ทฤษฎีลามาร์ค ทฤษฎีดาร์วิน และทฤษฎีวิเคราะห์ของวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิต

วิวัฒนาการทางชีวิวิทยาของสิ่งมีชีวิต (Biological evolution; organic evolution) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของประชากรสิ่งมีชีวิตไปตามกาลเวลา จนทำให้สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นมีลักษณะปละพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิม หากเกิดการเปลี่ยนแปลงมากจะทำให้มีสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่เกิดขึ้นได้ สิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่เกิดขึ้นก็จะมีวิวัฒนาการต่อไปอีก จากการที่สิ่งมีชีวิตได้ถืออำเนิดขึ้นมาบนโลกตั้งแต่เมื่อประมาณ 4,000 ล้านปีมาแล้ว สิ่งมีชีวิตจึงมีวิวัฒนาการมาเป็นเวลานานจนทำให้ปัจจุบันมีสิ่งมีชีวิตมากมายหลายชนิดอาศัยอยู่บนโลกนี้

ในอดีตผู้คนจำนวนมากไม่เชื่อในเรื่องวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ได้หาหลักฐานมายืนยันเพื่อพิสูจน์ว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดขึ้นจริง และยังพยายามอธิบายว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จึงถือว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นข้อเท็จจริง และยอมรับว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นจริง

1.แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ในอดีตมักมีผู้เชื่อว่าอำนาจเหนือธรรมชาติบันดาลให้เกิดสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นมนุษย์ สัตว์ และพืชชนิดต่าง ๆ ในสมัยโบราณนักปราชญ์ชาวกรีกหลายคน เช่น อแนกสิมานเดอร์ (Anaximander) เมื่อ 600-400 ปีก่อนคริสต์ศักราช กล่าวว่า แรกเริ่มนั้นมนุษย์มีชีวิตอยู่ในน้ำเยี่ยงปลา ต่อมามีการเปลี่ยนแปลงผิวหนังจากที่เป็นเกล็ดมาเป็นผิวหนังเพื่อการดำรงชีพบนบก และเมื่อ 510-428 ปีก่อนคริสต์ศักราช อแนกซากอรัส (Anaxagoras) ได้เสนอว่าชีวิตน่าจะเกิดจากเมฆและฝน ต่อมาเมื่อ 384-322 ปีก่อนคริสต์ศักราช..อริสโตเติล (Aristotle) ได้เสนอว่า สิ่งมีชีวิตอุบัติขึ้นจากดินและเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ นั้นเกิดขึ้นมาโดยมีจุดมุ่งหมายที่แน่นอน ทั้งยังยอมรับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตจากลักษณะที่ง่ายมาเป็นลักษณะที่ซับซ้อนและสมบูรณ์มากกว่า

2.ทฤษฎีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
แม้ว่าในช่วงแรกมีผู้พยายามอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นมาได้อย่างไรอยู่หลายคน แต่ส่วนใหญ่ก็เน้นไปที่กำเนิดของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ไม่ได้สนใจว่าสิ่งมีชีวิตเมื่อเกิดขึ้นมาแล้วจะมีการเปลี่ยนแปลงไปได้หรือไม่ จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 17 เป็นต้นมา แนวคิดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะของสิ่งมีชีวิตจึงได้รับการยอมรับกันมากขึ้น แต่ก็ยังไม่มีใครสามารถอธิบายให้เป็นที่ยอมรับกันทั่วไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นมาได้อย่างไรและมีการเปลี่ยนแปลงไปได้อย่างไร

2.1ทฤษฎีของลามาร์ค (Lamarckism) สิ่งหนึ่งที่ทำให้พัฒนาการของความรู้และแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการในอดีตมีอุปสรรค คือ อิทธิพลของความเชื่อทางศาสนา ซึ่งมักจะเชื่อว่าเทพเจ้าหรือพระเจ้าเป็นผู้ดลบันดาลให้เกิดสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ ลามาร์ค (Jean Baptiste de Lamarck) เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่กล้ายืนยันและกล่าวถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตอย่างเป็นเรื่องเป็นราว แม้ว่าก่อนหน้านั้นมีผู้เสนอแนวคิดหรือกล่าวถึงวิวัฒนาการกันบ้างแล้ว แต่ไม่มีใครกล่าวถึงอย่างจริงจังเท่ากับลามาร์ค อย่างไรก็ตามลามาร์คไม่ได้รับการยกย่องให้เป็นพิดาของการศึกษาวิวัฒนาการ เนื่องจากทฤษฎีวิวัฒนาการของลามาร์คมีเนื้อหาส่วนใหญ่ที่ไม่ถูกต้องและไม่เป็นที่ยอมรับกันในปัจจุบันแล้ว

ลามาร์คไม่ได้อธิบายว่าสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ บนโลกนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร แต่ลามาร์คเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ที่อาจเกิดจากการสร้างของพระเจ้าก็ได้ เมื่อเกิดขึ้นแล้วไม่ได้สูญพันธุ์ไปไหน เพียงแต่มีการเปลี่ยนแปลงไปเพื่อให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่อาศัยอยู่ ลามาร์คยังเชื่อด้วยว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นพยายามปรับตัวให้ดีขึ้นจนสมบูรณ์ที่สุด ไม่ว่าการปรับตัวนั้นจะเกิดจากพลังเหนือธรรมชาติหรือพลังพิเศษที่มีอยู่ในตัวของสิ่งมีชีวิตเอง ลามาร์คเชื่อในหลักการ 2 ประการที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิต ซึ่งผู้คนจำนวนมากในสมัยของลามาร์คก็คุ้นเคยกันดี ได้แก่

(1)หลักการของการใช้และไม่ใช้ (The principle of use and disuse) การใช้อวัยวะอย่างใดอย่างหนึ่งอย่างสม่ำเสมอจะทำให้อวัยวะนั้นค่อย ๆ แข็งแรงขึ้น ใหญ่ขึ้น หรือพัฒนาดีขึ้น การเปลี่ยนแปลงนั้นจะเกิดมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการใช้อวัยวะนั้นมากน้อยแค่ไหน ขณะเดียวกันอวัยวะที่ไม่ค่อยได้ใช้ก็จะค่อย ๆ อ่อนแอลงมีขนาดเล็กลง และหายไปในที่สุด
(2)หลักการถ่ายทอดลักษณะที่เกิดขึ้น (The inheritance of acquired characters) การมีอวัยวะที่พัฒนาดีขึ้นหรือเลวลงในตอนที่มีชีวิตอยู่นั้นสามารถถ่ายทอดต่อไปยังลูกหลานได้โดยการสืบพันธุ์ หลักการข้อนี้ของลามาร์คไม่มีข้อเท็จจริงที่จะพิสูจน์ได้ แม้จะมีพ่อเป็นนักกีฬาที่มีกล้ามเนื้อใหญ่แข็งแรง แต่ถ้าลูกชายไม่ออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาเหมือนพ่อก็จะไม่มีกล้ามเนื้อที่ใหญ่และแข็งแรงเหมือนพ่อ เช่นเดียวกับผู้หญิงที่ฉีดซิลิโคน (Silicone) เสริมให้หน้าอกใหญ่ขึ้นก็ไม่สามารถถ่ายทอดลักษณะหน้าอกที่ใหญ่ด้วยวิธีนี้ไปยังลูกสาวของตนเองได้
ลามาร์คยกตัวอย่างว่าซากยีราฟในอดีตนั้นคอสั้นกว่ายีราฟในปัจจุบัน แสดงว่ายีราฟในอดีตมีคอสั้น แต่ต่อมาเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมให้ใบไม้ใบหญ้าตามพื้นดินหรือที่อยู่ต่ำใกล้พื้นดินลดน้อยลงยีราฟต้องแก่งแย่งแข่งขันในการกินกันมากขึ้น จึงพยายามเขย่งและยึดคอเพื่อกินใบไม้ที่อยู่สูง การทำเช่นนี้เป็นประจำทำให้ขาหน้าและคอของแต่ละตัวยาวขึ้นบ้างเล็กน้อย และได้ถ่ายทอดลักษณะขาหน้าและคอที่ยาวขึ้นนี้ไปให้ลูกด้วย ดังนั้นลูกหลานยีราฟจึงมีขาหน้าและคอยาวขึ้นเรื่อย ๆทีละเล็กทีละน้อย จนกระทั่งมีขาหน้ายาวกว่าขาหลังและมีคอที่ยาวมาก กลไกการเกิดวิวัฒนาการตามทัศนะของลามาร์คเช่นนี้ไม่เป็นที่ยอมรับกันแล้วในปัจจุบัน

2.2ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (The theory of natural selection) ผู้ที่เสนอกลไกการเกิดวิวัฒนาการซึ่งเป็นที่ยอมรับและใช้เป็นรากฐานของทฤษฎีวิวัฒนาการที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คือ ชาร์ลส์ ดาร์วิน (Charles Darwin) นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ แต่เดิมดาร์วินไม่เคยเชื่อในวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต แต่หลังจากเดินทางไปกับเรือบีเกิล (H.M.S.Beagle) เพื่อสำรวจดินแดนหลายแห่งทั่วโลกเป็นเวลาถึง 5 ปี ดาร์วินจึงเชื่อว่าวิวัฒนาการเกิดขึ้นจริง และการเดินทางไปกับเรือบีเกิลยังทำให้ดาร์วินได้แนวคิดสำคัญที่ช่วยให้สามารถอธิบายการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้ในเวลาต่อมา แนวคิดที่สำคัญนั้นเกี่ยวข้องกับอายุที่แท้จริงของโลก ซากดึกดำบรรพ์และความคล้ายคลึงหรือแตกต่างของสิ่งมีชีวิตในบริเวณต่าง ๆ ดาร์วินใช้เวลาส่วนใหญ่ของชีวิตที่เหลืออยู่ในการรวบรวมข้อมูลเพื่อยืนยันและเป็นหลักฐานสนับสนุนว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นจริง ทั้งยังได้ศึกษาเกี่ยวกับการผสมพันธุ์และคัดเลือกพันธุ์พืชและสัตว์โดยมนุษย์ด้วย

ดาร์วินไม่เห็นด้วยกับแนวความคิดของลามาร์ค และได้พัฒนาทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (Natural selection) เพื่อใช้อธิบายกลไกการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ดาร์วินอาศัยการวินิจฉัยหลักฐานและข้อเท็จจริงที่ได้จากการสังเกตบางประการเพื่ออธิบายว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติเกิดขึ้นได้เนื่องจาก

1)ประชากรสิ่งมีชีวิตมักมีลูกหลานได้เป็นจำนวนมาก แต่ลูกหลานเหล่านี้ไม่สามารถมีชีวิตอยู่รอดจนได้สืบพันธุ์มีลูกหลานต่อไปเหมือนกันทุกตัว

2)ที่เป็นเช่นนั้นก็เนื่องจากลูกหลานจำนวนมากนี้ต้องแก่งแย่งแข่งขันกันเพื่อปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตที่มีอยู่อย่างจำกัด เช่นอาหาร ทำให้ลูกหลานบางตัวมีโอกาสอยู่รอดจนได้สืบพันธุ์ให้ลูกหลานต่อไปได้มากกว่าตัวอื่น ในขณะที่บางตัวก็ไม่มีลูกหลานต่อไปอีก

3)การที่ประชากรสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันมีลักษณะแปรผัน (Variation) ที่ถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ ทำให้บางตัวมีลักษณะที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมดีกว่าบางตัว

4)ลักษณะที่แปรผันนี้ทำให้ประชากรที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมดีกว่ามีโอกาสอยู่รอดและสืบพันธุ์ให้ลูกหลานได้มากกว่า ลักษณะที่เหมาะสมเหล่านั้นจึงไม่ปรากฎในประชากรทั้งหมดในสัดส่วนที่มากกว่าลักษณะที่ไม่เหมาะสมด้วย

5)เมื่อการคัดเลือกเช่นนี้เกิดเป็นเวลานาน ๆ ประชากรสิ่งมีชีวิตนั้นจึงมีลักษณะที่ดูเหมือนได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่ลักษณะที่ไม่เหมาะสมก็จะค่อย ๆ พบในประชากรได้น้อยลงจนอาจหายไปจากประชากรทั้งหมดเลยก็ได้

ยกตัวอย่างในกรณีที่ยีราฟปัจจุบันมีคอยาวนั้น หลักการของการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถอธิบายได้ว่า ในอดีตยีราฟคงจะมีทั้งคอสั้นและคอยาวหลายขนาด แต่พวกที่มีคอยาวกว่าจะแย่งกินใบไม้ที่อยู่สูงได้เก่งกว่า จึงอยู่รอดดีกว่าและมีลูกหลานมากกว่า ประชากรรุ่นต่อ ๆ มาของยีราฟจึงมีพวกคอยาวเป็นส่วนใหญ่และลูกหลานก็เกิดมาโดยที่มีความยาวของคอแปรผันอยู่ตลอดเวลา บางตัวอาจมีคอยาวกว่าพ่อแม่บ้างก็มีโอกาสอยู่รอดดีกว่าและมีลูกหลานมากกว่าต่อไปอีก เมื่อเกิดกระบวนการเช่นนี้เป็นเวลานานมากยีราฟจึงมีคอยาวเหมือนที่เห็นในปัจจุบัน แต่คอยีราฟคงไม่ยาวเท่าตึกสูงๆ ได้อย่างแน่นอน ทั้งนี้เพราะคอยิ่งยาวก็ยิ่งมีผลต่อสรีรวิทยาของยีราฟจนอาจเกิดข้อเสียในเรื่องอื่นที่ทำให้ไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ทำให้อยู่รอดไม่ดีหรือมีลูกหลานน้อยกว่าตัวอื่น ๆ ก็เป็นได้

แนวคิดเกี่ยวกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินบังเอิญไปตรงกับแนวคิดของอัลเฟรด รัสเซล วอลเลซ (Alfred Russel Wallace) ซึ่งเป็นนักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษเช่นเดียวกัน แต่ขณะนั้นกำลังทำงานอยู่แถบหมู่เกาะมาเลย์ ในที่สุดมีการนำผลงานของทั้งสองคนร่วมกันเสนอต่อสมาคมลินเนียน (The linnean Society) เพื่อตีพิมพ์เผยแพร่เป็นครั้งแรกใน พ.ส.2401 ทฤษฎีวิวัฒนาการจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินและวอลเลซที่ได้รับการตีพิมพ์นี้ไม่ได้รับความสนใจมากนัก สิ่งที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในวงการวิทยาศาสตร์กลับเป็นหนังสือที่ดาร์วินตีพิมพ์หลังจากนั้นหนึ่งปีชื่อว่า 'On the Origin of Species by Means of Natural Selection, หรือ The Preservation of Favoured Races in The Struggle For Life' ซึ่งมักเรียกกันสั้น ๆ ว่า "The Origin of Species" หรือ 'The Origin'

2.3ทฤษฎีสังเคราะห์ของวิวัฒนาการ (The synthetic theory of evolution) หลังจากดาร์วินและวอลเลซร่วมกันเสนอทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่ออธิบายกลไกการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแล้ว ปรากฎว่าในเวลานั้นมีทั้งผู้ที่เห็นด้วยและผู้ที่คัดค้านเป็นจำนวนมาก ทั้งนี้เนื่องจากทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติในตอนนั้นยังขาดความสมบูรณ์ในหลายเรื่อง เช่น ดาร์วินไม่สามารถอธิบายได้ว่าความแปรผันของลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดขึ้นมาได้อย่างไร อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยุคหลังดาร์วินหลายคนได้ทำการศึกษาและทดลองเกี่ยวกับเรื่องนี้ และพบว่าแนวคิดของดาร์วินนั้นน่าเชื่อถือกว่าแนวคิดของคนอื่น ประจวบกับในยุคหลังได้มีการพัฒนาศาสตร์ต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น เช่น มีการศึกษาทางด้านพันธุศาสตร์ ด้านประชากร หรือด้านอนุกรมวิธานและการแพร่กระจายของพืชและสัตว์ องค์ความรู้ที่ได้รับเพิ่มขึ้นในเวลาต่อมานี้ต่างช่วยสนับสนุนให้ทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติของดาร์วินและวอลเลซมีความสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงต่างก็แต่งตำราเกี่ยวกับวิวัฒนาการจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ โดยพูดถึงทฤษฎีนี้ในแนวทางที่ตนเองถนัด รวมทั้งได้ร่วมประชุมถกเถียงและแลกเปลี่ยนความรู้กันหลายครั้ง ในที่สุดก็เป็นที่เข้าใจและยอมรับในหมู่นักวิทยาศาสตร์ทั่วไปว่าการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนั้นสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติซึ่งได้รับการปรับปรุงให้ดีและสมบูรณ์ขึ้น ทฤษฎีวิวัฒนาการจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่สมบูรณ์ขึ้นนี้เรียกว่า ทฤษฎีสังเคราะห์ของวิวัฒนาการ..แต่มักจะเรียกกันสั้น ๆ ว่า "ทฤษฎีสังเคราะห์"