วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในชีววิทยาคืออะไร?

วิวัฒนาการจากมุมมองร่วมสมัยเป็นประเด็นที่นักสัตววิทยา นักพันธุศาสตร์ และผู้เชี่ยวชาญด้านวิวัฒนาการวิวัฒนาการต้องให้ความสนใจ เป็นที่ชัดเจนว่าดาวเคราะห์โลกอยู่ในช่วงเวลาแห่งการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้ง ดังนั้น อัตราความแปรปรวนทางพันธุกรรมและ รูปแบบฟีโนไทป์ของสปีชีส์ไม่ได้ถูกจำกัดขอบเขตตามพารามิเตอร์ทางทฤษฎีที่ตั้งขึ้นตามประเพณีดั้งเดิมอีกต่อไป อย่างน้อยก็ในระดับหนึ่ง จุด.

ตัวอย่างเช่น หลายคนอาจไม่ทราบว่า ทุกวันนี้ ขณะที่กำลังเขียนบรรทัดเหล่านี้ เรากำลังอยู่ท่ามกลางการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ครั้งที่หก (หรือการสูญพันธุ์ของมนุษย์) อัตราการสูญพันธุ์ในปัจจุบันสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติระหว่าง 100 ถึง 1,000 เท่า ดังนั้นจึงไม่ เราประหลาดใจที่รู้ว่านก 1 ใน 8 ตัว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 1 ใน 4 และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก 1 ใน 3 ตกอยู่ในอันตรายต่อการสูญพันธุ์ พืชอยู่ไม่ไกลเพราะ 70% ของพืชทั้งหมดมีความเสี่ยง

ด้วยข้อมูลเบื้องต้นเหล่านี้ เราต้องการแสดงให้เห็นถึงความเป็นจริง: กระบวนการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ที่ตอบสนองต่อความผันแปรของสิ่งแวดล้อมอาจจำเป็นต่อการคงอยู่ของแท็กซ่าบางชนิดเมื่อเวลาผ่านไปในโลกที่เปลี่ยนแปลงและไม่แน่นอน หากคุณต้องการทราบความลับทั้งหมดที่อยู่เบื้องหลังแนวคิดที่มีการสำรวจเพียงเล็กน้อยนี้ โปรดอ่านต่อ

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีววิทยา: มันคืออะไรและอธิบายอะไร"

วิวัฒนาการทางชีววิทยาคืออะไร?

การวางรากฐานของกลไกวิวัฒนาการเป็นขั้นตอนแรกในการสำรวจหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับเราที่นี่อย่างเพียงพอ ในวิธีที่ง่าย วิวัฒนาการสามารถกำหนดได้ว่าเป็นชุดของการเปลี่ยนแปลงในลักษณะทางพันธุกรรม (รวมอยู่ใน จีโนม) และฟีโนไทป์ (การแสดงออกของจีโนมดังกล่าว) ของประชากรทางชีววิทยาผ่าน รุ่น วิวัฒนาการมีสองประเภทกว้างๆ คือ ไดเวอร์เจนต์และคอนเวอร์เจนต์

วิวัฒนาการที่แตกต่างคือหนึ่งในสปีชีส์ที่แยกออกเป็นสองประเภทเมื่อเวลาผ่านไป. กระบวนการปรับตัวประเภทนี้รวมอยู่ในคำว่า "speciation" ซึ่งสิ่งมีชีวิตในประชากรเดียวกันได้รับลักษณะที่แตกต่างกันก่อนที่จะแตกต่างกัน ความท้าทายไม่ว่าจะด้วยอุปสรรคทางกาย ทางสรีรวิทยา หรือทางโครโมโซม (และอื่น ๆ อีกมากมาย) จนกลายเป็นคนละสายพันธุ์ที่ไม่สามารถสืบพันธุ์กันได้ ใช่.

ในทางกลับกัน สปีชีส์หนึ่งสามารถปรากฏขึ้นในที่ที่มีอีกสปีชีส์หนึ่งได้ โดยไม่จำเป็นต้องแยกประชากรสองกลุ่มออกจากกัน พูดง่ายๆ ก็คือ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของอนุกรมวิธานเฉพาะนั้นเพียงพอแล้วที่เราจะกล่าวได้ว่าสปีชีส์หนึ่งได้วิวัฒนาการไปสู่อีกสปีชีส์หนึ่งแล้ว

ในวิวัฒนาการที่บรรจบกัน สิ่งมีชีวิตสองชนิด (หรือมากกว่า) มีลักษณะที่คล้ายคลึงกันเนื่องจากพวกมันได้รับแรงกดดันทางวิวัฒนาการที่คล้ายคลึงกัน. ตัวอย่างเช่น ร่างกายของปลาวาฬและปลามีคุณสมบัติที่เทียบเคียงได้กับการทำงาน คล้ายคลึงกัน (ว่ายน้ำและล่าสัตว์ใต้น้ำ) แต่ประวัติวิวัฒนาการและบรรพบุรุษของพวกมันนั้นสมบูรณ์ แตกต่าง.

ประการสุดท้าย จำเป็นต้องสังเกตว่ากลไกที่ทรงพลังที่สุดเมื่ออธิบายวิวัฒนาการของสายพันธุ์คือการคัดเลือก โดยธรรมชาติแล้ว "แรง" ที่ส่งเสริมความคงทนของผู้ที่เหมาะสมที่สุดและทำให้สิ่งที่มีชีวิตน้อยที่สุดหายไปจาก "สระ" พันธุกรรม. ถึงกระนั้น นี่ไม่ใช่เพียงกระบวนการเดียว: กระบวนการต่างๆ เช่น การเบี่ยงเบนทางพันธุกรรมทำให้เกิดการสูญเสียและการเปลี่ยนแปลงของยีน ในประชากรแม้ว่าจะสุ่มและไม่ตอบสนองต่อความสมบูรณ์ทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิต มีชีวิตอยู่.

• คุณอาจสนใจ: "ชาร์ลส์ ดาร์วิน: ชีวประวัติของนักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษผู้มีชื่อเสียง"

เราหมายถึงอะไรโดย "วิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว"?

การปรับวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วให้เข้ากับคำจำกัดความของวิวัฒนาการในปัจจุบันนั้นซับซ้อนอย่างยิ่ง เนื่องจากสันนิษฐานว่าเป็นเช่นนั้น การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในสัตว์ (ไม่มากนักในไวรัสและแบคทีเรีย) เกิดขึ้นอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายพันปี ปี.

คำว่า "วิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว" ใช้ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์เพื่ออธิบาย การเปลี่ยนแปลงความถี่ของอัลลีล (การเปลี่ยนแปลงของยีน) ภายในประชากรเฉพาะภายในไม่กี่ชั่วอายุคน. การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในสปีชีส์เดียวกันอาจเกิดขึ้นจากการปรากฏตัวของจีโนไทป์ใหม่ (การกลายพันธุ์) การไหลของยีนระหว่างประชากรหรือการผสมทางพันธุกรรมระหว่างบุคคลและ/หรือสปีชีส์

ผู้เขียนบางคนตั้งสมมติฐานว่าการวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจะต้องบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงในวิถีทางนิเวศวิทยาของประชากรที่ประสบกับมัน กล่าวคือ กล่าวอีกนัยหนึ่งต้องแปลเป็นชุดข้อสังเกตที่จับต้องได้ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตมีความ "หลากหลาย" ทำให้ภาษาง่ายขึ้นโดย ขีดสุด. ในขณะเดียวกัน นักวิจัยคนอื่นๆ ให้เหตุผลว่าไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้นเสมอไป บางครั้งวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วอาจเกิดขึ้นเพื่อรักษา สถานะที่เป็นอยู่ของประชากรในระบบนิเวศที่มันเพิ่มจำนวนขึ้น โดยไม่ต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางจริยธรรมหรือในห่วงโซ่อาหารของมัน สำหรับ ตัวอย่าง.

การแข่งขันของประชากรกับการสูญพันธุ์

ศักยภาพในการปรับตัวตามท้องถิ่นของประชากร (และด้วยเหตุนี้จึงมีศักยภาพในการวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว) ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ในหมู่พวกเขา เราพบสิ่งต่อไปนี้:

• แรงคัดเลือกในท้องถิ่น กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมและความท้าทายที่ประชากรที่ได้รับต้องเผชิญ
• จำนวนยีนแปรผันภายในประชากรที่วิเคราะห์
• ขนาดประชากร เนื่องจากยิ่งมีขนาดใหญ่ก็ยิ่งสามารถจัดการกับกระบวนการสุ่มเช่นการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม

ดังนั้นเราจึงเห็นว่า อัตราการวิวัฒนาการที่เร่งขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและลักษณะเฉพาะของสปีชีส์ที่วิเคราะห์. ตัวอย่างเช่น หากเราดูอนุกรมวิธานที่แทบไม่เปลี่ยนแปลงเลยในช่วง 1,000 ปีที่ผ่านมา และแสดงให้เห็นความแปรปรวนทางพันธุกรรม มีขนาดเล็กมาก เราพบว่าเป็นการยากที่จะจินตนาการว่ามันสามารถสะสมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่จับต้องได้ในไม่กี่อย่าง รุ่น

นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่ามีส่วนเร่งการเจริญเติบโตของ DNA (ARs) ในสัตว์หลายชนิด กล่าวคือ พวกมันประสบอัตราการกลายพันธุ์เร็วกว่าที่คาดไว้มาก บางคนอาจจินตนาการว่ายิ่งมีสัดส่วนของ ARs มากเท่าใด วิวัฒนาการก็จะยิ่งเป็นไปได้อย่างรวดเร็วเท่านั้น แต่ ณ จุดนี้ เราสามารถคาดเดาได้เท่านั้น

นกฟินช์ของดาร์วิน: ตัวอย่างหนังสือ

การพูดถึงวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในทุกวันนี้ ในหลายกรณี ไม่ใช่เรื่องจริงตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา แม้ว่าจะเกิดขึ้นในกรอบเวลาที่สั้นกว่ากระบวนการวิวัฒนาการปกติ แต่ก็ยังเป็นช่วงเวลาที่กว้างเกินไปสำหรับการศึกษาหนึ่ง (หรือหลายการศึกษา) ที่จะครอบคลุม.

ในทางกลับกัน มีตัวอย่างที่แสดงให้เห็นในระดับหนึ่งถึงแนวคิดที่อ้างถึงในที่นี้ เหตุการณ์ที่ชัดเจนที่แสดงให้เห็นว่านี่คือหนึ่งในนกฟินช์ของดาร์วิน (ผู้อาศัยในหมู่เกาะกาลาปาโกส) ซึ่งอ้างอิงจาก การศึกษาหนึ่งลดขนาดบิลโดยเฉลี่ยใน 22 ปีเนื่องจากการแนะนำของสายพันธุ์อื่นที่แข่งขันกัน

ปรากฎว่านกฟินช์ที่มีจะงอยปากขนาดใหญ่ถูกนำเข้ามาในถิ่นที่อยู่ของพวกมัน ดังนั้นจึงถูกแทนที่ ให้กับนกฟินช์จงอยปากใหญ่ดั้งเดิมโดยมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการทำลายเมล็ดพืชที่แข็ง ดังนั้น, นกที่มีจะงอยปากเล็กกว่าซึ่งหาประโยชน์จากโพรงได้ประสบความสำเร็จมากขึ้นเรื่อยๆ (เมล็ดเล็กที่สุด) ซึ่งไม่มีคู่แข่ง ด้วยเหตุนี้สัดส่วนของบุคคลในประชากรดั้งเดิมที่มียอดเล็ก ๆ เพิ่มขึ้นทีละเล็กทีละน้อย

การพิจารณาขั้นสุดท้าย

อย่าเชื่อทุกสิ่งที่คุณเห็นจากสื่อบางประเภท การโต้แย้งว่ามีกระบวนการวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วนั้นซับซ้อนมาก เนื่องจากไม่ได้เกิดขึ้นในหนึ่งหรือสองชั่วอายุคน มีหลายปัจจัยที่ต้องนำมาพิจารณา ดังนั้นเราจึงขอถามคำถามต่อไปนี้: ตัวละครที่ชื่นชอบในประชากรมีอยู่แล้วก่อนที่จะมี "วิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว" หรือไม่? ได้รับการแก้ไขเมื่อเวลาผ่านไปหรือเป็นการสังเกตเป็นระยะ ๆ? การเปลี่ยนแปลงมีความสำคัญหรือไม่?

ตัวอย่างเช่น สื่อบางฉบับแย้งว่าสัตว์บางชนิด "เรียนรู้" ที่จะเผาผลาญพิษของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งที่นำเข้าสู่ถิ่นที่อยู่ของพวกมันภายในเวลาไม่กี่ปี น่าหลงใหลใช่ไหม? เรากล้าพูดได้ว่าเป็นไปไม่ได้จริง เป็นสิ่งหนึ่งสำหรับการกลายพันธุ์ในประชากรที่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของสารพิษและ บุคคลที่นำเสนอเป็นที่ชื่นชอบและอีกประการหนึ่งที่ตัวละครนี้ปรากฏขึ้นจาก ไม่มีอะไร เพื่อตอบสนองต่อแรงกดเลือกที่กำหนด หากการวิวัฒนาการที่รวดเร็วนั้นง่ายและมีประสิทธิภาพ เหตุใดเกือบ 150 สายพันธุ์จึงสูญพันธุ์ทุก ๆ 24 ชั่วโมง

สรุป

ในบรรทัดสุดท้ายนี้ เราไม่ได้พยายามที่จะยกเลิกแนวคิดเรื่องวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว สิ่งที่จำเป็นคือมุมมองเชิงวิพากษ์และการวิเคราะห์ ในทุกกรณี วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่ช้าซึ่งต้องอาศัยการแก้ไขตัวละครเมื่อเวลาผ่านไป. เราไม่สามารถทราบได้ว่าแนวโน้มของจำนวนประชากรนั้นเกิดขึ้นเป็นระยะๆ หรือสิ้นสุดจนกระทั่งหลายปีต่อมา จากเอกสารประกอบของมัน ดังนั้น การแสดงให้เห็นวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนจึงเป็นเรื่องน่าปวดหัวอย่างแท้จริง ศีรษะ.

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• Ferris, E., Abegglen, L. เอ็ม, ชิฟฟ์แมน, เจ. D., & Gregg, C. (2018). วิวัฒนาการที่เร่งขึ้นในสปีชีส์ที่มีลักษณะเฉพาะเผยให้เห็นองค์ประกอบที่เป็นไปได้สำหรับลักษณะที่เกี่ยวข้องทางคลินิก รวมถึงการกลายพันธุ์และการต้านทานมะเร็ง รายงานเซลล์, 22(10), 2742-2755.
• มารอน, เจ. L., Vilà, M., Bommarco, R., Elmendorf, S., & Beardsley, P. (2004). วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของพืชรุกราน เอกสารทางนิเวศวิทยา, 74(2), 261-280.
• ทอมสัน, เจ. เลขที่. (1998). วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วเป็นกระบวนการทางนิเวศวิทยา แนวโน้มในระบบนิเวศและวิวัฒนาการ 13(8), 329-332
• โยชิดะ ที. โจนส์ แอล. อี. เอลล์เนอร์ เอส. พี, ฟุสมันน์, จี. เอฟ., & แฮร์สตัน, เอ็น. กรัม (2003). วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศในระบบผู้ล่าและเหยื่อ ธรรมชาติ, 424(6946), 303-306.