กลไกของการวิวัฒนาการ

การวิวัฒนาการคืออะไร การวิวัฒนาการคือการพัฒนาชีวิตในโลก ซึ่งเป็นกระบวนการที่เริ่มต้นเมื่อพันล้านปีก่อน และยังเกิดขึ้นอยู่ การวิวัฒนาการอธิบายได้ว่า ทำไมชีวิตในโลกจึงหลากหลายมาก มันอธิบายได้ว่า โปรโตซัว ง่ายๆ สามารถกลายเป็นสัตว์และพืชล้านๆ สปีชีสที่เห็นอยู่ทุกวันนี้ การวิวัฒนาการเป็นข้อสงสัยที่เราอาจมีเมื่อเราเห็นสุนัขพันธุ์ Dachshund และ Great Dane อยู่พร้อมกัน ทำไมบรรพบุรุษของสายพันธุ์หนึ่งสามารถมีลูกหลานที่ดูต่างกับเขามาก ในการตอบปัญหานี้เราจะโฟกัสไปที่สัตว์ โดยไม่คำนึงถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่นต้นไม้และฟังไจ คำถามแรกที่เราควรตอบคือ สัตว์สายพันธ์หนึ่งสามารถพัฒนากลายเป็นอีก สปีชีส์ หนึ่งได้อย่างไร อ้า แต่สปีชีส์ มีความหมายว่าอะไร  สปีชีส์ หมายถึงประชาคมสัตว์ที่สามารถสืบพันธุ์กันได้ และลูกหลานของมันก็สามารถสืบพันธุ์กันได้ต่อๆ 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 ในธรรมชาติเราสังเกตว่าสัตว์จะออกลูกมากกว่าที่จำเป็น สำหรับให้สปีชีส์นั้นอยู่รอดได้ และลูกเหล่านี้จะตายเมื่ออายุเยาว์ไว หรือมีจำนวนมากกว่าที่สิ่งแวดล้มจะสนับสนุนได้ นี่เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดความแตกต่างในแต่ละสปีชีส์ ยิ่งมีลูกมากเท่าใด ยิ่งมีความแตกต่างมากเท่านั้น และนี่คือสิ่งที่ธรรมชาติต้องการ คือความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ มากๆ เท่าที่เป็นไปได้

สาเหตุที่ 2 ที่ทำให้เกิดความเป็นหนึ่งเดียวคือ heredity หรือการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั่นเอง 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 ลูกใหม่ ลูกเหล่านี้จะมีดีเอ็นเอที่เป็นการผสมผสานอย่างสุ่ม  ซึ่งทำให้ความแตกต่างหลากหลายในแต่ละสปีชีส์ยิ่งเพิ่มมากขึ้น แต่การกลายพันธุ์ก็สำคัญไม่น้อยสำหรับการวิวัฒนาการ

การกลายพันธุ์ (mutation) คือการเปลี่ยนแปลงอย่างสุ่มในดีเอ็นเอ ซึ่งอาจเปรียบเหมือนการคอปปี้ ดีเอ็นเอ ผิด ซึ่งเกิดจากชีวพิศ หรือสารเคมีอื่น ๆ หรือโดยรังสี Mutation จะเกิดขึ้นเมื่อส่วนใดส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอถูกเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงนี้อาจมีผลเสียและทำให้ป่วยหรือเป็นโรคก็ได้เช่นมะเร็ง แต่มันอาจเป็นผลกลางหรือผลดีก็ได้ เช่นตาสีฟ้าในมนุษย์ เป็นต้น ซึ่งเป็น mutation สุ่มอย่างหนึ่ง 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 อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมก็มีผลต่อสิ่งมีชีวิต ปัจจัยการคัดเลือกเหล่านี้ คือ ผู้ล่า ปรสิต สัตว์สปีชีส์เดียวกัน ชีวพิศ คุณลักษณะของถิ่นที่อยู่ที่เปลี่ยนไป และภูมิอากาศ

การคัดเลือกเป็นกฎเกณฑ์ที่สัตว์ทุกตัวต้องอยู่ภายใต้ สัตว์แต่ละตัวมีคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะต่างๆ ที่ไม่เหมือนใคร คุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะนี้ทำให้มันสามารถเอาตัวรอดได้หรือไม่ได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ คุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะนี้ทำให้มันสามารถเอาตัวรอดได้หรือไม่ได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ พวกที่มีคุณสมบัติเหมาะสมก็จะรอดได้และจะถ่ายทอดคุณสมบัติประจำตัวและคุณลักษณะที่เพิ่มสมรรถนะให้ลูก เพราะเหตุนี้ความหลากหลายจึงสำคัญมาก เพราะเหตุนี้สัตว์จึงพยายามมีลูกที่แตกต่างกันให้มากที่สุด มันเป็นการรับประกันว่าลูกอย่างน้อย 1 ตัวจะผ่านการคัดเลือกธรรมชาติ ทำให้โอกาสรอดได้สูงขึ้น

ตัวอย่างที่ดีคือ นกฟินช์ที่อยู่บนเกาะเล็กๆห่างชายฝั่งอเมริกาใต้  มันเป็นสัตว์ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในโลกวิทยาศาสตร์ นกนี้เรียกว่า Darwin’s finches (นกฟินช์ของดาร์วิน) เป็นการให้เกียรติผู้ที่ค้นพบ และนี่คือเรื่องของนกฟินช์พวกนี้ 2-3 ร้อยปีมาแล้ว นกฟินช์ฝูงเล็กๆ ถูกลพายุพัดออกทะเลไปตกที่เกาะกาลาพากอส กลางมหาสมุทรปาซิฟิก นกฟินช์พวกนี้พบสิ่งแวดล้อมใหม่ ที่เป็นสวรรค์ของฟินช์ คือมีอาหารมากมายและไม่มีผู้ล่ามัน มันจึงแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมาก ในไม่ช้าเกาะก็เต็มไปด้วยนกฟินช์ ซึ่งหมายความว่า อาหารก็ร่อยหรอ สวรรค์ฟินช์ก็ถูกคุกคามโดยการอดตายและเพื่อนฟินช์ก็กลายเป็นฟินช์คู่แข่ง ตอนนี้ละที่การคัดเลือก (selection) จะมาเกี่ยวข้อง ความแตกต่างเล็กน้อย ในกรณีนี้คือจะงอย ที่แตกต่างกันเล็กน้อย  ทำให้นกเหล่านี้อยู่ได้โดยไม่ต้องแข่งขันกับฟินช์เพื่อนด้วยกัน จะงอยของฟินช์บางตัวจะเหมาะสมสำหรับการขุดหาไส้เดือน ตัวอื่นสามารถใช้จะงอยสำหรับการกะเทาะเปลือกเมล็ดต่างๆ นกฟินช์เหล่านี้จึงหาช่องทางในระบบนิเวศน์ให้กับตนเองได้ ในช่องทางนี้มันปลอดภัยจากการเข็งขันสูง มันเริ่มผสมพันธุ์กับฟินช์ที่ใช้ช่องทางระบบนิเวศน์เดียวกันเท่านั้น ในหลายชั่วอายุของมัน คุณลักษณะพิเศษของมันก็จะเพิ่มสมรรถนะเรื่อยๆ  ซึ่งทำให้นกฟินช์สามารถทำประโยชน์กับช่องทางของมันได้อย่างสำเร็จ ความแตกต่างระหว่างนกที่กินหนอนกับนกที่กินเมล็ดยิ่งห่างเหิน จนมันไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้ จึงเกิดสปีชีส์ใหม่ ทุกวันนี้มีนกฟินช์14สปีชีส์บนเกาะกาลาพากอส  ซึ่งทั้งหมดสืบเชื้อสายจากนกฝูงเดิมที่ถูกพัดพาไปที่เกาะ ทั้งหมดนี้คือ วิธีที่เกิดสปีชีส์ใหม่โดยการวิวัฒนาการ ซึ่งอาศัยความแตกต่างของแต่ละบุคคล และการออกลูกหลานจำนวนมากเกินความจำเป็น รีคอมบินเนชันและการกลายพันธุ์ ในการถ่ายทอดพันธุกรรม และในการคัดเลือก โดยธรรมชาติ



ทำไมเรื่องนี้จึงสำคัญ เพราะมันอธิบายว่าความหลากหลายของชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไมสิ่งมีชีวิตจึงเหมาะกับสภาพแวดล้อมของมัน แต่มันมีผลต่อเราส่วนตัวด้วย เราทุกคนเป็นผลของการวิวัฒนาการ 3.5 พันล้านปี ซึ่งรวมถึงคุณด้วย บรรพบุรุษของคุณได้ต่อสู้และปรับตัวเพื่อให้อยู่รอดมาได้ ซึ่งความอยู่รอดนี้เป็นเรื่องที่ไม่แน่นอนมาก อย่าลืมว่า 99% ของทุกสปีชีส์ที่เคยมีมาในโลกสูญพันธุหมดไปแล้ว คุณก็อาจนับได้ว่าเป็น เรื่องที่สำเร็จก็ได้ พวกไดโนเสาร์ได้สูญพันธุ์หมดไปแล้ว แต่คุณยังมีชีวิตอยู่ เพราะคุณเป็นสิ่งพิเศษมาก เช่นเดียวกับสัตว์อื่นที่มีชีวิตอยู่ในวันนี้ ไม่สามารถมีอะไรมาแทนได้และไม่เหมือนสิ่งใดอื่นในเอกภพ

ที่มา Kurzgesagt – In a Nutshell Youtube Channel

No comments:

Post a Comment

Popular Posts