เอกสารประกอบการเรียน
เรื่อง แนวความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายและเปรียบเทียบการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ตามแนวความคิดของลามาร์กและดาร์วินได้
2. อธิบายการถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต โดยใช้กฏการผ่าเหล่าตามแนวความคิดของฮิวโก เดอฟรีส์ได้
สาระสำคัญ
จากหลักฐานการวิวัฒนาการต่างๆ ทำให้ทราบว่าสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันส่วนใหญ่แตกต่างจากอดีตจึงมีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านเสนอแนวความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการไว้ด้วยความเชื่อต่างๆกันที่สำคัญได้แก่ ลามาร์ค เสนอแนวความคิดว่า สิ่งมีชีวิตมีการวิวัฒนาการเนื่องจากมีการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม ดาร์วิน เสนอว่า สิ่งมีชีวิตมีลักษณะแตกต่างกัน สิ่งมีชีวิตที่มีการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีจะถูกคัดเลือกให้มีชีวิตรอด และถ่ายทอดลักษณะนั้นๆ ต่อไป และ ฮิวโก เดอฟรีส์ ได้นำความรู้การผ่าเหล่ามาอธิบายร่วมกับแนวความคิดของดาร์วิน
เนื้อหา
แนวความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ได้มีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านเสนอแนวความคิดหรือสมมติฐานต่างๆไว้มากมาย ดังนี้
ลามาร์ก ( Lamark, ค.ศ. 1744 1829) เป็นนักชีววิทยาชาวฝรั่งเศสได้เสนอแนวความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ โดยเชื่อว่าสิ่งแวดล้อมและอาหารเป็นสาเหตุสำคัญก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอวัยวะ อวัยวะใดที่มีความเหมาะสมต่อการดำรงชีวิตในสภาพแวดล้อมนั้นจะยังคงอยู่และเจริญแข็งแรง แต่อวัยวะใดที่ไม่มีความเหมาะสมต่อการดำรงชีวิต จะค่อยๆหดหายไปซึ่งลักษณะดังกล่าวนี้สามารถถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานรุ่นต่อๆไปได้
ลามาร์กได้ยกตัวอย่างในกรณีที่ยีราฟมีคอยาวในปัจจุบันนี้ เนื่องจากในอดีตยีราฟมีคอสั้นมากไม่สะดวกในการหาอาหารกินตามทุ่งหญ้า เพราะมีสัตว์จำพวกอื่นๆที่กินหญ้าเป็นอาหารมาก เช่นม้า ม้าลาย กระต่าย เป็นต้น ยีราฟในอดีตจึงพยายามยืดคอเพื่อกินใบไม้บนยอดต้นไม้สูงๆ แทน คอจึงยาวขึ้น เมื่อเวลานานเข้าลูกหลานรุ่นต่อๆมา จึงมีลักษณะคอยาว ขายาว ดังที่พบในปัจจุบัน ได้ตั้งกฎว่า กฎแห่งการใช้และไม่ใช้ ในทำนองเดียวกันตามแนวความคิดของลามาร์ก การที่นกเป็ดน้ำในปัจจุบันมีแผ่นหนังหรือพังผืดเชื่อมที่นิ้วเท้าเพื่อช่วยในการว่ายน้ำนั้น ลามาร์ก อธิบายว่า เดิมนกชนิดนี้เป็นสัตว์บก ต่อมาได้ปรับตัวมาหากินในน้ำ จึงมีความจำเป็นที่จะต้องใช้เท้าว่ายน้ำทำให้มีการสร้างหนังหรือพังผืดเชื่อมระหว่างนิ้วเท้าขึ้นมาเพื่อช่วยในการว่ายน้ำ
ดาร์วิน ( Charies Darwin,ค.ศ.1809-1882) นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษที่มีความสนใจค้นคว้าเกี่ยวกับกำเนดของสิ่งมีชีวิต ได้มีโอกาสท่องเที่ยวไปกับเรือสำรวจทวีปอเมริกาใต้ และหมู่เกาะกาลาปากอส จนได้พบว่าสิ่งมีชีวิตประเภทเดียวกันในสิ่งแวดล้อมที่ต่างกันจะมีความแตกต่างกันบ้าง และความแตกต่างนี้สอดคล้องกับสิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตนั้นอาศัยอยู่ จากข้อแตกต่างของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ดาร์วินจึงได้ตั้ง กฎการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งกฎดังกล่าวมีแนวความคิดว่า สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะผลิตลูกหลานออกมาเป็นจำนวนมาก ซึ่งลูกหลานที่เกิดจะมีความแตกต่างกันในด้านต่างๆ ลูกหลานเหล่านี้จะต้องดิ้นรนแก่งแย่งเพื่อความอยู่รอด พวกที่สามารถปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมที่อาศัยอยู่ได้ดีจะถูกธรรมชาติคัดเลือกให้มีชีวิตรอด สิ่งมีชีวิตที่มีชีวิตรอดก็จะถ่ายทอดลักษณะที่ปรับตัวได้ให้กับสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อๆมา
กรณีที่ยีราฟมีคอยาวนั้น ดาร์วินอธิบายว่า ประชากรของยีราฟในอดีตมีทั้งพวกคอสั้นและคอยาวปะปนกันพวกคอยาวมีโอกาสหากินได้มากกว่า ในที่สุดเหลือแต่พวกคอยาวเท่านั้นที่สามารถดำรงพันธุ์ต่อมาได้
จากแนวความคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตของลามาร์กและดาร์วิน จะเห็นได้ว่า ทั้งสองคนให้ความสำคัญแก่ธรรมชาติหรือสิ่งแวดล้อมอย่างมาก แต่เมื่อนำมาเปรียบเทียบกันแนวความคิดของทั้งสองคนจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด โดยการเปรียบเทียบวิธีการที่ยีราฟคอยาวขึ้น ในกรณีของลามาร์กนั้นบรรพบุรุษยีราฟทุกตัวมีคอสั้นเหมือนกันหมด และค่อยๆยืดคอออก นื่องจากสิ่งแวดล้อมบังคับให้ต้องกินใบไม้ที่อยู่สูงๆเพราะเกิดขัดสนในการหาอาหารกินตามทุ่งหญ้า เมื่อยืดคอนานๆเข้าคอก็จะยาวขึ้นทุกทีจนเมื่อเวลานานเข้าลูกหลานรุ่นต่อๆมาจึงมีลักษณะคอยาวและ ขายาวดังในปัจจุบัน ส่วนกรณีของดาร์วินนั้นบรรพบุรุษของยีราฟที่มีคอยาวและคอสั้นปะปนกัน เมื่อธรรมชาติเกิดแห้งแล้งต้องกินใบไม้บนต้ไม้สูงๆยีราฟที่มีคอยาวก็จะมีโอกาสหากินได้มากกว่า จึงรอดชีวิตได้มากกว่า พวกยีราฟคอสั้นที่หากินใบไม้ไม่ถึงก็ตายสูญพันธุ์ไป จนในที่สุดเหลือแต่พวกยีราฟคอยาวเท่านั้นที่สามารถดำรงพันธุ์และถ่ายทอดมายังลูกหลานได้
จากแนวความคิดของลามาร์กทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่คิดค้นทฤษฎีวิวัฒนาการสมัยใหม่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แต่แนวความคิดของลามาร์ก ไม่สามารถใช้ อธิบายกลไกทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้ เพราะไม่สามารถทำการทดลองให้เห็นจริงได้ในทางวิทยาศาสตร์ จึงทำให้ขาดความน่าเชื่อถือไปบ้าง แต่สำหรับแนวความคิดของดาร์วินมีผู้ให้การสนับสนุนอย่างมาก เพราะเป็นการเก็บรวบรวมความจริงที่เกิดขึ้นเข้ามาด้วยกัน โดยมีหลักฐานยืนยันจากซากดึกดำบรรพ์ต่างๆ เป็นการอธิบายกลไกการเกิดวิวัฒนาการได้อย่างมีเหตุผล โดยเน้นให้เห็น
ถึงการปรับตัวเพื่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ว่าสิ่งมีชีวิตใดปรับตัวให้เข้ากับสิ่งวดล้อมได้จะถูกธรรมชาติคัดเลือกให้รอดชีวิต และสามารถถ่ายทอดลักษณะที่ปรับตัวได้นั้นสู่รุ่นลูกหลานต่อไปได้ แต่อย่างไรก็ตามแนวความคิดของดาร์วินไม่สามารถบอกได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุที่สำคัญของการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรม คือไม่สามารถบอกได้ว่าเหตุใดสิ่งมีชีวิตใหม่ที่เกิดขึ้นมาจึงสามารถเลือกเอาเฉพาะลักษณะเด่นออกมาได้ หรือบรรพบุรุษถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวมาสู่รุ่นลูกหลานได้อย่างไร จึงทำให้แนวความคิดของดาร์วินไม่สมบูรณ์
ฮิวโก เดอ ฟรีส์ (Hugo De Vries, ค.ศ. 1848 1935) นักพฤกษศาสตร์ชาวฮอล์แลนด์ ได้เสนอแนวความคิดเกี่ยวกับการผ่าเหล่าร่วมกับทฤษฏีการคัดเลือกโดยธรรมชาติไว้ว่า การถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิตจากบรรพบุรุษสู่ลูกหลานนั้น จะถูกถ่ายทอดทางหน่วยพันธุกรรมที่เรียกว่ายีน ซึ่งเป็นตัวกำหนดและถ่ายทอดลักษณะของบรรพบุรุษสู่ลูกหลาน โดยลักษณะยีนที่ปรากฏจะเป็นแบบต่างๆกัน ทำให้ลูกหลานมีลักษณะแตกต่างกัน และบางครั้งอาจผิดแผกไปจากพันธุ์พ่อพันธุ์แม่เดิม การผันแปรนี้เรียกว่า การผ่าเหล่า เมื่อสิ่งมีชีวิตเกิดการผ่าเหล่าธรรมชาติจะคัดเลือกสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่เหมาะสมต่อการดำรงชีวิตไว้ และมีโอกาสแพร่พันธุ์ต่อไป ส่วนสิ่งมีชีวิตที่ไม่เหมาะสมจะค่อยๆลดจำนวนลง จนในที่สุดเหลือแต่พวกที่มีลักษณะเหมาะสมกับการอยู่รอดเท่านั้น
การผ่าเหล่าเป็นสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของสารพันธุกรรม จะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดทั้งที่สืบพันธุ์โดยอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ ผลของการผ่าเหล่าก่อให้เกิดการผันแปรของยีน เป็นสาเหตุสำคัญทำให้เกิดลักษณะต่างๆขึ้น และมีผลต่อการคัดเลือกตามธรรมชาติ โดยธรรมชาติจะเป็นตัวคัดเลือกสิ่งมีชีวิตซึ่งมีลักษณะที่เหมาะสมต่อการดำรงชีวิต ไว้ให้มีชีวิตรอดและมีโอกาสแพร่พันธุ์ต่อไป ส่วนสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะไม่เหมาะสมก็ค่อยๆลดจำนวนลง และสูญพันธุ์ไปในที่สุด จึงสรุปได้ว่า ในสภาพความเป็นจริงในธรรมชาติการผ่าเหล่าจะช่วยให้สิ่งมีชีวิตที่มียีนเป็นตัวกำหนดลักษณะมีโอกาสที่จะแพร่พันธุ์แก่ลูกหลานได้มากขึ้น และเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดของลูกหลานในธรรมชาติ ซึ่งจะทำให้วิวัฒนาการดำเนินต่อไปได้เรื่อยๆโดยไม่มีขอบเขตสิ้นสุด
กรณีที่ยีราฟคอยาว ฮิวโก เดอ ฟรีส์ ได้อธิบายว่า บรรพบุรุษของยีราฟนั้นมีคอสั้น ต่อมาได้มียีราฟคอสั้นบางตัวเกิดตั้งท้องและเกิดการผันแปรของยีน ทำให้ลูกยีราฟที่เกิดมามีลักษณะผ่าเหล่าคือ มีคอยาวต่างไปจากบรรพบุรุษที่มีคอสั้น แต่อย่างไรก็ตามลักษณะคอยาวนี้เป็นลักษณะที่เหมาะสมต่อสภาพแวดล้อม สามารถหาอาหารได้ง่ายกว่า จึงสามารถมีชีวิตรอดและแพร่พันธุ์ออกลูกที่มีลักษณะคอยาวต่อไปได้
ในสภาพความเป็นจริงในธรรมชาติ การผ่าเหล่าจะช่วยให้สิ่งมีชีวิตที่มียีนเป็นตัวกำหนดลักษณะมีโอกาสที่จะแพร่พันธุ์ลูกหลานได้มากขึ้น และเพิ่มโอกาสในการอยู่รอดของลูกหลานในธรรมชาติ จึงดูเหมือนว่าวิวัฒนาการจะดำเนินต่อไปเรื่อยๆโดยไม่มีขอบเขตสิ้นสุด
ทฤษฏีวิวัฒนาการปัจจุบันนี้ เป็นทฤษฏีผสมผสานระหว่างแนวความคิดต่างๆซึ่งรวมทั้ง ลามาร์ค ดาร์วิน และเดอ ฟรีส์ ผนวกกับความรู้ด้านทางพันธุศาสตร์ ประชากรศาสตร์ จึงกล่าวได้ว่า สาเหตุหนึ่งที่เกิดวิวัฒนาการขึ้นได้นั้น เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพันธุกรรมและการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
แสดงจุดเด่นและจุดด้อยของแนวความคิดของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ลามาร์ก กฎการใช้และไม่ใช้
จุดเด่น เป็นคนแรกที่ชี้ให้เห็นความสำคัญของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งยังผลให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาคำนึงถึงปัจจัยสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
จุดด้อย ไม่สามารถอธิบายกลไกทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้
ดาร์วิน กฎการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
จุดเด่น สามารถอธิบายกลไกการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้อย่างมีเหตุผล โดยเน้นการปรับตัวเพื่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต อันเป็นปัจจัยสำคัญที่ก่อให้เกิดวิวัฒนาการ
จุดด้อย ไม่สามารถอธิบายถึงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จึงไม่สามารถอธิบายว่าบรรพบุรุษถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวมาสู่ลูกหลานหลานได้อย่างไร
ฮิวโก เดอ ฟรีส์ กฎการผ่าเหล่า
จุดเด่น สามารถอธิบายกฎการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยใช้การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมมาสู่ลูกหลานได้
จุดด้อย ไม่มีการอธิบายในลักษณะประชากรศาสตร์ เพื่อความชัดเจนในการมองภาพรวม
กิจกรรม
คำสั่ง จงตอบคำถามด้วยคำหรือข้อความสั้นๆ
1. คำถาม การลดนิ้วเท้าบรรพบุรุษของม้าให้คงไว้ในลักษณะกีบ นักเรียนคิดว่าลักษณะดังกล่าวสนับสนุนแนวความคิดของลามาร์คได้หรือไม่?
2. คำถาม แนวความคิดของลามาร์กที่ว่าอวัยวะของร่างกายส่วนใด ถ้ามีการใช้อย่างสม่ำเสมอจะยังคงอยู่และเจริญแข็งแรง แต่ถ้าส่วนใดไม่ใช้จะค่อยๆลดขนาดลง และในที่สุดอวัยวะนั้นจะลีบหายไป เรียกว่า?
3. คำถาม บรรพบุรุษของยีราฟตามแนวความคิดของลามาร์กมีลักษณะ คือ?
4. คำถาม กระบวนการที่สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งจะค่อยๆเปลี่ยนไป เป็นอีกชนิดหนึ่งได้โดยมีสิ่งแวดล้อมเป็นตัวกำหนด เป็นแนวความคิดของ
เรียกว่ากฎ
?
5. คำถาม บรรพบุรุษของยีราฟตามแนวความคิดของดาร์วินมีลักษณะ คือ?
6. คำถาม เมื่อเปรียบเทียบแนวความคิดของลาร์กและดาร์วินแล้ว จะพบว่าทั้งสองให้ความสำคัญสิ่งใดเหมือนกัน?
7. คำถาม ข้อบกพร่องของแนวความคิด ของดาร์วินที่เกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต คือ?
8. คำถาม จุดด้อยของแนวความคิดของฮิวโก เดอ ฟรีส์ คือ?
9. คำถาม ทฤษฎีวิวัฒนาการในปัจจุบันเป็นทฤษฎี ที่เกิดจากการผสมผสานระหว่างแนวคิดของใคร?
10. คำถาม สาเหตุที่ทำให้เกิดการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ได้แก่?
แนวคำตอบกิจกรรม
1. ไม่ได้ เพราะ ตามแนวความคิดของลามาร์ค วิวัฒนาการจะเกิดขึ้นได้ง่ายและรวดเร็วลักษณะที่ดีและมีความจำเป็นจะยังคงอยู่ในสิ่งมีชีวิต ไม่เสื่อมสลายไป และลักษณะนั้นสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ แต่การหดหายของนิ้วเท้าม้าเป็นวิวัฒนาการที่ค่อยเป็นค่อยไปอาศัยระยะเวลาและยังคงใช้ประโยชน์อยู่ แต่เปลี่ยนรูปร่างไปเพื่อเพื่อสะดวกในการวิ่งเร็ว ซึ่งเป็นลักษณะที่มีประโยชน์ต่อตัวมันเอง โดยพันธุ์ต่อๆมาเป็นการปรับปรุงตัวมันเองให้เหมาะสมที่สุดในการดำรงชีวิต ดังนั้น การลดนิ้วเท้าบรรพบุรุษของม้าในลักษณะดังกล่าวควรจะสนับสนุนทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน เพราะเป็นการเปลี่ยนแปลงทีละเล็กทีละน้อย และลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไปนี้สามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานต่อๆไปได้
2. กฎแห่งการใช้และไม่ใช้
3. ในอดีตยีราฟมีคอสั้นมากไม่สะดวกในการหาอาหารกินตามทุ่งหญ้า เพราะมีสัตว์จำพวกอื่นๆที่กินหญ้าเป็นอาหารมาก เช่นม้า ม้าลาย กระต่าย เป็นต้น ยีราฟในอดีตจึงพยายามยืดคอเพื่อกินใบไม้บนยอดต้นไม้สูงๆ แทน คอจึงยาวขึ้น เมื่อเวลานานเข้าลูกหลานรุ่นต่อๆมา จึงมีลักษณะคอยาว ขายาว ดังที่พบในปัจจุบัน
4. เป็นแนวความคิดของ ดาร์วิน เรียกว่ากฎ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ
5. ยีราฟในอดีตมีทั้งพวกคอสั้นและคอยาวปะปนกันพวกคอยาวมีโอกาสหากินได้มากกว่า ในที่สุดเหลือแต่พวกคอยาวเท่านั้นที่สามารถดำรงพันธุ์ต่อมาได้
6. การเปลี่ยนแปลงของพันธุกรรม
7. ไม่สามารถอธิบายถึงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จึงไม่สามารถอธิบายว่าบรรพบุรุษถ่ายทอดลักษณะดังกล่าวมาสู่ลูกหลานหลานได้อย่างไร
8. ไม่มีการอธิบายในลักษณะประชากรศาสตร์ เพื่อความชัดเจนในการมองภาพรวม
9. ลามาร์ค ดาร์วิน และเดอ ฟรีส์
10. พันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม
ขอให้นักเรียนชั้น ม.6/4-6 โรงเรียนวังเหนือวิทยา 2/2544 สรุปลงในสมุดเพื่อรอการทดสอบ ถ้าไม่เข้าใจตรงจุดใดอนุเคราะห์ได้ติดต่อกับอาจารย์ผู้สอนโดยด่วน
บรรณานุกรม
1. ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี,สถาบัน. หนังสือแบบเรียนวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพชีวภาพ (สสวท.) เรื่อง ชีวิตและวิวัฒนาการ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายและระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพ.พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ:คุรุสภา,2534
2. ดร.บัญชา แสนทวี ,ชวลิต เข็มพรหมมา, ดาริกา วีรวินันทนกุล, ฤทัย วันเฟื่องฟู, หนังสือเรียนสมบูรณ์แบบวิทยาศาสตร์กายภาพชีวภาพ เรื่อง ชีวิตและวิวัฒนาการ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย ,วัฒนาพานิช สำราญราษฎร์.พระ
|
