สปีชีส์ (species) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ผสมพันธุ์กันได้ในธรรมชาติแล้วให้กำเนิดลูกที่ไม่เป็นหมัน แต่ถ้าเป็นสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กัน ก็อาจให้กำเนิดลูกได้เช่นกัน แต่เป็นหมัน ดังนั้น แนวคิดของสปีชีส์ทางด้านชีววิทยา จะมุ่งพิจารณาความสามารถในการผสมพันธุ์ และให้กำเนิดลูกหลานที่ไม่เป็นหมัน

กลไกการแยกกันทางการสืบพันธุ์

ในธรรมชาติมีสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันอยู่ด้วยกันจำนวนมาก กลไกการแยกกันทางการสืบพันธุ์ (reproductive isolating mechanism; RIM) มีผลยับยั้งมิให้เกิดการผสมข้ามสปีชีส์ แบ่งได้เป็น 2 ระดับ คือ

1. กลไกแบ่งแยกระดับก่อนไซโกต (prezygotic isolating mechanism)

เป็นกลไกป้องกันไม่ให้เกิดการปฏิสนธิ อันประกอบด้วยความแตกต่างในเรื่องต่อไปนี้

- ระยะเวลาผสมพันธุ์ หรือฤดูกาลผสมพันธุ์ที่ต่างกัน (temporal isolation)

- สภาพนิเวศวิทยาที่แตกต่างกัน (ecological isolation)

- พฤติกรรมการผสมพันธุ์ที่แตกต่างกัน (behavioral isolation)

- โครงสร้างอวัยวะสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (mechanical isolation)

- สรีรวิทยาของเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน (genetic isolation)

ตัวอย่างเช่น ในพวกนกยูงจะมีการฟ้อนรำอวดตัวเมียในช่วงก่อนการผสมพันธุ์ ดังนั้น ลักษณะท่าทางในการฟ้อนรำของนกต่างชนิด จะเป็นตัวกระตุ้นการผสมพันธุ์ของนกแต่ละชนิดโดยเฉพาะ

2. กลไกแบ่งแยกระยะหลังไซโกต (postzygotic isolating mechanism)

ถ้าหากในกรณีที่กลไกแบบแรกล้มเหลว ยังสามารถควบคุมได้โดย

- ลูกที่ผสมได้จะตายก่อนวัยเจริญพันธุ์ หรืออ่อนแอ (hybrid inviability) ตัวอย่างเช่น การทำผสมเทียมระหว่างกบลีโอปาร์ด (leopard frog) กับกบบลูฟรอก (bull frog) เมื่อปฏิสินธิแล้วได้เอมบริโอ แต่เอมบริโอจะตาย

- ลูกที่ผสมได้เป็นหมัน (hybrid sterility) ตัวอย่างเช่น ม้าผสมลา ได้ลูกเป็นล่อ ซึ่งเป็นหมัน เสือตัวผู้ผสมสิงโตตัวเมีย ได้ลูกเป็นไทกอน (tigon)

การเกิดสปีชีส์ใหม่ (speciation)

สปีชีส์ใหม่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการเปลี่ยนแปลง หรือวิวัฒนาการมาจากสปีชีส์ที่มีอยู่ก่อน โดยอาศัยหลักการแบ่งแยกทางการสืบพันธุ์ดังกล่าวแล้ว จนกลายเป็นสปีชีส์ใหม่ๆ ได้มากมาย มี 2 แนวทาง คือ

1. การเกิดสปีชีส์ใหม่โดยการแยกกันตามสภาพภูมิศาสตร์ (allopatric speciation)

เป็นการแยกกลุ่มออกตามสภาพภูมิศาสตร์เป็นเวลายาวนาน โดยสิ่งกีดขวางเช่น ทะเลทราย ภูเขา แม่น้ำ หรือสิ่งแวดล้อมทางด้านชีวภาพ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น เมื่อประชากรขาดการติดต่อกัน จึงขาดช่วงการแลกเปลี่ยนยีน เมื่อเวลาผ่านไปนานๆ จะทำให้ประชากรแต่ละกลุ่มเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางพันธุกรรม จนเกิดเป็นสปีชีส์ใหม่

2. การเกิดสปีชีส์ใหม่โดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโครโมโซม (Sympatric speciation)

เป็นการเกิดสปีชีส์ใหม่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของยีน หรือจำนวนโครโมโซม โดยเฉพาะการเพิ่มจำนวนชุดของโครโมโซม เรียกว่า พอลิพลอยดี (polyploidy)

ปกติสิ่งมีชีวิตจะมีโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์ (diploid, 2n) ถ้าสิ่งมีชีวิตมีโครโมโซมมากกว่า 2 ชุดขึ้นไป เรียกว่า พอลิพลอยดี (polyploidy) เกิดขึ้นจากความผิดปกติในกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขณะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในแม่หรือพ่อ โดยโครโมโซมไม่แยกจากกัน เป็นผลให้เซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนโครโมโซม 2 ชุด (2n)

เมื่อเซลล์สืบพันธุ์เกิดการปฎิสนธิจะได้ไซโกตที่มีจำนวนโครโมโซมมากกว่า 2 ชุด เช่น มีโครโมโซม 3 ชุด (3n) หรือมีโครโมโซม 4 ชุด (4n) โดยลูกที่เป็นพอลิพลอยดีมีลักษณะพันธุกรรมต่างจากพ่อแม่ ไม่สามารถกลับไปผสมกับพ่อแม่ จึงถือได้ว่าเกิดสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่

ปรากฏการณ์พอลิพลอยดี มีความสำคัญในการทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตสปีชีส์ใหม่ขึ้น นักวิชาการประมาณกันว่า ครึ่งหนึ่งของพืชดอกที่ปรากฏอยู่ในโลกนี้ เกิดจากการเพิ่มโครโมโซมแบบอัลโลพอลิพลอยดี และเป็นกลไกที่ทำให้เกิดสปีชีส์ใหม่ภายใน 1-2 ชั่วอายุเท่านั้น

ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาวิธีการผสมพันธุ์พืชให้ได้พอลิพลอยดี ที่มีสมบัติและลักษณะตามต้องการ เช่น พอลิพลอยดีเลขคู่ ได้แก่ 4n 6n 8n ซึ่งมักได้พืชที่มีผลหรือลำต้นใหญ่กว่าพืชที่เป็นดิพลอยด์ธรรมดา สามารถมีชีวิตและสืบพันธุ์ได้ตามปกติ ส่วนพอลิพลอยดีเลขคี่ ได้แก่ 3n 5n 7n ซึ่งเป็นหมัน เพราะมีปัญหาในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ถูกใช้ประโยชน์ในการพัฒนาพันธุ์พืชที่ไม่มีเมล็ด เช่น แตงโม องุ่น กล้วย เป็นต้น

พัดชา วิจิตรวงศ์