การศึกษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity)

เนื่องจากการที่พันธุกรรมมีความแตกต่างกัน (genetic diversity) [จากการเกิด crossing over และ independent assortment จากเนื้อหาของบท
พันธุศาสตร์] ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้จัดสิ่งมีชีวิตเป็นกลุ่ม ๆ จากความเหมือนและแตกต่างกันของลักษณะต่าง ๆ ภายนอก ซึ่งความเหมือนและแตกต่างกันของลักษณะเหล่านี้นั้นเกิดจากการสะสมความความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่อาศัยแยกจากกันเป็นระยะเวลายาวนาน ทำให้เกิดความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดขึ้น (species diversity)

เมื่อสิ่งมีชีวิตมีความแตกต่างกันของรูปร่างลักษณะทำให้นักวิทยาศาสตร์มีแนวคิดที่จะจัดกลุ่มของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่มีความคล้ายคลึงกันไว้ในกลุ่มเดียวกัน และแยกสิ่งมีชีวิตที่
แตกต่างกันออกไป เกิดเป็น วิชาอนุกรมวิธาน (Taxonomy)

ความแปรผันทางพันธุกรรมมีผลทำให้เกิดความหลากหลายทางชีวภาพ

- บิดาของการศึกษาทฤษฎีวิวัฒนาการ คือ Darwin ได้เดินทางสำรวจหมู่เกาะ Galapagos ได้ข้อมูลคือ สิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนโครงสร้างอย่างช้าๆ ทีละน้อย ตามกาลเวลา พืชและสัตว์ที่พบบนเกาะมีความแตกต่างแปรผันของรูปร่าง ลักษณะ ของ เต่ายักษ์มีคอสั้น/คอยาว จะงอยปากของนกฟินซ์ เป็นต้น

การทดลองเรื่องลักษณะการกินอาหารที่แตกต่างของนกฟินซ์ – kaew40

โครงสร้างของจะงอยปากของนกฟินซ์ที่แตกต่างกันเกิดจากการสะสมลักษณะที่แตกต่างกันทีละน้อย จากรุ่นหนึ่งสู่อีกรุ่นหนึ่งในระยะเวลาที่ยาวนาน ดังนั้นจึงมีกระบวนการวิวัฒนาการ และมี species ใหม่เกิดขึ้น

การเกิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นผลมาจากการสะสมของ genetic diversity และ การคัดเลือกของธรรมชาติ (natural selection) โดยอาศัยความ
แตกต่างของสิ่งแวดล้อม (ecological diversity) ที่ผ่านเวลามานานหลายล้านปี ตลอดเวลาที่ผ่านมาก็จะเกิดสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ และ มีการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชิวิตที่ปรับตัวเข้ากับ
สิ่งแวดล้อมไม่ได้เสมอ โดยอาจมีการทิ้งร่องรอยของการมีอยู่ไว้ในรูปของซากบรรพชีวิน (fossil) ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์บรรพชีวิน (paleontologist) ได้ใช้ในการศึกษาคำนวนหาอายุ และคาดคะเนระยะเวลาการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในอดีต และสร้างเป็นตาราง (geologic time scale)

นอกจากหลักฐานทาง fossil แล้ว ในปัจจุบันก็มีการใช้เทคนิคทางชีวโมเลกุล (molecular biology) โดยเปรียบเทียบลำดับเบส และโอกาสที่จะเกิดการกลายพันธุ์ของเบสแต่ละตัวมาเป็นการหาระยะห่างของสายวิวัฒนาการ (phylogeny) ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด

เพื่อให้เกิดความสะดวกและได้กลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่มีลำดับการวิวัฒนาการที่ใกล้เคียง
ความเป็นจริงมากที่สุด จึงเกิดเป็น สาขาวิชา Systematic

ในการจัดกลุ่มของสิ่งมีชีวิตนั้นจะใช้ลักษณะบางอย่างร่วมกันโดยอ้างอิงจาก fossil ว่าตัวอย่างในอดีตนั้นมีโครงสร้างอย่างไร และจัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันตามความใกล้เคียงกันของลักษณะโครงสร้างเหล่านั้น

วิชา Taxonomy

จะแบ่งกระบวนการศึกษาออกเป็น 3 กระบวนการ คือ

Classification
คือ การจำแนกชนิดของสิ่งมีชิวิตที่ค้นพบเข้าไปยังกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่แล้วด้วยลักษณะต่าง ๆ และความสัมพันธ์กันทางสายวิวัฒนาการ กลุ่มของสิ่งมีชีวิตนั้นจะแบ่งออกเป็นลำดับขั้นต่าง ๆ ตามลักษณะที่มีร่วมกันได้ ดังภาพ
Nomenclature
คือ การตั้งชื่อให้กับสิ่งมีชีวิตนั้นด้วยหลักการ binomial nomenclature ที่ถูกคิดโดยนักอนุกรมวิธาน Carolus Linnaeus วิธีการเขียนชื่อวิทยาศาสตร์มีดังนี้
1. ชื่อวิทยาศาสตร์จะประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกคือ ชื่อสกุล (generic name) และ ตามด้วย ชื่อเฉพาะ (specific name) โดยทั้งสองจะต้องใช้ภาษาลาตินเท่านั้น (เพราะเป็นภาษาที่ตายแล้วไม่มีคำใหม่เกิดขึ้นอีกทำให้ง่ายต่อการตีความ)
2. การเขียนชื่อวิทยาศาสตร์นั้นจะต้องเขียนให้แตกต่างจากตัวอักษรอื่นในประโยคนั้น เช่น ใช้ตัวเอียง หรือ ขีดเส้นใต้
3. ชื่อ generic name จะขึ้นด้วยตัวใหญ่เสมอ ขณะที่ specific name จะขึ้นด้วยตัวเล็กเสมอ และอาจมีชื่อของผู้ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์นั้น รวมถึงปีที่ตั้งชื่อนั้นตามท้ายด้วย
4. ส่วนใหญ่การตั้งชื่อวิทยาศาสตร์มักใช้ลักษณะที่เป็นเอกลักษณ์เด่นของสิ่งมีชีวิตนั้นใส่ไว้ในชื่อ เช่น
  
  ปลาบึก (Pangasianodon gigas)
  คำว่า gigas แปลว่า ใหญ่ที่สุด
  
  คางคกบ้าน
  (Duttaphrynus melanostictus)
  คำว่า melano คือ เม็ดสีเมลานิน
  แสดงว่าสายพันธุ์นี้มีสีเข้มนั่นเอง
  
  หรือในบางกรณี ที่ตั้งชื่อตามสถานที่พบสิ่งมีชีวิตนั้น หรือ ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติต่อผู้ค้นพบหรือ บุคคลสำคัญ อีกด้วย
Identification
คือ กระบวนการระบุชนิดสิ่งมีชีวิตที่กำลังศึกษาด้วย
เครื่องมือต่าง ๆ ว่าเคยมีการจัดไว้ในกลุ่มใดหรือยัง ถ้ายังไม่เคยก็จะทำการตั้งชื่อให้กับสิ่งมีชีวิตนั้นต่อไป ในการจำแนกนั้นมักใช้เครื่องมือที่เรียกว่า dichotomous key ที่แปลว่า การแบ่งออกเป็นสอง ดังนั้น การสร้างหรือใช้งานนี้ก็จะนำลักษณะมาพิจารณาทีละลักษณะเปรียบเทียบเป็นคู่ไป โดยลักษณะที่เหมาะสมในการนำมาใช้นั้นจะเป็นลักษณะเชิงคุณภาพ เช่น การมีหรือไม่มีของโครงสร้างบางอย่าง รูปร่าง สี และลักษณะที่ถูกนำมาใช้น้อย คือ ลักษณะเชิงปริมาณ เช่น ความกว้าง ความยาว จำนวน

การศึกษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

แบบฝึกหัด