คำจำกัดความของวิวัฒนาการทางชีวภาพ

การค้นพบล่าสุดที่น่าทึ่งมากคือการค้นพบว่ายีนบางตัวของเราเหมือนกับยีนของยีนอื่นๆ สิ่งมีชีวิต เซลล์เดียว นี่เป็นหลักฐานว่าสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ รวมทั้งแบคทีเรีย พืช เชื้อรา และสัตว์ต่างมีบรรพบุรุษร่วมกัน วิวัฒนาการทางชีววิทยาเป็นหนึ่งในทฤษฎีการรวมตัวที่ยอดเยี่ยมของชีววิทยา

ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์ของวิวัฒนาการ

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 นักชีววิทยาจำนวนมากขึ้นได้สรุปว่าสปีชีส์ปัจจุบันวิวัฒนาการมาจากสปีชีส์ก่อนหน้า หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกที่เสนอกลไกการวิวัฒนาการคือนักชีววิทยาชาวฝรั่งเศส ฌอง แบปติสต์ ลามาร์ค (1744-1829) ในปี ค.ศ. 1809 ลามาร์คตั้งสมมติฐานว่าสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการมาจากการสืบทอดคุณลักษณะที่ได้มา ซึ่งเป็นกระบวนการที่ ว่าร่างของสิ่งมีชีวิตถูกดัดแปลงโดยการใช้หรือขาดชิ้นส่วนและการดัดแปลงเหล่านี้ตกทอดไปสู่ลูกหลานของพวกมัน ผู้มีคุณค่า อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ากระบวนการวิวัฒนาการไม่ได้เกิดขึ้นในลักษณะนี้

ในปี 1858 Charles Darwin (1809-1882) และ Alfred Russel Wallace (1823-1913) แบ่งปันหลักฐานอย่างอิสระ หลักฐานที่เชื่อได้ว่าสนับสนุนวิวัฒนาการทางชีววิทยาและยังอธิบายกลไกที่สิ่งมีชีวิตต่างๆ พวกเขาเปลี่ยนไป ดาร์วินเสนอสมมติฐานหลักสองข้อ: สิ่งมีชีวิตได้สืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษร่วมกันโดยมีการปรับเปลี่ยน และปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ทำให้เกิดการดัดแปลงคือการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยกระทำการแปรผันที่สามารถสืบทอดได้

ดาร์วินให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการสืบเชื้อสายด้วยการปรับเปลี่ยนตั้งแต่นั้นมาการสังเกตการกระจายทางภูมิศาสตร์ต่างๆ ซากดึกดำบรรพ์ เอ็มบริโอ พันธุศาสตร์ อณูชีววิทยา กายวิภาคเปรียบเทียบ ซากดึกดำบรรพ์ และชีวเคมี ได้ยืนยันว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีความเกี่ยวข้องกันในประวัติศาสตร์ของ บรรพบุรุษร่วมกัน

การกำหนดปัจจัยเพื่อทำความเข้าใจแนวคิด

คำว่าวิวัฒนาการมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะคำพ้องความหมายสำหรับการเปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือประเภทของวิวัฒนาการที่เรากำลังพูดถึงในบทความนี้เป็นเรื่องทางชีววิทยา ร่างกายของนักไตรกีฬาที่ใช้เวลาหลายเดือนในเทือกเขาหิมาลัยเคยชินกับการอยู่บนที่สูง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดง เซลล์ที่ขนส่งออกซิเจน จำนวนเพิ่มขึ้นตามสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน ขนสุนัขจิ้งจอกอาร์กติกเปลี่ยนสีจากสีน้ำตาลเป็นสีขาวในฤดูหนาว สีของขน ผิวหนังของร่างกายมนุษย์เมื่อสัมผัสกับแสงแดดเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงที่คงอยู่เพียงปีละครั้งเท่านั้น ไม่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงลักษณะต่าง ๆ ในช่วงชีวิตของแต่ละคนโดยตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมนั้นไม่ใช่หลักฐานว่าบุคคลนั้นมีวิวัฒนาการ เนื่องจากลักษณะดังกล่าวไม่สามารถถ่ายทอดได้

สำหรับลักษณะที่จะเป็นวิวัฒนาการพวกเขาต้องมีความสามารถในการส่งต่อไปยังรุ่นต่อ ๆ ไป การเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการเกิดขึ้นในระดับประชากร ซึ่งกำหนดเป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกันและในช่วงเวลาที่กำหนด ดาร์วินตั้งข้อสังเกตว่าประชากร ไม่ใช่รายบุคคล วิวัฒนาการ แม้ว่าเขาจะไม่สามารถอธิบายได้ว่าลักษณะเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ความหลากหลาย ของประชากรเป็นหน้าที่ของความหลากหลายทางพันธุกรรมของบุคคลภายในประชากร เนื่องจากยีนและลักษณะฟีโนไทป์มีความเกี่ยวข้องกัน วิวัฒนาการจึงเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

การคัดเลือกโดยธรรมชาติและการปรับตัว

การคัดเลือกโดยธรรมชาติคือการเอาตัวรอดและ การสืบพันธุ์ ความแตกต่างของจีโนไทป์ที่แตกต่างกันในประชากร ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความถี่ทางพันธุกรรมของประชากร เขาเป็น "ตัวกรอง" ตามธรรมชาติของลักษณะฟีโนไทป์ในประชากรในสภาพแวดล้อมที่กำหนด วิวัฒนาการรวมถึงกระบวนการอื่นๆ นอกเหนือจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ แต่นี่เป็นกระบวนการเดียวที่ส่งผลให้เกิดการดัดแปลง

ดาร์วินและวอลเลซส่งผลให้เกิดข้อสังเกตสี่ประการซึ่งใช้กระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ:

1. สิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายที่สืบทอดมาจากรุ่นสู่รุ่น: ดาร์วินเน้นว่าสมาชิกของประชากรแตกต่างกันไปในลักษณะทางกายภาพพฤติกรรมและการทำงาน นอกจากนี้ เขายังชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อดำเนินการ เขาคิดว่ามีกลไกการสืบทอด แต่เขาไม่เคยแน่ใจว่ามันคืออะไร

2. สิ่งมีชีวิตแข่งขันกันเพื่อทรัพยากรที่มีอยู่: ดาร์วิน ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากสมมติฐานของ Malthus เกี่ยวกับการเติบโตแบบทวีคูณของประชากรมนุษย์เทียบกับการเติบโตเชิงเส้นของ ทรัพยากร เขาตระหนักว่าหากลูกหลานของประชากรสัตว์มีชีวิตรอด ทรัพยากรที่มีอยู่ก็ไม่เพียงพอต่อการสนับสนุนประชากรที่เพิ่มขึ้น เพิ่ม. ลองนึกภาพว่ามนุษย์ทุกคนที่เกิดมาในประวัติศาสตร์ได้รอดตายมาจนตาย โตเต็มวัยแล้วแพร่พันธุ์ ขาดทรัพยากรจะยิ่งใหญ่กว่าที่เราอยู่มาก ตอนนี้.

3. บุคคลภายในประชากรต่างกันในความสำเร็จในการสืบพันธุ์: บุคคลบางคนมีลักษณะที่เอื้ออำนวยซึ่งช่วยให้พวกเขาแข่งขันในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรจำกัด บุคคลที่มีลักษณะที่เอื้ออำนวยต่อสภาพแวดล้อมที่กำหนดจะได้รับทรัพยากรมากขึ้นและเพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็น ของการเอาชีวิตรอดมากกว่าผู้ที่มีลักษณะที่เอื้ออำนวยต่อสภาพแวดล้อมนั้นน้อยกว่า ซึ่ง Dawin เรียกว่า ความสำเร็จในการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน

4. สปีชี่ส์ปรับให้เข้ากับสภาพเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง: การปรับตัวเป็นลักษณะวิวัฒนาการที่ทำให้สิ่งมีชีวิตเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่กำหนด การปรับตัวจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่เกี่ยวข้องซึ่งอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น พะยูน เพนกวิน และเต่าทะเล มีครีบที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนตัวผ่านน้ำ การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะเป็นผลมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การสะสมของการปรับตัวส่งผลให้เกิดสายพันธุ์ใหม่

หลักฐานวิวัฒนาการ

บันทึกฟอสซิล

ฟอสซิลคือซากและร่องรอยของชีวิตในอดีตหรือหลักฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องโดยตรง ร่องรอยรวมถึง ตัวอย่างเช่น เส้นทาง รอยเท้า โพรง มูล และห้องแสดงสิ่งมีชีวิตใต้ดิน โดยทั่วไป ส่วนที่อ่อนนุ่มของสิ่งมีชีวิตจะไม่ได้รับการเก็บรักษาไว้เพราะถูกกินโดยสัตว์กินของเน่าหรือถูกย่อยสลายโดย จุลินทรีย์. บางครั้งสิ่งมีชีวิตถูกฝังอย่างรวดเร็วและด้วยวิธีนี้การสลายตัวไม่เคยเกิดขึ้น เสร็จสมบูรณ์หรือเสร็จสิ้นช้าเพื่อให้เนื้อเยื่ออ่อนทิ้งรอยประทับไว้บน โครงสร้าง อย่างไรก็ตาม บันทึกซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนที่แข็งของสิ่งมีชีวิต เช่น กระดูก เปลือกหอย หรือฟัน เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะไม่ถูกกินหรือถูกทำลาย

หลักฐานทางชีวภูมิศาสตร์

ดาร์วินเน้นว่าในกรณีที่ ภูมิศาสตร์ แยกทะเล เกาะ และทวีป คาดว่าจะมีพืชและสัตว์ผสมกัน ตัวอย่างเช่น ดาร์วินสังเกตว่าไม่มีกระต่ายในอเมริกาใต้ แม้ว่าสภาพแวดล้อมจะเหมาะสมสำหรับพวกมันที่จะอาศัยอยู่ที่นั่น ในประวัติศาสตร์ของโลก เดิมทีอเมริกาใต้ แอนตาร์กติกา และออสเตรเลียเชื่อมต่อกัน Marsupials สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ตัวเมียมีถุงใส่ร่างกายภายนอกซึ่งลูกของพวกมันมีพัฒนาการสมบูรณ์ วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีไข่ ปัจจุบันมีกระเป๋าหน้าท้องมีถิ่นกำเนิดในอเมริกาใต้และออสเตรเลีย ดินแดนที่ปัจจุบันคือออสเตรเลียแยกออกส่งผลให้มีกระเป๋าหน้าท้องมีความหลากหลายมาก ผลที่ตามมาของการแข่งขันเพียงเล็กน้อยที่กระทำโดยสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในรกซึ่งตัวอ่อนจะสิ้นสุดการพัฒนาภายใน มดลูกของแม่ กระบวนการที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นในอเมริกาใต้ซึ่งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีรกมีชัยเหนือการแข่งขันเพื่อ กระเป๋ามีมากขึ้น ดังนั้น การกระจายตัวของกระเป๋าหน้าท้องจึงน้อยลงเมื่อเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นใน ออสเตรเลีย.

หลักฐานทางกายวิภาค

ขาหน้าของสัตว์มีกระดูกสันหลังถูกนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ เช่น บิน ว่ายน้ำ วิ่ง ปีน แกว่งบนกิ่งไม้ อย่างไรก็ตาม แขนขาทั้งหมดมีจำนวนกระดูกเท่ากันซึ่งจัดในลักษณะเดียวกัน โครงสร้างที่มีความคล้ายคลึงกันทางกายวิภาคเนื่องจากได้รับการสืบทอดมาจากบรรพบุรุษร่วมกันเรียกว่าคล้ายคลึงกัน ในทางกลับกัน โครงสร้างที่คล้ายคลึงกันมีหน้าที่เหมือนกัน แต่มีต้นกำเนิดมาจากกลุ่มต่างๆ อย่างอิสระ

โครงสร้างร่องรอย

เป็นโครงสร้างที่ลดลงหรือพัฒนาไม่สมบูรณ์ซึ่งไม่มีหน้าที่หรือมีฟังก์ชันที่ลดลง แม้ว่าโครงสร้างร่องรอยจะดูเหมือนไม่มีหน้าที่ แต่บางครั้งพวกมันก็สามารถใช้ประโยชน์ใหม่ได้ ตัวอย่างของโครงสร้างร่องรอยคือปีกของนกกระจอกเทศซึ่งไม่มีหน้าที่บินอีกต่อไป แต่ให้ความมั่นคงแก่นกเมื่อมันวิ่งและ ซึ่งช่วยให้ไปถึงความเร็วที่สูงขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถให้หน้าที่ที่แตกต่างกับโครงสร้างร่องรอย

หลักฐานทางชีวเคมี

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดใช้โมเลกุลทางชีวเคมีพื้นฐานเดียวกัน ซึ่งรวมถึง ดีเอ็นเอ, RNA และเอทีพี จากนี้เราอนุมานได้ว่าเซลล์ที่มีชีวิตกลุ่มแรกมีชีวโมเลกุลเหล่านี้และเป็นเซลล์ที่ก่อให้เกิดชีวิตอย่างที่เราทราบ นอกจากนี้ ลำดับกรดอะมิโนบางตัวของบางส่วน โปรตีน มีความคล้ายคลึงกันตลอดทั้งต้นไม้แห่งชีวิต