Species
ความหมายของสปีชีส์
– สปีชีส์ทางด้านสัณฐานวิทยา
หมายถึง
สิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในลักษณะทางสัณฐานและโครงสร้างทางกายวิภาคของ
สิ่งมีชีวิต ใช้เป็นแนวคิด
ในการศึกษาอนุกรมวิธาน
–สปีชีส์ทางด้านชีววิทยา
หมายถึง
สิ่งมีชีวิตที่สามารถผสมพันธุ์กันได้ในธรรมชาติ
ให้กำเนิดลูกที่ไม่เป็นหมันแต่ถ้าเป็นสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กัน
ก็อาจให้กำเนิดลูกได้เช่นกันแต่เป็นหมัน
แนวคิดของสปีชีส์ทางด้านชีววิทยาโดยพิจารณาความสามารถในการผสมพันธุ์และให้กำเนิดลูกหลานที่ไม่เป็นหมัน
ในธรรมชาติมีสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันอยู่ด้วยกันจำนวนมาก
การแยกเหตุการสืบพันธุ์
สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์มีการป้องกันการผสมพันธุ์ข้ามสปีชีส์ได้โดยการแยกเหตุการสืบพันธุ์
(reproductive isolation) ซึ่งแบ่งออกเป็น
2 ระดับ คือ การแยกเหตุการร์สืบพันธุ์
ก่อนระยะไซโกตและการแยกเหตุการร์สืบพันธุ์หลังระยะไซโกต
การแยกเหตุการร์สืบพันธุ์ก่อนระยะไซโกต
ปัจจัยที่ป้องกันไม่ให้เซลล์สืบพันธุ์จากสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์มาปฏิสนธิกัน
ทำให้ไม่เกิดไซโกต
1.สภาพนิเวศวิทยา(แหล่งที่อยู่)ที่แตกต่างกัน (ecological
isolation)
สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันที่อาศัยในถิ่นที่อยู่ต่างกัน
เช่น กบป่า อาศัยอยู่ในแอ่งน้ำซึ่งเป็น
แหล่งน้ำจืดขนาดเล็ก
ส่วนกบบูลฟรอกอาศัยในหนองน้ำหรือบึงขนาดใหญ่ที่มีน้ำตลอดปี
กบทั้ง 2
สปีชีส์นี้มีลักษณะรูปร่างใกล้เคียงกันมาก แต่อาศัยและผสมพันธุ์ในแหล่งน้ำที่
แตกต่างกันทำให้ไม่มีโอกาสได้จับคู่ผสมพันธุ์กัน
2.พฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่แตกต่างกัน (behavioral
isolation)
เช่น พฤติกรรมในการเกี้ยวพาราสีของนกยูงเพศผู้
ลักษณะการสร้างรังที่แตกต่างกันของนกและการใช้ฟีโรโมนของแมลงเป็นต้น
พฤติกรรมต่างๆนี้จะมีผลต่อสัตว์เพศตรงข้ามในสปีชีส์เดียวกันเท่านั้นที่จะจับคู่ผสมพันธุ์กัน
3.ระยะเวลาผสมพันธุ์
หรือฤดูกาลผสมพันธุ์ที่ต่างกัน (temporal isolation)
อาจเป็นวันฤดูกาลหรือช่วงเวลาของการผสมพันธุ์
ตัวอย่างเช่นแมลงหวี่ Drosophila pseudoobscura มีช่วงเวลาที่เหมาะสมในการผสมพันธุ์ในตอนบ่ายแต่
Drosophila pseudoobscura จะมีช่วงเวลาที่เหมาะสมในตอนเช้า
ทำให้ไมมีโอกาสผสมพันธุ์กันได้
4.โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (mechanical
isolation)
สิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันจะมีขนาดและรูปร่างอวัยวะสืบพันธุ์แตกต่างกันทำให้ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้
เช่น โครงสร้างของดอกไม้บางชนิดมีลักษณะสอดคล้ายกับลักษณะของแมลงหรือสัตว์บางชนิด
ทำให้แมลงหรือสัตว์นั้นๆ ถ่ายละอองเรญูเฉพาะพืชในสปีชีส์เดียวกันเท่านั้น
5.สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (genetic
isolation)
เมื่อเซลล์พันธุ์ของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันมีโอกาสพบกัน
แต่ไม่สามารถปฏิสนธิกันได้
อาจเป็นเพราะอสุจิไม่สามารถอยู่ภายในร่างกายเพศเมียได้หรืออสุจิไม่สามารถสลายสารเคมีที่หุ้มเซลล์ไข่ของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์ได้
-การแยกเหตุการสืบพันธุ์หลังระยะไซโกต
ในกรณีที่เซลล์สืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์สามารถปฏิสนธิกันได้ไซโกตที่เป็นลูกผสม
แต่ลูกผสมที่เกิดขึ้นจะไม่มาสามารถให้กำเนิดลูกหลานสืบต่อไปได้
1.ลูกที่ผสมได้ตายก่อนวัยเจริญพันธุ์ เช่นการผสมพันธุ์กบ (Rana spp.)ไม่สามารถเจริญเติบโตเป็นตัวเต็มวัยได้
2.ลูกที่ผสมได้เป็นหมัน เช่น ล่อ
เกิดจากการผสมระหว่างม้ากับลาแต่ล่อเป็นหมันไม่สามารถให้กำเนิดลูกรุ่นต่อไปได้
กำเนิดสปีชีส์ใหม่
-กำเนิดสปีชีส์แบบแอลโลพาทริก
หรือการแยกแขนงสปีชีส์ตามสภาพภูมิศาสตร์ (Geographical
Speciation)
การเกิดสปีชีส์แบบนี้เกิดจากการที่ประชากรแยกกันอยู่ตามสภาพภูมิศาสตร์
จนขาดการติดต่อกันเป็นเวลานาน เนื่องจากมีสิ่งกีดขวางทางภูมิศาสตร์ เช่น แม่น้ำ
ภูเขา ทะเลทราย หุบเหว หรือ ประชากรอพยพไปอยู่เกาะที่ห่างไกล
ทำให้ประชากรย่อยไม่มีโอกาสแลกเปลี่ยนยีนซึ่งกันและกัน
ประกอบกับประชากรแต่ละแห่งต่างก็ปรับเปลี่ยนองค์ประกอบทางพันธุกรรม
ไปตามทิศทางการคัดเลือกโดยธรรมชาติ จนทำให้เกิดความแตกต่างทางพันธุกรรมมากขึ้น
จนกระทั่งเกิดเป็นสปีชีส์ใหม่
ซึ่งเป็นกระบวนการแบบค่อยเป็นค่อยไป อาจใช้เวลาเป็นพันๆ หรือล้านๆ รุ่น
ตัวอย่าง เช่น นกฟินซ์ดาร์วิน (Darwin’
s Finches) ที่หมู่เกาะกาลาปากอส
นกฟินซ์บนหมู่เกาะนี้ประกอบด้วย 13 สปีชีส์ กับ อีก 1 สปีชีส์ บนเกาะโคคอส (Cocos)
รวมเป็น 14 สปีชีส์ ซึ่งมีขนาดและสีแตกต่างกันเล็กน้อย
แต่มีลักษณะจะงอยปากที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับการกินอาหารชนิดต่างๆ
จากการศึกษาของนักปักษีวิทยาคาดว่านกฟินซ์บนแต่ละหมู่เกาะอาจถูกพัดพามากับลมพายุจากทวีปอเมริกาใต้
มาอยู่ตามหมู่เกาะต่างๆ และเกิดการแปรผันของลักษณะทางพันธุกรรมร่วมกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
เกิดเป็นสปีชีส์ใหม่ขึ้น การเกิดสปีชีส์ใหม่ที่วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษเดียวกัน
เรียกว่า Adaptive Radiation
กำเนิดสปีชีส์แบบซิมพาทริก
เป็นการเกิดสปีชีส์ใหม่ในถิ่นอาศัยเดียวกับบรรพบุรุษ
โดยมีกลไกมาป้องกันทำให้ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้
แม้ว่าจะอยู่ในพื้นที่เดียวกันก็ตาม
การเกิดสปีชีส์ใหม่ลักษณะนี้เห็นได้ชัดเจนในวิวัฒนาการของพืช เช่น
การเกิดพอลิพลอยดีของพืชในการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซม
พอลิพลอยดี (Polyploidy)
ปกติสิ่งมีชีวิตจะมีโครโมโซม 2 ชุด
หรือเรียกว่า ดิพลอยด์ (Diploid,2 n) ถ้าสิ่งมีชีวิตมีโครโมโซมมากกว่า
2 ชุดขึ้นไป เรียกว่า พอลิพลอยดี (Polyploidy) เกิดขึ้นจากความผิดปกติในกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขณะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในแม่หรือพ่อ
โดยโครโมโซมไม่แยกจากกันเป็นผลให้เซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนโครโมโซม 2 ชุด (2
n) เมื่อเซลล์สืบพันธุ์เกิดการปฎิสนธิจะได้ไซโกตที่มีจำนวนโครโมโซมมากกว่า
2 ชุด เช่น มีโครโมโซม 3 ชุด (3 n) หรือมีโครโมโซม 4 ชุด(4 n) โดยลูกที่เป็นพอลิพลอยดีมีลักษณะพันธุกรรมต่างจากพ่อแม่
ไม่สามารถกลับไปผสมกับพ่อแม่ จึงถือได้ว่าเกิดสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่ พอลิพลอยดี
ในพืชเกิดได้ 2 แบบ
1.ออโตพอลิพลอยดี (Autopolyploidy) เป็นการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซมที่เกิดจากพืชสปีชีส์เดียวกัน
โดยมีการแบ่งเซลล์ผิดปกติทำให้ได้ลูกที่มีโครโมโซม 3 เท่า ( 3n)หรือ
4 เท่า(4 n )
2.อัลโลพอลิพลอยดี (Allopolyploidy) เป็นการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซมที่มีต้นกำเนิดจากสปีชีส์ต่างกัน
แต่ทั้ง 2 สปีชีส์ต่างมีความใกล้เคียงกันทางสายวิวัฒนาการ
คาร์ปิเชงโก (Karpechenko : พ.ศ.
2471
ได้ทดลองผสมผักกาดแดง หรือ Radish(2n=18)
กับกะหล่ำปลี (2 n = 18) ปรากฏว่าได้ลูกผสม F 1
เป็นหมัน เพราะมีเซลล์สืบพันธุ์ผิดปกติ แต่ในบางโอกาส F 1
จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่ไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซม (2 n = 18)และเมื่อมาผสมกันจะได้ลูกผสมรุ่น
F 2 ซึ่งมีโครโมโซม 4 n = 36
และไม่เป็นหมันจึงจัดเป็นสปีชีส์ใหม่
ปรากฏการณ์พอลิพลอยดี
มีความสำคัญในการทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่ขึ้น นักวิชาการประมาณกันว่า
ครึ่งหนึ่งของพืชดอกที่ปรากฏอยู่ในโลกนี้เกิดจากการเพิ่มโครโมโซมแบบอัลโลพอลิพลอยดี
และเป็นกลไกที่ทำให้เกิดสปีชีส์ใหม่ภายใน 1-2 ชั่วอายุเท่านั้น
ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาวิธีการผสมพันธุ์พืช
ให้ได้พอลิพลอยดีที่มีสมบัติและลักษณะตามต้องการ เช่น พอลิพลอยดีเลขคู่ ได้แก่ 4n
, 6n , 8n ซึ่งมักได้พืชที่มีผลหรือลำต้นใหญ่กว่าพืชที่เป็นดิพลอยด์ธรรมดา
ซึ่งสามารถมีชีวิตและสืบพันธุ์ได้ตามปกติ พอลิพลอยดีเลขคี่ได้แก่ 3 n , 5
n , 7 n ซึ่งเป็นหมัน
เพราะมีปัญหาในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์
จึงใช้ประโยชน์ในการพัฒนาพันธุ์พืชที่ไม่มีเมล็ด เช่น แตงโม องุ่น กล้วย
การเกิดสปีชีส์ใหม่จากการแบ่งแยกทางภูมิศาสตร์
กลไกการเกิดสปีชีส์ใหม่ลักษณะนี้ เกิดจากประชากรดั้งเดิมในรุ่นบรรพบุรุษที่เคยอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน เมื่อมีอุปสรรคมาขวางกั้น เช่น ภูเขา แม่น้ำ ทะเล เป็นต้น ทำให้ประชากรในรุ่นบรรพบุรุษที่เคยอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน เกิดการแบ่งแยก ออกจากกันเป็นประชากรย่อยๆและไม่ค่อยมีการถ่ายเทเคลื่อนย้ายยีนระหว่างกัน ประกอบกับประชากรแต่ละแห่งต่างก็มีการปรับเปลี่ยน องค์ประกอบทางพันธุกรรมเป็นไปตามทิศทางการคัดเลือกโดยธรรมชาติจนกระทั่งเกิดเป็นสปีชีส์ใหม่ เนื่องจากประชากรได้แยกกันอยู่ตามสภาพ ภูมิศาสตร์จนขาดการติดต่อกันเป็นเวลานาน เนื่องจากมีสิ่งกีดขวางทางภูมิศาสตร์ ผล ทำให้เกิด sub species เป็น species ใหม่ กระรอก 2 สปีชีส์ในรัฐอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกาซึ่งมีลักษณะใกล้เคียงกันมาก แต่พบว่าอาศัยอยู่บริเวณขอบเหว แต่ละด้านของแกรนด์แคนยอนซึ่งเป็นหุบผาที่ลึกและกว้าง นักชีววิทยาเชื่อกันว่ากระรอก 2 สปีชีส์นี้เคยอยู่ในสปีชีส์เดียวกันมาก่อน ที่จะเกิดการแยกของแผ่นดินขึ้น
การเกิดสปีชีส์ใหม่ในเขตภูมิศาสตร์เดียวกัน
เป็นการเกิดสปีชีส์ใหม่ในถิ่นอาศัยเดียวกับบรรพบุรุษ โดยมีกลไกมาป้องกันทำให้ไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้ แม้ว่าจะอยู่ในพื้นที่เดียวกันก็ตาม การเกิดสปีชีส์ใหม่ลักษณะนี้เห็นได้ชัดเจนในวิวัฒนาการของพืช เช่น การเกิดพอลิพลอยดีของพืชในการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซม
1. การดื้อสารฆ่าแมลง ตัวอย่างเช่นการใช้สาร DDT ปราบแมลงศัตรูที่ได้ผลดีมากในระยะแรกเมื่อประมาณ 50 ปีมาแล้ว แต่ปัจจุบันสารดังกล่าวไม่สามารถทำร้ายแมลงหลายร้อยชนิดได้ โดยที่แมลงสามารถสร้างเอนไซม์ย่อยสลายสาร DDT ได้ก่อนที่จะออกฤทธิ์มีผลให้เกิดการดื้อสารดังกล่าว 2. การดื้อยาปฏิชีวนะ เป็นการปรับตัวของเชื้อแบคทีเรียบางชนิด เช่น แบคทีเรียที่ทำให้เกิดวัณโรค หนอง ฝี ปวดท้อง ท้องร่วง อันเนื่องมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยกลไกทางพันธุกรรมของเชื้อแบคทีเรีย ที่มีต่อยาปฏิชีวนะที่มนุษย์ได้พัฒนาและสังเคราะห์ขึ้นมา อาจมาจากสาเหตุที่เชื้อโรคเหล่านี้ได้รับสารเคมีในตัวยาที่ต่ำกว่าขนาด แล้วทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพันธุ์ใหม่ที่สามารถอยู่รอดได้
