Impacts of Evolution To Life

ผลกระทบด้านการเกษตรผลกระทบด้านวิ�ทยาศาสตร�การแพทย�

ผลต�อการอน�ร�กษ�ควิามหลากหลายทางชี วิภาพ

ผลกระทบของวิ�วิ ฒนาการต่�อการเกษต่ร

• วิ�วิ ฒนาการให้�ผลอย่�างไรต่�อควิามม �นคงทางอาห้ารท��จะเล��ย่งประชากรโลก?

• การขาดควิามแปรผ นของพั นธุ'กรรมส่�งผลกระทบอย่�างไรต่�อพั)ชปล*ก?

• ควิามส่+าค ญของประวิ ต่�วิ�วิ ฒนาการของพั)ชปล*ก? • ศั ต่ร*พั)ชม�วิ�วิ ฒนาการของการด)�อต่�อส่ารเคม�ได�

อย่�างไร?

การเกษตรปั#จจ�บ�น

Monoculture and the Irish Potato Famine: การขาด้ควิามหลากหลายของพ�นธุ�กรรม

Lumpersในปั( 1800s ร�ฐบาลไอร�แลนด้�แกปั#ญหาอาหารเพ,-อเล .ยงปัระชีาชีนโด้ยการปัล0กม�นฝร�-ง

ใชีพ�นธุ�ปัล0กท -ม พ�นธุ�กรรมคลายก�นซึ่3-งม ควิามไวิต�อโรคเน�าจากเชี,.อราPhytophthora infestans

ผลท4าใหเก�ด้การขาด้แคลน อาหาร ปัระมาณ 12%

ปัระชีากรอด้ตายใน 3 ปั( ของชี�วิงขาด้แคลนอาหาร(18840s)

การขาด้ควิามหลากหลายของพ�นธุ�กรรม

Ex2: การปล*กพั)ชเช�งเด��ย่วิโดย่ใช�พั นธุ'.ข�าวิโพัดชน�ดเด�ย่วิก น ก�อให้�เก�ดการส่*ญเส่�ย่เง�นเป0นพั นล�านดอลลาร.ส่ห้ร ฐอเมร�กาในป2 1970 จากการระบาดของเช)�อรา

EX3: การใช�ต่อรากอง' �นพั นธุ.เด�ย่วิท+าให้�ผ*�ผล�ต่อง' �นในมลร ฐแคล�ฟอร.เน�ย่ต่�อปล*กอง' �นให้ม�ในพั)�นท��มากถึ5ง 2 ล�านเอเคอร. เม)�อเก�ดการระบาดของแมลงส่าย่พั นธุ'.ให้ม� phylloxera (Daktulosphaira vitifoliaet) ด*ดก�นน+าเล��ย่งจากรากและต่ามด�วิย่การเข�าท+าลาย่ของเช)�อรา ในทศัวิรรษ 1980s

วิ�วิ�ฒนาการของขาวิโพด้เม,-อปัระมาณ 6,000 ถึ3ง 10,000 ปั(

ท -ผ�านมา ชีาวิพ,.นเม,องของอเมร�กา ได้ปัล0ก teosinte และท4าการค�ด้

เล,อกฝ#กท -ใหเมล8ด้มากท4าพ�นธุ��ต�อ ขนาด้ฝ#กของ teosinte ยาวิเพ ยง

1-2 น�.วิและม เมล8ด้เพ ยง 5-12 เมล8ด้เปัร ยบเท ยบก�บฝ#กขาวิโพด้

ปั#จจ�บ�นท -ม ควิามยาวิถึ3ง 12 น�.วิและ ม เมล8ด้มากกวิ�า 500 เมล8ด้ต�อฝ#ก

F1 hybrid ตรงกลาง

Zea mexicana Primitive corn

Corn and its untamed cousins: wild genes in domestic crops

• น กวิ�ชาการพับวิ�า ข�าวิโพัดและ teosinte เป0นญาต่�ส่น�ทในเช�งวิ�วิ ฒนาการ

• ย่�นต่�านทานต่�อโรคไวิร ส่ถึ5ง 7 ชน�ดท��ระบาดก บข�าวิโพัดป6จจ'บ นส่ามารถึ

พับได�ใน teosinte และน+ามาใช�ในการปร บปร'งพั นธุ'.ข�าวิโพัด

Food Security

• ศั ต่ร*พั)ชส่ามารถึวิ�วิ ฒนาการส่ร�างควิามต่�านทานต่�อส่ารเคม�ก+าจ ดในอ ต่ราท��น�าต่กใจ

• ทฤษฎี�วิ�วิ ฒนาการส่อนให้�มน'ษย่.ชะลออ ต่ราการ แพัร�กระจาย่ของย่�นต่�านทาน โดย่การห้าแห้ล�ง

ห้ลบภั ย่เพั)�อร กษาย่�นอ�อนไห้วิต่�อส่ารเคม�ให้�คงอย่*�.

Refugia

Resistant allelesis recessive

Refugia

2. ประโย่ชน.ทางการอน'ร กษ.

• เหต�ใด้ปัระชีากรท -ม จ4านวินสมาชี�กนอยจ3งไม�อาจอย0�รอด้ได้?

• การท4าควิามเขาใจก�บวิ�วิ�ฒนาการจะชี�วิยในการฟื้:. นฟื้0ส�-งม ชี วิ�ตท -เปั;น endangered populations?

• ควิามร0 ทางวิ�วิ�ฒนาการจะชี�วิยเราได้อย�างไรในการท4าส�นใจเล,อกการอน�ร�กษ�?

Conservation

1000 nesting Kemp's Ridley sea turtles

300 right whales

65 northern hairy-nosed wombats

ต่ามทฤษฎี�วิ�วิ ฒนาการ การม�ประชากรขนาดเล:กท+าให้�ต่�อง เผช�ญก บอ นต่ราย่ 2 ประการ ได�แก� —แรงกดด นจากการ

ผส่มเล)อดช�ดและการม�ควิามแปรผ นทางพั นธุ'กรรมต่+�า

ประชากรช�ต่�าม�ควิามแปรผ นของพั นธุ'กรรมต่+�ามาก ในขณะท��ประชากรส่�งห้.โต่ม�ควิามแปรผ นของพั นธุ'กรรมส่*งกวิ�า

ใช�ทฤษฎี�วิ�วิ ฒนาการท+านาย่อ ต่ราควิามเส่��ย่งต่�อการส่*ญพั นธุ'.ห้ร)อการลดลงของประชากรเม)�อม�ควิามแปรผ นในประชากรต่+�า

Why would we want to preserve biodiversity anyway?

• Genes: เปั;นแหล�งของพ�นธุ�กรรมเพ,-อใชีปัระโยชีน�ต�อไปัในการปัร�บปัร�งพ�นธุ�หร,อการท4าพ�นธุ�วิ�ศวิกรรม

• Biological control agents: การใชีปัระโยชีน�ในการควิบค�มศ�ตร0พ,ชีหร,อส�ตวิ�หร,อสปั(ชี ส�ร�กรานโด้ยไม�ตองอาศ�ยสารพ�ษ

• Food sources: ส�ตวิ�พ,ชีเห8ด้ เปั;นตน • Natural products: ส4าหร�บยาร�กษาโรค ปั�<ย สารเคม ก4าจ�ด้ศ�ตร0 น4.าม�น กาวิ ไหม • Environmental services: ท4าใหด้�นโปัร�ง ปั�<ย และผสมเกสร • Enjoyment: เปั;นแหล�งน�นทนาการ • Scientific interest: เปั;นท -ศ3กษาคนควิาด้านวิ�ทยาศาสตร� เชี�น สร รวิ�ทยา กายวิ�ภาค

วิ�วิ�ฒนาการ น�เวิศวิ�ทยา เปั;นตน • Self-perpetuation: ชี�วิยร�กษาองค�ปัระกอบของสปั(ชี ส�ต�างๆในระบบน�เวิศ• Future potential for even more uses: อน�ร�กษ�เพ,-ออน�ชีนร� �นหล�งได้ใชีปัระโยชีน�ต�อ

ไปั

3. ประโย่ชน.ทางวิ�ทย่าศัาส่ต่ร.การแพัทย่.• วิ�วิ ฒนาการม�ประโย่ชน.อย่�างไรต่�อการร กษาโรค? • วิ�วิ ฒนาการก บการต่�อส่*�ก บเช)�อโรค? • บทบาทของวิ�วิ ฒนาการต่�อโรคถึ�าย่ทอดทาง

พั นธุ'กรรม?

Fast growing Bacteria

Antibiotic resistance: delaying the inevitable

– ควิามร*�ทางวิ�วิ ฒนาการท+าให้�คาดเดาได�วิ�าแบคท�เร�ย่จะพั ฒนาควิามต่�านทานต่�อย่าปฏิ�ช�วินะในท��ส่'ดห้ากม�

• เวิลา• ควิามแปรผ นของพั นธุ'กรรม• แรงค ดเล)อกจากย่าปฏิ�ช�วินะ

Application of Evolutionary knowledge

• อย่�าใช�ย่าปฏิ�ช�วินะในการร กษาโรคต่�ดเช)�อไวิร ส่

• ห้ล�กเล��ย่งการใช�ส่ารปฏิ�ช�วินะในปร�มาณปานกลาง (mild doses) เป0นระย่ะเวิลานาน

• When treating a bacterial infection with antibiotics, take all your pills.

• Use a combination of drugs to treat a bacterial infection.

• Reduce or eliminate the "preventive" use of antibiotics on livestock and crops.

Evolutionary Battle with HIV1. What are the evolutionary origins of HIV? 2. Why are some people resistant to HIV? 3. How can we control HIV's evolution of resistance to our drugs?

Primates with SIV and wild cats with FIV don't seem to be harmed by the viruses they carry !!!!

Why are some people resistant to HIV?

People with CCR5 allele are resistant to HIV

May be due to some plaque 700 years ago

No CCR5 allele was found in Africa and Asia

How to Control HIV Evolution

drug cocktails delay their evolution.

If the patient stops taking the drug for a while, evolutionary theory predicts that her viral load will evolve back towards a non-resistant strain.

Huntington's Chorea: Evolution and Genetic Disease

• เป0นโรคพั นธุ'กรรมร�าย่แรงท��เก�ดก บมน'ษย่.• การศั5กษาประวิ ต่�วิ�วิ ฒนาการส่าเห้ต่'การคงอย่*�ของ

โรคในประชากรและแนวิทางการแก�ไข• โรคเก�ดจากแอลล�ลเด�นท��ม�ผลต่�อการท+างานของเซลล.เส่�น

ประส่าทท��ควิบค'มร�างกาย่และจ�ต่ใจท+าให้�ต่าย่ในท��ส่'ด• เก�ดในห้ม*�บ�านประมงใกล�ทะเลส่าบ Maracaibo ในเวิเนซ*เอล

ซ5�งม�คนเป0นโรคน��มากกวิ�าท��ใดในโลก(คร5�งห้น5�งของประชากรท��น��แส่ดงอาการของโรค)

Mutation and Weak Selection

• Mutation: ในป2 1993 พับคนท��เป0นโรคม�ส่�วินห้น5�งของด�เอ:นเอท��ย่าวิกวิ�าปกต่�จากการม�ส่�วินซ+�าCAGCAGCAGCAG...

• คนท��ม�ส่�วินซ+�า CAGs มากกวิ�า 35 ช'ดจะพั ฒนาโรค• ส่�วินให้ญ�ของคนท��เป0นโรคได�ร บแอลล�ลมาจากพั�อแม�• บางคนอาจม�การร บส่�วินซ+�ามาให้ม�เพัราะไม�ม�ประวิ ต่�โรคในครอบคร วิ เก�ดการ

ล+าเอ�ย่งเพัราะม�การร บมากกวิ�าการเส่�ย่ส่�วินซ+�า( ม�วิเทช นปกต่�น�าจะเก�ดได� 2 ทาง)

Mutation and Weak Selection

• Selection: รอดจากการค ดเล)อกในธุรรมชาต่�เพัราะกวิ�าจะ แส่ดงออกก:เป0นวิ ย่ห้ล งระย่ะการส่)บพั นธุ'. การถึ�าย่ทอดย่�นได�เก�ด

ข5�นเร�ย่บร�อย่แล�วิ แม�ย่�นจะให้�ผลร�าย่ก:ต่าม• แอลล�ลได�ร บการถึ�าย่ทอดมาจากบรรพับ'ร'ษโดย่เก�ด founder

effect

Solution

Genetic Test and reproductive choice

ใชีวิ�ธุ การท4า DNA finger print โด้ยการต�ด้ ชี�.นด้ เอ8นเอ แลวิเปัร ยบเท ยบร0ปัแบบของ

DNA profile

แพทย�ใหเล,อกการม ล0กหร,อไม�

Summary

• การท4าควิามเขาใจเก -ยวิก�บกลไกวิ�วิ�ฒนาการม ส�วินชี�วิยใหเราแกปั#ญหาทางชี วิภาพท -ม ผลกระทบต�อการด้4ารงชี วิ�ตของเรา – การแกปั#ญหาทางการเกษตร น4าไปัส0�ควิามม�-นคงทางอาหาร– การแกปั#ญหาทางการแพทย�น4าไปัส0�การม ส�ขภาพท -ด้ – การแกปั#ญหาด้านส�-งแวิด้ลอมและควิามย�-งย,นของ

ทร�พยากรธุรรมชีาต� ซึ่3-งเปั;นท�นทางธุรรมชีาต�ของมน�ษย�