การพัฒนากับวิวัฒนาการ

                   วิวัฒนาการร่วมกัน การวิวัฒนาการร่วมกัน (coevolution) อาจเกิดขึ้นรวดเร็วพอที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถศึกษาติดตามการเปลี่ยนแปลงได้ชัดเจน โดยเฉพาะในกรณีที่มนุษย์ไปรบกวนกระบวนการวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

coevolution

ตัวอย่างเช่น การใช้ไวรัสเพื่อการควบคุมประชากรกระต่ายในประเทศออสเตรเลีย ซึ่งได้มีผู้นำเอากระต่ายเลี้ยงจากประเทศอังกฤษเข้าไปเลี้ยงในประเทศออสเตรเลีย ที่ซึ่งอาหารการกินอุดมสมบูรณ์และไม่มีศัตรูทำลายกระต่ายจึงทำให้ประชากรกระต่ายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากอย่างน่าตกใจจนทำให้กระต่ายเหล่านั้นเป็นตัวทำลายพืชผลของเกษตรกรชาวออสเตรเลียไปโดยมิได้ตั้งใจ เมื่อมีเหตุเช่นนี้เกิดขึ้นนักวิทยาศาสตร์ก็พยายามหาทางกำจัด หรือควบคุมประชากรกระต่ายโดยใช้ไวรัสพวกมิกโซมาโทซิส (myxxomatosis) ซึ่งทำให้เกิดโรคในกระต่ายอย่างรุนแรงจนถึงตายได้ ทำให้การควบคุมประชากรกระต่ายดังกล่าวได้ผลดียิ่ง โดยมีอัตราการตายของกระต่ายสูงถึงเกือบร้อยละ 99 ในระยะเริ่มต้นของการปล่อยเชื้อไวรัสซึ่งยังความปิติให้แก่นักวิชาการและประชาชนทั่วไปที่คิดว่าประสบความสำเร็จ แต่ก็ดีใจไม่ได้นานเพราะพวกกระต่ายที่สามารถพัฒนาภูมิต้านทานต่อสู้กับเชื้อไวรัสและสามารถรอดตายจากโรคร้ายที่เกิดจากไวรัสนั้นได้เพิ่มจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ และยังคงมีกระต่ายพันธุ์ที่นำเข้ามาจากยุโรปอยู่จนกระทั่งทุกวันนี้ เหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับประชากรกระต่ายดังกล่าวสามารถอธิบายได้โดยหลักวิวัฒนาการ คือ มีการคัดเลือกตามธรรมชาติเกิดขึ้นกับพันธุ์กระต่ายที่สามารถทนทานต่อเชื้อไวรัสนั้นได้ ในขณะเดียวกันการคัดเลือกตามธรรมชาติก็เกิดขึ้นกับเชื้อไวรัสมิกโซมาโทซิสโดยการพัฒนาเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงต่อกระต่ายตามติดไปด้วย ซึ่งลักษณะพันธุกรรมที่มีฤทธิ์รุนแรงจะถ่ายทอดจากกระต่ายตัวหนึ่งสู่อีกตัวหนึ่งโดยอาศัยยุงเป็นพาหะ ไวรัสพันธุ์ที่ไม่รุนแรงมากนักจนถึงกับทำให้กระต่ายตายก็จะสามารถดำรงพันธุ์ต่อไปได้โดยถูกถ่ายทอดไปสู่กระต่ายตัวอื่นต่อไปโดยอาศัยยุงที่เป็นพาหะที่มากินเลือดกระต่ายตัวที่ป่วยด้วยไวรัสนั้น ในขณะที่ไวรัสพันธุ์รุนแรงมาก ๆ จนถึงกับเป็นอันตรายต่อชีวิตกระต่ายก็มักจะไม่ค่อยถ่ายทอดต่อไปยังกระต่ายตัวอื่น เพราะยุงที่เป็นพาหะนั้นจะดูดกินเลือดจากกระต่ายที่ยังมีชีวิตอยู่เท่านั้น ดังนั้นการคัดเลือกตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นกับพันธุ์กระต่ายที่ต้านทานเชื้อไวรัสและที่เกิดขึ้นกับพันธุ์ไวรัสชนิดที่ไม่รุนแรงจนถึงกับทำให้กระต่ายตายนั้นส่งผลให้กระต่ายและไวรัสสามารถปรับตัวร่วมกันและวิวัฒนาการร่วมกันมาได้จนถึงสภาวะสมดุลดังที่เป็นอยู่ในประเทศออสเตรเลียขณะนี้

                การวิวัฒนาการร่วมกันมักพบบ่อยอยู่เสมอ ๆ ในเชื้อแบคทีเรียและเชื้อไวรัสกับพืช หรือสัตว์ที่ถูกอาศัย ที่เรียกว่า โฮสต์ (host) แม้กระทั่งไวรัสชนิดที่ทำให้เกิดโรคเอดส์ คือ HIV ไวรัสกลุ่มนี้ก็คงจะอยู่ในระหว่างกระบวนคัดเลือกตามธรรมชาติและการปรับตัวไปพร้อม ๆ กันกับการปรับตัวของมนุษย์ในเชิงการพัฒนาภูมิคุ้มกันเพื่อต่อต้านกับภัยจากเชื้อไวรัสเอดส์ซึ่งต้องใช้เวลาพอสมควร

                เชื้อโรคที่ดื้อยา

                ยารักษาโรคและยาปฏิชีวนะที่ถูกนำมาใช้รักษาโรคที่ติดเชื้อแบคทีเรียอย่างได้ผลในอดีตก็สร้างปัญหาให้แก่วงการแพทย์เช่นเดียวกัน เพราะการปรับตัวดื้อยาของเชื้อแบคทีเรียบางชนิด เช่น แบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคปอดท้องหรือท้องร่วง แบคทีเรียที่ทำให้เกิดวัณโรคและหนองหรือฝีต่าง ๆ อันเนื่องจากการคัดตามธรรมชาติโดยกลไกทางพันธุกรรมของเชื้อแบคทีเรีย นอกจาการปรับตัวของเชื้อแบคมีเรียชนิดที่ทำให้เกิดอาการปวดท้องเองแล้วยังพบว่าการใช้ยาปฏิชีวนะผสมเจือปนในอาหารสัตว์เลี้ยง ก็มีส่วนช่วยให้แบคทีเรียที่อยู่ในส่วนของลำไส้คนสามารถพัฒนาการดื้อยาปฏิชีวนะได้อีกทางหนึ่งด้วย ฉะนั้นในบางประเทศจึงมีข้อห้ามมิให้นำเอายาปฏิชีวนะชนิดที่ใช้สำหรับบำบัดรักษาโรคติดเชื้อในคนไปใช้ผสมเจือปนในอาหารเลี้ยงสัตว์ เช่น วัว เพื่อป้องกันมิให้เชื้อแบคทีเรียชนิดก่อให้เกิดโรคในคนด้วยนั้นพัฒนาปรับตัวดื้อยาปฏิชีวนะนั้นได้อีกทางหนึ่ง

           อย่างไรก็ตามอาจยังโชคดีอยู่บ้างที่เชื้อแบคทีเรียบางชนิดก็ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการปรับตัวให้ดื้อยาได้ง่ายนักเหมือนอย่างชนิดดังกล่าวมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังคงกังขาในคุณสมบัติของพันธุกรรมที่แตกต่างกันระหว่างแบคทีเรียชนิดต่าง ๆ กัน เป็นที่น่าสังเกตว่าเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่จะสามารถปรับตัวดื้อยาปฏิชีวนะที่นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาและสังเคราะห์ขึ้นมา ยกเว้นเพนิซิลลินซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะทางธรรมชาติชนิดแรกที่ถูกนำมาใช้ทางการแพทย์และยังคงมีประสิทธิภาพดีอยู่จนถึงทุกวันนี้

                การดื้อสารฆ่าแมลง

                หลังสงครามโลกครั้งที่สองได้มีนำสารเคมีที่เรารู้จักกันดีคือ ดีดีที ที่นำมาใช้ฆ่าแมลงด้วยความหวังอันยิ่งใหญ่ว่าจะสามารถใช้ปราบแมลงศัตรูพืชและแมลงพาหะชนิดต่าง ๆ ให้ราบคาบแต่พอเริ่มนำมาใช้ในไม่ช้าไม่นาน ก็พบว่าแมลงวันบ้านเริ่มมีการดื้อยาดีดีทีในปี พ.ศ. 2489 และอีก 2 ปีต่อมาก็พบว่ามีแมลงไม่น้อยกว่า 12 สปีชีส์ สามารถดื้อสารดีดีทีได้อีกซึ่งเริ่มสร้างความกังวลให้แก่นักวิชาการได้บ้างในขณะนั้นและพยายามติดตามผลการดื้อสารดีดีทีของแมลงชนิดต่าง ๆ จนกระทั่งถึงปี พ.ศ. 2509 ก็พบว่ามีแมลงดื้อสารดีดีทีมีมากมายถึง 165 สปีชีส์ หรือมากกว่านี้ ในกรณีนี้ถือว่า ดีดีที เป็นปัจจัยสำคัญที่ก่อให้เกิดแรงกดดันทางการคัดเลือกตามธรรมชาติให้แก่แมลงพวกที่มีพันธุกรรมหรือยีนที่มีคุณสมบัติในการดื้อสารดีดีที โดยเฉพาะยีนที่ควบคุมการสร้างเอนไซม์ย่อยสลายสารดีดีที ได้ในร่างกายของแมลงก่อนที่ยานี้จะออกฤทธิ์ เนื่องจากดีดีทีเป็นสารที่มีฤทธิ์ตกค้างและสร้างความเสียหายรุนแรงต่อสิ่งมีชีวิตนานาชนิดรวมทั้งมนุษย์ด้วยและก่อให้เกิดมลภาวะอย่างมากมาย จึงมีการลดบทบาทการใช้สารดีดีทีลงตามลำดับ และขีดวงการใช้ยาดีดีที อย่างจำกัดภายใต้การควบคุมดูแลอย่างใกล้ชิด บทเรียนจากสารดีดีทีช่วยสอนให้มนุษย์ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากสำหรับการนำสารเคมีใหม่ ๆ ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาใช้ฆ่าแมลงศัตรูและแมลงพาหะในปัจจุบัน สิ่งที่ดีที่สุดสำหรับธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมคือการนำสารเคมีหรือยาธรรมชาติที่สกัดจากพืชสมุนไพรมาใช้ทั้งในด้านการเกษตรและการแพทย์ ตามแบบเทคโนโลยีที่ได้จากภูมิปัญญาท้องถิ่นที่มีมานานในสังคมชาวตะวันออก

           ให้นักเรียนร่วมกันวิเคราะห์ สืบค้นข้อมูลเพื่อช่วยกันหาคำตอบจากคำถามต่อไปนี้

           1. นักเรียนคิดว่าสารฆ่าแมลงมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในประชากรอย่างไร และสิ่งที่ทำให้เกิดการคัดเลือกในประชากรแมลงคืออะไร ?

คำตอบ แมลงที่ไม่มียีนต้านทานสารฆ่าแมลงจะตายไป ส่วนแมลงที่มียีนต้านทานสารฆ่าแมลงก็ยังคงมีชีวิตอยู่ และสืบทอดยีนนี้ให้แก่ลูกหลานต่อไป ฉะนั้นยีนบางยีนถูกคัดทิ้งส่วนยีนที่เหลืออยู่ก็จะมีมากขึ้นในประชากรแมลง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในประชากร

           2. ถ้านักเรียนเป็นเกษตรกรจะมีวิธีหลีกเลี่ยงการใช้สารฆ่าแมลงอย่างไร ?

คำตอบ ใช้สิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ล่าหรือศัตรูของแมลงนั้นกำจัดแมลง จะทำให้จำนวนของแมลงลดลงเรียกว่า ชีววิธี

           3. นักเรียนคิดว่าควรปฏิบัติตนอย่างไร เพื่อป้องกันการดื้อยาของแบคทีเรีย ?

คำตอบ ทานยาปฏิชีวนะให้ครบตามที่แพทย์สั่งเพื่อป้องกันการดื้อยาของแบคทีเรีย

           4. นักเรียนคิดว่าการดื้อยาของแบคทีเรียเป็นกลไกการเกิดวิวัฒนาการหรือไม่ เพราะเหตุใด ?

คำตอบ เป็นเนื่องจากแบคทีเรียที่ไม่มียีนต้านทานต่อยาปฏิชีวนะจะตายไป ขณะที่แบคทีเรียที่มียีนต้านทานยาปฏิชีวนะจะยังคงมีชีวิตอยู่และสืบทอดลักษณะดังกล่าวนี้ไปยังรุ่นต่อๆ ไป ทำให้แบคทีเรียมีลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไป หรือเกิดวิวัฒนาการ