คำถามทางนิเวศวิทยา ทฤษฎีวิวัฒนาการ ชีววิทยาประชากร และวิทยาศาสตร์อื่นๆ มักเกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องความแปรปรวน (ทั้งที่แน่ชัดและไม่แน่นอน) นี่คือรากฐานที่สำคัญสำหรับการทำความเข้าใจที่มาของสายพันธุ์ ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป หลักการเหล่านี้รองรับการเพาะพันธุ์สมัยใหม่และอณูชีววิทยา มาลองหาความหมายของแนวคิดเหล่านี้กัน
ประเภทของความแปรปรวน
แนวคิดเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าความแปรปรวนแบบไม่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวนทางพันธุกรรม อะไรคือความแตกต่างระหว่างความแปรปรวนแน่นอนและไม่แน่นอน? ครั้งแรกเกิดขึ้นในกลุ่มบุคคลเพื่อตอบสนองต่อปัจจัยภายนอก มันถูกควบคุมโดยค่าของบรรทัดฐานปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น เราสามารถระลึกถึงการจำศีลของหมี ความหนาแน่นของขนสุนัข ความยาวของก้านดอกแดนดิไลอัน หากคุณเปลี่ยนสภาพแวดล้อม สัญญาณเหล่านี้อาจไม่ปรากฏขึ้น ดังนั้นหากคุณสร้างอาหารและอุณหภูมิที่อบอุ่นตลอดทั้งปีโดยไม่ได้ตั้งใจ หมีจะไม่หลับตลอดฤดูหนาว สุนัขที่อาศัยอยู่ในร่มในฤดูหนาวจะมีขนชั้นในน้อยกว่าสุนัขที่มีลูกโซ่ ด้วยการตัดหญ้าอย่างต่อเนื่อง ดอกแดนดิไลออนจะเติบโตด้วยลำต้นที่สั้นกว่าซึ่งจะทำให้เกิดเป็นก้านช่อดอกและหลีกเลี่ยงการตัด แน่นอนว่าลักษณะดังกล่าวไม่ได้ถ่ายทอดทางพันธุกรรม
ความแปรปรวนทางพันธุกรรมเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองภายในกลุ่มบุคคลและสืบทอดมาหลายชั่วอายุคน อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ไม่ได้มีประโยชน์ทั้งหมด ส่วนใหญ่กลายเป็นสิ่งไร้ประโยชน์หรือเป็นอันตราย เฉพาะการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเท่านั้นที่จะได้รับการสนับสนุนโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ คุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานของวิวัฒนาการ เนื่องจากช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม เพื่อให้ได้มาซึ่งคุณสมบัติที่นำไปสู่การอยู่รอด มาดูรายละเอียดประเภทนี้กันดีกว่า
ประวัติการศึกษาความแปรปรวนที่ไม่แน่นอน
เมื่อกล่าวถึงปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อต้นกำเนิดของสายพันธุ์ เราไม่อาจมองข้ามผู้แต่งหนังสือชื่อเดียวกันและทฤษฎีวิวัฒนาการอย่าง Charles Darwin ได้ แน่นอนว่าในขณะนี้ทฤษฎีนี้ได้รับการสรุปและเรียกว่าสังเคราะห์ อย่างไรก็ตาม คำอธิบายของแนวคิดพื้นฐานและหลักการยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
ตามคำบอกเล่าของดาร์วิน ความแปรปรวนที่ไม่แน่นอน – คือ ลักษณะเล็กน้อยที่แตกต่างกันอย่างนับไม่ถ้วนที่แยกแยะบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันและที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยมรดกจากพ่อแม่คนใดคนหนึ่งหรือจากมากกว่านั้น บรรพบุรุษที่อยู่ห่างไกล” นอกจากนี้เขายังพูดถึงอิทธิพลโดยตรงและโดยอ้อมของเงื่อนไขการดำรงอยู่ต่อการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสัญญาณ ในเวลาเดียวกัน แนวคิดของยีนยังไม่มีอยู่จริง และสาเหตุของการปรากฏของข้อมูลคุณสมบัติไม่ชัดเจนสำหรับนักวิทยาศาสตร์คนนี้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมมีลักษณะทางพันธุกรรม และการกลายพันธุ์เกิดขึ้นใน DNA ตลอดเวลา
กลไกนี้ทำงานอย่างไร
การจำลองดีเอ็นเอได้รับข้อผิดพลาดอย่างต่อเนื่อง โดยปกติจะต้องกำจัดพวกมันออกโดยระบบภูมิคุ้มกันหรือระบบการตายของเซลล์ (โปรแกรมการตาย) ในกรณีที่ระบบเหล่านี้ล้มเหลว เซลล์นี้สามารถอยู่รอดและสร้างสำเนาของตัวเองได้ หากสิ่งมีชีวิตเป็นเซลล์เดียวหรือมีการเปลี่ยนแปลงส่งผลต่อเซลล์เพศ ข้อบกพร่องนี้จะสืบทอดและส่งต่อไปยังรุ่นอื่นๆ สิ่งนี้สร้างความหลากหลายในประชากรและรับประกันความอยู่รอดของสายพันธุ์และวิวัฒนาการโดยทั่วไป
ประเภทของการกลายพันธุ์
- ยีน. ส่งผลต่อโครงสร้างของ DNA ที่ระดับนิวคลีโอไทด์ แสดงให้เห็นการสูญเสีย การแทนที่นิวคลีโอไทด์ใดๆ (โรคของมนุษย์ เช่น ฟีนิลคีโตนูเรีย โรคโลหิตจางชนิดเคียวสามารถอ้างถึงเป็นตัวอย่างได้)
- กำเนิด. ส่งผลต่อยีนของเซลล์สืบพันธุ์ สืบทอดมาหลายชั่วอายุคน
- โซมาติก. การกลายพันธุ์ของเซลล์ที่ไม่ใช่เพศ พวกมันไม่ได้สืบทอดในสัตว์ แต่สืบทอดในพืชเมื่อขยายพันธุ์โดยวิธีพืช (ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ในหลอดทดลอง)
- จีโนมิก. เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซมในนิวเคลียส พวกเขาสามารถปรากฏเป็นโครโมโซมเพิ่มขึ้นหนึ่งหรือหลายโครโมโซม (ในมนุษย์โรคดาวน์มีความเกี่ยวข้องกับโครโมโซมพิเศษ) และจากการคูณของจำนวนของพวกเขา (พืช polyploid บ่งบอกถึง: ข้าวสาลีที่ทันสมัยส่วนใหญ่เป็น octoploid นั่นคือพวกเขามีแปด ชุดโครโมโซม).
- โครโมโซม
ความหมาย
- สายพันธุ์ไม่ได้อยู่ในสภาพเดียวกันเสมอไป ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงสภาพความเป็นอยู่ บางครั้งอย่างกะทันหัน เช่น เนื่องจากภัยธรรมชาติ การย้ายถิ่นฐานไปยังทวีปอื่น ฯลฯ ประชากรทั้งหมดอาจสูญพันธุ์ได้ แต่สิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจมีการกลายพันธุ์ที่ไร้ประโยชน์จนถึงตอนนี้ แต่ตอนนี้จำเป็นต่อการอยู่รอด ซึ่งหมายความว่ามีเพียงบุคคลเหล่านี้เท่านั้นที่จะอยู่รอดและให้ลูกหลานที่มีคุณสมบัติเหล่านี้ ตัวอย่างจะเป็นการต่อสู้อย่างต่อเนื่องระหว่างแบคทีเรียและยาปฏิชีวนะ สารต้านแบคทีเรียที่พัฒนาขึ้นนั้นค่อนข้างมีประสิทธิภาพในระยะเวลาหนึ่ง จนกระทั่งเชื้อจุลินทรีย์ที่มียีนในการดื้อยาชนิดนี้ทวีคูณ สิ่งนี้บังคับให้อุตสาหกรรมยาสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่และกระตุ้นแบคทีเรียให้พัฒนาต่อไปโดยไม่รู้ตัว
- ค่าที่เลือก. เป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ที่ Charles Darwin พิจารณาเป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกประดิษฐ์ การกลายพันธุ์ที่ปรากฏขึ้นในตอนแรกโดยไม่คำนึงถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมสามารถมีค่าต่อมนุษย์ได้ ตัวอย่างเช่น ผลมะเขือเทศผลใหญ่ไม่มีประโยชน์สำหรับพืช - กิ่งก้านจะไม่ทนต่อน้ำหนักของมันหากไม่มีอุปกรณ์ประกอบฉากและถุงเท้า แต่การเลือกบนพื้นฐานนี้ทำให้เราได้พันธุ์ที่มีประสิทธิผลมากขึ้น
คำจำกัดความ: ความแปรปรวนไม่แน่นอนในชีววิทยาคืออะไร
โดยสรุปข้างต้น เราสรุปความหมายของแนวคิดนี้ในด้านวิทยาศาสตร์ ความแปรปรวนไม่แน่นอนในชีววิทยาเป็นแนวคิดที่ตรงกันกับการกลายพันธุ์ มันเป็นกรรมพันธุ์ในธรรมชาติ (ตรงข้ามกับที่แน่นอน) ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในจีโนมในรุ่นแรกสะสมและทวีความรุนแรงขึ้นในรุ่นต่อ ๆ ไป ความแปรปรวนประเภทนี้ยังสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม แต่ไม่ใช่ในรูปแบบของการปรับตัว แต่โดยอ้อม ดังนั้นจึงช่วยปรับไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเฉพาะ แต่ให้เข้ากับอนุกรมวิธานโดยรวม
ตัวอย่างความแปรปรวนที่ไม่แน่นอน
ในบทความก่อนหน้านี้ มีการพูดถึงตัวอย่างเฉพาะของการกลายพันธุ์ที่ช่วยปรับให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม พิจารณาความแปรปรวนในลักษณะกว้างๆ หลายประเภท:
- สีป้องกัน. เกิดขึ้นในสัตว์หลายชนิด ในกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติ บุคคลที่มีสีที่ไม่เด่นกว่าในภูมิประเทศโดยรอบจะไม่ไวต่อการโจมตีโดยผู้ล่า ดังนั้นจึงสามารถผลิตลูกหลานได้มากขึ้น คุณลักษณะนี้ได้รับการแก้ไขในรุ่น ในเวลาเดียวกัน เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป (เช่น เมื่อประชากรย้ายไปยังที่อยู่อาศัยอื่น) สีที่คงอยู่โดยการเลือกอาจเปลี่ยนไป
- สีสัญญาณ. เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของจีโนม แมลงบางชนิดได้สีสดใสที่เตือนผู้ล่าของต่อมพิษ แมลงที่ไม่มีพิษสามารถระบายสีด้วยวิธีนี้เพื่อป้องกันการถูกกิน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าล้อเลียน
- หุ่น. อิทธิพลทางอ้อมของสิ่งแวดล้อมสนับสนุนบุคคลที่มีรูปร่างเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมมากที่สุด ดังนั้นรูปทรงตอร์ปิโดซึ่งช่วยในการว่ายน้ำจึงเป็นลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตในน้ำลักษณะคล้ายโลมา แมวน้ำ เพนกวิน ปลา ด้วงว่ายน้ำ โดยธรรมชาติแล้ว รูปแบบนี้ในสัตว์เหล่านี้พัฒนาขึ้นอย่างอิสระ เพียงแต่ว่าในกระบวนการวิวัฒนาการ บุคคลที่ปรับตัวให้เข้ากับการว่ายน้ำได้ดีที่สุดจะรอดชีวิตและคลอดบุตรได้
- กลไกการป้องกัน ตัวอย่างเช่น เข็มของเม่น เม่น - เส้นผมที่ดัดแปลง บุคคลที่เกิดจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองได้รับขนแปรงที่หนาแน่นขึ้นซึ่งอาจทำให้นักล่าไม่สะดวกได้เปรียบในการสืบพันธุ์ เห็นได้ชัดว่าในรุ่นต่อๆ ไป การเลือกสนับสนุนความคมชัดของขน - คุณลักษณะนี้ทวีความรุนแรงมากขึ้น
สรุป
ความแปรปรวนประเภทนี้ไม่ได้รับประกันความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต แต่รับประกันความอยู่รอดของสายพันธุ์ในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ความแปรปรวนไม่แน่นอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมนุษย์ในฐานะเครื่องมือในการเพาะพันธุ์ มันก่อให้เกิดการกำเนิดของแท็กซ่าใหม่โดยธรรมชาติและประดิษฐ์ นี่คือสาเหตุที่ความแปรปรวนที่ไม่แน่นอนเป็นพื้นฐานของวิวัฒนาการ
