ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของ แอลลีล และ กำเนิดส ปี ชีส์

1. ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลและกำเนิดสปีชีส์ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลและกำเนิดสปีชีส์

2. ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีล ในสภาวะสมดุลของฮาร์ดี-ไวน์เบิร์กนั้น ความถี่ของอัลลีลในประชากรแต่ละรุ่นจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในประชากรจะทำให้โครงสร้างทางพันธุ กรรมของประชากรมีการเปลี่ยนแปลงน้อย จนไม่สามารถสังเกตได้นั่นคือประชากรเกิดการวิวัฒนาการขึ้น และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของยีนพูลในประชากรทีละเล็กทีละน้อย นี้เรียกว่า วิวัฒนาการระดับจุลภาค (microevolution) ซึ่งถือได้ว่าเป็นการเกิดวิวัฒนาการในระดับสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิต

3. จากที่กล่าวมาแล้วว่าปัจจัยที่ทำให้ความถี่ของแอลลีลในประชากรเปลี่ยนแปลง ปละเกิดวิวัฒนาการ ได้แก่แรนดอมจีเนติกดริฟท์การคัดเลือกโดยธรรมชาติ การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนมิวเทชันและการเลือกคู่ ผสมพันธุ์ ปัจจัยต่างๆเหล่านี้ทำให้ประชากรเกิดวิวัฒนาการได้อย่างไร 1. แรนดอมจีเนติกดริฟท์  มีผู้ศึกษาประชากร ๆม้ดอกชนิดหนึ่งมีทั้งดอกสีแดงและดอกสีขาวจำนวน 10 ต้น ดังภาพที่19-17 ก. ต่อมาได้สุ่มประชากรไม้ดอกจำนวน 5ต้น ย้ายมาปลูกในแปลงใหม่และได้แพร่พันธุ์เป็นประชากรไม้ดอกในรุ่นที่ 2 ดังภาพที่ 19-17 ข. จากนั้นได้สุ่มประชากรไม้ดอกจำนวน 2 ต้น ย้ายมาปลูกในแปลงใหม่อีกและได้แพร่พันธุ์เป็นประชากรไม้ดอกในรุ่นที่ 3 ดังภาพ

4. จะเห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลที่เกิดขึ้นในประชากรที่มี ขนาดเล็กในลักษณะนี้ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติอาจเกิดขึ้นโดยบังเอิญเช่น จากภัยทางธรรมชาติ หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมอย่างกระทันหันไม่ได้เกิดจากการคัดเลือกโดย ธรรมชาติ ดังนั้นอาจทำให้บางแอลลีลไม่มีโอกาสถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้ การเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลที่เกิดขึ้นในประชากรขนาดเล็กนี้เรียกว่า แรนดอมจีเนดริฟท์

5. 2. การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน จากการศึกษาความถี่ของแอลลีลในประชากรไม้ดอกที่อาศัยอยู่ริมฝั่งแม่น้ำ พบว่า ฝั่งด้าน A มีประชากรไม้ดอกสีขาวมากกว่าสีแดง โดยมีความถี่ของแอลลีล r=0.9 และฝั่งด้าน Bมีประชากรไม้ดอกสีแดงมากกว่าสีขาว มีความถี่ของ แอลลีลr=0.1 ดังภาพที่ 19-18 ก. ต่อมามีลมพัดแรงเกิดขึ้นบริเวณนี้ ทำให้มีการ ถ่ายละอองเรณูระหว่างประชากรไม้ดอกทั้ง 2 ฝั่ง เมื่อเวลาผ่านไป พบว่าฝั่ง A มี ประชากรไม้ดอกสีแดงเพิ่มมากขึ้น มีความถี่ของแอลลีลr=0.7 และฝั่ง B มี ประชากรไม้ดอกสีขาวเพิ่มมากขึ้น มีความถี่ของแอลลีลr=0.3

7. จะเห็นว่าประชากรไม้ดอกทั้ง 2 ฝั่ง เมื่อมีโอกาสได้ผสมพันธุ์กันทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายยีนหรือแอลลีลจาก ประชากรหนึ่งไปสู่อีกประชากรหนึ่ง การเคลื่อนย้ายแอลลีลระหว่างประชากรในลักษณะนี้เรียกว่า การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีน (gene flow)นอกจากนี้การถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนระหว่างประชากรยังเกิดขึ้นในลักษณะต่างๆ เช่นการแพร่กระจายของสปอร์ หรือละอองเรณูหรือเมล็ดระหว่างประชากรพืชจากพื้นที่หนึ่งแพร่กระจายไปยัง พื้นที่อื่น การอพยพย้ายถิ่นฐานระหว่างประชากร เป็นต้น ทำใหความถี่ของแอลลีลในประชากรทั้งสองมีแนวโน้มแตกต่างกันน้อยลงเรื่อยๆจนในที่สุดเปรียบเสมือนเป็นประชากรเดียวกัน

8. 3. การเลือกคู่ผสมพันธุ์  นักเรียนได้ทราบมาแล้วว่าประชากรที่สมาชิกทุกตัวมีโอกาสผสมพันธุ์ได้เท่าๆ กันจะไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในยีนพูลของประชากรในทุกรุ่น แต่ในธรรมชาติโดยทั่วไปสมาชิกในประชากรมักจะมี การเลือกคู่ผสมพันธุ์ (non-random mating)ทำให้สมาชิกบางส่วนของประชากรไม่มีโอกาสได้ผสมพันธุ์ จึงมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในยีนพูล ของประชากรในรุ่นต่อไป

9. 4. มิวเทชัน จากบทเรียนในเรื่องพันธุศาสตร์ นักเรียนทราบมาแล้วว่ามิวเทชันเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทั้งในระดับยีน และในระดับโคโมโซมในลักษณะต่างๆ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวนี้เกิดขึ้นได้เสมอในสภาวะปกติ และเกิดได้ทั้งในเซลล์ร่างกายและเซลล์สืบพันธุ์ การเกิดมิวเทชันเพียงอย่างเดียวไม่มีผลมากพอจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรมของยีนพูลในประชากรขนาดใหญ่ภายในรุ่น เดียว แต่เป็นการสร้างแอลลีลใหม่ที่สะสมไว้ในยีนพูลของประชากรทำให้เกิดความหลาก หลายทางพันธุกรรมของประชากรโดยธรรมชาติจะเป็นผู้คัดเลือกแอลลีลใหม่ที่เหมาะ สมไว้ในประชากร และเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้ความถี่ของแอลลีลในประชากรเปลี่ยนแปลง

10. 5. การคัดเลือกโดยธรรมชาติ การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้สมาชิกของประชากรที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวด ล้อมมีจำนวนเพิ่มมากขึ้น ลักษณะที่ไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะถูกคัดทิ้ง และมีจำนวนลดลง ด้วยเหตุนี้ทำให้แอลลีลบางแอลลีลในประชากรมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นและบางแอลลี ลของประชาชนมีจำนวนลดลง จึงมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแอลลีลในประชากร ทำให้สิ่งมีชีวิตมีวิวัฒนาการโดยมีรูปร่าง สี พฤติกรรม และการดำรงชีวิตที่กลมกลืนกับสภาพแวดล้อม

11. กำเนิดของสปีชีส์ ความหมายของสปีชีส์ 1.1 สปีชีส์ทางด้านสัณฐานวิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในลักษณะทางสัณฐานและโครงสร้างทางกายวิภาคของสิ่งมีชีวิต ใช้เป็นแนวคิด ในการศึกษาอนุกรมวิธาน 1.2 สปีชีส์ทางด้านชีววิทยา หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถผสมพันธุ์กันได้ในธรรมชาติ ให้กำเนิดลูกที่ไม่เป็นหมันแต่ถ้าเป็นสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กัน ก็อาจให้กำเนิดลูกได้เช่นกันแต่เป็นหมัน

12. กลไกที่แบ่งแยกการสืบพันธุ์มีผลยับยั้งมิให้เกิดการผสมพันธ์ข้ามสปีชีส์ อาจแบ่งได้เป็น 2 ระดับ คือ1. กลไกแบ่งแยกระดับก่อนไซโกต (prezygotic isolating mechanism) เป็นกลไกป้องกันไม่ให้เกิดการปฏิสนธิ อันประกอบด้วยความแตกต่างในเรื่องต่อไปนี้ 1.1ระยะเวลาผสมพันธุ์ หรือฤดูกาลผสมพันธุ์ที่ต่างกัน (temporal isolation)1.2 สภาพนิเวศวิทยาที่แตกต่างกัน (ecological isolation)1.3 พฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่แตกต่างกัน (behavioral isolation)1.4 โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (mechanical isolation)1.5 สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (gametic isolation)

13. 2. กลไกแบ่งแยกระยะหลังไซโกต(postzygotic isolating mechanism)ถ้าหากในกรณีที่กลไกแบบแรกล้มเหลวยังสามารถควบคุมได้โดย 2.1 ลูกที่ผสมได้ตายก่อนวัยเจริญพันธุ์2.2 ลูกที่ผสมได้เป็นหมัน2.3 ลูกที่ผสมล้มเหลว

14. แผนภาพแสดงขั้นตอนการเกิดสปีชีส์ไหม่แผนภาพแสดงขั้นตอนการเกิดสปีชีส์ไหม่

15. กลไกการแยกทางสืบพันธุ์ก่อนระยะไซโกตกลไกการแยกทางสืบพันธุ์ก่อนระยะไซโกต เป็นกลไกที่ป้องกันไม่ให้เซลล์สืบพันธุ์จากสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันได้มาผสม พันธุ์กัน กลไกเหล่านี้ได้แก่ 1. ถิ่นที่อยู่อาศัย                     สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันที่อาศัยในถิ่นที่อยู่ต่างกัน เช่น กบป่า อาศัยอยู่ใน แอ่งน้ำซึ่งเป็นแหล่งน้ำจืดขนาดเล็ก ส่วนกบบูลฟรอกอาศัยอยู่ในหนองน้ำหรือบึง ขนาดใหญ่ที่มีน้ำตลอดปี กบทั้งสองสปีชีส์นี้มีลักษณะรูปร่างใกล้เคียงกันมาก แต่อาศัย และผสมพันธุ์ในแหล่งน้ำที่แตกต่างกันทำให้ไม่มีโอกาสได้จับคู่ผสมพันธุ์กัน

16. 2.พฤติกรรมการผสมพันธุ์2.พฤติกรรมการผสมพันธุ์ เช่น พฤติกรรมในการเกี้ยวพาราสีของนกยุงเพศผู้ ลักษณะการสร้างรังที แตกต่างกันของนกและการใช้ฟีโรโมน ของแมลง เป็นต้น พฤติกรรมต่างๆ นี้ จะมีผล ต่อสัตว์เพศตรงข้ามในสปีชีส์เดียวกันเท่านั้นที่จะจับคู่ผสมพันธุ์กัน 3. ช่วงเวลาในการผสมพันธุ์ อาจเป็นวัน ฤดูกาล หรือช่วงเวลาของการผสมพันธุ์ ตัวอย่างเช่น แมลงหวี่ Drosophila pseudoobscuraมีช่วงเวลาเหมาะสมในการผสมพันธุ์ใน ตอนบ่าย แต่ Drosophila persimilisจะมีช่วงเวลาที่เหมาะสมในตอนเช้า ทำ ให้ไม่มีดอกาส ในการผสมพันธุ์กันได้       

17. 4. โครงสร้างของอวัยวะสืบพันธุ์ สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันจะมีขนาดและรูปร่างของอวัยวะสืบพันธุ์แตกต่างกัน ทำให้ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้ เช่น โครงสร้างของดอกไม้บางชนิดมีลักษณะ สอดคล้องกับลักษณะของแมลงหรือสัตว์บางชนิด ทำให้แมลงหรือสัตว์นั้นๆ ถ่าย ละอองเรณูเฉพาะพืชในสปีชีส์เดียวกันเท่านั้น 5. สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันมีโอกาสมาพบกัน แต่ไม่ สามารถปฎิสนธิกันได้ อาจเป็นเพราะอสุจิไม่สามารถอยู่ภายในร่างกายเพศเมียได้ หรือ อสุจิไม่สามารถสลายสารเคมีที่หุ้มเซลล์ไข่ของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์ได้

18. กลไกการแยกทางสืบพันธ์ระยะหลังไซโกตกลไกการแยกทางสืบพันธ์ระยะหลังไซโกต กลไกการแบ่งแยกระยะหลังไซโกต เมื่อกลไกการแบ่งแยกในระดับแรกไม่ อาจป้องกันการผสมพันธุ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต 2 สปีชีส์ (hybridization)ไว้ได้ เกิดการผสม ข้ามสปีชีส์และเกิดลูกผสม (hybrid) ที่เป็นตัวเต็มวัย แต่ยีนโฟลว์ระหว่างสปีชีส์ทั้ง 2 จะไม่เกิดเพราะไซโกตหรือลูกผสมมีองค์ประกอบของยีน (genome = จีโนม) ไม่ สอดคล้องกัน เกิดความผิดปกติขึ้นกับลูกผสมคือ

19. 1. ลูกผสมตายก่อนถึงวัยเจริญพันธุ์ เช่น การผสมพันธุ์กบ (Rana spp.) ต่างสปีชีส์กัน พบว่าจะมีการตาย ของตัวอ่อนในระยะต่างๆกัน และไม่สามารถ เจริญเติบโตเป็นตัวเต็มวัยได้ 2. ลูกผสมเป็นหมัน                  เช่น ล่อ เกิดจากการผสมระหว่างม้ากับลา แต่ล่อเป็นหมันไม่สามารถให้กำเนิดลูก ในรุ่นต่อไปได้ 3. ลูกผสมล้มเหลว   เช่น การผสมระหว่างดอกทานตะวัน(Layia spp.) 2 สปีชีส์พบว่า ลูกผสมที่ เกิดขึ้นสามารถเจริญเติบโต และให้ลูกผสมในรุ่น F1 ได้ แต่ในรุ่น F2 เริ่มอ่อนแอและเ ป็นหมันประมาณร้อยละ 80 และจะปรากฎเช่นนี้ในรุ่นต่อๆไป

20. การเกิดสปีชีส์ใหม่  สิ่งมีชีวิตสปีชีส์เดียวกันเมื่อแบ่งกันอยู่ เป็นกลุ่มย่อยๆด้วยสาเหตุจากสภาพ ภูมิศาสตร์หรือเหตุใดๆก็ตามแล้ว มีผลให้เกิดการผสมพันธุ์เฉพาะภายในกลุ่ม ไม่ผสม พันธุ์ข้ามกลุ่มซึ่งอาจมีผลมาจากการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมในการสืบ พันธุ์ การหา อาหารและอื่นๆ กรณีนี้ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในประชากรแต่ละกลุ่มจะเปลี่ยนไปจน กลายเป็นสปีชีส์ใหม่ ขึ้น เมื่อกลับมารวมกันอีกครั้งก็ไม่ผสมพันธุ์กัน หรือผสมพันธ์ อาจได้ลูกที่เป็นหมัน

21. การเกิดสปีชีส์ใหม่จากการแบ่งแยกทางภูมิศาสตร์การเกิดสปีชีส์ใหม่จากการแบ่งแยกทางภูมิศาสตร์ กลไกการเกิดสปีชีส์ใหม่ลักษณะนี้ เกิดจากประชากรดั้งเดิมในรุ่นบรรพบุรุษ ที่เคยอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน เมื่อ มีอุปสรรคมาขวางกั้น เช่น ภูเขา แม่น้ำ ทะเล เป็น ต้น ทำให้ประชากรในรุ่นบรรพบุรุษที่เคยอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน  เกิดการแบ่งแยก ออกจากกันเป็นประชากรย่อยๆและไม่ค่อยมีการถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนระหว่างกัน ประกอบกับประชากรแต่ละแห่งต่างก็มีการปรับเปลี่ยน องค์ประกอบทางพันธุกรรม ไปตามทิศทางการคัดเลือกโดยธรรมชาติจนกระทั่งเกิดเป็นสปีชีส์ใหม่ การเกิดสปีชีส์ใหม่ในลักษณะแบบนี้เป็นกระบวนการค่อยเป็นค่อยไป อาจ ใช้เวลานานนับเป็นพัน ๆ หรือล้าน ๆ รุ่น เช่น กระรอก 2 สปีชีส์ในรัฐอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกาซึ่งมีลักษณะใกล้เคียงกันมาก แต่พบว่าอาศัยอยู่บริเวณขอบเหว แต่ละด้านของแกรนด์แคนยอนซึ่งเป็นหุบผาที่ลึกและกว้าง นักชีววิทยาเชื่อกันว่า กระรอก 2 สปีชีส์นี้เคยอยู่ในสปีชีส์เดียวกันมาก่อน ที่จะเกิดการแยกของแผ่นดินขึ้น

22. อ้างอิง • http://fws.cc/udontham/ • https://sites.google.com/site/biologyroom610/evolution/evolution5 • http://thaigoodview.com

23. สมาชิกกลุ่ม 8 • 1.นายกมล เรืองศรี ม.6/6 เลขที่ 1ก • 2.นายนพสิทธิ์ อุบลสูตรวนิช ม.6/6 เลขที่ 6ก • 3.นายภาณุพงศ์ กาญจนะเดชะ ม.6/6 เลขที่ 8ก • 4.นายพันธุ์เทพ ตุลาพันธ์ ม.6/6 เลขที่ 2ข • 5.นายภาณุพงศ์ สันติมุนินทร์ ม.6/6 เลขที่ 4ข