์ โดยไม่คำนึงถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่นต้นไม้และฟังไจ

คำถามแรกที่เราควรตอบคือ สัตว์สายพันธ์หนึ่งสามารถพัฒนากลายเป็นอีก สปีชีส์ หนึ่งได้อย่างไร

อ้า แต่สปีชีส์ มีความหมายว่าอะไร

สปีชีส์ หมายถึงประชาคมสัตว์ที่สามารถสืบพันธุ์กันได้และลูกหลานของมันก็สามารถสืบพันธุ์กันได้ต่อๆ ไป

เพื่อที่จะเข้าใจปัญหาให้ดีขึ้น เราจำเป็นต้องโฟกัสไปที่สิ่งเหล่านี้

ความเป็นสิ่งเดียวอันเดียว (uniqueness) ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นผลจากการผลิตลูกจำนวนมากเกินความจำเป็นและการถ่ายทอดลักษณะ (heredity)

และประเด็นที่ 2 คือ การเลือกสรร (selection)

เรามาดูเรื่องความเป็นสิ่งเดียวอันเดียวก่อน

สัตว์ทุกตัวมีความเป็นสิ่งเดียวอันเดียวอยู่เสมอ และสิ่งนี้จำเป็นสำหรับการวิวัฒนาการ

สมาชิกในแต่ละสปีชีส์อาจมีคุณลักษณะคล้ายกันมาก แต่ทุกตัวจะมีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะที่แตกต่างกันบ้าง

มันอาจใหญ่กว่า อ้วนกว่า แข็งแรงกว่า หรือกล้าหาญกว่า สัตว์พวกเดียวกัน

เพราะเหตุใดถึงเกิดความแตกต่างเหล่านี้ ลองดูสัตว์ชนิดหนึ่ง

สัตว์ทุกตัวประกอบด้วยเซลล์

เซลล์เหล่านี้มีนิวเคลียส

ซึ่งในนิวเคลียสมีโครโมโซม

และโครโมโซม มี ดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอ ประกอบด้วยยีนต่างๆ

และยีนเหล่านี้เป็นตัวที่เก็บข้อมูลชีวิต

มันเก็บคำสั่งสำหรับเซลล์ และเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้น

และเป็นเพราะดีเอ็นเอมีความเป็นได้อย่างเดียวสำหรับสัตว์ทุกตัว

มันแตกต่าง กันในสัตว์แต่ละตัว จึงทำให้มันมีคุณลักษณะต่างกันไปบ้าง

แต่ดีเอ็นเอที่หลากหลายมหาศาลเกิดขึ้นได้อย่างไร

ปัจจัยสำคัญอันหนึ่งคือ การผลิตลูกมากเกินความต้องการหรือจำเป็น

ในธรรมชาติเราสังเกตว่าสัตว์จะออกลูกมากกว่าที่จำเป็นสำหรับให้สปีชีส์นั้นอยู่รอดได้

และลูกเหล่านี้จะตายเมื่ออายุเยาว์ไว

หรือมีจำนวนมากกว่าที่สิ่งแวดล้มจะสนับสนุนได้

นี่เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดความแตกต่างในแต่ละสปีชีส์

ยิ่งมีลูกมากเท่าใด ยิ่งมีความแตกต่างมากเท่านั้น

และนี่คือสิ่งที่ธรรมชาติต้องการ คือความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ มากๆ เท่าที่เป็นไปได้

สาเหตุที่ 2 ที่ทำให้เกิดความเป็นหนึ่งเดียวคือ heredity

หรือการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั่งเอง การถ่ายทอดทางพันธุกรรมหมายถึงการถ่ายทอด ดีเอ็นเอ ให้กับลูก

ปัจจัย 2 อย่างที่มาเกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้คือ

recombination and mutation (รีคอมบินเนชั่น และ การกลายพันธุ์)

รีคอมบินเนชัน เป็นการผสมผสานอย่างสุ่มของดีเอ็นเอของสัตว์ 2 ตัว

เมื่อสัตว์ 2 ตัวผสมพันธุ์กัน มันจะ รีคอมไบน (รวมตัวใหม่) ยีนของมัน 2 ครั้ง

ครั้งแรกจะต่างคนต่างทำกันเมื่อมันผลิตเซลล์สืบพันธุ์ คือตัวอสุจิหรือไข่

เซลล์สืบพันธุ์จะได้รับยีนครึ่งหนึ่ง และสลับมัน (เหมือนสับไผ้)

รีคอมบินเนชันครั้งที่ 2 จะเกิดเมื่อตัวผู้ผสมพันุ์กับตัวเมีย

พ่อแม่จะให้ 50% ของดีเอ็นเอของตนแก่ลูก เรียกได้ว่า ให้ 50% ของคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะที่ไม่ซ้ำใครให้แก่ลูก

ยีนเหล่านี้จะถูกผสมผสานและผลก็คือ ลูกเหล่านี้จะมีดีเอ็นเอที่เป็นการผสมผสานอย่างสุ่ม

และมีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะ ของพ่อแม่ของมัน

ซึ่งทำให้ความแตกต่างหลากหลายในแต่ละสปีชีส์ยิ่งเพิ่มมากขึ้น

แต่การกลายพันธุ์ก็สำคัญไม่น้อยสำหรับการวิวัฒนาการ

การกลายพันธุ์ (mutation) คือการเปลี่ยนแปลงอย่างสุ่มในดีเอ็นเอ

Mutation จะเกิดขึ้นเมื่อส่วนใดส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอถูกเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงนี้อาจมีผลเสียและทำให้ป่วยหรือเป็นโรคก็ได้เช่นมะเร็ง

แต่มันอาจเป็นผลกลางหรือผลดีก็ได้ เช่นตาสีฟ้าในมนุษย์ เป็นต้น

ในทุกกรณี mutation ต้องมีผลต่อเซลล์สืบพันธุ์ นั่นคือ เซลล์สเปิร์มหรือไข่

เพราะดีเอ็นเอในเซลล์สืบพันธุ์เท่านั้นที่ถูกถ่ายทอดให้ลูก

นี่คือสาเหตุที่เราต้องปกปิดอวัยะสืบพันธุ์เมื่อมีการฉายเอ็กซเรย์ ส่วนอื่นของร่างกายจะไม่รับการเสี่ยงภัยแต่อย่างใด

สรุป ในกระบวนการถ่ายทอด สัตว์จะถ่ายทอดคุณลักษณะให้ลูกในรูปแบบดีเอ็นเอ

รีคอมบินเนชัน และการกลายพันธ์ทำการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอ ทำให้ลูกๆ แต่ละตัวไม่เหมือนกัน

และได้รับส่วนผสมอย่างสุ่มของคุณลักษณะของพ่อแม่

คำสำคัญที่นี่คือ

สุ่ม กระบวนการทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความบังเอิญ

รีคอมบินเนชัน และการกลายพันธุ์แบบสุ่มทำให้เกิดปัจเจกที่มีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะผสมผสานกันอย่างสุ่ม

ซึ่งก็จะถูกผสมผสานอีกทีและถูกถ่ายทอดต่อไปอีก

แต่เราจะลงเอยว่ามันขึ้นอยู่กับความอังเอิญได้อย่างไร เมื่อสัตว์ทั้งหลายดูเหมือนว่าปรับตัวเข้าสิ่งแวดล้อมได้อย่างดี

เช่น ตั๊กแตนกิ่งไม้ นกฮัมมิงเบิร์ด และปลากบ (frogfish)

คำตอบอยู่ที่สองประเด็นที่กล่าวถึงแล้ว คือ การคัดเลือก (selection)

สัตว์แต่ละตัวจะอยู่ภายใต้กระบวนการคัดเลือกตามธรรมชาติ

ดังที่กล่าวมาแล้ว แต่ละบุคคลจะผิดเพี้ยนจากบุคคลอื่นเล็กน้อย

และในแต่ละสปีชีส์ก็มีความแตกต่างมากพอ

อิธิพลของสิ่งแวดล้อมก็มีผลต่อสิ่งมีชีวิต ปัจจัยการคัดเลือกเหล่านี้ คือ

ผู้ล่า ปรสิต สัตว์สปีชีส์เดียวกัน คุณลักษณะของถิ่นที่อยู่ และภูมิอากาศ

การคัดเลือกเป็นกฎเกณฑ์ที่สัตว์ทุกตัวต้องอยู่ภายใต้

สัตว์แต่ละตัวมีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะต่างๆ ที่ไม่เหมือนใคร

คุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะนี้ทำให้มันสามารถเอาตัวรอดได้หรือไม่ได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ

ตัวใดที่มีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะที่ไม่เหมาะสมก็จะถูกคัดออกจากสิ่งแวดล้อม

พวกที่รอดได้ก็จะถ่ายทอดคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะที่เพิ่มสมรรถนะให้ลูก

เพราะเหตุนี้ความหลากหลายจึงสำคัญมาก

เพราะเหตุนี้สัตว์จึงพยายามมีลูกที่แตกต่างกันให้มากที่สุด

มันเป็นการรับประกันว่าลูกอย่างน้อย 1 ตัวจะผ่านการคัดเลือกธรรมชาติ ทำให้โอกาสรอดได้สูงขึ้น

ตัวอย่างที่ดีคือ นกฟินช์ที่อยู่บนเกาะเล็กๆห่างชายฝั่งอเมริกาใต้

มันเป็นสัตว์ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในโลกวิทยาศาสตร์ นกนี้เรียกว่า Darwin’s finches (นกฟินช์ของดาร์วิน) เป็นการให้เกียรติผู้ที่ค้นพบ

และนี่คือเรื่องของนกฟินช์พวกนี้

2-3 ร้อยปีมาแล้ว นกฟินช์ฝูงเล็กๆ ถูกลพายุพัดออกทะเลไปตกที่เกาะกาลาพากอส กลางมหาสมุทรปาซิฟิก

นกฟินช์พวกนี้พบสิ่งแวดล้อมใหม่ที่เป็นสวรรค์ของฟินช์

นกฟินช์พวกนี้พบสิ่งแวดล้อมใหม่ที่เป็นสวรรค์ของฟินช์

มันจึงแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมาก ในไม่ช้าเกาะก็เต็มไปด้วยนกฟินช์

ซึ่งหมายความว่า อาหารก็ร่อยหรอ

สวรรค์ฟินช์ก็ถูกคุกคามโดยการอดตายและเพื่อนฟินช์ก็กลายเป็นฟินช์คู่แข่ง

ตอนนี้ละที่การคัดเลือก (selection) จะมาเกี่ยวข้อง

ความแตกต่างเล็กน้อย ในกรณีนี้คือจะงอย ที่แตกต่างกันเล็กน้อยทำให้นกเหล่านี้อยู่ได้โดยไม่ต้องแข่งขันกับฟินช์เพื่อนด้วยกัน

จะงอยของฟินช์บางตัวจะเหมาะสมสำหรับการขุดหาไส้เดือน

ตัวอื่นสามารถใช้จะงอยสำหรับการกะเทาะเปลือกเมล็ดต่างๆ

นกฟินช์เหล่านี้จึงหาช่องทางในระบบนิเวศน์ให้กับตนเองได้

ในช่องทางนี้มันปลอดภัยจากการเข็งขันสูง

มันเริ่มผสมพันธุ์กับฟินช์ที่ใช้ช่องทางระบบนิเวศน์เดียวกันเท่านั้น

ในหลายชั่วอายุของมัน คุณลักษณะพิเศษของมันก็จะเพิ่มสมรรถนะเรื่อยๆ

ซึ่งทำให้นกฟินช์สามารถทำประโยชน์กับช่องทางของมันได้อย่างสำเร็จ

ความแตกต่างระหว่างนกที่กินหนอนกับนกที่กินเมล็ดยิ่งห่างเหิญจนมันไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้

จึงเกิดสปีชีสใหม่

ทุกวันนี้มีนกฟินช์14สปีชีส์บนเกาะกาลาพากอส

ซึ่งทั้งหมดเป็นลูกหลานนกฝูงเดิมที่ถูกพัดพาไปที่เกาะ

ทั้งหมดนี้คือ วิธีที่เกิดสปีชีส์ใหม่โดยการวิวัฒนาการ

ซึ่งอาศัยความแตกต่างของแต่ละบุคคลและการออกลูกหลานจำนวนมากเกินความจำเป็น

รีคอมบินเนชันและการกลายพันธุ์ ในการถ่ายทอดพันธุกรรม

และในการคัดเลือก โดยธรรมชาติ

ทำไมเรื่องนี้จึงสำคัญ

เพราะมันอธิบายว่าความหลากหลายของชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไมสิ่งมีชีวิตจึงเหมาะกับสภาพแวดล้อมของมัน

แต่มันมีผลต่อเราส่วนตัวด้วย

เราทุกคนเป็นผลของการวิวัฒนาการ 3.5 พันล้านปี

ซึ่งรวมถึงคุณด้วย

บรรพบุรุษของคุณได้ต่อสู้และปรับตัวเพื่อให้อยู่รอดมาได้

ซึ่งความอยู่รอดนี้เป็นเรื่องที่ไม่แน่นอนมาก

อย่าลืมว่า 99% ของทุกสปีชีส์ที่เคยมีมาในโลกสูญพันธุหมดไปแล้ว

คุณก็อาจนับได้ว่าเป็น เรื่องที่สำเร็จก็ได้

พวกไดนาเสาได้สูญพันธุ์หมดไปแล้ว แต่คุณยังมีชีวิตอยู่

กำลังชมวีดีโอนี้

เพราะฉะนั้นคุณเป็นสิ่งพิเศษมาก

เช่นเดียวกับสัตว์อื่นที่มีชีวิตอยู่ในวันนี้

ไม่สามารถมีอะไรมาแทนได้และไม่เหมือนสิ่งใดอื่นในเอภพ