วิวัฒนาการ (Evolution) เป็นการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางพันธุกรรมของประชากรสิ่งมีชีวิตจากรุ่นสู่รุ่น การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นอย่างช้าๆ จากการสะสมของการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในแต่ละรุ่น
ทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน (Darwinian evolution theory) อธิบายว่า วิวัฒนาการเกิดขึ้นจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (natural selection) สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะมีโอกาสรอดชีวิตและสืบพันธุ์ได้มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะไม่เหมาะสม เมื่อเวลาผ่านไป ประชากรสิ่งมีชีวิตจะมีความเปลี่ยนแปลงไป ลักษณะที่มีประโยชน์จะถูกถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อๆ ไป
หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน ได้แก่
- หลักฐานทางซากดึกดำบรรพ์ (Fossil evidence) ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันมีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษในอดีต
- หลักฐานทางสัณฐานวิทยา (Morphological evidence) สิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันจะมีโครงสร้างทางกายภาพที่คล้ายคลึงกัน
- หลักฐานทางชีวเคมี (Biochemical evidence) สิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันจะมีสารชีวเคมีที่คล้ายคลึงกัน
- หลักฐานทางพันธุศาสตร์ (Genetic evidence) สิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันจะมียีนที่คล้ายคลึงกัน
วิวัฒนาการมีบทบาทสำคัญต่อความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต ช่วยให้สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป วิวัฒนาการยังช่วยอธิบายการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิด
การคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกลไกหลักที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะมีโอกาสรอดชีวิตและสืบพันธุ์ได้มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะไม่เหมาะสม เมื่อเวลาผ่านไป ประชากรสิ่งมีชีวิตจะมีความเปลี่ยนแปลงไป ลักษณะที่มีประโยชน์จะถูกถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อๆ ไป
การคัดเลือกโดยธรรมชาติแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ
- การคัดเลือกแบบทิศทาง (Directional selection) เป็นการคัดเลือกที่เลือกลักษณะเฉพาะเจาะจง สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะนั้นจะมีแนวโน้มที่จะสืบพันธุ์มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะอื่น
- การคัดเลือกแบบปรับตัว (Stabilizing selection) เป็นการคัดเลือกที่เลือกลักษณะที่อยู่ตรงกลางของช่วงความแปรผัน สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะอยู่ตรงกลางจะมีแนวโน้มที่จะสืบพันธุ์มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะอยู่ด้านใดด้านหนึ่ง
- การคัดเลือกแบบล้างผลาญ (Disruptive selection) เป็นการคัดเลือกที่เลือกลักษณะที่อยู่ปลายทั้งสองด้านของช่วงความแปรผัน สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะอยู่ปลายทั้งสองด้านจะมีแนวโน้มที่จะสืบพันธุ์มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะอยู่ตรงกลาง
การกลายพันธุ์ (Mutation) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สามารถทำให้เกิดการวิวัฒนาการได้ การกลายพันธุ์เป็นการเปลี่ยนแปลงของลำดับดีเอ็นเอ การเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นได้หลายสาเหตุ เช่น รังสี สารเคมี และปัจจัยทางพันธุกรรม การกลายพันธุ์บางชนิดอาจส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต แต่การกลายพันธุ์บางชนิดอาจส่งผลดีต่อสิ่งมีชีวิตและทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป
การผสมพันธุ์ (Recombination) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สามารถทำให้เกิดการวิวัฒนาการได้ การผสมพันธุ์เป็นการผสมกันของยีนจากพ่อแม่สองคน ยีนใหม่ที่เกิดขึ้นจากการผสมพันธุ์อาจเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตและทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป
การวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง สิ่งมีชีวิตในปัจจุบันยังคงวิวัฒนาการอยู่ตลอดเวลา การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการอาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหรือช้าๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิต และภัยคุกคามจากสิ่งมีชีวิตอื่น