การศึกษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

 ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตที่พบอยู่ในปัจจุบันนี้เป็นผลมาจากการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในช่วงระยะเวลากว่า 3,000 ล้านปี โดยในแต่ละยุคจะมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นใหม่บ้างหรือสูญพันธุ์ไปบ้าง บางส่วนก็ทิ้งร่องรอยแสดงให้เห็นถึงความรุ่งโรจน์ของสปีชีส์นั้น แต่ส่วนใหญ่มักสูญหายไปโดยไม่ปรากฏร่องรอยเหลือไว้เลย อย่างไรก็ตามนักธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินได้พยายามสร้างตารางเวลา เพื่อบันทึกลำดับเหตุการณ์กำเนิดของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ในช่วงเวลาที่ผ่านมาโดยใช้หลักฐานของซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถคำนวณอายุได้ ดังแสดงในตารางธรณีกาล (The geologic time scale) ดังนี้

นอกจากสิ่งมีชีวิตที่ถูกค้นพบแล้วราวสองล้านชนิด ทุกวันนี้ยังมีการค้นพบสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ๆ อยู่เสมอ ฉะนั้น ในการศึกษาสิ่งมีชีวิตจึงต้องมีการจำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็นหมวดหมู่เพื่อความสะดวกในการศึกษา ซึ่งการศึกษา ลักษณะนี้เรียกว่า วิชาอนุกรมวิธาน (Taxonomy) Taxonomy มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกสองคำคือ taxis ที่แปลว่า การจัด และคำว่า nomos ที่แปลว่า กฎ ดังนั้น Taxonomy จึงหมายถึงกฎเกณฑ์เกี่ยวกับการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือ

  1. Classification หมายถึง กฎเกณฑ์การจัดสิ่งมีชีวิตออกเป็นหมวดหมู่ โดยอาศัยพื้นฐานความรู้ที่เป็น หลักฐานความเกี่ยวทางวิวัฒนาการ 
  2. Identification หมายถึง การค้นหาตรวจสอบเพื่อให้ได้ชื่อวิทยาศาสตร์ประจ้ากลุ่มโดยอาศัยหลักฐานที่ มีท้ามาก่อน อาจเป็นการท้าโดยอาศัยความรู้ความช้านาญที่มีมาก่อน
  3. Nomenclature หมายถึง กฎเกณฑ์การตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ ตามที่ได้จ้าแนกเอาไว้แล้ว ซึ่งต้องมี หลักและวิธีการซึ่งเป็นสากล 

การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

ลำดับการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต (biological classification) นักวิทยาศาสตร์ใช้เกณฑ์ต่างๆ ข้างต้น จัดจำแนกสิ่งมีชีวิตเป็นหมวดหมู่ใหญ่ และหมวดหมู่ย่อย คือ อาณาจักร (kingdom) ไฟลัม (phylum) และดิวิชัน (division) ในกรณีที่เป็นพืช คลาส (class) ออร์เดอร์ (order) แฟมิลี (family) จีนัส (genus) และ สปีชีส์ (species) ตามลำดับ

จะเห็นว่าสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในหมวดหมู่ใหญ่ ประกอบด้วยหลายหมวดหมู่ย่อย กล่าวคือ ไฟลัมหนึ่งแบ่งย่อยได้หลายคลาส คลาสหนึ่งแบ่งย่อยได้หลายออเดอร์ ออร์เดอร์หนึ่งมีหลายแฟมิลี แฟมิลีหนึ่งมีหลายจีนัส แสดงว่าสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในหมวดหมู่ย่อยนั้น ยังมีลักษณะแตกต่างกันอยู่มากมาย แต่ในลำดับย่อยที่สุดคือสปีชีส์ เป็นหมวดหมู่เฉพาะของสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งเท่านั้น 

สปีชีส์ หมายถึง หน่วยย่อยที่สุดในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต     

 สิ่งมีชีวิตสปีชีส์เดียวกันจะมีโครงสร้างและหน้าที่ของอวัยวะต่างๆ เหมือนกันมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันทางบรรพบุรุษและที่สำคัญที่สุด คือ สามารถผสมพันธุ์กันได้ และลูกที่ได้จะต้องไม่เป็นหมัน

ชื่อของสิ่งมีชีวิต

เนื่องจากการเรียกชื่อสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งจะแตกต่างกันไปตามภาษาและท้องถิ่นอีกทั้งมีการเรียกชื่อกันอย่างสับสน ดังนั้นเพื่อความเข้าใจตรงกันนักวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้ชื่อที่เป็นสากลในการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิต โดยในค.ศ.1753 คาโรลัส ลินเนียส (CarolusLinnaeus) นักชีววิทยาชาวสวีเดน ได้คิดวิธีการเรียกชื่อสิ่งมีชีวิตเพื่อการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตตามระบบไบโนเมียล (Binomialnomenclature)ปัจจุบันเรียกว่าชื่อวิทยาศาสตร์ (Scienctificnames) โดยกำหนดภาษาที่ใช้ตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตเป็นภาษาลาตินหรือภาษาอื่นที่เปลี่ยนแปลงเป็นภาษาลาติน นอกจากนี้ชื่อวิทยาศาสตร์จะต้องประกอบด้วยคำ 2 คำ คำแรกเป็น ชื่อ สกุล (Generic name) ส่วนคำหลังเป็นชื่อ สเปซิฟิก เอพิเทต (Specific epithet) ระบุชนิดหรือลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิต

กฎการตั้งชื่อมีหลักเกณฑ์ในการเขียนดังนี้

  • ชื่อทวินามจะเป็นภาษาละติน ประกอบด้วยคำศัพท์ 2 คำ คือ สกุล (genus) และ สปีชีส์ (species)
  • ชื่อทวินามมักจะถูกพิมพ์ด้วยตัวเอน เช่น Homo sapiens หากเป็นการเขียนด้วยลายมือควรขีดเส้นใต้ลงไปแทน
  • คำศัพท์คำแรก (ชื่อสกุล) ต้องขึ้นต้นด้วยอักษรตัวใหญ่เสมอ นอกจากนั้นใช้อักษรตัวเล็กทั้งหมดเช่น Canis lupus หรือ Anthus hodgsoni แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตที่ตั้งชื่อทวินามไว้ก่อนหน้าศตวรรษที่ 20 และขึ้นต้นด้วยอักษรตัวใหญ่อยู่แล้ว ไม่ต้องเขียนเป็นตัวเล็กอีก เช่น Carolus Linnaeus
  • ในสปีชีส์ย่อย ชื่อจะประกอบด้วยสามส่วนและสามารถเขียนได้สองแบบ โดยพืชและสัตว์จะเขียนต่างกัน เช่น เสือโคร่งเบงกอล  คือ Panthera tigris tigris และ เสือโคร่งไซบีเรียคือ Panthera tigris altaica    ต้นเอลเดอร์ดำยุโรปคือSambucusnigrasubsp.nigraและเอลเดอร์ดำอเมริกาคือSambucus nigra subsp. canadensis
  • ในตำราเรียน มักมีชื่อสกุลย่อ หรือชื่อสกุลเต็มของนักวิทยาศาสตร์ผู้จัดทำชื่อนั้นต่อท้าย โดยชื่อสกุลย่อใช้กับพืช ส่วนชื่อสกุลเต็มใช้กับสัตว์ ในบางกรณีถ้าชื่อสปีชีส์เคยถูกกำหนดให้ชื่อสกุลที่ต่างออกไปจากชื่อใน ปัจจุบัน จะคร่อมชื่อสกุลนักวิทยาศาสตร์กับปีที่จัดทำไว้ เช่น Amaranthus retroflexus L., Passer domesticus (Linnaeus, 1758) ที่ใส่วงเล็บเพราะในอดีตชื่อหลังอยู่ในสกุล Fringilla
  • หากใช้กับชื่อสามัญ เรามักใส่ชื่อทวินามไว้ในวงเล็บต่อท้ายชื่อสามัญ เช่น”นกกระจอกบ้าน(Passerdomesticus)กำลังมีจำนวนลดลงอย่างน่าตกใจ”
  • การเขียนชื่อทวินามเป็นครั้งแรกในรายงานหรือสิ่งพิมพ์ เราเขียนเป็นชื่อเต็มก่อน หลังจากนั้นเราสามารถย่อชื่อสกุลให้สั้นลงเป็นอักษรตัวแรกของชื่อสกุลและตาม ด้วยจุด เช่น Canis lupus ย่อเป็น C. lupus ด้วยเหตุที่เราสามารถย่อชื่อในลักษณะนี้ได้ ทำให้ชื่อย่อเป็นที่รู้จักและกล่าวถึงมากกว่าชื่อเต็ม เช่น T. Rex คือ Tyrannosaurus rex หรือ E. coli คือ Escherichia coli เป็นต้น
  • บางกรณี เราเขียน “sp.” (สำหรับสัตว์) หรือ “spec.” (สำหรับพืช) ไว้ท้ายชื่อสกุล ในกรณีที่ไม่ต้องการเจาะจงชื่อสปีชีส์ และเขียน “spp.” ในกรณีที่ต้องการกล่าวถึงหลายสปีชีส์ ตัวอย่างเช่น “Canis sp.”, หมายถึงสปีชีส์หนึ่งในสกุล Canis
  • สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งอาจมีชื่อวิทยาศาสตร์มากกว่าหนึ่งชื่อ ให้ใช้ชื่อตั้งขึ้นก่อนเป็นชื่อหลัก ส่วนชื่ออื่นเป็นชื่อพ้อง
  • ชื่อวิทยาศาสตร์มักจะบอกลักษณะบางอย่างกับสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น

การระบุชนิด

นักวิทยาศาสตร์มีหลายแนวทางในการจัดจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต ไดโคโตมัสคีย์ (dichotomous key) เป็นเครื่องมืออย่างหนึ่งที่ใช้จำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็นกลุ่มย่อยได้ โดยพิจารณาโครงสร้างทีละลักษณะที่แตกต่างกันเป็นคู่ๆ ดังตัวอย่าง

 ไดโคโตมัสคีย์ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

      1 ก. มีขน ……………………………………………………………………… ดูข้อ 2

      1 ข. เป็นสัตว์เลี้ยง…………………………………………………………… ดูข้อ 3

      2 ก. ขนเป็น เส้น…………………………………………………………….. สุนัขพันธุ์บางแก้ว

      2 ข. ขนเป็นแผงแบบขนนก……………………………………………… เป็ดเทศกบินทร์บุรี

      3 ก. เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม…………………………………………….. ดูข้อ 4

      3 ข. เป็นสัตว์น้ำ……………………………………………………………….. ดูข้อ 5

      4 ก. เป็นสัตว์ขี้ เล่น………………………………………………………….. แมว (Felis Catus)

      4 ข. เป็นสัตว์เศรษฐกิจ……………………………………………………….วัวพันธุ์ไทย

      5 ก. ผิวหนังมี เกล็ด…………………………………………………………..ปลานิล (Oreochromis niloticus )

      5 ข. ผิวหนังไม่มี เกล็ด………………………………………………………..ปลาดุกด้าน (Clarias batrachus )

      6.ก.เหมือนสุนัขไทยพันธุ์ Mid-rord……………………………………….. สุนัขพันธุ์บางแก้ว

      6.ข.เป็นสุนัขพันธุ์ร็อคไวเลอร์……………………………………………….. ดูข้อ 7

      7.ก.แยกออกมาจากต้นตระกูลเสือไซบีเรีย……………………………….. แมว

      7.ข.ไม่มีต้นตระกูล……………………………………………………………….. ดูข้อ 8

      8.ก.มีชื่อเรียกว่าปลาจิต ลดา……………………………………………….ปลานิล (Oreochromis niloticus )

      8.ข.มีชื่อเรียกว่าปลาทองลายคราม…………………………………………… ดูข้อ 9

      9.ก.เป็นปลาน้ำจืดในวงปลา ดุก……………………………………………ปลาดุกด้าน (Clarias batrachus )

      9.ข.เป็นปลาน้ำเค็ม…………………………………………………………………. ดูข้อ 10

      10.ก.มีสายพันธุ์จากสิงโต……………………………………………………….. แมว (Felis Catus)

      10.ข.มีสายพันธุ์จากเสือชนิดต่างๆ……………………………………………. แมว (Felis Catus)

        จากตัวอย่างไดโคโตมัสคีย์นี้จะเห็นว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มใหญ่ที่เป็นกลุ่มเดียวกันจะจำแนกเป็นกลุ่มย่อยๆ ได้อีกโครงสร้างบางชนิดของสัตว์อาจมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน เมื่อพิจารณาดูเพียงแต่ภายนอก เช่น ครีบของปลา กับครีบของวาฬ แต่ถ้าพิจารณารายละเอียดโครงสร้างภายในจะพบว่า กระดูกครีบของวาฬคล้ายคลึงกับกระดูกแขนของมนุษย์มากกว่ากระดูกของครีบปลา

แบบแผนของการเจริญเติบโต : เป็นอีกเกณฑ์หนึ่งที่ใช้ในการจัดจำแนกหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะพวกสัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่น ปลา กบ นก คน เอ็มบริโอในระยะแรกๆ มีลักษณะคล้ายคลึงกัน

การศึกษาซากดึกดำบรรพ์ของสิ่งมีชีวิต : การจำแนกแบบนี้จะทำให้ทราบบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันได้ ตัวอย่างเช่น นกและสัตว์เลื้อยคลานเป็น สัตว์สองพวกที่มีลักษณะค่อนข้างจะแตกต่างกันมาก แต่จากการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับซากดึกดำบรรพ์ ปรากฏว่า พบซากสัตว์เลื้อยคลานที่บินได้ชนิดหนึ่ง คือ เทอราโนดอน (Pteranodon) และพบซากของอาร์คีออปเทอริกส์ (Archaeopteryx) ซึ่งเป็นนกโบราณชนิดหนึ่ง มีขากรรไกรยาว มีฟัน ปีกมีนิ้ว ตรงปลายนิ้วของปีกยังมีเล็บที่นกปัจจุบันไม่มี ลักษณะเหล่านี้ถือกันว่าเป็นลักษณะของสัตว์เลื้อยคลาน อาจเป็นไปได้ว่า สัตว์พวกนี้อาจมีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษที่เป็นสัตว์เลื้อยคลาน และเป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่จัดเอานกและสัตว์เลื้อยคลานไว้เป็นพวกใกล้เคียงกัน

ในปัจจุบันวิทยาการต่างๆได้ก้าวหน้าไปมากนักวิทยาศาสตร์สามารถจะศึกษาความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตและจำแนกหมวดหมู่ได้โดยพิจารณาออร์แกเนลล์และสารเคมีภายในเซลล์ เช่น คลอโรพลาสต์กรดนิวคลีอิกโปรตีนสิ่งมีชีวิตที่มีความใกล้ชิดกันทางด้านพันธุกรรมมากเท่าใดก็ย่อมจะมีออร์แกเนลล์ของเซลล์และสารเคมีที่คล้ายกันมากเท่านั้นนอกจากนี้การจัดหมวดหมู่ยังได้พิจารณาถึงพฤติกรรมความสัมพันธ์ของสิ่งแวดล้อมและการแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์ด้วย