การวิวัฒนาการ (Evolution) From Wikipedia, the free encyclopedia

1. การวิวัฒนาการ (Evolution) From Wikipedia, the free encyclopedia การวิวัฒนาการเป็นการเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ถ่ายทอดได้ที่พบในประชากรโดยใช้ระยะเวลานานหลายๆชั่วรุ่น ซึ่งลักษณะนี้อาจเป็นลักษณะที่มองเห็นได้ด้วยสายตา หรือเป็นการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี หรือพฤติกรรม Evolution is the change over time in one or more inheritedtraits found in populations of organisms.Inherited traits are particular distinguishing characteristics, including anatomical, biochemical or behavioural characteristics, that are passed on from one generation to the next.

2. กระบวนการวิวัฒนาการเกิดขึ้น จากมีความแปรปรวนของลักษณะต่างๆในประชากร อาศัย mutation, genetic recombination และ gene flow การวิวัฒนาการนำไปสู่ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตต่างๆจากบรรพบุรุษCharles Darwin as "endless forms most beautiful and most wonderful". มีกลไกอยู่ 4 แบบที่ก่อให้เกิดการวิวัฒนาการ ได้แก่ Natural selection, Mutation, Migration และ Genetic drift

3. natural selectionเป็นกระบวนการทำให้สิ่งมีชีวิตอยู่รอดต่างกัน และการสามารถในการให้ลูกหลานต่างกัน การคัดเลือกลักษณะที่เป็น complete dominant allele.Allele A จะหายไปใน 1 generation. AA Aaaa aa การคัดเลือกลักษณะที่เป็น recessive allele 100%.ผลการคัดเลือก : ความถี่ของ alleleA จะเพิ่มขึ้น และความถี่ของ allele a จะลดลง ในลูกรุ่นต่อมา แต่ลูกที่เป็น aaจะไม่หายไป เพราะยังสามารถเกิดจากพ่อแม่ที่เป็น Aa x Aa

5. Dark and light colored peppered moths (Bistonbetularia) image from http://www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/E/Evolution.html

6. รูปแบบของselection Stabilizing selectionลักษณะที่เหมาะสมเป็นลักษณะปานกลาง ส่วนลักษณะอื่นๆจะถูกคัดทิ้ง ทำให้ประชากรนี้จะยังคงเหมือนเดิมแต่ความหลากหลายจะน้อยลง disruptive selectionลักษณะที่เหมาะสมจะเป็นลักษณะที่ใหญ่มากและเล็กมาก หรือสูงมากกับเตี้ยมาก ลักษณะปานกลางจะถูกคัดทิ้ง ทำให้ประชากรแบ่งเป็น 2 กลุ่ม directional selectionลักษณะที่เหมาะสมเป็นลักษณะใหญ่มาก หรือเล็กมากอย่างใดอย่างหนึ่ง ลักษณะอื่นๆถูกคัดทิ้ง ทำให้ประชากรจะเปลี่ยนไปทางใดทางหนึ่งที่คัดไว้

8. mutationเป็นการเปลี่ยนแปลงลำดับของนิวคลีโอไทด์อย่างถาวร

9. Forward mutation A --> a ทำให้ความถี่ของอัลลีลA ในประชากรลดลง หรืออาจหายไปจากประชากร Reverse mutation a --> A mutation ทั้ง 2 ทาง ในธรรมชาติเกิดได้ในอัตราที่ช้ามาก u a A v u = อัตราการเปลี่ยนแปลงจาก A --> a v = อัตราการเปลี่ยนแปลงจาก a --> A

10. ถ้า ความถี่อัลลีลA = p และ ความถี่อัลลีลa = q เมื่อเกิด forward mutation A--> a ความถี่อัลลีลA จะเท่ากับ p + vq เมื่อเกิด reverse mutation a--> A ความถี่อัลลีลa จะเท่ากับ q + up ความถี่ที่เพิ่มอาจมีค่าเท่ากับ 0 ก็ได้ ถ้า up = vq เราเรียกว่าความสมดุลทางมิวเทชั่น(mutation equilibrium)

11. up = vq u(1 - q) = vq u = vq + up = q(v + u) q = u / (v + u) ความถี่ของอัลลีลaในระดับที่ทำให้เกิดการสมดุล ทำนองเดียวกัน ความถี่ของอัลลีลA ในระดับที่ทำให้เกิดการสมดุลp = v / (v +u)

12. ตัวอย่างเช่น ถ้าสมมติ u = 0.00005 ต่อชั่วรุ่น และ v = 0.00003 ต่อชั่วรุ่น ความถี่ของอัลลีลa = q = 0.00005/(0.00003 + 0.00005) = 0.00005/0.00008 = 0.625 ความถี่ของอัลลีลA = p = 0.00003/(0.00005 + 0.00003) = 0.00003/0.00008 = 0.375 ดังนั้นความถี่ของอัลลีล A และ a เท่านี้ จะทำให้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของประชากร เพราะมีอัตรามิวเทชั่นที่สมดุล

13. การอพยพ (Migration) การอพยพเข้าออกจากประชากร ทำให้ยีนเคลื่อนย้าย (gene flow) จากประชากรหนึ่งไปยังอีกประชากร ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน - ถ้าการอพยพเป็นของกลุ่มที่อาศัยอยู่ใกล้กัน มีความคล้ายคลึงกันของประชากร การเปลี่ยนแปลงความถี่จะเกิดขึ้นน้อย - ถ้าประชากรแตกต่างกันมาก การเปลี่ยนแปลงความถี่จะเกิดขึ้นมากด้วย

14. สมมติให้ประชากร ก มียีนพูล=100 มีลักษณะเด่น 70 และลักษณะด้อย 30 ความถี่ของอัลลีลA = 0.7 และความถี่ของอัลลีลa = 0.3 ในประชากร ข มียีนพูล=200 มีอัลลีลA = 40 อัลลีลa = 160 ความถี่ของอัลลีล A = 0.2 และความถี่ของอัลลีลa = 0.8 ถ้าประชากรกลุ่ม ก อพยพไปอยู่กลุ่ม ข โดยกลุ่มอพยพมียีนพูล= 50 เป็นอัลลีลA = 25 และอัลลีลa = 25 หรือมีความถี่ของอัลลีลA = 0.5 และความถี่ของอัลลีลa = 0.5

15. อยากทราบว่าเมื่ออพยพเสร็จสิ้นแล้ว ความถี่ของยีนในประชากรทั้งสอง จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร ประชากร ข 100 คน A = 40 = 0.2 a = 160 = 0.8 ประชากร ก 50 คน A = 70 = 0.7 a = 30 = 0.3 อพยพ 25 คน A = 25 = 0.5 a = 25 = 0.5 ประชากร ก 25 คน A = 45 = 0.9 a = 5 = 0.1 ประชากร ข 125 คน A = 65 = 0.26 a =185 = 0.74

16. การหาความถี่ของอัลลีลของสมาชิกในประชากรที่มีการอพยพเข้ามา ให้ m เป็นอัตราส่วนของสมาชิกที่ย้ายเข้ามา กำหนดให้ อัตราส่วนของสมาชิกที่ย้ายเข้ามาใหม่ = m ดังนั้น อัตราส่วนของสมาชิกที่อยู่ดั้งเดิมในประชากร = 1 - m ความถี่ของอัลลีลa ของประชากรที่ย้ายเข้ามา = Q ความถี่ของอัลลีลa ของประชากรเดิม = q ดังนั้นความถี่ของอัลลีล a ของประชากรใหม่ = q1 q1 = mQ + ( 1 - m)q

17. จำนวนสมาชิกในประชากรใหม่ = 100 + 25 = 125 คน ดังนั้น m = 25 / 125 1 - m = 100 / 125 Q = 0.5 q = 0.8 q1 = 0.5(25/125) + 0.8(100/125) = 0.74 ดังนั้น p1 = 1 - q1= 1 - 0.74 = 0.26

18. ตัวอย่าง จากการสำรวจอัตราส่วนของยีน Rh0พบว่าคนอเมริกันนิโกรมีอัตราส่วนของยีนนี้ 0.45 คนอเมริกันผิวขาว 0.03 และอัฟฟริกันนิโกร 0.63 ดังนั้นคนอเมริกันนิโกรได้รับยีนบางส่วนจากคนผิวขาว สำหรับ Rh0 ของชาวอเมริกันนิโกรได้จากคนผิวขาว 30% อีก 70% เป็นยีนของชาวอัฟฟริกันดั้งเดิม q1 = mQ + (1 - m)q 0.45 = 0.03m + 0.63 ( 1 - m) 0.45 = 0.03m + 0.63 - 0.63m 0.6 m = 0.63 - 0.45 = 0.18 m = 0.18 /0.6 = 0.3

19. ชาวอินเดียนเผ่าแฟลทเฮด (flathead) เมื่อไม่มีการผสมข้ามเผ่า ความถี่ของอัลลีล T = 0.68 แต่ในกลุ่มที่มีการแต่งงานข้ามเผ่า ความถี่อของอัลลีลT = 0.58

20. genetic drift เป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีลอย่างรวดเร็วในประชากรโดยบังเอิญ มี 2 แบบ คือ อิทธิพลของผู้ก่อตั้ง (Founder effect) และ ปรากฏการณ์ผ่านคอขวด (Bottleneckeffect) Founder effectsอิทธิพลผู้ก่อตั้งเกิดขึ้นเมื่อมีการตั้งรกรากใหม่ เริ่มจากคนไม่กี่คน และประชากรนี้ขยายขนาดมากขึ้นเป็นประชากรใหญ่ ประชากรใหม่จะมีลักษณะดังต่อไปนี้ - ความแปรปรวนทางพันธุกรรมจะลดลงจากประชากรเดิม - ความถี่ของอัลลีลจะไม่ใช่ตัวแทนความถี่ของอัลลีลของประชากรเดิม

22. การวิวัฒนาการนำไปสู่การสร้างสปีชีส์ใหม่ speciationจากสปีชีส์ของบรรพบุรุษไปเป็นสปีฃีส์ใหม่ 2 สปีชีส์หรือมากกว่า ซึ่งเห็นความแตกต่างได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้สภาพทางภูมิศาสตร์จัดเป็นตัวที่ทำให้เกิดการสร้างสปีชีส์ใหม่ได้ จากซากฟอสซิล ในเขตภูมิศาสตร์เดียวกัน มักจะเป็น สปีชีส์ที่ใกล้เคียงกัน • Speciation การเกิดสปีชีส์ใหม่มี 2 ประเภทคือ • allopatric speciation • sympatric speciation

23. Allopatricspeciation(allo = other ; patric= place) สปีชีส์ใหม่เกิดจากประชากรที่ถูกกีดกั้นทางภูมิศาสตร์ เช่น ทะเลสาบ หรือแม่น้ำ เป็นต้น ทำให้ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้

24. Harris’s antelope squirrel(Ammospermophilus harrisi) Closely ralated. อยู่ทางใต้ของ Grand Canyon White-tailed antelope squirrel(Ammospermophilus leucurus) ตอนเหนือของหุบเขา และทางตะวันตกของแม่น้ำโคโลราโด ทางตอนใต้ของ California

26. Sympatric speciation (sym = same ; patric = place) สปีชีส์ใหม่เกิดภายในกลุ่มประชากรเดิม

27. เช่น polyploid cells ดังรูป การเกิด polyploid zygote จาก พ่อแม่ที่เป็น diploid ความผิดปกติเกิดจากความผิดปกติในกระบวนการไมโอซิส ระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ มากกว่าความผิดปกติจากกระบวนการไมโตซิส เกิดเป็น tetraploid เมื่อโตสามารถสร้างต้นใหม่โดย self-fertilization.

28. สิ่งมีชีวิตในโลกเกิดมาเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปี ทำให้เกิดสปีชีส์ใหม่ๆขึ้นมา เชื่อว่าการเกิดสปีชีส์ใหม่อาจจะมี 2 รูปแบบ คือ • Graduallismเป็นการสร้างสปีชีส์ใหม่แบบค่อยๆเป็นค่อยๆไป เปลี่ยนแปลงทีละเล็กละน้อย จนได้เป็นสปีชีส์ใหม่ • -Punctuatedequilibrium เป็นการสร้างสปีชีส์ใหม่แบบทันทีทันใด ได้สปีชีส์ใหม่แยกออกมาจากสปีชีส์เดิม