กำเนิดสิ่งมีชีวิตและความหมายวิวัฒนาการ

วิวัฒนาการ (Evolution) คือ อะไร และทำไมต้องศึกษาวิวัฒนาการ

           ธีโอโดซีอุส โดบแซนสกี (Theodosius Dobzhansky) กล่าวว่า “ไม่มีคำตอบใดในทางชีววิทยาที่จะฟังดูเข้าท่า ถ้าไม่อธิบายด้วยวิวัฒนาการ”
           ก่อนที่เราจะอธิบายการเกิดวิวัฒนาการได้ เราจะต้องตอบให้ได้เสียก่อนว่า "โลกเกิดขึ้นมาได้อย่างไร และสิ่งมีชีวิตแรกเริ่มเกิดขึ้นมาได้อย่างไร" 



           นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกได้ถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว โดยเกิดจากกลุ่มแก๊สและฝุ่นผงในอวกาศที่มีการควบแน่นจนเป็นก้อน ผิวโลกในช่วงนั้นจะมีลักษณะเป็นของเหลวที่ร้อนจัดต่อมาเย็นตัวลงจนเกิดการแข็งตัว บรรยากาศของโลกในสมัยแรกยังไม่มีแก๊สออกซิเจน ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยแก๊สเฉื่อย นอกจากนี้ผิวโลกยังไม่มีน้ำในสภาพของเหลวเลย จะเห็นได้ว่าองค์ประกอบของโลกยุคดึกดำบรรพ์นี้มีความแตกต่างจากโลกยุคปัจจุบันมาก อย่างไรก็ตามเมื่อระยะเวลาผ่านไปประมาณ 1,000 ล้านปีหลังจากกำเนิดโลก สิ่งมีชีวิตก็ถือกำเนิดขึ้นและเกิดวิวัฒนาการเรื่อยมา จนในปัจจุบันเราจะเห็นได้ว่าความหลากหลายในธรรมชาติเกิดมากมายเพียงใด

           สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร?

           ไม่มีใครสามารถให้คำตอบได้อย่างแน่นอนว่าจริงๆ แล้วสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่นักวิทยาศาสตร์หลายท่านก็ตั้งสมมติฐานหรือทำการทดลองเพื่ออธิบายถึงกำเนิดของสิ่งมีชีวิต เช่น ในปี พ.ศ. 2467 เอ ไอ โอพาริน (A.I.Oparin) นักเคมีชาวรัสเซียมีแนวคิดว่าบรรยากาศของโลกสมัยแรกนั้นมีแก๊สไฮโดรเจนในปริมาณมาก และสามารถรวมตัวกับแก๊สอื่นๆ ในบรรยากาศ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ จนเกิดเป็นสารประกอบต่างๆ เช่น มีเทนและแอมโมเนีย และเมื่อเวลาผ่านไปนานขึ้น สารประกอบเหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นสารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลซับซ้อน เช่น โมเลกุลของกรดอะมิโน กลีเซอรอล กรดไขมันและน้ำตาลเชิงเดี่ยว กระบวนการวิวัฒนาการทางเคมีนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและใช้เวลานานจนในที่สุดก็เกิดเป็นสิ่งมีชีวิตขึ้น



           ในปี พ.ศ.2496 สแตนลีย์ มิลเลอร์ (Stanley Miller) ทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก มิลเลอร์ต้องการพิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากการรวมกันของโมเลกุลต่างๆในรูปแก็สซึ่งมาจากการระเบิดของภูเขาไฟในบรรยากาศที่ไร้ออกซิเจนและมีไฟฟ้าจากฟ้าผ่าเป็นแหล่งพลังงานที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา มิลเลอร์ทำการจำลองสภาพการทดลองให้คล้ายคลึงกับโลกเมื่อเกิดขึ้นใหม่ๆ โดยใส่แก๊สมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนและไอน้ำ ลงในชุดทดลองที่มีขั้วไฟฟ้า เพื่อให้เกิดประกายคล้ายฟ้าแลบและฟ้าผ่า หลังจากนั้นก็นำของเหลวที่เกิดขึ้นมาวิเคราะห์ พบว่าเกิดสารประกอบอย่างง่ายของสิ่งมีชีวิต เช่น กรดอะมิโนหลายชนิด กรดอินทรีย์และยูเรียด้วย จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า สารประกอบอินทรีย์สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมของโลกระยะเริ่มแรก นอกจากนี้สารประกอบยังสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนขึ้นได้ด้วย

Stanley Miller Experiment

Stanley Miller

          ถึงแม้ว่าการทดลองของมิลเลอร์เป็นการแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของชีวิตนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไรในโลกระยะเริ่มแรก

           ได้มีการเสนอแนวคิด 2 แนวทางเกี่ยวกับกำเนิดเซลล์เริ่มแรกคือ 

           1. เชื่อกันว่าเซลล์แรกเริ่มนั้นเกิดจากการที่โมเลกุลพื้นฐานของชีวิต เช่น กรดอะมิโนและน้ำตาลเชิงเดี่ยว เป็นต้น ถูกชะล้างลงมาอยู่ในมหาสมุทรและมีการรวมกลุ่มกันจนมีขนาดใหญ่ แล้วแตกตัวออกซึ่งถือเป็นการเพิ่มจำนวนให้ได้โมเลกุลจำนวนมากในความเข้มข้นสูง เมื่อระยะเวลาผ่านไปโมเลกุลเหล่านี้สามารถนำสารประกอบอื่นเข้าไปสะสมภายในและถูกจำกัดบริเวณด้วยด้วยโครงสร้างซึ่งต่อมาพัฒนาเป็นเยื่อหุ้มเซลล์
           2. เซลล์แรกเริ่มเกิดจากโมเลกุลที่มีความสามารถในการสร้างและเพิ่มจำนวนตัวเองได้ เมื่อระยะเวลาผ่านไป โมเลกุลเหล่านี้จึงค่อยๆวิวัฒนาการกระบวนการเมแทบอลิซึมและสร้างเยื่อหุ้มเซลล์จนเกิดเป็นเซลล์ขึ้นได้ในที่สุด เชื่อกันว่าโมเลกุลพวกโพลีนิวคลีโอไทด์ (กรดนิวคลีอิก) เช่น RNA น่าจะเป็นโมเลกุลเริ่มแรกของการเกิดเซลล์



         นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตพวกแรกๆ นั้นน่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายพวกโพรคาริโอต (prokaryote) โพรคาริโอตประกอบด้วย แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มนี้ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ ต้องอาศัยอาหารจากสิ่งแวดล้อมภายนอก และดำรงชีวิตโดยไม่ใช้ออกซิเจนเนื่องจากบรรยากาศของโลกในยุคนั้นยังไม่มีออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยมาก ต่อมาสิ่งมีชีวิตจำพวกแบคทีเรียเริ่มมีวิวัฒนาการในการสร้างอาหารเองได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศมีมากขึ้น ทำให้สิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่ถือกำเนิดจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตพวกยูคาริโอต (eukaryote) ในที่สุด
          จากการวิเคราะห์ลำดับสารพันธุกรรมในเซลล์และออร์แกเนล ทำให้เราทราบว่า จีโนมคลอโรพลาสต์ในพืชและจีโนมไมโทคอนเดรียที่พบในพืชและสัตว์นั้นมีความใกล้เคียงกับจีโนมของแบคทีเรียซึ่งเป็นพวกโพรคาริโอต  ทำให้สันนิษฐานได้ว่า ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์อาจเคยเป็นเซลล์โพรคาริโอตขนาดเล็กที่ถูกเซลล์ ยูคาริโอตกินเข้าไปแต่ไม่ย่อยและอยู่รวมในเซลล์ยูคาริโอตขนาดใหญ่ ความแตกต่างอยู่ที่ ไมโทคอนเดรียนั้นมาจากเซลล์โพรคาริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้ แต่คลอโรพลาสต์มาจากเซลล์โพรคาริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้
          ยุคทางธรณีวิทยา
          เมื่อสิ่งมีชีวิตถือกำเนิดขึ้นมาแล้ว ก็มีวิวัฒนาการจนมีความหลากหลายในธรรมชาติ เมื่อเวลาผ่านไปมีทั้งการถือกำเนิดสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ขึ้นและการสูญพันธุ์ไปของสิ่งมีชีวิตเดิมเช่นกัน
          ในปัจจุบันนักธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยาสามารถแบ่งยุคทางธรณีวิทยาออกเป็น 4 มหายุค ตามชนิดของซากดึกดำบรรพ์ที่พบได้ดังนี้
          1. มหายุคพรีแคมเบรียน (Precambrian Era) เป็นช่วงของ 4,600 – 543 ล้านปีก่อน โลกก่อกำเนิดขึ้น เมื่อโลกเริ่มเย็นตัวลง จึงเกิดสิ่งมีชีวิตพวกแบคทีเรีย และเริ่มมีออกซิเจนในบรรยากาศซึ่งเกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสงในพวกแบคทีเรียสีเขียวแกมน้ำเงิน มีการเกิดขึ้นของสัตว์หลายเซลล์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังในน้ำ เช่น ฟองน้ำ
          2. มหายุคพาลีโอโซอิก (Paleozoic Era) เป็นช่วงของ 543 – 245 ล้านปีก่อน เริ่มมีสัตว์พวกที่ไม่มีกระดูกสันหลังซึ่งมีทั้งที่อาศัยอยู่ในน้ำจืดและน้ำเค็ม เช่น ไตรโลไบต์ (trilobite) แอมโมไนต์ (ammonite) หอย ปลา รวมทั้งแมลง สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เริ่มพบสาหร่าย เห็ดรา พืชบกชั้นต่ำ เริ่มจากพืชไม่มีเนื้อเยื่อลำเลียง เฟิร์น ไปจนถึงพืชมีเนื้อเยื่อลำเลียง มหายุคพาลีโอโซอิกสิ้นสุดลงเมื่อมีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ซึ่งอาจเกิดเนื่องจากการเกิดยุคน้ำแข็งฉับพลันหรือเกิดภูเขาไฟระเบิด ทำให้มีการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตทั้งในทะเลและบนพื้นดินจำนวนมาก

Precambrian Era and Paleozoic Era

          3. มหายุคมีโซโซอิก (Mesozoic Era) เป็นช่วงของ 245 – 65 ล้านปีก่อน ไดโนเสาร์ชนิดแรกเกิดขึ้นและกลายเป็นกลุ่มเด่น ในยุคนี้เริ่มมีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกมีกระเป๋าหน้าท้องและรก รวมทั้งแมลงต่างๆ และเกิดการกระจายพันธุ์อย่างมากมายของพืช ในช่วงแรกของมหายุคมีโซโซอิกมีพืชเมล็ดเปลือยมาก ทั้งเฟิร์นและสน เกิดพืชดอกชนิดแรก เชื่อกันว่าภูเขาไฟระเบิดครั้งใหญ่หรือการพุ่งชนของอุกกาบาต ทำให้มีการสูญพันธุ์จำนวนมากและมหายุคมีโซโซอิกสิ้นสุดลง

Life in Mesozoic Era

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

Cenozoic Era

          กว่าสี่พันล้านปีที่ผ่านมา โลกในสมัยนั้นกับโลกในปัจจุบันเหมือนหรือต่างกันหรือไม่ อย่างไร?

          นับตั้งแต่โลกถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อประมาณสี่พันหกร้อยล้านปีก่อนโลกได้มีการ เปลี่ยนแปลงไปตลอดเวลาจากเดิมในอดีตที่เชื่อกันว่ากำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกนั้นเริ่มจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดเล็กมาก เมื่อหันกลับมามองในปัจจุบัน โลกของเรามีสมาชิกทั้งพืชและสัตว์ที่หลากหลายแตกต่างกันออกไปนับล้านชนิดหรือแม้แต่จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตเราเชื่อว่าสมัยหนึ่งไดโนเสาร์เคยครองโลก แต่ทำไมในศตวรรษที่  21 นี้ตำแหน่งผู้ครอบครองโลกกลับกลายมาเป็นของกลุ่มสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม แล้วไดโนเสาร์หายไปไหน
          ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆมีการเปลี่ยนแปลงเรื่อยมาจากอดีตจนถึงปัจจุบัน สำหรับโลกของเราที่เห็นเป็นทวีปต่างๆในปัจจุบันนั้นก็มีการเปลี่ยนแปลงผ่านระยะเวลาอันยาวนานเช่นกัน
          ในปี พ . ศ . 2458 อัลเฟรด เวกเกอเนอร์ นักธรณีวิทยาและนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันเสนอทฤษฎีทวีปเลื่อน (Continental Drift) เป็นครั้งแรก เขาเชื่อว่าแผ่นดินลอยอยู่บนของเหลวซึ่งหุ้มแกนโลกอยู่ การค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะใกล้เคียงกัน ในทวีปที่อยู่ห่างไกลกันสนับสนุนทฤษฎีนี้ เวกเกอเนอร์เสนอว่าเมื่อ 200 ล้านปีที่แล้ว โลกมีทวีปเดียวขนาดใหญ่เรียกว่าพันเจีย (Pangaea-- แปลว่าทั้งโลก ) จนกระทั่งถึง
ยุคจูแรสซิกซึ่งอยู่ในมหายุคมีโซโซอิก (ยุคที่ไดโนเสาร์รุ่งเรือง) แผ่นดินจึงเริ่มแยกจากกันเป็น 2 ส่วนเรียกว่า กอนวานาแลนด์ (Gonwanaland) ทางซีกใต้ของโลก และลอเรเซีย (Laurasia) ทางซีกเหนือ โดยมีทะเลทีธิส (Tethys) คั่นกลาง เมื่อสิ้นสุดยุคครีเทเชียส (ในมหายุคมีโซโซอิก) แผ่นดินก็แตกออกเป็นทวีปต่างๆ และค่อยๆเคลื่อนตัวมายังตำแหน่งที่เราเห็นในปัจจุบัน
          เอ็ดวาร์ด ซูส (Eduard Suess) นักธรณีวิทยาชาวออสเตรีย เป็นผู้พบหลักฐานที่ทำให้เขาเชื่อว่าแผ่นดินของทวีปอเมริกา แอฟริกา อินเดีย ออสเตรเลีย และแอนตาร์กติกา เคยเชื่อมต่อกัน เขาเป็นผู้ตั้งชื่อแผ่นดินนี้ว่ากอนวานาแลนด์ ตามชื่อเขตที่พบซากดึกดำบรรพ์ของพืชกลอสส็อปเทอริส ( Glossopteris ) เป็นครั้งแรก และต่อมาก็พบในทวีปอื่นๆด้วย นอกจากนั้นยังมีซากสัตว์เลื้อยคลานดึกดำบรรพ์มีโซซอรัส (Mesosaurus) ที่พบในอเมริกาใต้ และแอฟริกาใต้อีกด้วย

การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต

          นับตั้งแต่โลกได้ถือกำเนิดขึ้นจนกระทั่งมีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตขึ้นมามากมายนั้น ตลอดช่วงเวลาราวสี่พันล้านปีที่ผ่านมามีทั้งการเกิดของสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่และการสูญพันธุ์ไป การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่ยอมรับกันมากที่สุดมี 5 ครั้งด้วยกัน ซึ่งใช้หลักฐานซาก
ดึกดำบรรพ์ที่พบในช่วงเวลาต่างๆในการยืนยัน
          ครั้งที่ 1 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคแคมเบรียนถึงยุคออร์โดวิเชียน (488 ล้านปีก่อน) ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในทะเลพวก brachiopod, conodont และ trilobite มากมาย สาเหตุการสูญพันธุ์ อาจเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ เกิดยุคน้ำแข็งฉับพลัน ทำให้ปริมาณน้ำและออกซิเจนในน้ำน้อยลงจึงส่งผลอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ
          ครั้งที่ 2 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคออร์โดวิเชียนถึงยุคซิลูเรียน (447-444 ล้านปีก่อน) ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายทั้งพืช สัตว์ในทะเลมากมาย สาเหตุการสูญพันธุ์อาจเนื่องจากการเกิดยุคน้ำแข็ง ทำให้อากาศเปลี่ยนแปลง ปริมาณน้ำทะเลลดลงส่งผลอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ นักวิทยาศาสตร์จัดว่าการสูญพันธุ์ในช่วงนี้ทำให้สูญเสียสิ่งมีชีวิตในน้ำครั้งใหญ่เป็นอันดับสอง
          ครั้งที่ 3 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคดีโวเนียน (364 ล้านปีก่อน) เป็นการสูญพันธุ์ที่ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน แต่เกิดอย่างต่อเนื่องราว 20 ล้านปี ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำ สาเหตุการสูญพันธุ์อาจเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่หนาวเย็นต่อเนื่องมาจากยุคออร์โดวิเชียน แต่บางแนวคิดยังคงถกเถียงกันว่าอาจเป็นเพราะการพุ่งชนของอุกกาบาตมายังโลก
          ครั้งที่ 4 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคเพอร์เมียนถึงยุคไทรแอสซิก (251.4 ล้านปีก่อน) เป็นการ
สูญพันธุ์ครั้งที่รุนแรงที่สุด ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำถึง 96% และสิ่งมีชีวิตบนบก เช่น พืช แมลง สัตว์มีกระดูกสันหลังต่างๆ ถึง 70% ส่งผลให้รูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนโลกเปลี่ยนไป จนเกิดสัตว์พวกไดโนเสาร์ขึ้นมากมายบนโลกในยุคต่อมา สาเหตุการ
สูญพันธุ์ยังคงเป็นที่ถกเถียง และเสนอสมมติฐานหลายแนวทาง เช่น การสูญพันธุ์อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของแผ่นเปลือกโลก วัตถุนอกโลกพุ่งชนโลก ผลกระทบจาก
ซุปเปอร์โนวาหรือการระเบิดครั้งใหญ่ของภูเขาไฟ
          ครั้งที่ 5 เกิดขึ้นในช่วงปลายยุคครีเทเชียสถึงยุคเทอเทียรี (65.5 ล้านปีก่อน) เป็นการสูญพันธุ์ครั้งที่รุนแรงเป็นอันดับสองรองจากช่วงปลายยุคเพอร์เมียน ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในทะเลจำนวนมากและสิ่งมีชีวิตบนบกถึง 50% รวมทั้งไดโนเสาร์ซึ่งเป็นสัตว์กลุ่มเด่นในขณะนั้น ส่งผลให้ยุคต่อมาเกิดการวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเข้ามาแทน สาเหตุการสูญพันธุ์มีผู้เสนอสมมติฐานหลายแนวทาง เช่น การเกิดภูเขาไฟระเบิดครั้งใหญ่จึงทำให้เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ หรือการมีวัตถุนอกโลกพุ่งชนโลก ซึ่งในประเด็นหลังดูจะมีหลักฐานสนับสนุนที่น่าเชื่อถือ เพราะในปี พ.ศ.2523 มีการพบแร่อิรีเดียมในชั้นหินยุคครีเตเชียส ซึ่งแร่ชนิดนี้ปกติไม่พบในโลก แต่จะพบมากในลูกอุกกาบาตหรือดาวเคราะห์น้อย และในปี พ.ศ.2534 มี การค้นพบหลุมอุกกาบาตขนาดยักษ์ใต้เมือง ชิกชูลุบ (Chicxulub) บริเวณอ่าวเม็กซิโก มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 180 กิโลเมตร ทำให้สันนิษฐานได้ว่าในราว  65 ล้านปีก่อน มีดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก ทำให้เกิดคลื่นยักษ์และการฟุ้งกระจายของฝุ่นผงจากพื้นผิวโลกในวงกว้าง ฝุ่นเหล่านี้ขึ้นไปจับกันเป็นชั้นหนาในบรรยากาศชั้นสูงอยู่นานส่งผลให้อุณหภูมิของผิวโลกชั้นต่ำลดลงและไม่มีแสงแดดส่องมายังผิวโลกด้านล่างเป็นเวลานาน เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศครั้งใหญ่จนทำให้ไดโนเสาร์และสิ่งมีชีวิตส่วนหนึ่งในยุคนั้นสูญพันธุ์ไปในที่สุด
          สิ่งมีชีวิตชนิดใดบ้างที่สูญพันธุ์ไปจากโลกนี้แล้ว?
          โดโด (dodo) เป็นนกที่มีลักษณะคล้ายนกพิราบ แต่มีขนาดใหญ่กว่ามากและบินไม่ได้ ถือได้ว่าโดโดเป็นสัญลักษณ์สำคัญของ การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตเลยทีเดียว คาดว่าโดโดมีถิ่นอาศัยอยู่ที่เกาะมอริเชียส (Mauritius) ในมหาสมุทรอินเดีย ปัจจุบันโดโดได้สูญพันธุ์ไปแล้ว แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงให้ความสนใจ ต่อการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ของโดโด โดยเฉพาะการศึกษาว่าเป็นเพราะการรุกรานของมนุษย์หรือเหตุผลจากธรรมชาติจึงทำให้โดโดสูญพันธุ์ไป (ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมในวารสาร Nature 443, 138-140, (2006))

โดโด (dodo)

          ในปัจจุบันเราจะเห็นว่าในธรรมชาติมีความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีลักษณะบางอย่างที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นในอดีตนักวิทยาศาสตร์จึงใช้ความคล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ อันได้แก่ลักษณะทางกายวิภาค ลักษณะทางสัณฐานวิทยาหรือสารเคมีที่เป็นองค์ประกอบในสิ่งมีชีวิต เป็นต้น ในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตและในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากการวิเคราะห์ลำดับเบสของสารพันธุกรรมหรือ  DNA มาสร้างเป็นภาพแสดงสายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในระดับที่เหนือกว่าอาณาจักร (kingdom) โดยสามารถแบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็น 3 โดเมน (domain) ได้แก่

          แบคทีเรีย (bacteria)
          อาร์เคีย (archaea)
          ยูคาเรีย (eukarya)
          โดยโดเมนแบคทีเรียนั้นประกอบไปด้วยสิ่งมีชีวิตกลุ่มโพรคาริโอตที่เรารู้จักกันเป็นส่วนใหญ่แล้ว โดเมนอาร์เคีย ประกอบด้วยกลุ่มสิ่งมีชีวิตพวกโพรคาริโอตที่อาศัยอยู่ในสิ่งแวดล้อมทั่วๆไป และโดเมนยูคาเรีย ประกอบด้วยกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่ในเซลล์จะมีนิวเคลียสที่แท้จริง ซึ่งจะเห็นได้ว่าโดเมนนี้จะมีสิ่งมีชีวิตอยู่เป็นจำนวนมาก ดังแสดงรายละเอียดในภาพด้านบน
          วิวัฒนาการ คืออะไร ?

"What is Evolution"

         “วิวัฒนาการ” ในความหมายจากพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถานนั้นหมายถึง กระบวนการเปลี่ยแปลงหรือคลี่คลายไปสู่สภาวะที่ดีขึ้นหรือเจริญขึ้น  และหากกล่าวเฉพาะลงไปถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแล้ว สามารถให้ความหมายได้ว่ามันคือการที่สิ่งมีชีวิตแบบดั้งเดิมเกิดการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยอย่างต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานานจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างไปจากเดิม และสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม

          ในความเป็นจริงแล้ววิวัฒนาการเกิดขึ้นทั้งในสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต และเกิดนับตั้งแต่โลกของเรายังไม่มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น จนเริ่มมีสิ่งมีชีวิต จวบจนถึงปัจจุบัน วิวัฒนาการก็ยังเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา  ดังนั้นสิ่งต่างๆบนโลกที่เราพบเห็นในปัจจุบันจึงมีความแตกต่างจากเดิมในอดีต และแน่นอนว่าในอนาคตการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆก็ยังคงต้องดำเนินต่อไปตามกาลเวลา
            การเกิดวิวัฒนาการ เกิดได้จากเหตุผล 3 ประการ คือ
            1. มีความแปรผันทางพันธุกรรม (genetic variability) สมาชิกในกลุ่มของประชากร มีลักษณะพันธุกรรมที่แตกต่างกันออกไป

genetic variability

            2. การคัดเลือกตามธรรมชาติ (natural selection) การคัดเลือกตามธรรมชาตินี้ในบริเวณหนึ่ง ประชากรลักษณะหนึ่งอาจจะเหมาะสมกว่าประชากรหนึ่ง แต่อีกบริเวณหนึ่งอาจกลับกันได้

natural selection 

            3. การแยกพวกผสมพันธุ์ (reproductive isolation) หากประชากรสองกลุ่มซึ่งมีลักษณะใกล้เคียงกัน แต่ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้ ในที่สุดประชากรทั้งสองกลุ่มนั้นจะกลายเป็นคนละชนิด (species) ไป การแยกพวกผสมพันธุ์นี้โดยปกติจะมีเครื่องกีดขวางกั้นไม่ให้สิ่งมีชีวิตเข้ามารวมกลุ่มเดิมของประชากร เครื่องกีดขวางอาจได้แก่ ภูเขาสูง ทะเล ทะเลสาบ ทะเลทราบ หากมีสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นสมาชิกขแงกลุ่มประชากรหลุดไปอยู่ทางใดทางหนึ่งของสิ่งเหล่านั้นแล้วไม่มารวมกับกลุ่มเดิม ในระยะเวลานาน ๆ ทำให้ไม่สามารถผสมกับกลุ่มเดิมได้ในที่สุด
        ทำไมต้องศึกษาวิวัฒนาการ
         สำหรับคำถามที่ว่าทำไมเราจึงต้องศึกษาวิวัฒนาการนั้น  คำตอบส่วนใหญ่จาก
นักชีววิทยาทั่วโลกจะเห็นพ้องว่า การศึกษาวิวัฒนาการเป็นเสมือนโครงสร้างหลักของ
กระบวนการคิดและการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพทั้งมวล ทำให้เข้าใจธรรมชาติของ
สิ่งมีชีวิตบนโลกนานาชนิดเทียบเท่ากับทฤษฏีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ที่เป็นแกนหลักของศาสตร์ด้านกายภาพเลยทีเดียว
         นอกจากนี้การศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ในสมัยก่อนจะใช้เพียงการศึกษาจากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ แต่เมื่อมีความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมากขึ้นจึงมีการใช้หลักฐานสมัยใหม่ เช่น หลักฐานทางชีววิทยาระดับโมเลกุลหรือข้อมูลสนับสนุนอื่นๆที่สามารถนำมาใช้อธิบายวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆได้
         วิชาวิวัฒนาการมีความซับซ้อนและลึกซึ้ง และเป็นแกนหลักสำคัญสำหรับรายวิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ วิวัฒนาการเปรียบเสมือนสายเชือกที่เชื่อมโยงชีววิทยาทุกสาขา ไม่ว่าจะเป็นด้านวิชา พฤติกรรม นิเวศวิทยา ประชากร อนุกรมวิธาน พันธุศาสตร์ สรีรวิทยา สัณฐานวิทยาและชีววิทยาเชิงโมเลกุล หากเราไม่เข้าใจกระบวนการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการแล้วเราก็มิอาจเข้าใจพื้นฐานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดได้อย่างถ่องแท้ ดังคำกล่าวของนักชีววิทยาคนหนึ่ง คือ ที. ดอบซานสกี (Th. Dobzhansky) ที่กล่าวไว้ว่า การศึกษาชีววิทยาจะไม่มีความหมายถ้าไม่สัมพันธ์กับแนวความคิดวิวัฒนาการ “Nothing in biology makes sense except in the light of evolution” การนำเอาวิชาความรู้ทางชีววิทยาไปประยุกต์ใช้ในการทางการแพทย์ การเกษตร ตลอดจนเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษย์เพื่อการอยู่กินดีอยู่ และคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นหากปราศจากความเข้าใจหลักพื้นฐานวิวัฒนาการแล้วก็มักจะนำไปสู่ผลกระทบในทางลบต่อสิ่งแวดล้อมทางชีวภาพโดยตรง ทั้งในระยะสั้นและระยะยาวดังเป็นที่ประจักษ์อยู่ในกลุ่มประเทศที่ดอ้ยพัฒนาและประเทศที่กำลังพัฒนาในขณะนี้
            จากประจักษ์พยานที่กล่าวมาแล้วนั้นแสดงให้เห็นว่าการคัดเลือกตามธรรมชาติเป็นพลังสำคัญสำหรับทุกชีวิตที่อุบัติขึ้นมาบนโลกนี้ ถึงแม้ว่าจะมีนักชีววิทยาอีกกลุ่มหนึ่งที่เชื่อว่าความผกผันทางพันธุกรรมอย่างฉับพลันที่เรียกว่า จีเนติกดริฟต์ (genetic drif) มีความสำคัญมากกว่าการคัดเลือกตามธรรมชาติในบางกรณีก็ตาม การศึกษาวิวัฒนาการไม่เพียงแต่ต้องการอยากรู้กำเนิดและประวัติความเป็นมาของมนุษย์รวมทั้งสัตว์และพืชหลากหลายชนิดเท่านั้น แต่เราต้องการรู้ว่าวิวัฒนาการเกิดขึ้นได้อย่างไร มีปัจจัยอะไรบ้างที่เป็นพลังผลักดันให้มีการเปลี่ยนแปลงของประชากรที่อาจนำไปสู่วิวัฒนาการ หรือไม่ก็นำไปสู้การสูญพันธุ์ ข้อมูลจากประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตสะท้อนให้เรารู้ว่า การสูญพันธุ์เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งมากกว่าการเกิดวิวัฒนาการ  ในความเป็นจริงแล้วบุคคลทั่วไปที่เลื่อมใสพุทธศาสนา ได้ตระหนักถึงความอนิจจังตามคำสอนของพระพุทธองค์ และทางด้านนักชีววิทยาหรือนักวิจัยประยุกต์จะต้องให้ความสนใจในเรื่องวิวัฒนาการอย่างจริงจัง ทั้งนี้เพราะเราต้องไม่ลืมว่าความรู้พื้นฐานด้านวิวัฒนาการมีคุณค่าอยู่ในตัวเองอย่างแท้จริง เพราะว่า
            1. ความรู้ความเข้าใจในเรื่องวิวัฒนาการเป็นความพึงพอใจของนักวิทยาศาสตร์ที่มีความอยากรู้อยากเห็นในปรากฎการณ์ธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นปัญหาที่ว่าทำไมนกจึงมีปีก แมลงจึงมีตาประกอบ มนุษย์จึงมีสมองที่ล้ำเลิศ ทำไมดอกไม้จึงมีสีสวยสดงดงาม เป็นต้น ซึ่งคำถามเหล่านี้สามารถหาคำตอบได้จากทฤษฎีวิวัฒนาการ
            2. ความรู้ความเข้าใจในเรื่องวิวัฒนาการสามารถนำประยุกต์ใช้แก้ไขปัญหาระยะยาวไม่ว่าจะเป็นปัญหาทางการแพทย์เกี่ยวกับเรื่องดื้อยาของเชื้อโรค หรือปรสิตต่าง ๆ หรือปัญหาทางการเกษตรเกี่ยวกับการดื้อยาของแมลงศัตรูพืช ซึ่งเป็นเรื่องของวิวัฒนาการร่วมกันมา (coevolution) ของสิ่งมีชีวิตที่มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างแนบแน่น
            3. เราต้องรู้ให้ถ่องแท้ว่าวิวัฒนาการของมนุษย์ได้รุดหน้ามาอยู่ ณ ที่จุดใดในระบบนิเวศที่เป็นอยู่ในโลกปัจจุบัน มนุษย์จะวิวัฒนาการต่อไปในทิศทางใด ในเมื่อเรามีวิวัฒนาการทางด้านสังคม และวัฒนธรรม (cultural evolution) เข้ามาเกี่ยวข้องกับกระบวนการวิวัฒนาการทางด้านชีววิทยา (biological evolution) ในขณะที่มีการพัฒนาประเทศแบบไม่ยั่งยืน สิ้นเปลือง และทำลายสิ่งแวดล้อมทั้งทางด้านกายภาพ ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณน้ำฝน การทำลายหน้าดิน และทางด้านชีวภาพได้แก่ การทำลายพืช สัตว์ จุลินทรีย์ที่มีความหลากหลายภายในประชากรที่กำลังมีการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการตามธรรมชาติ ซึ่งล้วนแต่มีผลกระทบทั้งในระยะสั้นและระยะยาวต่อการอยู่รอดของประชากรมนุษย์ทั้งสิ้น ปัจจุบันมนุษย์ชาติได้ย่างก้าวมาถึงจุดวิกฤติที่มิอาจย้อนกลับไปสู่อดีตที่สวยสดงดงามในตอนที่มนุษย์สามารถปรับตัวเองให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ ซึ่งต่างจากในขณะที่มนุษย์สามารถปรับตัวเองให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมที่ปรุงแต่งขึ้นมาโดยวิทยาการสมัยใหม่เพื่อให้เหมาะสมกับตัวเอง มนุษย์เราจะสามารถวิวัฒนาการเผ่าพันธุ์ของตนเองให้หลุดพ้นจากระบบนิเวศที่ถูกทำลายสมดุลไปได้หรือไม่คงไม่มีใครให้คำตอบได้