รู้หรือไม่!! 12 กุมภาพันธ์ ตรงกับวันคล้ายวันเกิดของบุคคลสำคัญระดับโลกท่านหนึ่ง นั่นก็คือ “ชาลส์ ดาร์วิน (Charles Darwin)” นักธรรมชาติวิทยา นักธรณีวิทยา และนักชีววิทยาชาวอังกฤษ ผู้ทำการปฏิวัติความเชื่อเดิม ๆ เกี่ยวกับที่มาและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต โดยเสนอทฤษฎีว่าด้วยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Theory of Natural Selection) อันเป็นรากฐานสำคัญของทฤษฎีวิวัฒนาการสมัยใหม่
ย้อนไปเมื่อครั้งที่ดาร์วินอายุ 22 ปี เขาได้ร่วมออกเดินทางไปกับเรือ HMS Beagle ตามคำเชิญจากกองทัพเรืออังกฤษ เพื่อสำรวจและเก็บข้อมูลทางธรรมชาติรอบโลก โดยเรือ HMS Beagle เริ่มออกเดินทางจากประเทศอังกฤษ โดยมีแผนสำรวจไปตามเส้นทางรอบทวีปอเมริกาใต้ ผ่านมหาสมุทรแปซิฟิก ทวีปออสเตรเลีย ผ่านมหาสมุทรอินเดีย และตอนใต้ของทวีปแอฟริกา แล้วเดินทางกลับสู่ประเทศอังกฤษ รวมระยะเวลาในการเดินทางทั้งสิ้นประมาณ 5 ปี ในระหว่างที่เดินทาง ดาร์วินได้ทำการสำรวจทางธรณีวิทยา บันทึกข้อมูลรายละเอียด และเก็บรวบรวมชากดึกดำบรรพ์ รวมถึงตัวอย่างสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ มากมาย ซึ่งนำไปสู่แนวคิดสำคัญเกี่ยวกับทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติในเวลาต่อมา
จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่เขาค้นพบ ดาร์วินสังเกตเห็นว่าซากดึกดำบรรพ์บางชนิดมีความคล้ายคลึงกับสิ่งมีชีวิตในขณะนั้น บางชนิดมีความแตกต่างกัน และบางชนิดไม่พบปรากฏอีกแล้ว ตัวอย่างหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่เขาค้นพบ เช่น ซากดึกดำบรรพ์ของ Glyptodon ซึ่งสูญพันธุ์ไปแล้ว จากการศึกษาสรุปได้ว่าเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีขนาดใหญ่ มีเกราะเป็นเกล็ดเล็ก ๆ และมีน้ำหนักประมาณ 2,000 กิโลกรัม มีลักษณะคล้ายกับ Armadillo ในปัจจุบัน ซึ่งมีขนาดเล็กและยังคงมีเกราะเป็นเกล็ดเล็ก ๆ อยู่ แต่มีน้ำหนักเพียง 60 กิโลกรัม และจากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์ของ Mylodon ซึ่งสูญพันธุ์ไปแล้วเช่นกัน พบว่ามีลักษณะคล้าย Sloth ในปัจจุบัน ซึ่งสามารถปีนป่ายอยู่ตามต้นไม้ได้ แต่ Mylodon มีขนาดตัวที่ใหญ่กว่า Sloth ในปัจจุบันมาก ซึ่งเมื่อยืนด้วยขาหลังอาจมีความสูงได้มากกว่า 6 เมตร จึงทำให้มีลักษณะที่ไม่เหมาะต่อการปืนต้นไม้เท่าที่ควร
จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบนี้ ทำให้ดาร์วินได้แนวความคิดที่ว่า ในสภาพแวดล้อมที่จำกัด สิ่งมีชีวิตมีการดิ้นรนต่อสู้เพื่อความอยู่รอด สิ่งมีชีวิตชนิดใดที่ไม่สามารถอยู่รอดได้ก็จะสูญพันธุ์ไป นอกจากหลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์แล้ว ยังหลักฐานเกี่ยวกับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ซึ่งทำให้ดาร์วินเกิดข้อสังเกต ดังต่อไปนี้
ดาร์วินสังเกตเห็นถึงความแตกต่างของทั้งพืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน หรือในบริเวณที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายคลึงกันแต่อยู่ห่างไกลกัน ซึ่งสิ่งมีชีวิตที่ดาร์วินได้พบมีลักษณะบางอย่างที่น่าสนใจ ตัวอย่างความแตกต่างของสัตว์ที่อาศัยอยู่ห่างไกลกัน แต่มีสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกัน เช่น สัตว์จำพวกหนูที่พบในสภาพแวดล้อมแบบทุ่งหญ้าในทวีปอเมริกาใต้ มีลักษณะคล้ายกับกระต่ายที่อาศัยอยู่ในทุ่งหญ้าในแถบยุโรป โดยสัตวจำพวกหนู (Dolichotis patagonium) ซึ่งอาศัยอยู่บริเวณทุ่งหญ้าในแถบอเมริกาใต้ มีขาและหูยาวคล้ายกระต่าย (Lepus europaeus) ที่พบในแถบยุโรป สัตว์ทั้งสองชนิดนี้อาศัยอยู่ห่างไกลกัน แต่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่คล้ายกัน กินหญ้าเป็นอาหารซ่อนตัวอยู่ตามพุ่มไม้ และมีขาที่ยาวช่วยให้เคลื่อนที่ได้รวดเร็วเหมือนกัน
ตัวอย่างความแตกต่างของสัตว์ที่อาศัยในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เช่น เต่ายักษ์กาลาปากอสที่พบตามเกาะต่าง ๆ บนหมู่เกาะกาลาปากอสจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะในแต่ละเกาะ โดยเต่ายักษ์กาลาปากอสที่พบที่หมู่เกาะกาลาปากอสแต่ละเกาะ จะมีลักษณะที่แตกต่างกันทั้งขนาดและรูปร่างของกระดอง รวมทั้งลักษณะอื่น ๆ เช่น ความยาวของคอและขา ซึ่งลักษณะต่าง ๆ เหล่านี้มีความเหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมในแต่ละเกาะที่เต่ายักษ์กาลาปากอสแต่ละชนิดอาศัยอยู่
จากหลักฐานเกี่ยวกับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตที่ค้นพบนี้ ทำให้ดาร์วินได้แนวความคิดว่า ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตเกิดจากการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้มีลักษณะที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมนั้น ๆ ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยใช้เวลานานหลายชั่วรุ่น และเมื่อรวมกับความรู้ที่ดาร์วินได้เคยศึกษาจากแนวคิดของชาลส์ ไลเอลล์ (Charles Lyell) จากหนังสือ Principles of Geology ซึ่งกล่าวว่า โลกเกิดมานานมีอายุหลายพันล้านปี และมีการเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไป ยิ่งสนับสนุนแนวความคิดดังกล่าวข้างต้นของเขา
ในระหว่างเดินทางสำรวจนั้น หมู่เกาะกาลาปากอสเป็นสถานที่ซึ่งดาร์วินพบข้อมูลสำคัญที่สนับสนุนแนวคิดเกี่ยวกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ หมู่เกาะกาลาปากอสอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก ห่างจากทวีปอเมริกาใต้ประมาณ 965 กิโลเมตร เป็นหมู่เกาะที่เกิดจากภูเขาไฟ ที่หมู่เกาะแห่งนี้ ดาร์วินได้สังเกตและเกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับลักษณะของพืชและสัตว์หลายชนิด
ตัวอย่างพืชที่ดาร์วินพบ เช่น พืชในวงศ์ Cactaceae พืชในวงศ์ Asteraceae รวมทั้งพืชในจีนัส Scalesia ตัวอย่างสัตว์ที่ดาร์วินพบ เช่น นกฟินช์ (Finch) เต่ายักษ์กาลาปากอส (Galapagos giant tortoise) อีกัวนาทะเล (Marine iguana) และนกบูบีเท้าสีฟ้า (Blue-footed booby) ตัวอย่างสำคัญที่เห็นเด่นชัดจากการศึกษาของดาร์วิน คือ การศึกษาชนิดของนกฟินช์ที่อยู่ตามเกาะต่าง ๆ
ดาร์วินพบว่านกฟินช์เหล่านี้มีลักษณะจะงอยปากแตกต่างกัน กล่าวคือ มีรูปร่าง ความหนา ความยาวแตกต่างกันไปตามลักษณะอาหารแต่ละชนิดของนก เช่น เมล็ดพืช กระบองเพชร ยอดอ่อนพืช แมลงน้ำหวานจากดอกไม้ และผลไม้ต่าง ๆ โดยความแตกต่างของจะงอยปากนกฟินช์เหล่านี้ มีการเปลี่ยนแปลงจนได้ลักษณะจะงอยปากที่เหมาะสมกับอาหารชนิดต่าง ๆ
ดาร์วินสันนิษฐานว่า นกฟินช์กลุ่มแรกที่เข้ามาอาศัยอยู่บริเวณนี้ อาจไม่ได้มีลักษณะที่หลากหลายดังเช่นที่เขาพบ แต่มีลักษณะคล้ายนกที่อาศัยอยู่บริเวณแผ่นทวีปอเมริกาใต้ โดยประชากรนกฟินช์กลุ่มแรกที่เข้ามาบนเกาะนี้ เริ่มมีการขยายเพิ่มจำนวนขึ้นจนส่งผลให้เกิดการขาดแคลนอาหารที่กินเป็นประจำ เมื่ออาหารของนกฟินช์กลุ่มนี้ขาดแคลน ประชากรนกฟินช์กลุ่มนี้จึงลดจำนวนลงในที่สุด ประชากรนกฟินช์บางกลุ่มที่มีลักษณะจะงอยปากแตกต่างไปจากกลุ่มแรก ซึ่งเคยเป็นประชากรส่วนน้อยและสามารถกินอาหารอย่างอื่นแทนได้ เช่น กระบองเพชร ทำให้ประชากรกลุ่มนี้ยังคงอยู่รอด และขยายพันธุ์เพิ่มจำนวนขึ้นแทนที่ ส่งผลให้ลักษณะประชากรนกฟินช์เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป กระบวนการนี้เป็นการคัดเลือกโดยธรรมชาติซึ่งจะเกิดอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดนกฟินช์ชนิดต่าง ๆ ที่มีจะงอยปากลักษณะเหมาะสมกับการกินอาหารต่างชนิดกันในเวลาต่อมา
จากการที่ดาร์วินศึกษาแนวความคิดต่าง ๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการในสมัยนั้นร่วมกับหลักฐานต่าง ๆ ที่ได้จากการสำรวจ ทำให้ดาร์วินเข้าใจกลไกการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและนำเสนอทฤษฎีว่าด้วยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Theory of Natural Selection) ซึ่งมีสาระสำคัญ ดังนี้
- สิ่งมีชีวิตแต่ละรุ่นมีการสืบพันธุ์ให้รุ่นลูกหลานจำนวนมาก ซึ่งมีลักษณะที่แสดงออกแตกต่างกันมากมาย (ภายหลังยุคของดาร์วินพบว่า ลักษณะแตกต่างที่ดาร์วินกล่าวถึงนั้น ส่วนหนึ่งเกิดจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและการเกิดมิวเทชัน)
- ลูกที่มีลักษณะแตกต่างกันเหล่านี้ต้องดิ้นรนเพื่อให้มีชีวิตรอด ต้องแก่งแย่งสิ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิตต่าง ๆ ที่มีอยู่อย่างจำกัด
- ลูกที่มีลักษณะเหมาะสมต่อการดำรงชีวิตจะสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมนั้น ๆ และสามารถถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวไปยังรุ่นต่อไป
- กระบวนการดังกล่าวนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อเวลาผ่านไปสิ่งมีชีวิตจึงมีความแตกต่างไปจากรุ่นเดิม
สิ่งที่ ชาลส์ ดาร์วิน ได้ค้นพบคือ การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นปัจจัยหนึ่งที่ก่อให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ บนโลกนี้นั่นเอง ซึ่งแนวคิดและผลงานของดาร์วินได้ถูกนำไปใช้ในหลากหลายวงการ ทั้งด้านชีววิทยา ธรรมชาติวิทยา และมานุษยวิทยา ดาร์วินจึงได้รับการยกย่องให้เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ผู้ทรงอิทธิพลมากที่สุดในประวัติศาสตร์ พิธีศพของดาร์วินถูกจัดขึ้นอย่างสมเกียรติและฝังร่างของเขาไว้ในมหาวิหารเวสต์มินสเตอร์เคียงข้างกับนักวิทยาศาสตร์ผูู้ยิ่งใหญ่อย่าง เซอร์ไอแซก นิวตัน และ จอห์น เฮอร์เชล
เรียนรู้เพิ่มเติม :
- 1) แอนิเมชันเกี่ยวกับการเดินทางเพื่อสำรวจธรรมชาติของ ชาลส์ ดาร์วิน และทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่เสนอโดย ชาลส์ ดาร์วิน >> https://scimath.org/desktop-application/item/8684-2018-09-12-06-18-06
- 2) บทเรียนออนไลน์ Porject 14 เรื่อง แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต >> https://proj14.ipst.ac.th/m4-6-biology/m4-bio-book2/bio-m4b2-025/
- 3) บทเรียนออนไลน์ Porject 14 เรื่อง วิวัฒนาการและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต >> https://proj14.ipst.ac.th/m4-6-sci-basic/biological-science/sci-m4b1-017/
อ้างอิง :
- 1) หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ชีวภาพ ม.4 บทที่ 4 พันธุกรรมและวิวัฒนาการ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560)
- 2) หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชีววิทยา ม.4 เล่ม 2 บทที่ 7 วิวัฒนาการ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560)