Species

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

   

การพัฒนากับวิวัฒนาการ        
1. การดื้อสารฆ่าแมลง ตัวอย่างเช่นการใช้สาร DDT ปราบแมลงศัตรูที่ได้ผลดีมากในระยะแรกเมื่อประมาณ 50 ปีมาแล้ว แต่ปัจจุบันสารดังกล่าวไม่สามารถทำร้ายแมลงหลายร้อยชนิดได้ โดยที่แมลงสามารถสร้างเอนไซม์ย่อยสลายสาร DDT ได้ก่อนที่จะออกฤทธิ์มีผลให้เกิดการดื้อสารดังกล่าว        2. การดื้อยาปฏิชีวนะ เป็นการปรับตัวของเชื้อแบคทีเรียบางชนิด เช่น แบคทีเรียที่ทำให้เกิดวัณโรค หนอง ฝี ปวดท้อง ท้องร่วง อันเนื่องมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติโดยกลไกทางพันธุกรรมของเชื้อแบคทีเรีย ที่มีต่อยาปฏิชีวนะที่มนุษย์ได้พัฒนาและสังเคราะห์ขึ้นมา อาจมาจากสาเหตุที่เชื้อโรคเหล่านี้ได้รับสารเคมีในตัวยาที่ต่ำกว่าขนาด แล้วทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพันธุ์ใหม่ที่สามารถอยู่รอดได้