วิวัฒนาการ

กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่

       ชองบัปติสต์ เดลามาร์ก (JeanBaptistedeLarmarck) เป็นนักชีววิทยาชาวฝรั่งเศสเป็นบุคคลแรกที่ได้วางรากฐานทางวิวัฒนาการขึ้นและได้ตั้งทฤษฎีขึ้น เรียกว่า ทฤษฎีของลามาร์ก (Lamarck’s theory) และตีพิมพ์ในหนังสือ Philosophinezoologigueในปีพ.ศ.2345เป็นที่เชื่อถือกันมากกว่า70ปี ลามาร์กได้ศึกษาและจำแนกพืชและสัตว์และพบว่าลักษณะของสิ่งมีชีวิตจะแปรผันไป ตามสภาพแวดล้อมในอาณาจักรสัตว์จะมีแบบฉบับพื้นฐานแบบเดียวกัน สัตว์ชนิดเดียวกันย่อมมีรูปแบบพื้นฐานเหมือนกันและการเปลี่ยนแปลงของลักษณะ ใหม่ที่เกิดขึ้นย่อมเป็นประโยชน์แก่สิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ข้อเท็จจริงจากการศึกษาเหล่านี้ทำให้ลามาร์กเสนอทฤษฎี

      วิวัฒนาการของลามาร์กขึ้น มีใจความสำคัญคือ

  1. สิ่งมีชีวิตและส่วนต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตมีความโน้มเอียงที่จะมีขนาดเพิ่มขึ้น
       2. การเกิดอวัยวะใหม่มีผลมาจากความต้องการใหม่ในการดำรงชีวิต
       3. อวัยวะใดที่ถูกใช้อยู่เสมอ มีความโน้มเอียงที่จะมีการเจริญและมีขนาดเพิ่มขึ้น อวัยวะใดไม่ค่อยได้ใช้จะเสื่อมหายไป ซึ่งพัฒนาไปเป็นกฎการใช้และไม่ใช้ (Law of Use and Disuse)
       4. การเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นทั้ง 3 ประการข้างต้น สามารถถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้ เรียกว่า กฎแห่งการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้นใหม่(Law of Inheritance of Acquired Characteristics) อันเป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะมากขึ้นตามระยะเวลา

มาร์กได้อธิบายลักษณะคอยาวของยีราฟว่า ยีราฟในอดีตนั้นคอสั้นกว่าปัจจุบัน ยีราฟต้องยืดคอขึ้นกินยอดไม้ที่อยู่สูง ๆ เมื่อเป็นเช่นนี้นาน ๆ จึงทำให้ลูกหลานยีราฟคอค่อย ๆ ยาวขึ้นและลักษณะดังกล่าวสามารถถ่ายทอดลักษณะไปสู่ลูกหลานได้ ในยุคนั้นได้รับการเชื่อถือมากแต่ในปัจจุบันความเชื่อนี้ได้หมดไปเนื่องจากการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตไม่ได้เกิดจากการฝึกปรือหรือการใช้อยู่เสมอ

ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วิน

       ชาร์ลส์ ดาร์วิน เป็นนักธรรมชาติวิทยาได้เดินทางไปกับเรือสํารวจ บีเกิล ของรัฐบาลอังกฤษ ซึ่งเดินทางไปสํารวจและทําแผนที่ของฝั่งของทะเลทวีปอเมริกาใต้ ดาร์วินได้ประสบการณ์ จากการศึกษาพืชและสัตว์ที่มีอยู่เฉพาะที่หมู่เกาะกาลาปากอส (Galapagos) แห่งเดียวในโลกดาร์วินได้สังเกตนกกระจอกที่อยู่บริเวณหมู่เกาะกาลาปากอสและนกฟินช์ (finch)หลายชนิดพบว่าแต่ละชนิดมีขนาดและรูปร่างของจงอยปากแตกต่างกัน ตามความ เหมาะสมแก่การที่จะใช้กินอาหารแต่ละประเภท นกฟินช์มีลักษณะคล้ายนกกระจอกมากแตกต่างกัน เฉพาะลักษณะของจงอยปากเท่านั้น ดาร์วินเชื่อว่าบรรพบุรุษของนกฟินช์บนเกาะกาลาปากอสน่าจะ สืบเชื้อสายมาจากนกฟินช์บนแผ่นดินใหญ่แต่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ทําให้ หมู่เกาะนี้แยกจากแผ่นดินใหญ่และเกิดการแปรผันทางพันธุกรรม ของบรรพบุรุษนกฟินช์ มาเป็นเวลานานจนเกิดวิวัฒนาการเป็นสปีชีส์ใหม่ขึ้น

นกฟินิกช์ชนิดต่างๆบนหมู่เกาะกาลาปากอส

ระบบประสาท

ระบบประสาท (Nervous System)

   


เซลล์ประสาท (Neuron หรือ Nerve Cell) ในระบบประสาทของคนประกอบด้วยเซลล์ประสาทประมาณ 10,000 ล้านถึง 100,000 ล้านเซลล์ โดยเซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะอยู่ในสมอง จากการศึกษาพบว่าในช่วงที่อยู่ในครรภ์ เซลล์ประสาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก คือ ประมาณ 250,000 เซลล์ต่อนาที      

      อันนี้เล่าขำๆ โชว์ความรู้ ตัวเลขอะไรไม่รู้วุ่นวาย ว่าม่ะ? ฮ่าๆๆ
      แต่อันนี้อยากให้จำ "เซลล์ประสาทของคนมีขนาดและรูปร่างแตกต่างกันออกไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับหน้าที่และตำแหน่งที่อยู่ของเซลล์ประสาทนั้น" :))
 

    
 
         1. ตัวเซลส์ (Cell body) เป็นจุดศูนย์กลางของเซลล์ประสาท ประกอบด้วย นิวเคลียส (nucleus) อยู่ตรงกลางเซลล์ ล้อมรอบด้วยของเหลวที่เรียกว่า ไซโตพลาส (cytoplast) มีผนังเซลล์ (cellmembrane) ทำหน้าที่เป็นผนังห่อหุ้มเซลล์
        2 . เดนไดรท์ (dendrite) เป็นเส้นใยที่ยื่นออกจากตัวเซลล์มีหน้าที่รับความรู้สึกมีกิ่งก้านสาขาเป็นแขนงสั้น ๆ มีลักษณะคล้ายรากแขนงของต้นไม้
        3. แอกซอน (axon) เป็นเส้นใยเดี่ยว ๆ ที่ยื่นออกจากตัวเซลล์ ทำหน้าที่ส่งความรู้สึกของเซลล์นั้นไปยังเซลล์ประสาทตัวอื่น ๆ แอกซอนมีเปลือกหุ้มเรียกว่า ไมอิลินชีท (myelin sheath) ปลายสุดของแอกซอนเป็นพุ่มต่อกับอวัยวะเรียกเอนด์บลาส (end brust) ใยแอกซอนจะมีความยาวมากเป็นพิเศษ แต่ละเซลล์จะมีเพียงเส้นเดียวเท่านั้น ปลายแขนงย่อยของแอกซอน ทุกแขนงจะมีตุ่มเล็ก ๆ เรียกว่าตุ่มปลายประสาท (terminal buttons) การทำงานของแอกซอนจะเกิดขึ้น เมื่อตัวเซลล์ได้รับกระแสประสาทความรู้สึกจากเดนไดรท์จากนั้นจะส่งกระแสความรู้สึกนั้นไปยังแอกซอน แล้วแอกซอนจะส่งกระแสประสาทความรู้สึกนั้น ต่อไปยังเซลล์ประสาทตัวอื่น ๆ หรือส่งไปยังอวัยวะต่าง ๆ ที่ต้องการให้เกิดความรู้สึก หรือแสดงปฏิกิริยาตอบสนอง

โครงสร้างและหน้าที่ในการลำเลียงน้ำและอาหารของพืช

โครงสร้างและหน้าที่ในการลำเลียงน้ำและอาหารของพืช

               พืชมีเนื้อเยื่อไซเล็ม (xylem) ทำหน้าที่ในการลำเลียงน้ำและแร่ธาตุต่างๆ จากรากขึ้นสู่ลำต้น ใบ และส่วนต่างๆ ของพืชไซเล็มประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ที่ตายแล้ว โพรโทพลาซึมของเซลล์สลายตัวไป จึงเกิดโพรงภายในเซลล์เพื่อจะทำหน้าที่หลักในการลำเลียงน้ำ  ไซเล็มประกอบด้วย เทรคีด (tracheid)  ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีรูปร่างยาว ปลายค่อนข้างแหลม ที่ผนังเซลล์มีสารพวกลิกนิน และ เวสเซลเมมเบอร์ (vessel member หรือ vessel element) เป็นเซลล์มีรูปร่างค่อนข้างสั้นและใหญ่กว่าเทรคีด  มีผนังหนาและมีสารพวกลิกนิน  ปลายเซลล์เวสเซลเมมเบอร์จะมีช่องทะลุถึงกัน  โดยเวสเซลเมมเบอร์หลายๆ เซลล์จะมาเรียงต่อกัน เรียกว่าเวสเซล (vessel)ทำให้มีลักษณะคล้ายท่อน้ำ  นอกจากนี้ไซเล็มยังมีเซลล์กลุ่มอื่นๆ ได้แก่ ไฟเบอร์ (fiber) ซึ่งเป็นเซลล์ที่ตายแล้วเช่นกันและมีพาเรงคิมา (parenchyma) ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีชีวิตทำหน้าที่ค้ำจุนให้ความแข็งแรงและช่วยในการลำเลียง

ภาพที่ 1 แสดงเทรคีดและเวสเซลเมมเบอร์

เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ในการ ลำเลียงอาหาร ได้แก่ โฟลเอ็ม (phloem) ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีชีวิตทำหน้าที่ลำเลียงอาหารจากใบไปสู่ส่วนต่างๆของ พืช  ประกอบด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกยาว เรียกว่า ซีฟทิวบ์เมมเบอร์ (sieve tube member) ซึ่งเมื่อเจริญเต็มที่นิวเคลียสจะสลายไป เหลือแต่ไซโทพลาซึมอยู่ชิดขอบเซลล์  ส่วนบริเวณกลางเซลล์เป็นแวคิวโอล  บริเวณปลายทั้ง 2 ด้านของซีฟทิวบ์เมมเบอร์จะเป็นบริเวณที่มีรูพรุนจำนวนมากคล้ายแผ่นตะแกรง เรียกว่า ซีฟเพลต (sieve plate) ซีฟทิวบ์เมมเบอร์หลายๆเซลล์มาเรียงต่อกัน เรียกว่าซีฟทิวบ์  นอกจากนี้ยังมีเซลล์ที่อยู่ติดกับซีฟทิวบ์เมมเบอร์ เรียกว่า คอมพาเนียนเซลล์ (companion cell) เป็นเซลล์ที่มีรูปร่างยาว ผนังค่อนข้างเป็นเหลี่ยม ปลายแหลม  ภายในเซลล์มีนิวเคลียสใหญ่ มีโพรโทพลาซึมเข้มข้น ทำหน้าที่คอยช่วยเหลือการทำงานของซีฟทิวบ์เมมเบอร์ นอกจากนี้ยังมีเซลล์พวกไฟเบอร์และพาเรงคิมาซึ่งช่วยเสริมความแข็งแรง และช่วยในการลำเลียงอาหาร

ก. ภาพตัดตามยาว           ข. ภาพตัดตามขวางแสดงให้เห็นรูพรุนบริเวณผนังเซลล์ของซีฟทิวบ์เมมเบอร์

ภาพที่ 2  ซีฟทิวบ์เมมเบอร์และคอมพาเนียนเซลล์

การจัดเรียงตัวของไซเล็มและโฟล เอ็มในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวและใบเลี้ยงคู่ จะแตกต่างกัน ดังภาพที่ 3 ในรากของพืชใบเลี้ยงคู่  ไซเล็มจะอยู่ตรงกลางเรียงเป็นแฉก (arch) คล้ายรูปดาว ส่วนโฟลเอ็มเรียงตัวอยู่ระหว่างแฉก จำนวนแฉกมีประมาณ 1 – 6 แฉก โดยมากมักมี 4 แฉก ส่วนรากของพืชใบเลี้ยงเดี่ยวมีจำนวนแฉกมากกว่า

ก. ใบเลี้ยงเดี่ยว           ข. ใบเลี้ยงคู่

ภาพที่ 3 โครงสร้างของรากพืชตัดตามขวาง

ส่วนในลำต้น การจัดเรียงตัวของเนื้อเยื่อลำเลียงน้ำและอาหารในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะกระจาย อยู่ทั่วไปในชั้นคอร์เทกซ์  ส่วนในลำต้นของพืชใบเลี้ยงคู่จะเรียงกันเป็นวง โดยไซเล็มอยู่ด้านในและ โฟลเอ็มอยู่ด้านนอก เรียงตัวในแนวรัศมีเดียวกัน โดยมีแคมเบียมคั่นอยู่ตรงกลาง ดังภาพที่ 4

ก. ใบเลี้ยงเดี่ยว               ข. ใบเลี้ยงคู่

ภาพที่ 4  โครงสร้างของลำต้นพืชตัดตามขวาง

การดูดน้ำของพืช (water absorption) พืชดูดน้ำเข้าทางรากโดยขนราก (root hair) โมเลกุลของน้ำเข้าสู่เซลล์พืชในชั้นคอร์เทกซ์ได้ 2 ทาง คือ ทางอะโพพลาสต์ (apoplast) เป็นการที่โมเลกุลของน้ำเคลื่อนผ่านเข้าทางส่วนที่ไม่มีชีวิตของเซลล์รากคือ บริเวณผนังเซลล์และช่องระหว่างเซลล์ ส่วนอีกทางหนึ่งคือทางซิมพลาสต์(symplast)  เป็นการที่โมเลกุลของน้ำเคลื่อนเข้าสู่ภายในเซลล์พืชจากเซลล์ขนรากผ่านเข้า ในเซลล์ของชั้นคอร์เทกซ์ โดยผ่านเข้าสู่โพรโทพลาสซึม แวคิวโอล ซึ่งน้ำเคลื่อนจากเซลล์หนึ่งไปสู่อีกเซลล์หนึ่งโดยผ่านทางพลาสโมเดสมาตา (plasmodesmata)

จะเห็นว่าเป็นการผ่านไปตามส่วนที่มีชีวิตของพืช การเคลื่อนไปของโมเลกุลน้ำเป็นการเคลื่อนที่ไปโดยการแพร่และออสโมซิสประกอบ กับคุณสมบัติของน้ำและการเคลื่อนของโมเลกุลน้ำจะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มี ค่าวอเตอร์โพเทนเชียล (water potential) สูงไปยังบริเวณที่มีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลต่ำ  ซึ่งปกติดินที่มีน้ำอิ่มตัวจะมีค่าวอเตอร์โพเทนเชียลสูงกว่าวอเตอร์โพเท นเชียลภายในราก

จะเห็นว่าการเคลื่อนของโมเลกุลน้ำ รวมทั้งแร่ธาตุที่เข้าทางอะโพพลาสต์ จะเคลื่อนที่ผ่านได้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมีแรงต้านทานน้อยกว่าทางซิมพลาสต์ ซึ่งอาจต้องใช้พลังงานร่วมด้วย จนในที่สุดโมเลกุลน้ำจะผ่านเข้าในเอนโดเดอร์มิส

สารพันธุกรรม

สารพันธุกรรม 

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นกรดนิวคลีอิกชนิดหนึ่งที่พบในเซลล์สิ่งมีชีวิต ดีเอ็นเอเป็นสารพันธุกรรม ทำหน้าที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรม ทำให้สิ่งมีชีวิตแต่ละตัวแตกต่างกัน

เมื่อตรวจดูนิวเคลียสของเซลล์ ด้วยกล้องจุลทรรศน์จะพบโครโมโซม (chromosome) ซึ่งในเวลาส่วนใหญ่โครโมโซมจะอยู่ในสภาพคลายตัวออกเป็นโครมาทิน (chromatin) มีลักษณะเป็นสายยาวคล้ายเส้นด้าย เมื่อโครมาทินคลายตัวออกไปอีก จะเห็นคล้ายกับมีลูกปัดร้อยอยู่บนเส้นด้ายบางๆ ส่วนที่คล้ายลูกปัดนี้เรียกว่านิวคลีโอโซม (nucleosome) ประกอบด้วยดีเอ็นเอสายยาวพันล้อมรอบโปรตีนชื่อ ฮิสโทน (histone) และเมื่อแยกส่วนที่เป็นโปรตีนออกจากนิวคลีโอโซม ก็จะเหลือเฉพาะดีเอ็นเอ

โครง สร้างดีเอ็นเอประกอบด้วยพอลีนิวคลีโอไทด์ 2 สายเรียงคู่ขนานในทิศทางตรงข้ามกัน มีลักษณะเป็นเกลียวคู่ หรือ ดับเบิลเฮลิกซ์ (double helix) คล้ายบันไดเวียน

สายพอลีนิวคลีโอไทด์เกิดจากหน่วยย่อยของนิวคลีโอไทด์มาเรียงต่อกัน นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่
1.  ฟอสเฟต (PO4)
2.  น้ำตาล (sugar) ที่มีคาร์บอน 5 อะตอม ชนิดดีออกซีไรโบส (deoxyribose)
3.  เบส (base) แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ พิวรีน (purine) ได้แก่ อะดีนีน (adenine : A) กับกัวนีน (guanine : G) และไพริมิดีน (pyrimidine) ได้แก่ ไซโทซีน (cytosine : C) กับ ไทมีน (thymine : T)

โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์
ใน แต่ละนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟตจะจับกับน้ำตาลที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 5 เรียกว่า 5 - prime (5´) และระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่เรียงต่อกัน ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์โมเลกุลหนึ่งจะจับกับน้ำตาลของ
นิวคลีโอไทด์โมเลกุลถัดไปที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 3 เรียกว่า 3 - prime (3´) ดังนั้น เมื่อนิวคลีโอไทด์
ต่อกันเป็นสายยาว ปลายสายเปิดด้านหนึ่งจะเป็น 5´ และปลายสายเปิดอีกด้านหนึ่งจะเป็น 3´

การเรียงต่อกันของนิวคลีไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอ

ในธรรมชาติ โมเลกุลดีเอ็นเอจะอยู่ในสภาพที่มีพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายคู่สมกันเรียงขนานในทิศทางตรงข้ามกัน ดังนั้น ถ้าสายหนึ่งมีทิศทางการต่อลำดับนิวคลีโอไทด์จาก 5´ 3´ อีกสายหนึ่งจะมีทิศทางจาก 3´ 5´ ทั้งนี้ โดยมีการยึดเกาะกันระหว่างเบสพิวรีนกับเบสไพริมิดีนที่เป็นคู่สมกันด้วย นั่นคือ A จับกับ T และ G จับกับ C เสมอ

ดีเอ็นเอประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายคู่สม

ในการสร้างสิ่ง มีชีวิตรุ่นใหม่ ข้อมูลทางพันธุกรรมที่เก็บไว้ในโมเลกุลดีเอ็นเอของรุ่นพ่อแม่จะต้องส่งต่อไป ยังรุ่นลูก ซึ่งในระยะแรกของการแบ่งเซลล์ ดีเอ็นเอจะมีการจำลองตัวเอง เรียกกระบวนการนี้ว่า การจำลองดีเอ็นเอ (DNA replication) โดยสายดีเอ็นเอคลายตัวออกตามยาวคล้ายกับการรูดซิบ แต่ละสายจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบในการสร้างดีเอ็นเอสายใหม่ขึ้น เกิดเป็นสายดีเอ็นเอ 2 สายที่เหมือนกัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน นั่นคือ ถ้าดีเอ็นเอสายแม่แบบมีทิศทาง 5´ 3´ ดีเอ็นเอสายคู่สมมีทิศทาง 3´ 5´ และถ้าดีเอ็นเอสายแม่แบบมีทิศทาง 3´ 5´ ดีเอ็นเอสายคู่สมมีทิศทาง 5´ 3´

การจำลองดีเอ็นเอ