วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

วิวัฒนาการ ในความหมายที่ไป หมายถึง การเปลี่ยนแปลงจากสภาพหนึ่งไปสู่อีกสภาพหนึ่งในลักษณะของการค่อยเป็นค่อยไปตามลำดับขึ้นโดยอาศัยระยะเวลาอันยาวนาน วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจึงหมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่ละน้อยจากสิ่งมีมีชีวิตแบบดั้งเดิมสืบต่อกันมาจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันที่แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตดั้งเดิมสืบต่อกันมาจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันที่แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตดั้งเดิมอันเป็นผลมาจากพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม 

ดอบซานสกี(Dobzhansky) นักพันธุศาสตร์และวิวัฒนาการชาวรัสเซียได้กล่าวไว้ดังนี้

”วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตคือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบชองพันธุกรรมของประชากรที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน โดยการเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นเพียงบางส่วนหรือทั้งหมดอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่สิ่งมีชีวิตมีการปรับตัวให้เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้เมื่อเกิดขึ้นเมื่อเกิดขึ้นแล้วจะไม่มีการย้อนกลับเป็นอย่างเดิมอีก”

• หลักฐานเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

ถ้าสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงและวิวัฒนาการจริง หลักฐานต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตในอดีตและในปัจจุบันย่อมแตกต่างกัน ดังนั้น หลักฐานในอดีตและปัจจุบันจึงบอกลักษณะของการวิวัฒนาการได้

• หลักฐานซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต

หลักฐานดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิตหรือหลักหลักฐานทางธรณีวิทยา(geological  evidence)เป็นหลักฐานซากสัตว์ในชั้นหอนต่างๆ ซึ่งเรียกว่า ซากดึกดำบรรพ์หรือฟอสซิล (fossil) วิชาที่ศึกษาซากเหลือเหล่านี้เรียกว่า บรรพชีวินวิทยา (palaeontology)

• หลักฐานความคล้ายคลึงของโครงสร้าง

หลักฐานความคล้ายคลึงของโครงสร้างหรือหลักฐานทางสัณฐานวิทยา(morphologicalevidence)หลักฐานทางสัณฐานวิทยาใช้โครงสร้างของสัตว์หรือส่วนต่างๆของพืชมาเปรียบเทียบกัน พบว่าสิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างพื้นฐานเป็นแบบเดียวกัน  มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมมากกว่าพวกที่มีพื้นฐานโครงสร้างแตกต่างๆกัน โครงสร้างของอวัยวะสัตว์ที่มีจุดกำเนิดเป็นแบบเดียวกัน แม้ว่าลักษณะหน้าที่หรือรูปร่างจะแตกต่างๆกันไปก็ตาม เราเรียกว่า ฮอมอโลกัส ออร์แกน (homologous organ)เช่น แขนคน ปีกนก ปีกค้างคาว ขาหน้าของม้า วัวควาย จากการเปรียบเทียบทางกายภาคศาสตร์(comparative anatomy)พบว่าอวัยวะเหล่านี้ในระยะแรกเริ่มจะมีลักษณะคล้ายคลึงกันในระยะช่วงหลังของการเจริญเติบโตเท่านั้นส่วนอวัยวะที่ทำหน้าที่เหมือนกันแต่ มีต้นกำเนดิ หรือจุดกำเนิดที่แตกต่างกันกันเรียกว่า แอนาโลกัส ออร์แกน(analogous organ)เช่น ปีกของนกและปีกของแมลง ซึ่งทำหน้าที่บินเหมือนกัน แต่ต้นกำเนิดต่างกันมาก

• หลักฐานจากการเจริญเติบโตของเอ็มบริโอ

หลักฐานจากการเจริญโตของเอ็มบริโอ หรือหลักฐานจากคัพภะวิทยา(embryological evidence) หมายถึง หลักฐานที่ได้จากการศึกษาเปรียบเทียบลักษณะการเจริญของตัวอ่อน พบว่าในระยะแรกๆ ของเอ็มบริโอ(embryo=ตัวอ่อน) ของสัตว์มีกระดูกหลังต่างๆเช่น ปลาดุก ซาลามานเดอร์ กิ้งก่า นก หมู มนุษย์จะมีลักษณะที่คล้ายคลึงกันมาก แต่เมื่อเจริญเติบโตมากขึ้น ลักษณะต่างๆ จึงเปลี่ยนแปลงและแตกต่างกันไปตามลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างนั้นๆ มัลเลอร์ และเฮคเคล (Mulle and Haeckel)ได้ตั้งกฎเกณฑ์ขึ้นเรียกว่า principle of recapitulation มีใจความสำคัญคือ การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตนั้นจะย้อนลักษณะการเจริญของบรรพบุรุษที่มีวิวัฒนาการมาโดยลำดับ(ontogeny is an abbreviated)ซึ่งเป็นหลักฐานหนึ่งที่สนับสนุนวิวัฒนาการได้เป็นอย่างดี

• หลักฐานการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์

หลักฐานการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์หรือหลักฐานจากการเลี้ยง (domestical evidence)มนุษย์ได้มีการปรับปรุงพันธุ์พืชสัตว์ให้แตกต่างไปจากพวกเดินมาก เช่น สุนัขเริ่มแรกเป็นสัตว์ป่า เมื่อมนุษย์นำมาเลี้ยง และผสมพันธุ์ขึ้นทำให้ในปัจจุบันมีพันธุ์สุนัขจำมากมาย นกพิราบ ก็เช่นกันแต่เดิมเป็นนกพิราบป่าเมื่อมนุษย์นำมาผสมพันธุ์ทำให้ได้นกพิราบบ้านหลายพันธุ์ ในพืชก็มี เช่น กล้วยไม้ป่า เมื่อมนุษย์นำมาปลูกและคัดเลือกพันธุ์ขึ้นทำให้ได้พันธุ์กลัวยไม้ที่ดี และนิยมเลี้ยงกินแพร่หลายเช่นในปัจจุบัน

• หลักฐานการแพร่กระจายของพืชและสัตว์

หลักฐานการแพร่กระจายของพืชและสัตว์ หรือหลักฐานทางภูศาสตร์ชีวภาพ(biogeographically evidence)จากการศึกษาลักษณะของพืชและสัตว์จากส่วนต่างๆของโลกพบว่าสิ่งมีชีวิตกระจายไปในที่ต่างๆได้อย่างกว้างขวาง แต่บางชนิดก็อยู่เฉพาะแห่งเท่านั้น เช่นในแอฟริกากลางมีช้าง กอริลลา ชิมแพนซี สิงโตและแอนติโลป ในขณะที่ทางบราซิล ซึ่งมีสภาพภูมิอากาศเหมือนๆกันแต่ไม่มีสัตว์เหล่านี้ อาจเป็นเพราะอยู่ห่างไกลกันมากจึงแพร่กระจายไปไม่ถึงออสเตรเลียและนิวซีแลนด์มีสัตว์และพืชบางชนิดที่แตกต่างไปจากส่วนอื่นๆของโลก ต้นสนสองใบและสนสามใบเจริญงอกงามได้ดีในเขตอบอุ่นแต่ไม่พบในเขตร้อน ยกเว้นบนยอดเขาสูงๆเหนือระดับน้ำทะเลหลายพันเมตร เช่น ดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียยงใหม่และที่ภูหลวง ภูกระดึง จังหวัดเลย

สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน เมื่ออาศัยอยู่ในที่ที่ต่างกันเมื่อนานๆ เข้าก็ทำให้มีลักษณะแตกต่างกันไปได้ เช่นอูฐในทวีปแอฟริกาและเอเชียกับลามาของทวีปอเมริกาใต้ เดิมทีเดียวเป็นสัตว์ตระกูลเดียวกันและอยู่ในทวิปอเมริกาเหนือด้วยกันแต่ต่อมาได้กระจักกระจายกันไปและเมื่อนานเข้าทำให้เกิดการแปรผันไปตามลักษณะภูมิประเทศซึ่งสัตว์ชนิดนั้นอาศัยอยู่จึงทำให้อูฐและลามาแตกต่างกันออกไป ซึ่งก็เป็นหลักฐานที่สอดคล้องกับทฤษฎีวิวัฒนาการที่เชื่อถือกัน

• หลักฐานด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล

หลักฐานด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล(molecular biological evidence)จากการศึกษาส่วนประกอบของโพรโทรพลาซึมของเซลล์เกือบทุกชนิด พบว่ามีประกอบสารเคมีต่างๆ คล้ายคลึงกันสารโปรตีน เช่น โปรตีนฮอร์โมน แอนติบอดี (antibody)ไฟบิรโนเจน(fibrinogen)ของสัตว์ที่คล้ายคลึงกันและเป็นพวกเดียวกันจะมีความคล้ายคลึงกันมากกว่าที่อยู่ห่างกันหรือต่างสายพันธุ์กัน โปรตีนต่างๆเหล่านี้ถูกควบคุมการสร้างโดย DNA ดังนั้นเมื่อโปรตีนคล้ายคลึงกัน DNA ก็จะคล้ายคลึงกันมากในทางตรงกันข้ามถ้าโปรตีนมีลักษณะแตกต่างกันมากก็แสดงว่า DNA ที่ควบคุมการสร้างแตกต่างกันมากด้วย

จาการศึกษากรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบของไซโทโครม ซี (cytochrome c)ซึ่งมีกรดอะมิโน104 ตัว ไซโทโครม ซีเป็นสารสำคัญที่ทำหน้าที่รับส่งอิเล็กตรอนในระบบถ่ายทอด อิเล็กตรอน (ETS)ของระบบหายใจพบว่าสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะมีกรดอะมิโนเหมือนกันสิ่งมีชีวิตที่มีสายพันธุ์หรือเชื่อสายที่ใกล้เคียงกันกรดอะมิโนส่วนใหญ่ในไซโทโครม ซี จะเหมือนกันและเมื่อสายพันธุ์ยิ่งห่างกันมากกรดอะมิโนในไซโทโครม ซี ก็ยิ่งแตกกันมากตามไปด้วย

ความก้าวหน้าของทางเทคโนโลยีเกี่ยวกับ DNA ในปจจุบันทำให้สามารถหาลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ได้และมักพบว่าสัตว์ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันตามสายวิวัฒนาการมีลำดับเบสในนิวคลีโอไทด์ของ DNA คล้ายคลึงกันมากกว่าพวกที่อยู่ห่างกัน