การคัดเลือกโดยธรรมชาติ: ความหมาย ทฤษฎีของดาร์วิน ตัวอย่างและข้อเท็จจริง

แนวคิดการคัดเลือกโดยธรรมชาติได้รับการเสนอครั้งแรกอย่างเป็นทางการในการประชุมทางชีววิทยาของ Linnean Society เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2401 ได้มีการนำเสนอบทความร่วมในเรื่องนี้และตีพิมพ์ในภายหลัง รวมผลงานจาก Charles Darwin และ อัลเฟรด รัสเซล วอลเลซ.

ชายทั้งสองเขียนเกี่ยวกับแนวคิดที่ว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติมีส่วนทำให้เกิดวิวัฒนาการของโลกผ่านทาง การอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุด. นักวิทยาศาสตร์ในขณะนั้นตระหนักว่าวิวัฒนาการเกิดขึ้น แต่ไม่รู้ว่าสปีชีส์วิวัฒนาการอย่างไร

หลังจากแนะนำการคัดเลือกโดยธรรมชาติแล้ว ดาร์วินได้อธิบายเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วยทฤษฎีวิวัฒนาการและหนังสือของเขา เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสายพันธุ์เผยแพร่เมื่อ พ.ศ. 2402 งานของเขากับนกฟินช์ของดาร์วินและความคิดของเขาเกี่ยวกับ การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด อธิบายกลไกของการคัดเลือกโดยธรรมชาติและวิธีการที่มันสามารถนำไปสู่การงอกของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด

วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงสะสมในลักษณะของสิ่งมีชีวิตหรือประชากรในรุ่นต่อไป บางครั้งก็สรุปเป็น สืบเชื้อสายด้วยการปรับเปลี่ยน. การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นหนึ่งในกลไกที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการ

ในการเป็นคุณลักษณะเฉพาะหรือคุณลักษณะที่ก่อให้เกิดการคัดเลือกโดยธรรมชาติ คุณลักษณะนั้นจะต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• มรดก ลักษณะหนึ่งสามารถมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติหากถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูกหลาน
• ฟังก์ชันการทำงาน คุณสมบัติต้องมีฟังก์ชัน ลักษณะต้องทำอะไรบางอย่างเพื่อให้การคัดเลือกโดยธรรมชาติเกิดขึ้น
• ความได้เปรียบ. ในการคัดเลือกเพื่อส่งต่อให้ทายาท ลักษณะนี้จะต้องให้ความได้เปรียบกับสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ หรือทำให้สิ่งมีชีวิตมีความเหมาะสมสำหรับการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมของมันมากขึ้น
• แหล่งกำเนิด ลักษณะนี้จะต้องทำให้สิ่งมีชีวิตมีวิวัฒนาการเพราะมันทำให้สิ่งมีชีวิตที่มีความเหมาะสมสำหรับการอยู่รอดมากขึ้น หากสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากกลไกอื่น เช่น การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ก็ไม่ใช่เพราะการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

จากบันทึกซากดึกดำบรรพ์ เป็นที่แน่ชัดว่าชนิดพันธุ์เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาและชนิดพันธุ์ใหม่พัฒนาในขณะที่บางชนิดตายไป ก่อนดาร์วินไม่มีคำอธิบายว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะเกิดขึ้นได้อย่างไร

ทฤษฎีวิวัฒนาการ อธิบายถึงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อลักษณะของบุคคลบางสายพันธุ์กลายเป็นเด่นและ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ อธิบายว่าความเด่นนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

ดาร์วินศึกษาการคัดเลือกโดยธรรมชาติในนกฟินช์ แม้ว่ากลไกอื่น เช่น การกลายพันธุ์จะเปลี่ยนประชากร หากการกลายพันธุ์ไม่ได้ให้ความได้เปรียบตามธรรมชาติ มันก็อาจตายได้เนื่องจากการคัดแยกโดยธรรมชาติ

ภายในสปีชีส์หนึ่ง ประชากรทั่วไปรวมถึงบุคคลที่มีลักษณะแตกต่างกันเพราะได้รับครึ่งหนึ่งของพวกมัน รหัสพันธุกรรม จากพ่อและอีกครึ่งหนึ่งจากแม่ สำหรับลักษณะที่มีพื้นฐานทางพันธุกรรม การรวมกันของยีนจากพ่อแม่นี้ส่งผลให้เกิดลักษณะที่หลากหลายในปัจเจกของประชากร

การรวมกันของคุณลักษณะในบางคนทำให้พวกเขาได้เปรียบในการมองหาอาหาร การสืบพันธุ์ หรือต้านทานผู้ล่าหรือโรค บุคคลอื่นได้รับลักษณะที่ทำให้พวกเขาเสียเปรียบ

บุคคลที่ได้เปรียบจะมีอายุยืนยาวขึ้นและให้กำเนิดลูกหลานมากขึ้น ลูกหลานของพวกเขาส่วนใหญ่จะได้รับยีนที่ส่งผลในลักษณะที่ได้เปรียบ เมื่อเวลาผ่านไป ประชากรส่วนใหญ่จะพัฒนาไปพร้อมกับคุณลักษณะที่ได้เปรียบ และลักษณะที่เสียเปรียบจะหายไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติได้คัดเลือก บุคคลที่มีคุณสมบัติเชิงบวก.

ในปี ค.ศ. 1831 กองทัพเรืออังกฤษได้ส่งเรือสำรวจ HMS Beagle ไปสำรวจแผนที่ทั่วโลก Charles Darwin ขึ้นเรือในฐานะนักธรรมชาติวิทยาที่ได้รับมอบหมายให้สังเกตสัตว์และพืชในท้องถิ่น การเดินทางใช้เวลาห้าปีและใช้เวลามากตามชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิกของอเมริกาใต้

เมื่อออกจากอเมริกาใต้เพื่อข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกไปยังนิวซีแลนด์ เรือลำนี้ใช้เวลาห้าสัปดาห์ในการสำรวจหมู่เกาะกาลาปากอส ในขณะที่เขาทำทุกที่ ดาร์วินจดบันทึกอย่างละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของพืชและสัตว์ที่เขาพบ ในที่สุดบันทึกเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาแนวคิดเรื่องการคัดเลือกโดยธรรมชาติและทฤษฎีวิวัฒนาการของเขา

ย้อนกลับไปในอังกฤษ ดาร์วินและนักปักษีวิทยาตรวจสอบบันทึกของดาร์วินเกี่ยวกับนกฟินช์ของหมู่เกาะกาลาปากอส เห็นได้ชัดว่าหมู่เกาะเหล่านี้เป็นที่อยู่อาศัยของนกฟินช์ 13 สายพันธุ์ในขณะที่พื้นที่ใกล้เคียงที่สุดในอเมริกาใต้ที่อยู่ห่างออกไป 600 ไมล์มีเพียงสายพันธุ์เดียวเท่านั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสายพันธุ์คือ ขนาดและรูปร่างของจะงอยปาก.

การวิเคราะห์บันทึกของดาร์วินทำให้เขาสรุปได้ดังนี้:

• ฟินช์มี จะงอยปากที่แตกต่างกัน เพราะพวกเขาอาศัยอยู่บนเกาะต่างๆใน สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน.
• สิ่งแวดล้อมไม่ได้ทำให้เกิดความแตกต่างในปากนกเพราะไม่มีกลไกสำหรับอิทธิพลดังกล่าว
• ลักษณะจะงอยปากที่แตกต่างกันต้องมีอยู่ในประชากรนกฟินช์ดั้งเดิม
• เมื่อนกฟินช์จากประชากรดั้งเดิมมาอาศัยอยู่บนเกาะ นกฟินช์มีจงอยปาก ปรับให้เข้ากับแหล่งอาหารในท้องถิ่นได้ดีที่สุด จะได้เปรียบ
• นกฟินช์ที่มีจงอยปากที่เหมาะสมที่สุดกับแหล่งอาหารบนเกาะของพวกมัน อยู่รอดได้ในจำนวนที่มากขึ้น กว่านกฟินช์ที่ปรับตัวได้น้อย
• ในที่สุด ในหลายชั่วอายุคน ฟินช์บนเกาะจะก่อตัวเป็นสายพันธุ์ที่แตกต่างกับ a ขนาดและรูปร่างของจงอยปากที่ชัดเจนเพราะครีบที่มีจงอยปากนั้นจะเหมาะสมที่สุดสำหรับพวกมัน สิ่งแวดล้อม

ด้วยข้อสรุปเหล่านี้ ดาร์วินอธิบายวิวัฒนาการของจงอยปากนกกระจอกในหมู่เกาะกาลาปากอสโดยเสนอposing กลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติ. ท่านสรุปกลไกนี้ว่า การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุดโดยที่ฟิตเนสถูกกำหนดเป็น ความสำเร็จในการสืบพันธุ์.

สำหรับข้อสรุปของเขา ดาร์วินอาศัยบันทึกของเขา การสังเกตของเขาเอง และการตีความงานเขียนของ Thomas Robert Malthus Mal. Malthus เป็นนักวิชาการชาวอังกฤษที่ตีพิมพ์ทฤษฎีของเขาในปี 1798 ว่าการเติบโตของประชากรจะแซงหน้าแหล่งอาหารเสมอ ผลที่ตามมาก็คือ ในประชากรใด ๆ บุคคลจำนวนมากจะเสียชีวิตเนื่องจากการแข่งขันในการจัดหาอาหารอย่างจำกัด

ข้อสังเกตสามประการที่ทำให้ดาร์วินสามารถพัฒนาทฤษฎีวิวัฒนาการและการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ได้แก่

1. บุคคลในประชากรมีลักษณะที่แตกต่างกัน เช่น สี พฤติกรรม ขนาดและรูปร่างอันเนื่องมาจากความแปรผันทางพันธุกรรม
2. ลักษณะบางอย่างถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูกหลานและเป็นมรดกตกทอด
3. พ่อแม่ในประชากรมีบุตรมากเกินไปจนบางคนไม่สามารถอยู่รอดได้

จากการสังเกตเหล่านี้ ดาร์วินเสนอว่าบุคคลที่มีคุณสมบัติที่ทำให้พวกเขาฟิตสมบูรณ์จะเป็นคนที่อยู่รอดในขณะที่ผู้ที่พอดีน้อยที่สุดจะตาย เมื่อเวลาผ่านไป ประชากรจะถูกครอบงำโดยบุคคลที่มีลักษณะที่ทำให้พวกเขาฟิตขึ้น

ประชากรของแบคทีเรียแสดงการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่แข็งแกร่งมากเพราะสามารถขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็ว พวกเขามักจะทวีคูณจนกว่าจะถึงข้อจำกัด เช่น การขาดแคลนอาหาร พื้นที่ หรือทรัพยากรอื่นๆ เมื่อถึงจุดนั้น แบคทีเรียที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่สุดจะอยู่รอดในขณะที่ส่วนที่เหลือจะตาย

ตัวอย่างหนึ่งของการคัดเลือกโดยธรรมชาติในแบคทีเรียคือการพัฒนาของ ดื้อยาปฏิชีวนะ. เมื่อแบคทีเรียทำให้เกิดการติดเชื้อและบุคคลนั้นได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ แบคทีเรียใดๆ ที่มีลักษณะต้านทานต่อยาปฏิชีวนะจะอยู่รอดในขณะที่ตัวอื่นๆ จะตายหมด การแพร่กระจายของแบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะเป็นปัญหาทางการแพทย์ที่สำคัญ

พืชมีวิวัฒนาการเพื่อให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ พืชบางชนิดพัฒนาสีของดอกไม้เพื่อดึงดูดแมลงผสมเกสรบางชนิด และพัฒนากลไกพิเศษเพื่อกระจายเมล็ดพืช พวกเขาต้องปรับตัวให้เข้ากับแสงแดดไม่มากก็น้อยและต่อสู้กับศัตรูพืช

กระบองเพชรเป็นตัวอย่างของการคัดเลือกโดยธรรมชาติในพืช ในทะเลทรายที่พวกมันอาศัยอยู่ มีแสงแดดส่องถึงมาก มีน้ำน้อย และบางครั้งสัตว์ก็ชอบกินเนื้อชุ่มฉ่ำ

เป็นผลให้กระบองเพชรได้พัฒนาร่างที่กะทัดรัดหรือใบเล็กฉ่ำที่มีผิวหนังหนาเพื่อป้องกันแสงแดดที่แรงและลดการสูญเสียน้ำ พวกมันยังสามารถกักเก็บน้ำและมีหนามแหลมแหลมเพื่อกีดขวางสัตว์ กระบองเพชรที่มีลักษณะเหล่านี้เหมาะสมที่สุดและยังคงพัฒนาอยู่

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงในไร่มัสตาร์ดที่เกิดจากภัยแล้งในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ เพื่อความอยู่รอดในฤดูแล้ง พืชจะต้องเติบโต ออกดอก และแจกจ่ายเมล็ดพืชอย่างรวดเร็ว พืชมัสตาร์ดในไร่ของแคลิฟอร์เนียตอนใต้ที่ออกดอกเร็วเริ่มมีความโดดเด่นในขณะที่การออกดอกในเวลาต่อมาก็หมดไป

สัตว์มีขอบเขตมากขึ้นในการมีอิทธิพลต่อการอยู่รอดของพวกมัน เนื่องจากพวกมันสามารถมีส่วนร่วมในรูปแบบพฤติกรรมที่ซับซ้อนได้ ลักษณะที่กำหนดความฟิตจัดอยู่ในสามประเภทหลัก ความสามารถในการหาอาหารเพียงพอผ่านการล่าสัตว์หรือการหาอาหารเป็นกุญแจสำคัญในการอยู่รอด

สัตว์ส่วนใหญ่มี นักล่าและลักษณะเฉพาะทำให้หลีกเลี่ยงการถูกกินได้ ในที่สุด ความสามารถในการค้นหาและดึงดูดคู่ครองช่วยให้พวกเขาส่งต่อคุณลักษณะเชิงบวกไปสู่ลูกหลาน

ลักษณะทั่วไปที่มีอิทธิพลต่อการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ได้แก่ :

• การเคลื่อนไหว ความสามารถในการวิ่ง ว่ายน้ำ หรือบินได้เร็ว กำหนดว่าสัตว์สามารถล่าได้สำเร็จหรือหนีผู้ล่า
• ลายพราง. หากสัตว์สามารถซ่อนตัวได้สำเร็จ มันสามารถหลบเลี่ยงผู้ล่าหรือซุ่มโจมตีเหยื่อได้
• ภูมิคุ้มกัน สัตว์บางชนิดจะต้านทานโรคได้ดีกว่าสัตว์อื่นๆ และจะอยู่รอดได้
• ความแข็งแกร่ง การแข่งขันเพื่อคู่ครองมักเกี่ยวข้องกับการทดสอบความแข็งแกร่งกับสมาชิกคนอื่นในสายพันธุ์เดียวกัน
• ความรู้สึก สัตว์ที่มองเห็น ดมกลิ่น หรือได้ยินได้ดีขึ้น อาจมีโอกาสรอดชีวิตมากขึ้น
• ลักษณะทางเพศ การคัดเลือกโดยธรรมชาติในสัตว์ขึ้นอยู่กับการสืบพันธุ์ที่ประสบความสำเร็จหลังจากดึงดูดคู่ครอง

สัตว์มีวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่อง อย่างแรกเลยต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่กำหนด จากนั้นหากสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ การคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการในประชากรที่มีอยู่และยังสามารถสนับสนุนสปีชีส์หนึ่งมากกว่าอีกสปีชีส์หนึ่งได้หากสองสปีชีส์แข่งขันกันในพื้นที่และทรัพยากรเดียวกัน

การคัดเลือกโดยธรรมชาติในสัตว์จะมองเห็นได้ดีที่สุดเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปในทางใดทางหนึ่ง และสัตว์ที่มีลักษณะเฉพาะจะมีความเหมาะสมมากขึ้นและในไม่ช้าก็กลายเป็นสัตว์ที่โดดเด่น

ตัวอย่างเช่น มอดพริกไทยดำในลอนดอนมีสีอ่อนและมีจุดด่างดำ ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรม อาคารต่างๆ ก็มืดลงด้วยเขม่า นกสามารถมองเห็นแมลงเม่าสีอ่อนบนพื้นหลังสีเข้มได้อย่างง่ายดาย และในไม่ช้าก็เหลือเพียงแมลงเม่าสีเข้มเท่านั้น การคัดเลือกโดยธรรมชาติชอบแมลงเม่าที่มีจุดด่างดำมากขึ้นเรื่อยๆ

ในอีกตัวอย่างหนึ่ง สมมติว่าแมลงบางตัวสามารถต้านทานสารเคมีกำจัดศัตรูพืชได้อย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะมีเพียงไม่กี่คนที่ดื้อยา ส่วนที่เหลือก็จะตาย และแมลงที่ดื้อยาก็จะอยู่รอด แมลงมักให้กำเนิดลูกหลานจำนวนมาก ดังนั้นแมลงที่มียีนต้านทานจะเข้ายึดครองอย่างรวดเร็ว

ในตัวอย่างการกำหนดลักษณะการสืบพันธุ์ นกยูงเพศเมียเลือกคู่ครองโดยพิจารณาจากขนาดและความสว่างของหาง หลังจากผลกระทบของ การคัดเลือกโดยธรรมชาติทุกวันนี้นกยูงตัวผู้เกือบทั้งหมดมีหางขนาดใหญ่สีสดใส

ในขณะที่ดาร์วินเป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีในผลงานตีพิมพ์ของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีวิวัฒนาการ การคัดเลือกโดยธรรมชาติที่มีอำนาจในการเปลี่ยนแปลงและการปรับตัวในสายพันธุ์ กระดาษของชาร์ลส์ ดาร์วินในปี ค.ศ. 1858 โดยได้รับความช่วยเหลือจากอัลเฟรด รัสเซล วอลเลซ ซึ่งบทความดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์พร้อมๆ กัน เปลี่ยนวิธีที่ผู้คนมองวิวัฒนาการและการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติของพืชและสัตว์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องรอบ ๆ พวกเขา