ปี พ.ศ.2374 ชาลส์ ดาร์วิน นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ ได้ล่องเรือไปยังหมู่เกาะกาลาปากอส ในมหาสมุทรแปซิฟิก ทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ ซึ่งเป็นหมู่เกาะซึ่งเกิดขึ้นใหม่จากการประทุของภูเขาไฟใต้มหาสมุทร ดาร์วินสังเกตว่า ทำไมสัตว์ที่พบบนเกาะแห่งนี้จึงมีลักษณะพิเศษแตกต่างจากสัตว์ประเภทเดียวกันบนผืนแผ่นดินใหญ่ เขาจึงตั้งข้อสันนิษฐานว่า สัตว์เหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากแผ่นดินใหญ่ และถูกน้ำพัดพาหรือบินมายังเกาะแห่งนี้ และเมื่อเวลาผ่านไปนับล้านปี มันได้ปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมของเกาะ ทำให้รูปร่างลักษณะของมันแตกต่างไปจากบรรพบุรุษบนแผ่นดินใหญ่ ดาร์วินได้นำเสนอทฤษฎีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของข้อสังเกตสามประการคือ สิ่งมีชีวิตทั้งมวลล้วนผันแปร มีความสามารถถ่ายทอดคุณลักษณะ และดิ้นรนแข่งขันเพื่อความอยู่รอด ปัจจัยทั้งสามนี้ทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดปรับตัวได้ดีกว่าชนิดอื่นๆ ซึ่งยังผลให้มันอยู่รอดปลอดภัยและแพร่พันธุ์ได้มากขึ้น สิ่งมีชีวิตที่ปรับตัวช้าจึงคงเหลืออยู่น้อยหรือสูญพันธุ์ไป การปรับตัวที่ว่านี้เป็นไปอย่างช้าๆ แต่เมื่อเวลาผ่านไปเนิ่นนาน คุณลักษณะต่างๆ จะปรากฏมากขึ้นๆ ในรุ่นต่อไป เขาเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า “การคัดเลือกโดยธรรมชาติ” (Natural selection) นักวิทยาศาสตร์ในยุคปัจจุบันพบว่า กลไกที่ขับดันให้เกิดการวิวัฒนาการมี 2 สาเหตุ คือ การกลายพันธุ์ และการอยู่รอดของผู้ที่เก่งกว่า  ภาพที่ 1 ชารลส์ ดาร์วิน การกลายพันธุ์
กลไกในการสืบทอดพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตคือ การคัดลอก DNA โดยธรรมชาติการคัดลอกจะมีความคลาดเคลื่อน (Error) ไปบ้างเล็กน้อย จึงทำให้เซลล์เกิดความผิดพลาด เซลล์ใหม่ที่เกิดขึ้นจะมีความแตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดเล็กน้อย เนื่องจากรหัสพันธุกรรมใน DNA เปลี่ยนแปลงไป คำสั่งในการสร้างโปรตีน กลไกทางเคมี และการควบคุมการทำงานของเซลล์ก็จะเปลี่ยนไปด้วย ครั้นเมื่อเซลล์รุ่นสองจะแบ่งตัวอีก มันจะกลายเป็นต้นแบบในการคัดลอกให้กับเซลล์รุ่นที่ 3 และการคัดลอกครั้งนี้ก็จะมีความคลาดเคลื่อนไปอีกเล็กน้อยด้วย ความคลาดเคลื่อนจะสะสมมากขึ้นในลักษณะรุ่นต่อรุ่น ทำให้เซลล์รุ่นที่ 3 มีความแตกต่างจากเซลล์รุ่นที่ 1 มากกว่าเซลล์รุ่นที่ 2 เมื่อเกิดการคัดลอกรุ่นแล้วรุ่นเล่านับแสนรุ่น สิ่งชีวิตในรุ่นหลังอาจมีความแตกต่างไปมากจนแทบไม่เหมือนบรรพบุรุษของมันเลย ลักษณะของการคัดลอกเช่นนี้มีลักษณะเหมือนการลอกการบ้านแล้วส่งต่อ ดังนี้
นอกจากนั้นการกลายพันธุ์ยังอาจเกิดขึ้นจากปัจจัยภายนอกได้ด้วย ในจักรวาลมีอนุภาคขนาดเล็กมาก เช่น นิวตริโนและรังสีคอสมิคเคลื่อนที่ผ่านโลกและตัวเราในทุกๆ ขณะ นิวตริโนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่แก่นกลางของดวงอาทิตย์ ส่วนรังสีคอสมิคคืออนุภาคซึ่งมีอยู่ทั่วไปในจักรวาล ในบางครั้งที่มีการระเบิดของดาวฤกษ์ (Supernova) หรือพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์ จะเกิดอนุภาคพลังงานสูงเคลื่อนที่ผ่านโลก ซึ่งอนุภาคเหล่านี้สามารถทำลายหรือเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA ได้ และนอกจากนั้นวิทยาการสมัยใหม่ทำให้มนุษย์สามารถตัดต่อรหัสพันธุกรรมได้แล้วดังเช่นการสร้างผลไม้ไม่มีเมล็ด ยิ่งไปกว่านั้นเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือระเบิดปรมาณูก็ทำให้เกิดการแผ่รังสีแกมมา (Gamma rays) ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพันธุกรรมได้เช่นกัน  ภาพที่ 2 วิวัฒนาการของแขนและปีก การอยู่รอดของผู้ที่เหนือกว่า
 ภาพที่ 3 วิวัฒนาการของสัตว์ |
วิทยาศาสตร์โลก > ชีวภาค (Biosphere) >