EVOLUTION

Tanyaratana Dumkua

Biology Department, Mahidolwittayanusorn School

วิวฒันาการคืออะไร?

สิ่งมีชีวิตเกิดข้ึนมาไดอ้ยา่งไร?

สิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งไมมี่ชีวิต

http://mightymag.org/wp-content/uploads/2011/06/spontaneousgeneration.jpg

Spontaneous generation

http://www.harunyahya.com/image/The_end_of_darwinism/frog_fish02.jpg

จะพิสจูนอ์ยา่งไรว่าสิ่งมีชีวิต

เกิดจากสิ่งมีชีวิต?

https://coppertellerium.files.wordpress.com/2014/08/redis-experiment.jpg

สิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งมีชีวิต

Francisco Redi

Luis Pasture

สิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งมีชีวิต

http://koofers-static.s3.amazonaws.com/flashcard_images/fe39d88caa48eb22763f1b19380f3a2a.jpg

CREATOR : ARISTOTLE : LAMARCK : DARWIN :

สิ่งมีชีวิตเกิดจากการบนัดาลของผ ูส้รา้ง

สิ่งมีชีวิตเกิดจากส่ิงมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตใหม่เกิดจากสิ่งมีชีวิตดัง้เดิมมี

การเปลี่ยนแปลงเน่ืองจากสิ่งแวดลอ้ม

สิ่งมีชีวิตใหม่เกิดจากการคดัเลือกตาม

ธรรมชาติใหต้วัท่ีสอดคลอ้งต่อสิ่งแวดลอ้ม

อย ูร่อดถ่ายทอดลกัษณะนัน้ต่อไป

The Oparin-Haldane Hypothesis

http://images.tutorvista.com/content/origin-life/haldane-and-oparin.jpeg

http://www.blackwellpublishing.com/paleobiology/jpg/300_96dpi/c08f001.jpg

CHEMICAL EVOLUTION

1.Inorganic -> Organics

2.Unique -> Complex

3.Protobion 4.Genetic

Replication

The Miller-Urey Experiment

http://www.mhhe.com/biosci/genbio/enger/student/olc/art_quizzes/genbiomedia/0049.jpg

• 25 amino acids (the main ones being glycine, alanine and aspartic acid)

• Several fatty acids • Hydroxy acids • Amide products

PROTOBIONTS

การเกิดสารอินทรียโ์มเลกลุใหญ่ > อนภุาคทรงกลม

<Micelle

Proteinoid>

ก าเนิดสิ่งมีชีวิต

การศึกษาวิวฒันาการของสิ่งมีชีวิต :

1. ยคุกอ่นทฤษฎีของดารวิ์น > Spontaneous generation

2. ยคุทฤษฎีของดารวิ์น (1858) > National selection theory

3. ยคุการยอมรบัทฤษฎีของดารวิ์น (1880-1920) 4. ยคุทฤษฎี Modern synthesis (1920-1950)

> Neo Dawinism 5. ยคุทฤษฎี New modern synthesis (1920-1950)

> Theory of Molecular evolution & ect.

สิ่งมีชีวิตมี visual force ภายใน

ผลกัดนัใหต้วัเองเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

1. Law of use and disuse 2. The inheritance of

acquired characters

Jean-Baptiste de Lamarck

ในสภาวะแวดลอ้มท่ีเปลี่ยนแปลงไปอวยัวะหรือ

ช้ินสว่นของอวยัวะจะมีการเปลี่ยนแปลงใหเ้หมาะสมต่อ

การด ารงชีวิต โดยข้ึนอย ูก่บัการใชง้านอวยัวะนัน้ ๆ

การยนืดว้ยปลายน้ิว และการยืดคอ

ของยรีาฟท าใหย้ีราฟขายาว และตวัสงู

สิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงรา่งกายเพ่ือใหเ้หมาะสมกบั

สิ่งแวดลอ้ม และการเปลี่ยนแปลงดงักลา่วน้ีสามารถถ่ายทอด

ไปยงัร ุน่ต่อไปได ้

เม่ือยีราฟร ุน่พ่อแม่ พฒันาลกัษณะคอยาว ขายาว

และยนืดว้ยปลายน้ิวเน่ืองจากตอ้งกินอาหารในท่ีสงูแลว้

ร ุน่ลกูก็จะมีลกัษณะเช่นเดียวกบัพ่อแม่ได ้

การพฒันาเปลี่ยนแปลงลกัษณะทางสรรีะวิทยา

(ลกัษณะภายนอก ลกัษณะท่ีก าหนดมาแลว้จากยีน) ไม่

น่าจะถ่ายทอดไปยงัร ุน่ลกูได ้เช่น การยอ้มสีผมในร ุน่พ่อ

แม่ ไมอ่าจท าใหส้ีผมของลกูแปลกไปจากสีผมดัง้เดิมของ

พ่อแม ่

สิ่งมีชีวิตหลากหลายสปีชีส ์เกิด

จากการสืบทอดลกัษณะท่ีเปลี่ยนไป

ของสปีชีสดึ์กด าบรรพโ์ดยกลไกท่ีท า

ใหเ้กิดการเปลี่ยนแปลงคือการ

คดัเลือกตามธรรมชาติ

“อาศยัการปรบัตวั และการคดัเลือกตามธรรมชาติ”

Charles Darwin

ตามแนวคิดของดารวิ์น

ยีราฟสมยักอ่นมี 2 ลกัษณะ

คือยีราฟตวัสงู และยรีาฟตวัเต้ีย

เม่ืออาหารขาดแคลน ยีราฟตวัสงูมี

โอกาสรอดมากกว่าท าใหส้ามารถ

สืบพนัธ ุเ์พ่ิมลกูหลานไดดี้กว่าพวก

ตวัเต้ีย

นกฟินซ ์ซ่ึงมีบรรพ

บรุษุรว่มกนั มีขนาด

สี และปาก แตกต่าง

กนัไปตามสภาพ

ภมิูศาสตร ์และ

อาหาร

การเพ่ิมจ านวนประชากรสิ่งมีชีวิตมีแนวโนม้ในการผลิต

ร ุน่ลกูจ านวนมาก (มีอตัราการเพ่ิมแบบเรขาคณิต) ท าใหน้่าจะ

มีจ านวนประชากรมากเกินไป (overpopulation)

แนวโนม้ท่ีควรจะเป็น การเพ่ิมท่ีเกิดข้ึนจริง

การเพ่ิมของประชากรน่าจะถกูควบคมุดว้ย “การแขง่ขนั”

เพ่ือความอย ูร่อด โดยใชปั้จจยัจ ากดัในธรรมชาติเป็นตวั

ควบคมุ เช่น อาหาร พ้ืนท่ีอย ูอ่าศยั โรคระบาด

สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีความแปรผนัของลกัษณะ

สมาชิกมีลกัษณะต่าง ๆ กนัเพ่ือเพ่ิมโอกาสการอย ูร่อด

ของเผา่พนัธ ุ ์ลกัษณะท่ีเขา้กบัสิ่งแวดลอ้มขณะนัน้ไดดี้ จะ

สามารถอย ูร่อดไดดี้กว่าลกัษณะอ่ืน ๆ การสะสม

ลกัษณะเฉพาะเหลา่น้ีเม่ือเกิดข้ึนนาน ๆ จะท าใหเ้กิด

ลกัษณะท่ีต่างมากข้ึนจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่

ขดัต่อความเป็นจริงในธรรมชาติ ท่ีแนวโนม้ความ

หลากหลายทางชีวภาพเพ่ิมสงูข้ึน แต่ถา้วิวฒันาการ

เป็นไปตามแนวคิดของดารวิ์นความหลากหลายตาม

ธรรมชาติควรลดลง ตามกฎการคดัเลือกตาม

ธรรมชาติ

หน่วยยอ่ยท่ีเกิดวิวฒันาการ คือ ประชากร โดยสมาชิกในประชากรมีความแตกต่างทางพนัธกุรรมซ่ึงท าใหมี้

การคดัเลือกสมาชิกท่ีเหมาะสมไวมี้การ

เปลี่ยนแปลงโครงสรา้งทางพนัธกุรรม

ของประชากรทีละเล็กละนอ้ยเกิด

วิวฒันาการกลายเป็นสปีชีสใ์หม่

“เป็นการน าแนวคิดแบบดารวิ์นผสมกบัพนัธศุาสตรส์มยัใหม่”

Hugo de Vries

1.ซากดึกด าบรรพ ์(FOSSIL)

2.กายวิภาคเปรียบเทียบ (COMPARATIVE ANATOMY)

3.คพัภะวิทยา (EMBRYOLOGY)

4.การปรบัปรงุพนัธ ุพื์ชและสตัว ์

5.การแพรก่ระจายของพืชและสตัว ์

6. ชีววิทยาโมเลกลุ

หมายถึงสว่นท่ีเป็นรา่งกาย หรอืรอ่งรอยของสิ่งมีชีวิตท่ี

กลายเป็นหิน หรอืท่ีจมอย ูใ่นน ้าแข็ง ในบ่อน ้ามนั ในยางไม ้

เช่น ซาก ช้ินสว่นของอวยัวะ รอยพิมพต่์าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

รอยเทา้ (footprint), พิมพ ์(mold) ของซากสิ่งมีชีวิต รวมทัง้วตัถท่ีุเก่ียวขอ้งกบัสิ่งมีชีวิต ซ่ึงถกูขดุคน้

ข้ึนมา ซากดึกด าบรรพม์กัถกูคน้พบในชัน้หินตะกอน

ความร ูท้างธรณีวิทยาสามารถใชใ้นการค านวณอายขุองหิน

ได ้

ดงันัน้จึงสามารถทราบอายขุองซากดึกด าบรรพไ์ด ้จาก

อายขุองชัน้หินท่ีพบซากดึกด าบรรพน์ัน้ ๆ

http://fc00.deviantart.net/fs71/i/2012/092/7/f/horse_evolution_by_pookyns_5-d4utpxm.jpg

https://laelaps.files.wordpress.com/2007/09/horseevosimple.jpg

Skull, Foot, Teeth

เหมาะกบัท่ีอย ูอ่าศยัแบบไหน?

http://mrfranta.org/wp-content/uploads/2013/11/Horse-evolution.jpg

http://cdn.phys.org/newman/gfx/news/hires/graphiconthe.jpg

http://www.godlessgeeks.com/LINKS/MissingLink3.gif

เป็นการศึกษาเปรยีบเทียบโครงสรา้งของอวยัวะของ

สิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ โดยเฉพาะในกล ุม่ท่ีใกลเ้คียงกนั เพราะ

สิ่งมีชีวิตท่ีมีตน้ตระกลูเดียวกนัยอ่มจะมีลกัษณะรว่มกนัหรือ

คลา้ยคลึงกนั อยา่งไรก็ตามความคลา้ยกนัในบางอยา่งมิได้

หมายความว่ามีบรรพบรุษุรว่มกนั

ความคลา้ยคลึงกนัอาจเป็นผลจากวิวฒันาการมา

จากตน้ตระกลูเดียวกนั (divergent) หรืออาจวิวฒันาการจากตน้ตระกลูท่ีแตกต่างกนั (convergent)

อวยัวะท่ีมีจดุก าเนิดใกลเ้คียง/คลา้ยกนั แต่ไปท าหนา้ท่ีต่างกนั

อวยัวะท่ี (อาจ) มีจดุก าเนิดต่างกนั แต่ไปท าหนา้ท่ีเหมือนกนั

ปีกแมลง ปีกนก ขาคน อวยัวะใดบา้งท่ีเป็น homologous และอวยัวะใดบา้งท่ีเป็น analogous organs กนั?

http://eweb.furman.edu/~wworthen/bio111/homanal.jpg

http://www.ib.bioninja.com.au/_Media/analogous_vs_homologous_med.jpeg

http://www.buzzle.com/images/education/analogous-structures/analogous-similarity-in-wings.jpg

Homologous organ สามารถบอกความสมัพนัธ์ใกลชิ้ดในกล ุม่ส่ิงมีชีวิต

Vestigial organ เป็นอวยัวะท่ียงัหลงเหลือรอ่งรอยไวใ้นส่ิงมีชีวิตและใชเ้ป็นหลกัฐานเชิงวิวฒันาการไดเ้ช่นกนั

เช่น

กลา้มเน้ือใบห ู

กระดกูขาของง ูขาหลงัวาฬ

กระดกูกน้กบ

ไสต่ิ้ง

ตวัอ่อนของสตัวห์ลายชนิดมีความคลา้ยคลึงกนัมาก

จนในบางครัง้ไม่สามารถแยกออกว่าเป็นตวัอ่อนของ

สตัวอ์ะไร ตวัอ่อนในช่วงชีวิตตน้ ๆ ของส่ิงมีชีวิต และ

มีการเปลี่ยนแปลงอยา่งรวดเร็ว จากความซบัซอ้น

นอ้ยกว่าไปส ูค่วามซบัซอ้นมากกว่า จึงอาจเป็นไปได้

ว่า “สิ่งมีชีวิตมีวิวฒันาการจากสิ่งมีชีวิตท่ีมีลกัษณะ

คลา้ยคลึงกบัเอมบริโอ ดงันัน้สิ่งมีชีวิตท่ีมีเอมบรโิอ

คลา้ยกนัจึงน่าจะมีบรรพบรุษุรว่มกนั”

การคดัเลือกของกระบวนการปรบัปรงุพนัธ ุ์

พืชและสตัวเ์ป็นไปตามความตอ้งการของมนษุย์

เช่น รปูรา่ง ขนาด สี รส ท่ีมนษุยต์อ้งการ ท าให้

ลกัษณะของสิ่งมีชีวิตท่ีถกูถ่ายทอดไปยงัร ุน่ต่อไป

เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม

สิ่งกีดขวางทางภมิูศาสตรก์อ่ใหเ้กิดการเปลี่ยนแปลง

วิวฒันาการ เน่ืองจากตอ้งมีการปรบัตวั ท าใหส้ิ่งมีชีวิต

แตกต่างกนักระจายอย ูท่ัว่โลก >> ชีวภมิูศาสตร ์

การศึกษาล าดบันิวคลี

โอไทดบ์นโมเลกลุ

DNA หรือล าดบั และชนิดของกรด อะมิโนบน

สายโพลีเปปไทด ์

เปรยีบเทียบระหว่าง

สิ่งมีชีวิต

: เป็นการวิวฒันาการ โดยการแตกแยก

มาจากบรรพบรุษุรว่มกนั

: เป็นรปูแบบการเปลี่ยนแปลงท่ีสิ่งมีชีวิต

สองกล ุม่ท่ีไม่มี ความสมัพนัธใ์กลชิ้ดกนั

มีวิวฒันาการจนไดล้กัษณะท่ีคลา้ยคลึงกนั

:เป็นแบบการเปลี่ยนแปลงแบบค ู่ขนานเม่ือแยกมาจากบรรพบรุษุรว่มกนั http://home.earthlink.net/~snailstales/parallelism.JPG

https://raheelsbio11.files.wordpress.com/2012/09/divergent.gif

Divergent and Convergent

Parallel evolution

http://photos1.blogger.com/blogger/2156/151/1600/convergent2.gif

http://www.biology-online.org/images/darwin_finches.jpg

http://www.gambassa.com/GambassaFiles/Images/images/joeylopez/adaptive_theory_V1.jpg

Adaptive radiation

Coevolution

https://biologyeoc.wikispaces.com/file/view/coevolution_2.jpg/32184261/591x291/coevolution_2.jpg

http://rlv.zcache.com/the_fig_the_wasp_80_million_years_of_coevolution_poster-ra68a8492477d4dffbd8769c8bbb5065a_v8xo_8byvr_512.jpg

ORIGIN OF SPECIES

จากสิ่งมีชีวิต

โครงสรา้งง่าย ๆ

ส ูส่ิ่งมีชีวิตท่ีมี

โครงสรา้งซบัซอ้น

ความหลากหลาย

ทางชีวภาพ

สปีชีส ์(Species) : สิ่งมีชีวิตท่ีมียีนพลูรว่มกนั

สามารถสืบพนัธ ุก์นัได ้

มีการถ่ายเทยนีในประชากร

ท่ีมียีนพลูเดียวกนั

สปีชีสใ์หมเ่กิดจากการเปลี่ยนแปลงวิวฒันาการ

ของสปีชีสเ์ดิม ซ่ึงการเปลี่ยนแปลงน้ีเป็นผลจากการ

แยกกนัทางการสืบพนัธ ุ ์การแยกกนัทางสภาพ

ภมิูศาสตร ์หรอืการเปลี่ยนแปลงจ านวนโครโมโซม

Biological species หมายถึง กล ุม่ประชากรท่ีสมาชิกของกล ุม่ สามารถผสมพนัธ ุร์ะหว่างกนัแลว้ใหร้ ุน่

ลกูท่ีสมบรูณพ์นัธ ุ ์

Speciation หมายถึง กระบวนการท่ีน าไปส ูก่ารเกิดสปีชีสใ์หม ่โดยท่ีสปีชีสใ์หมเ่กิดจากการเปลี่ยนแปลง

ทีละเล็กละนอ้ยของสปีชีสเ์ดิม

มี 2 แบบ คือ

Phyletic speciation (Anagenesis) เป็นการเกิดสปีชีสใ์หม ่โดยการเปลี่ยนแปลงชา้ ๆ ของ

สปีชีสเ์ดิม

Cladogenesis (true speciation) เป็นการเกิดสปีชีส ์โดยมีการแตกแยกออกมาจากสปีชีส์

เดิม แลว้เปลี่ยนแปลงเป็นสปีชีสใ์หม่

ขัน้ตอนการเกิด

1.ประชากรมีการแบ่งแยกจากกนั ท าใหไ้ม่มีการผสมระหว่างสมาชิกแต่ละกล ุม่ จนมีความต่างทาง

พนัธกุรรม

2. มีการพฒันากลไกแบ่งแยกทางการสืบพนัธ ุข้ึ์นมา

3.RIMs พฒันาสมบรูณ ์จนไม่สามารถผสมกนัได้

เลย

กลไกป้องกนัการผสมขา้มสปีชีส ์แบ่งเป็น 2 กล ุม่

1.Prezygotic mechanism :

ป้องกนัการผสม/การปฏิสนธิเช่น

การแบ่งโดยภมิูศาสตร ์ท่ีอย ูอ่าศยั ฤดผูสมพนัธ ุ ์

พฤติกรรม โครงสรา้งอวยัวะสืบพนัธ ุ ์

2.Postzygotic mechanism : ป้องกนัไม่ใหมี้การถ่ายทอดยีนไปยงัร ุน่ต่อไปเช่น

เกิดการแทง้ ลกูเป็นหมนั หลานตายหรือเป็นหมนั

มี 3 แบบคือ

1. Allopatric speciation : เป็นการเกิดสปีชีสใ์หม่โดยมีสภาพภมิูศาสตรเ์ป็นเครื่องกีดขวาง (geographic barrier) แบ่งแยกประชากรออกเป็นกล ุม่ยอ่ย 2. Sympatric speciation : การเกิดสปีชีส ์โดยประชากรแบ่งแยกเป็นกล ุม่ยอ่ย โดยไมมี่สภาพทางภมิูศาสตร์

เป็นตวักีดขวาง

3. Quantum speciation : การเกิดสปีชีสใ์หมโ่ดยรวดเรว็ ใชร้ะยะเวลาสัน้ๆ เช่น การเกิดสปีชีสใ์หมโ่ดยการเพ่ิม

ชดุโครโมโซม

<แยกตามภมิูศาสตร ์

แยกตามพฤติกรรม

v

การผสมขา้มพนัธ ุท่ี์เกิดจากมนษุย ์และพนัธวิุศวกรรม

การสะสมการ

เปลี่ยนแปลงท่ีเกิดข้ึนใน

สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกนัใน

ท่ีสดุจะท าใหเ้กิดเป็น

สิ่งมีชีวิตชนิดพนัธ ุใ์หม่

การศึกษาวิวฒันาการในระดบัประชากร

การเปลี่ยนแปลงทางพนัธกุรรมอยา่งต่อเน่ือง

และสะสมความแตกต่าง

วิวฒันาการในระดบัสปีชีสข้ึ์นไป

ท าใหเ้กิดความหลากหลายทางชีวภาพ

การพฒันากบัวิวฒันาการ

เคยสงสยัหรอืไม่ว่า

• ท าไม คณุหมอถึงไม่แนะน าใหก้ิน

ยาปฏิชีวนะติดต่อกนัเป็นเวลานาน

• ท าไมสารฆ่าแมลงเช่น ยาก าจดัยงุ

ถึงตอ้งออกผลิตภณัฑใ์หม่ ๆ

เกือบทกุปี

ประชากร (Population) :

กล ุม่ส่ิงมีชีวิต สปีชีสห์น่ึง ท่ีอาศยัอย ูร่ว่มกนัในบริเวณหน่ึง

สมาชิกสามารถผสมพนัธ ุ ์และสืบทอดลกัษณะต่อไปได ้

มี gene pool รว่มกนั

GENE POOL :

ยีนทัง้หมดในประชากร ณ ช่วงเวลาหน่ึง

ยีนทกุต าแหน่งในสมาชิกทกุตวัของประชากร

ในการศึกษาจะท ากบัยีนบางกล ุม่

โดยเทียบเป็น

ความถ่ีของยนี (gene frequency)

ความถ่ีของจีโนไทป์ (genotypic frequency)

วิวฒันาการเป็นการเปลี่ยนแปลง

ลกัษณะกล ุม่ประชากร

การเปลี่ยนแปลงหน่วยยอ่ยของประชากรเป็น

“จดุเริ่มตน้” ของวิวฒันาการ

ถา้ยนีท่ีเปลี่ยนแปลงไม่ถกูถ่ายทอดไปยงัร ุน่ต่อ ๆ ไป

จะไม่จดัว่าเกิดวิวฒันาการ

วิวฒันาการจึงมีทัง้การเปลี่ยนแปลงยนีและความถ่ีของยนี

การศึกษาความถ่ีขงยนีในกล ุม่ประชากร โดยสมาชิกมี

โอกาสอย ูร่อดเพ่ือสืบพนัธ ุเ์ท่า ๆ กนั

ถา้ประชากรหน่ึงมียีนท่ีมี 2 alleles อย ูเ่ช่น A, a โดยมี A 90% และ a 10% แสดงว่ามี ความถ่ีของแอลลีล A = 0.9

ความถ่ีของแอลลีล a = 0.1

ขอ้ใดต่อไปน้ีท่ีมีความถ่ีของยนีเปลี่ยนแปลงไป

1.ประชากร 500 ตวัมียีน A 450 อลัลีล

2.ประชากรสรา้งเซลลส์ืบพนัธ ุท่ี์มียีน A 90% 3. เกิด mutation กบัยีน A ของสมาชิกตวั

หน่ึงของประชากร

4. เกิดโรคระบาดในสมาชิกท่ีมีอลัลีล A

ถา้ในยนีพลูมีความถ่ีอลัลีล A = 0.9

a = 0.1

โอกาสท่ีเซลลส์ืบพนัธ ุจ์ะมีอลัลีล A = 0.9 a = 0.1

โอกาสท่ีจะพบลกูท่ีมีอลัลีลแบบต่าง ๆ จะเป็น....

สเปิร์ม

0.9A 0.1a ไข่ 0.9A 0.81AA 0.09Aa

0.1a 0.09Aa 0.01aa

A = 0.81 + 0.09/2 + 0.09/2 = 0.9

ความถี่ของจีโนไทป์ ความถี่ของเซลล์สืบพนัธ์ุ A

ความถี่ของเซลล์สืบพนัธ์ุ a

AA = 0.81 0.81 0

Aa = 0.18 0.09 0.09

aa = 0.01 0 0.01

รวม 0.90 0.10

ความถ่ีของร ุน่ลกู :

อลัลีล A = 0.9 อลัลีล a = 0.1

เท่ากบัร ุน่พ่อ-แม ่

ภาวะท่ี ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความถ่ีของยนี

ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความถ่ีของจีโนไทป์

เรียกว่า ประชากรอย ูใ่นภาวะสมดลุ

(equilibrium population)

ถา้ประชากรอย ูใ่นภาวะสมดลุจะเกิดวิวฒันาการหรอืไม่?

วิวฒันาการเกิดข้ึนเม่ือมีปัจจยัมารบกวนใหเ้กิดการ

เปลี่ยนแปลงความถ่ีของยนี และความถ่ีของจีโนไทป์ของ

ประชากรท่ีอย ูใ่น ภาวะสมดลุ

กฎของฮารดี์ - ไวนเ์บิรก์

(Hardy – Weinberg Law)

“ในประชากรขนาดใหญ่ท่ีมีการผสมพนัธ ุร์ะหว่างสมาชิกแบบ

ส ุม่ (random mating) ความถ่ีของยนี และความถ่ีของ จีโนไทป์ ในร ุน่ถดัไปจะไมมี่การเปล่ียนแปลง ถา้ไมมี่ปัจจยั

ต่อไปน้ี คือ mutation , migration และ selection เกิดข้ึน”

จากกฎฮารดี์-ไวนเ์บอรก์

เม่ือพิจารณายนี 1ค ู่ท่ีประกอบดว้ย 2 alleles โดยก าหนดให ้ p= ความถ่ีของอลัลีลเด่น

q= ความถ่ีของอลัลีลดอ้ย

ความถ่ีรวมของบคุคลท่ีมีจีโนไทป์แบบต่าง ๆ มีค่า = 1 จะเขียนสมการ Hardy-Weinberg equation ได ้

p2 + 2pq + q2 = 1

ในการค านวณจะใชค้่าประมาณความถ่ีจีโนไทป์

ค่าความถ่ียีนจาก การส ารวจค่าความถ่ีฟีโนไทป์

ของประชากร

ถา้ลกัษณะท่ีส ารวจมีการควบคมุดว้ยยีนท่ีมีการขม่

แบบไม่สมบรูณ ์(incomplete dominance) ท าใหส้ามารถแยกบคุคลท่ีมีจีโนไทป์แบบ

heterozygous ออกจาก homozygous dominance ไดเ้ช่น ในการส ุม่ส ารวจสีของดอกไมใ้นประชากรไมด้อกชนิดหน่ึง จ านวน 500 ตน้ พบว่า มีตน้ท่ี

มีสีดอกต่างๆ กนัดงัน้ี (ลกัษณะสีดอกถกูควบคมุดว้ยยนี

1 ค ู่ โดย R ควบคมุดอกสีแดงและ r ควบคมุดอกสีขาว)

ลักษณะสีดอก สีแดง สีชมพ ู สีขาว

จ านวน (ต้น) 320 160 20

จีโนไทป์ RR Rr rr

ความถี่จีโนไทป์ 320/500 =

0.64 160/500 = 0.32 20/500 = 0.04

ความถ่ีของจีโนไทป์ = จ านวนบคุคลท่ีมีจีโนไทป์นัน้ๆ

จ านวนบคุคลทัง้หมด

ความถ่ีของอลัลีล = จ านวนของอลัลีลนัน้ๆ

จ านวนอลัลีลท่ีมีทัง้หมด

ในประชากรท่ีมีสมาชิก 250 ตวั มี Genotype 3 แบบคือ AA 75 ตวั Aa 125 ตวั และ aa 50 ตวั จงหาความถ่ี Genotype และความถ่ีของ allele

ถา้ลกัษณะท่ีศึกษาถกูควบคมุดว้ยยีนท่ีมีการขม่แบบ

สมบรูณ ์(complete dominance) การค านวณความถ่ีของยนี และความถ่ีของจีโนไทป์ท าได ้โดยสมมติให้

ประชากรอย ูใ่นสภาวะสมดลุ ตากฎของฮารดี์ไวนเ์บิรก์ และ

ใชส้มการฮารดี์ - ไวนเ์บิรก์ในการค านวณความถ่ีของจีโน

ไทป์

ในการส ารวจโรคพนัธกุรรมชนิดหน่ึงซ่ึงถกู

ควบคมุดว้ยยนีดอ้ย (d) พบว่าบคุคล 100 คนมีคนเป็นโรคน้ี 4 คน และบคุคลท่ีมีลกัษณะปกติ (ไม่เป็นโรค) 96

คน ซ่ึงบคุคลท่ีมีลกัษณะปกติว่าอาจมีจีโนไทป์ DD หรือ Dd ก็ได ้ขณะท่ีบคุคลท่ีเป็นโรคมีจีโนไทป์เพียงแบบ

เดียว คือ dd

ก าหนดให ้ p = ความถ่ีของอลัลีล D

q = ความถ่ีของอลัลีล d

บคุคลท่ีพบว่าเป็นโรค 4 คนจาก 100 คน

คิดเป็นความถ่ี 0.04

หมายความว่ายนีแบบ dd 0.04

เพราะฉะนัน้ความถ่ีของ d เท่ากบั √0.04 คือ 0.2

ถา้ p + q = 1 แลว้

p = 1-q = 1-0.2 = 0.8

แสดงว่ามี D อย ู ่0.8 เพราะฉะนัน้

p2+2pq+q2 = (0.8)(0.8)+2(0.8)(0.2)+(0.2)(0.2) = 0.64+0.32+0.04 = 1

ประชากรกล ุม่หน่ึงเป็นโรคท่ีถกูควบคมุโดยยนี

ดอ้ย (homozygous recessive) 64 คน จากประชากรทัง้หมด 100 คน หากประชากรกล ุม่น้ีอย ูใ่นสมดลุฮารดี์ฯ เม่ือ

ประชากรเพ่ิมเป็น 500 คน จะมีคนท่ีเป็นพาหะก่ีคน

จากการเก็บตวัอยา่งประชากร 1,612 ตวัไดผ้ลดงัตาราง

phenotype genotype number

Big AA 1469

Medium Aa 138

Small aa 5

จงพิสจูนว่์าประชากรกล ุม่น้ีอย ูใ่นสมดลุของฮารดี์ฯหรือไม่

จากการเก็บตวัอยา่งประชากร 3,220 ตวัไดผ้ลดงัตาราง

phenotype genotype number

Big AA 2937

Medium Aa 277

Small aa 6

จงพิสจูนว่์าประชากรกล ุม่น้ีอย ูใ่นสมดลุของฮารดี์ฯหรือไม่

จากการเก็บตวัอยา่งประชากร 1,374 ตวัไดผ้ลดงัตาราง

phenotype genotype number

A 305

B 421

O 564

AB 84

จงหาความถ่ียีนเม่ืออย ูใ่นสมดลุฮารดี์ฯ

การกลายพนัธ ุ ์

การคดัเลือกโดยธรรมชาติ

การอพยพ

ขนาดประชากร

รปูแบบการสืบพนัธ ุ ์

เกิดการเปลี่ยนแปลง

ความถ่ียีน

มีการสะสมลกัษณะท่ีเกิดใหม่

1.การอพยพ (migration) 2.การกลายพนัธ ุ ์(mutation) 3.Genetic drift 4.การคดัเลือกตามธรรมชาติ

(natural selection) 5.การผสมพนัธ ุแ์บบเลือกลกัษณะ

(non random mating)

Migration หรือ Gene flow

การยา้ยสมาชิกของประชากรกล ุม่หน่ึงเขา้ส ู่

อีกกล ุม่หน่ึง และมีการผสมพนัธ ุร์ะหว่างสมาชิก

ใหมแ่ละเกา่ สง่ผลใหค้วามถ่ีของยนีในประชากร

ร ุน่ถดัไปเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงอลัลีลหน่ึงไปเป็นอีกอลัลีลหน่ึง

ท าใหค้วามถ่ีของยนีเปลี่ยนแปลง

เช่น ถา้ A มีอตัราการกลายเป็น a เท่ากบั 10-4

และประชากรมีความถ่ีของ A = 1

ถา้การกลายของ A เกิดในเซลลส์ืบพนัธ ุ ์ เซลลส์ืบพนัธ ุ ์104 เซลลจ์ะมี a (ท่ีเกิดจาก การกลายของ A) = 1 ตวั

นัน่คือความถ่ีของ A ลดลง

การเปลี่ยนแปลงความถ่ีของยนีอยา่งฉบัพลนั

ความสามารถในการสืบพนัธ ุข์องสมาชิกแต่ละ

Phenotype ต่างกนั การถ่ายทอดยนีไปยงั

ร ุน่ลกูจึงแตกต่างกนัเช่น

ผ ูป่้วย sickle cell anemea สามารถอย ู ่รอดไดดี้ในเขตท่ีมีการแพรร่ะบาดของมาลาเรยี

http://thewarshawcurve.typepad.com/.a/6a00d8350a8cf369e201156f92090c970c-pi

Type of natural selection

https://figures.boundless.com/20492/full/figure-19-03-01.png

INBREEDING : การผสมพนัธ ุร์ะหว่างสายเลือดใกลชิ้ด

ท าใหมี้ homozygote มากข้ึน ASSORTATIVE MATING : การผสมพนัธ ุโ์ดยเลือกลกัษณะ

ความแตกต่างของพนัธกุรรมในแต่ละสมาชิกประชากร

ท าใหส้มาชิกตอบสนองต่อสภาพแวดลอ้มไดต่้างกนั

ความแปรผนัทางพนัธกุรรมเกิดจาก

1.การกลายพนัธ ุ ์2.การสืบพนัธ ุแ์บบอาศยัเพศ

ความแปรผนัทางพนัธกุรรมระหว่างบคุคลท าใหส้มาชิกใน

กล ุม่ประชากรนัน้มี phenotype หลาย ๆ แบบเรียกว่า

ความแปรผนัทางพนัธกุรรมระหว่างประชากร

GEOGRAPHIC VARIATION : ความแตกต่างของประชากรท่ีอย ูใ่น

บริเวณท่ีมีสภาพภมิูศาสตรต่์างกนั CLINAL VARIATION : ความแตกต่างระหว่างกล ุม่

ประชากรยอ่ยท่ีอย ูบ่ริเวณใกลเ้คียง

และมีความแตกต่างของ

สภาพแวดลอ้มเป็นระดบั

HUMAN EVOLUTION

• Animalia

• Chrodata

• Mammalia

• Primate

• Homo

• Homo sapiens sapiens

PRIMATE

• ลกัษณะเด่นของ

primate คือ

“การท่ีน้ิวหวัแมมื่อ

สามารถพบัขวางเขา้

กลางฝ่ามือได”้

PRIMATE

• ลกัษณะเด่นของ

primate คือ

“สมองใหญ่

จมกูสัน้

ตาชิด

ขากรรไกรหอ้ยต ่า”

PRIMATE

• แบ่งเป็น 2 Suborder คือ

1. Suborder Prosimii

2. Suborder Anthropoidea

* Family Pongidae

* Family Homenidae

Suborder Prosimii

• ลิงลม

• นางอาย

• ทารเ์ซียร ์

Suborder Anthropoidea

Old world monkey>

<New world monkey

Family Pongidae

• APE

*MAN APE*

Orangutan

Chimpanzee

Gorilla

Gibbon

Family Homenidae

ประกอบดว้ย 3 genus คือ

1. Genus Ramapithecus

2. Genus Australopithecus

3. Genus Homo

Genus Ramapithecus

10-14 ลา้นปีท่ีแลว้

*APE MAN*

Genus Australopithecus

3-5 ลา้นปีกอ่น

*APE MAN*

Genus Homo

2-4 ลา้นปีกอ่น

สามารถประดิษฐเ์ครือ่งมือได ้

การศึกษาวิวฒันาการของมนษุย ์

1. การเปรยีบเทียบทางชีววิทยา

2. การขดุพบฟอสซิล

การเปรยีบเทียบทางชีววิทยา

Primate

การเปรยีบเทียบทางชีววิทยา

ต่างจาก Primate อ่ืน

การเปรยีบเทียบทางชีววิทยา

จากล าดบัของ

กรดอะมิโน

6M -> pans

9M -> gorilla

19M -> orang

utang

การเปรยีบเทียบทางชีววิทยา

ตวัท่ีใชแ้ยกมนษุยแ์ละสตัว์

อยา่งเด็ดขาดคือ

“การประดิษฐเ์ครื่องมือ”

การขดุพบฟอสซิล

• โครงกระดกู

• รอยเทา้

• เครื่องมือ

วิวฒันาการของมนษุย ์

PROCONSUL

• 25 ลา้นปีกอ่น

• บรรพบรุษุของวานร

มนษุย ์

• อพยพจากแอฟรกิา -> เอเชีย/ยโุรป

RAMAPITHECUS

10-14 ลา้นปีท่ีแลว้

*APE MAN*

AUSTRALOPITHECUS

3-5 ลา้นปีกอ่น

*APE MAN*

Homo habilis

• 2 ลา้นปีท่ีแลว้

• ประดิษฐเ์ครือ่งมือหยาบ ๆ

Homo erectus

• 1.6-1 ลา้นปีกอ่น

• สมองพฒันามาก

• ใชไ้ฟ

• ลา่สตัว ์

Neanderthal man

• 200,000-35,000 ปีกอ่น

• เริ่มมีวฒันธรรม

Cro-magnon man

• 40,000 ปีท่ีแลว้

• งานศิลป์ ภาษา

ศาสนา

• มีรปูแบบวฒันธรรม

Homo sapiens sapiens

• 10,000 ปีท่ีแลว้

• วิวฒันาการทาง

วฒันธรรม

• ขนาดสมองเพ่ิมข้ึน