Evolusi

Evolusi (dalam kajian biologi ) berarti perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasi organism dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Evolusi : merupakan proses perubahan makhluk hidup secara lambat dalam waktu yang sangat lama, sehingga berkembang menjadi berbagai spesies baru yang lebih lengkap struktur tubuhnya.

Menurut teori evolusi, makhluk hidup yang sekarang berbeda dengan makhluk hidup jaman dahulu. Nenek moyang makhluk hidup sekarang yang bentuk dan strukturnya (mungkin) berbeda mengalami perubahan-perubahan baik struktur maupun genetis dalam waktu yang sangat lama, sehingga bentuknya jauh menyimpang dari struktur aslinya dan akhirnya menghasilkan berbagai macam spesies yang ada sekarang. Jadi tumbuhan dan hewan yang ada sekarang bukanlah makhluk hidup yang pertamakali berada di bumi, tetapi berasal dari makhluk hidup di masa lampau.

Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh kombinasi tiga proses utama: variasi, reproduksi, dan seleksi. Sifat-sifat yang menjadi dasar evolusi ini dibawa oleh gen yang diwariskan kepada keturunan suatu makhluk hidup dan menjadi bervariasi dalam suatu populasi. Ketika organisme bereproduksi, keturunannya akan mempunyai sifat-sifat yang baru. Sifat baru dapat diperoleh dari perubahan gen akibat mutasi ataupun transfer gen antar populasi dan antar spesies. Pada spesies yang bereproduksi secara seksual  kombinasi gen yang baru juga dihasilkan oleh rekombinasi genetika,  yang dapat meningkatkan variasi antara organisme. Evolusi terjadi ketika perbedaan-perbedaan terwariskan ini menjadi lebih umum atau langka dalam suatu populasi.

Evolusi didorong oleh dua mekanisme utama, yaitu seleksi alam  dan hanyutan genetik. Seleksi alam merupakan sebuah proses yang menyebabkan sifat terwaris yang berguna untuk keberlangsungan hidup dan reproduksi organisme menjadi lebih umum dalam suatu populasi – dan sebaliknya, sifat yang merugikan menjadi lebih berkurang. Hal ini terjadi karena individu dengan sifat-sifat yang menguntungkan lebih berpeluang besar bereproduksi, sehingga lebih banyak individu pada generasi selanjutnya yang mewarisi sifat-sifat yang menguntungkan ini. Setelah beberapa generasi, adaptasi  terjadi melalui kombinasi perubahan kecil sifat yang terjadi secara terus menerus dan acak ini dengan seleksi alam. Sementara itu, hanyutan genetik (Bahasa Inggris: Genetic Drift) merupakan sebuah proses bebas yang menghasilkan perubahan acak pada frekuensi sifat suatu populasi. Hanyutan genetik dihasilkan oleh probabilitas apakah suatu sifat akan diwariskan ketika suatu individu bertahan hidup dan bereproduksi.

Walaupun perubahan yang dihasilkan oleh hanyutan dan seleksi alam kecil, perubahan ini akan berakumulasi dan menyebabkan perubahan yang substansial pada organisme. Proses ini mencapai puncaknya dengan menghasilkan spesies yang baru. Dan sebenarnya, kemiripan antara organisme yang satu dengan organisme yang lain mensugestikan bahwa semua spesies yang kita kenal berasal dari nenek moyang yang sama melalui proses divergen yang terjadi secara perlahan ini

Dokumentasi fakta-fakta terjadinya evolusi dilakukan oleh cabang biologi yang dinamakan biologi evolusioner. Cabang ini juga mengembangkan dan menguji teori-teori yang menjelaskan penyebab evolusi. Kajian catatan fosil dan keanekaragaman hayati organisme-organisme hidup telah meyakinkan para ilmuwan pada pertengahan abad ke-19 bahwa spesies berubah dari waktu ke waktu. Namun, mekanisme yang mendorong perubahan ini tetap tidaklah jelas sampai pada publikasi tahun 1859 oleh Charles Darwin, On the Origin of Species yang menjelaskan dengan detail teori evolusi melalui seleksi alam Karya Darwin dengan segera diikuti oleh penerimaan teori evolusi dalam komunitas ilmiah.  Pada tahun 1930, teori seleksi alam Darwin digabungkan dengan teori pewarisan Mendel, membentuk sintesis evolusi modern,  yang menghubungkan satuan evolusi (gen) dengan mekanisme evolusi (seleksi alam). Kekuatan penjelasan dan prediksi teori ini mendorong riset yang secara terus menerus menimbulkan pertanyaan baru, di mana hal ini telah menjadi prinsip pusat biologi modern yang memberikan penjelasan secara lebih menyeluruh tentang keanekaragaman hayati di bumi.

Meskipun teori evolusi selalu diasosiasikan dengan Charles Darwin,  namun sebenarnya biologi evolusioner telah berakar sejak zaman Aristoteles.  Namun demikian, Darwin adalah ilmuwan,  pertama yang mencetuskan teori evolusi yang telah banyak terbukti mapan menghadapi pengujian ilmiah. Sampai saat ini, teori Darwin mengenai evolusi yang terjadi karena seleksi alam dianggap oleh mayoritas komunitas sains sebagai teori terbaik dalam menjelaskan peristiwa evolusi.

Ada dua macam evolusi,yaitu :

1. Evolusi progressif merupakan proses evolusi yang menuju kemungkinan dapat bertahan hidup ( survive ) sehingga menghasilkan spesies baru.
2. Evolusi regressif merupakan evolusi menuju kemungkinan mengalami kepunahan.

A.  Teori Evolusi

Makhluk hidup selalu mengalami perubahan secara berlahan-lahan dalam jangka waktu yang lama, perubahan tersebut dapat menyimpang dari struktur aslinya sehingga muncul jenis atau species baru. Dengan demikian tumbuhan dan hewan yang ada sekarang berasal adri makhluk hidup masa lampau.

Beberapa ilmuwan yang menyampaikan pandangan-pandangannya tentang evolusi :

1. Jean Baptiste Lamarck

Mengemukakan bahwa ;

a. Alat – alat tubuh yang sering digunakan akan tumbuh membesar, sebaliknya organ tubuh yang tidak pernah digunakan akan menyusut bahkan hilang.

b. Hukum peneurunan sifat-sifat yang baru yang diperoleh artinya bahwa sifat-sifat baru karena sering digunakan atau tidak digunakannya bagian-bagian tubuh tersebut akan diturunkan kepada keturunannya.

Contoh : J.B.Lamarck mengansumsikan bahwa kaki depan dan leher jerapah menjadi panjang karena kebiasaan mencapai dedaunan di pohon yang tinggi dan sifat baru ini diturunkan kepada genarasi berikutnya.

Gambar 8.1. Teori Lamarck tentang Leher jerapah

2. Charles Darwin

Seorang naturalis berkebangsaan Inggris. Ia menyatakan bahwa evolusi berlangsung karena adanya proses seleksi alam (natural selection). Yang dimaksud seleksi alam adalah: proses pemilihan yang dilakukan oleh alam terhadap variasi makhluk hidup di dalamnya. Hanya makhluk hidup yang memiliki variasi sesuai dengan lingkungan yang bisa bertahan hidup, sedang yang tidak sesuai akan punah. Organisme yang bisa hidup inilah yang selanjutnya akan mewariskan sifat-sifat yang sesuai dengan lingkungan pada generasi berikutnya.

Gambar 8.2. Teori Darwin  tentang Leher jerapah

Pendapat Darwin mengenai penjang leher jerapah

Sebagai pembanding dengan teori Lamarck, panjang leher jerapah dapat dijelaskan dengan teori Darwin sebagai berikut. Nenek moyang jerapah punya variasi panjang leher, ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Karena terjadi bencana kekeringan, lingkunganpun berubah dan, berlangsunglah proses seleksi alam. Jerapah berleher pendek tidak dapat mencari makan dengan menjangkau daun-daun di pohon sehingga tidak bisa bertahan hidup. Sebaliknya jerapah berleher panjang tetap dapat memperoleh makanan dari daun-daun di pohon sehingga dapat bertahan hidup. Karena mampu bertahan hidup maka jerapah tersebut mampu berbiak dan mewariskan sifat adaptif yaitu leher panjang pada generasi berikut. Itulah sebabnya semua jerapah sekarang berleher panjang.

Teori yang di kemukakan Darwin sangat dipengaruhi oleh hal-hal berikut:

1. Ekspedisinya ke kepulauan Galapagos (Galapagos = kura-kura raksasa). Di tempat ini Darwin menemukan berbagai macam bentuk paruh burung Finch. Terjadinya keanekaragaman ini disebabkan oleh perbedaan jenis makanannya.
2. Pendapat Charles Lyell  dalam bukunya “Principles of Geology” yang menyatakan bahwa batuan, pulau, dan benua selalu mengalami perubahan. Menurut Darwin peristiwa ini kemungkinan dapat mempengaruhi makhluk hidup.
3. Pendapat Thomas Robert Malthus dalam bukunya “An Essay on the Principle of Population”  yang menyatakan adanya kecenderungan kenaikan jumlah penduduk lebih cepat daripada kenaikan produksi pangan.

Hal ini menurut Darwin menimbulkan terjadinya suatu persaingan untuk  kelangsungan hidup tentang evolusi didasarkan pada pokok-pokok pikiran sebagai berikut:

1. Tidak ada dua individu yang sama.
2. Setiap makhluk hidup punya kemampuan untuk berkembang biak.
3. Untuk berkembang biak perlu makanan dan ruang yang cukup.
4. Bertambahnya makhluk hidup tidak berjalan terus menerus.

Selain dari hasil ekspedisi di benua Amerika Selatan, teori evolusi Darwin didasarkan atas pengetahuannya ketika ia mempelajari buku “Principles of Geology” karya Charles Lyell (1830) dan buku “An Essay on The Principles of Population” karya Robert Malthus.

Berdasarkan tiga hal tersebut akhirnya Darwin menulis bukunya “On the Origin of Species by Means of Natural Selection” yang berisi dua hal pokok:

1). spesies yang ada sekarang ini berasal dari spesies yang hidup di masa lampau, dan

2). evolusi terjadi melalui proses seleksi alam

Contoh-contoh konsep yang mendukung teori Darwin

1.  Percobaan August Weismann

Untuk membuktikan apakah lingkungan menyebabkan perubahan sifat yang menurun (teori Lamarck) Weismann melakukan percobaan dengan memotong ekor tikus, lalu mereka dikawinkan. Ternyata anak tikus yang lahir tetap berekor panjang. Lalu anak tikus tersebut dipotong lagi ekornya dan dikawinkan lagi, ternyata keturunan selanjutnya tetap berekor panjang. Langkah itu dilakukan sampai dengan 21 generasi dan keturunan yang lahir ternyata tetap berekor panjang.

Dari apa yang dilakukan, Weismann mengambil kesimpulan bahwa perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan kepada  keturunannya. Evolusi adalah proses yang menyangkut seleksi alam terhadap factor genetika  Individu yang memiliki variasi genetik yang sesuai dengan lingkungan yang akan lestari dan memiliki kesempatan mewariskan gen yang adaptif pada generasi berikut.

Weismann tidak menentang teori evolusi Darwin, namun justru menjelaskan teori Darwin. Menurut Weismann, perubahan sel-sel tubuh akibat pengaruh lingkungan tidak diwariskan pada keturunannya. Evolusi menyangkut pewarisan gen-gen melalui sel-sel kelamin. Hal ini bermakna bahwa evolusi berkaitan dengan gejala seleksi alam terhadap faktor-faktor genetik.
Weismann berpendapat bahwa sifat leher panjang dan leher pendek pada jerapah dikontrol oleh gen. Gen untuk leher panjang bersifat dominan, sedangkan gen untuk leher pendek bersifat resesif. Oleh karena itu, jerapah berleher panjang merupakan keturunan yang bersifat homozigot dominan atau heterozigot. Sebaliknya, jerapah berleher pendek merupakan keturunan yang bersifat homozigot resesif. Jerapah berleher pendek yeng homizigot resesif tidak mampu beradaptasi dengan lingkungannya sehingga punah.

B.  Pengertian Kesempatan dalam Proses  Evolusi ( Teori Oportunisme )

Untuk dapat memahami masalah evolusi, perlu dipahami pengertian-pengertian berikut :

1. Pengertian Spesies
   Populasi-populasi yang masih mungkin mengadakan pertukaran gen dikatakan termasuk dalam satu spesies.
   Variasi atau perbedaan morfologi fisiologi ataupun kelakuan tidak menjadi alasan dipisahkannya dua populasi menjadi dua spesies yang berbeda.
2. lsolasi Reproduksi
   Barier (hambatan) geografik dapat memungkinkan terjadinya pemisahan dua populasi (allopatric) keadaan ini memungkinkan terjadinya isolasi reproduksi meskipun kedua populasi tersebut berada dalam satu lingkungan kembali (sympatrik).
3. Macam-macam Isolasi Intrinsik
   a.  Mekanisme yang mencegah/menghalangi terjadinya perkawinan:

1)   Isolasi ekogeografi

Dua populasi yang terpisah oleh hambatan fisik, dapat menjadi berbecla begitu khusus sesuai dengan lingkungannya. Apabila pada suatu saat kedua populasi tersebut dikumpulkan menjadi satu, keduanya ticlak akan mampu saling mengadakan perkawinan. Hal ini disebabkan karena keduanya tidak dapat lagi menyesuaikan diri pada kondisi yang baru. Mereka telah memperoleh perubahan genetik akibat dari keadaan sekelilingnya. Sebagai contoh adalah tanaman Platanus occidentalis dan Platanus orientalis. Keduanya dapat diserbukkan secara buatan dengan hasil keturunannya tetap, fertil. Namun penyerbukan secara alam tidak pemah terjadi karena masing-masing hanya dapat hidup di lingkungannya sendiri. Dalam hal ini mereka tidak hanya terpisah secara geografi saja tetapi juga secara genetik.

2)    Isolasi habitat

Antara. dua populasi simpatrik yang menghuni daerah yang berbeda lebih sering terjadi perkawinan daripada antara sesama populasi setempat namun berbecla sifat- sifat genetiknya. Dapat dikemukakan sebagai contoh adalah katak Bufo fowleri dan Bufo americanus. Keduanya dapat kawin dan menghasilkan keturunan yang fertil. Kalau pada suatu waktu tempat tinggalnya bercampur ternyata bahwa Bufo fowleri akan lebih banyak mengadakan perkawinan dengan sesamanya dibanding dengan Bufo americanus. Hal ini disebabkan karena Bufo fowleri akan memilih tempat tinggalnya untuk kawin di air yang tenang, sedangkan Bufo americanus di kubangan-kubangan air hujan.

3)    Isolasi iklim

musim Pinus radiata dan Pinus muricata keduanya terclapat di beberapa tempat di California dan tergolong simpatrik. Kedua jenis Pinus tersebut dapat disilangkan tetapi perkawinan silang ini boleh dikatakan tidak pernah terjadi di alam. Hal ini disebabkan karena perbedaan masa berbunga Pinus radiata terjadi pada awal Februari sedang Pinus muricata pada bulan April. Berikut ini adalah contoh empat jenis katak yang tergolong pada genus Rana. Meskipun hidup di daerah yang sama tetapi tidak terjadi persilangan, karena perbedaan masa aktif perkawinan.

4)   Isolasi perilaku

Pada berbagai jenis ikan ternyata kelakuan meminang ikan betina oleh ikan jantan berbeda. Sebagai contoh diambil 2 perbandingan sebagai berikut : Yang satu : membuat sarang dengan 2 lubang untuk masuk dan keluar, sarang digantungkan pada tumbuhan air. Yang lain : pada sarang hanya ada satu lubang ialah tempat masuk saja, sarang dibuat pada dasar kolam.

5)    Isolasi mekanik

Yang dimaksud dengan isolasi mekanik adalah hal yang menyangkut struktur yang berkaitan dengan peristiwa perkawinan itu sendiri. Misal bila hewan jantan dari suatu spesies jauh lebih besar ukurannya daripada jenis betina. Atau jika alat kelamin yang jantan mempunyai bentuk yang sedemikian rupa sehingga tidak dapat cocok dengan alat kelamin yang betina. Pada beberapa makhluk bentuk alat kelamin itu sedemikian rupa hingga dalam hal ini berlaku apa yang disebut sistem “lock and key” (kunci dan gembok), tetapi pada kebanyakan makhluk tidaklah demikian. Pada hewan kaki sejuta yang termasuk genus Brochoria dijumpai bahwa bentuk alat kelamin pada yang jantan berbeda-beda hingga sering digunakan sebagai titik tolak untuk klasifikasi, tetapi pada yang betina bentuknya serupa. Isolasi mekanik semacam ini pada tumbuhan ternyata lebih berpengaruh dibanding dengan pada hewan, terutama yang berkaitan dengan hewan penyebar serbuk sari. Seperti disinggung di muka tentang adaptasi maka ada kekhususan bentuk bunga dalam hubungannya dengan hewan penyebar serbuk sari.

b. Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida:

1). Isolasi gamet
Sebagaimana diketahui peristiwa penyerbukan tidak tentu mengakibatkan peristiwa fertilisasi. Pada percobaan menggunakan Drosophila virilis dan Drosophila americana, dengan inseminasi buatan maka sperma dari jenis jantan tidak dapat mencapai sel telur karena tidak dapat bergerak sebagai akibai adanya cairan penghambat dalarn saluran reproduksi. Pada spesies Drosophila lain mekanismenya berbeda; pada waktu sperma masuk dalam saluran reproduksi, saluran tersebut membengkak hingga sperma-sperma tersebut mati. Peristiwa isolasi garnet juga dijumpai pada tanaman tembakau dalam hal ini meskipun serbuk sari sudah diletakkan pada stigma tetapi tidak terjadi fertilisasi karena inti dari serbuk sari tersebut tidak dapat mencapai inti telur dalam ovula.

2).  Isolasi perkembangan
Pada Rana pipiens terjadi peristiwa fertilisasi Yang berhasil tetapi embrionya tidak dapat tumbuh dan segera mati.
Pada dunia ikan peristiwa semacam ini banyak terjadi; seringkali telur dari suatu spesies dibuahi oleb sperma dari spesies lain, tetapi segera terjadi seperti halnya pada Rana pipiens di atas.

3). Ketidakmampuan hidup suatu hibrida

Berturut-turut telah dibicarakan peristiwa perkawinan yang tidak dapat berlangsung karena adanya hambatan geografi, perubahan genetik, adanya perbedaan musim perkawinan, perbedaan kelakuan dan akhirnya karena hambatan mekanik. Kalau hambatan ini kita anggap sebagai hambatan pada langkah pertarna, maka hambatan selanjutnya terjadi pada langkah berikutnya. Jadi dalam hal ini perkawinan dapat terjadi, tetapi pembentukan gametnya terlambat. Berikumya adalah peristiwa yang langkah pertarna dan kedua tidak mendapat halangan suatu apa, tetapi kemudian hambatan terjadi pada langkah berikutnya. Perkawinan dapat berlangsung, pembentukan garnet dapat terjadi, tetapi embrio yang terjadi tidak dapat tumbuh dan berkembang. Pada langkah berikutnya adalah peristiwa di mana semua fase tersebut di atas dapat dilalui dengan selamat tetapi ternyata kemudian perkembangan dari hibrida adal lemah, cacat dan kebanyakan mati sebelurn dapat mengadakan reproduksi. Dari kejadian tersebut dapat disimpulkan bahwa tiada pertukaran gen antara kedua induk. Dalarn praktek dijumpai ini pada tanaman tembakau yang mati sebelum berbunga karena adanya tumor pada bagian vegetatifnya

c. Mekanisme yang mencegah kelangsungan hibrida:

1). Kemandulan hibrida

Hasil perkawinan antara kambing dan biri-biri, berupa keturunan yang steril (mandul). Peristiwa lebih lanjut lagi dapat terjadi, bahwa hibrida yang terbentuk dapat hidup dengan normal ternyata steril. Contoh lain kita jumpai pada perkawinan silangan kuda dan keledai. Keturunannya selalu steril karena sesungguh tidak terjadi pertukaran gen.

2). Eliminasi hibrida karena seleksi

Hibrida fertil disertai keturunannya bila berada dalam suatu rah yang sama dan dapat hidup dengan normal dapat dianggap seb satu spesies. Tetapi bila hibrida dan keturunannya kurang mengadakan adaptasi, maka dalarn waktu yang tidak lama semua akan musnah. Antara kedua induk dalam peristiwa ini memmang benar terjadi pertukaran gen tetapi tidak banyak. Pada umur perkawinan antara induk yang berasal dari satu spesies menghasilkan keturunan yang lebih banyak dibanding dengan keturunan dari hibridanya. Akibatnya untuk taraf berikutnya terjadi koreksi terhadap perkawinan yang keliru tersebut, perkawinan dengan spesies lain. Akibat dari koreksi tersebut terjadi seleksi hingga dengan demikian pada akhirnya keturunan dari hibrida tersebut mengalami eliminasi (punah). Dalam keadaan sesungguhnya mekanisme isolasi seperti tersebut beroperasi dua atau tiga sekali jarang dijumpai hanya satu mekanisme isolasi saja yang beroperasi.

C.  Petunjuk Pendukung Terjadinya Evolusi

Evolusi dapat dilihat dari dua segi yaitu sebagai proses historis dan cara bagaimana proses itu terjadi. Sebagai proses historis evolusi itu telah dipastikan secara menyeluruh dan lengkap sebagaimana yang telah dipastikan oleh ilmu tentang suatu kenyataan mengenai masa lalu yang tidak dapat disaksikan oleh mata. Hal ini berarti bahwa evolusi itu ada dan merupakan suatu kenyataan yang telah terjadi. Berikut ini merupakan bukti-bukti evolusi yang ada.

1. Ditemukannya fosil di berbagai lapisan batuan bumi

Fosil adalah sisa-sisa hewan atau tumbuhan dari zaman purba yang telah membatu atau bisa dibilang juga jejak-jejak itu tersimpan dalam bebatuan.

Jarang sekali ditemukan fosil yang utuh secara keseluruhan karena ada banyak faktor yang menyebabkan hancurnya tubuh organisme yang telah mati, misalnya ajah proses lipatan batuan bumi, pengaruh air, bakteri pengurai, dan hewan pemakan bangkai. dari berbagai lapisan batuan tersebut secara kebetulan ditemukan adanya fosil yang menunjukkan adanya perubahan struktur tubuh secara berangsur-angsur. Dengan membandingkan struktur tubuh tersebut, maka dapat diambil kesimpulan keadaan lingkungan pada masa lampau berbeda dengan masa sekarang.

Gambar 8.3. Evolusi Kuda  

Dari sekian banyak fosil yang ditemukan, yang paling lengkap dan dapat digunakan sebagai petunjuk adanya evolusi adalah fosil kuda yang ditemukan oleh Marsh dan Osborn. Dari studi yang dilakukan dapat dicatat beberapa perubahan dari nenek moyang kuda (Eohippus) yang hidup 58 juta tahun yang lalu menuju ke bentuk kuda modern sekarang (Equus), yaitu:

1. tubuh bertambah besar, dari sebesar kucing hingga sebesar kuda sekarang
2. leher makin panjang, kepala makin besar, jarak antara ujung mulut hingga bagian mata menjadi makin jauh
3. perubahan dari geraham depan dan belakang dari bentuk yang sesuai untuk makan daun menjadi bentuk yang sesuai untuk makan rumput
4. bertambah panjangnya anggota tubuh hingga dapat dipakai untuk berlari cepat, tetapi bersamaan dengan itu kemampuan rotasi tubuh menurun.
5. adanya reduksi jari kaki dari lima menjadi satu, yaitu jari ketiga yang selanjutnya memanjang, kemudian disokong teracak.

Untuk menetapkan umur fosil dapat dilakukan dengan dua cara : secara langsung dan tak langsung.  Secara langsung dengan menetapkan umur batuan tempat fosil ditemukan. Cara yang ini kurang valid. Secara tak langsung dengan carbon dating menggunakan isotop C14. Cara yang kedua ini lebih valid.

2. Perbandingan morfologi

Perbandingan morfologi ada 2 :

Divergensi morfologi adalah perubahan dari bentuk dan struktur tubuh nenek moyang menjadi bentuk struktur tubuh spesies-spesies berbeda. Konvergensi morfologi adalah perubahan bentuk dan struktur tubuh yang berbeda pada spesies-spesies yang hubungan evolusinya jauh menjadi bentuk dan struktur yang sama.

perbandingan dapat diketahui bahwa alat-alat fungsional berbagai binatang dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

a. Homologi

Homologi adalah alat/ organ tubuh yang asal filogenetik serta struktur dalamnya pada dasarnya sama, namun fungsinya dapat berlainan, misalnya sirip ikan paus fungsinya untuk berenang diperairan sehingga organ ini menyesuaikan dengan tempat hidupnya di air, homolog dengan kaki depan anjing atau kuda yang fungsinya untuk berjalan. Sayap burung fungsinya untuk terbang, sedangkan tangan manusia untuk memegang. Karena arah evolusinya berbeda-beda, maka terjadilah perubahan adaptif yang berbeda-beda pada organ sehingga fungsi organ tersebut menjadi berbeda. Homologi alat-alat tubuh pada berbagai mahluk hidup ini merupakan petunjuk tentang adanya evolusi.

Gambar 8.4. Homologi

b. Analogi

Sedangkan analogi adalah alat-alat tubuh yang mempunyai bentuk dasar yang berbeda namun karena perkembangan evolusi yang konvergen alat-alat tersebut mempunyai fungsi yang sama/ alat-alat tubuh yang fungsinya sama tetapi asal filogenetik, perkembangan embrional, dan strukturnya berbeda.

Contohnya sayap burung dan sayap kupu-kupu

Gambar 8.4. Analogi

Ernst Haeckel menyatakan dalam hukum Rekapitulasi yang dikemukakannya bahwa

1). Ontogeni suatu organisme merupakan rekapitulasi (ulangan singkat) dari filogeni. Ontogeni adalah sejarah perkembangan individu mulai zigot sampai dewasa.

2).  Filogeni adalah sejarah perkembangan makhluk hidup dari bentuk sederhana sampai dengan bentuk yang paling sempurna (evolusi).

3. Pengaruh penyebaran geografis

Makhluk hidup yang berasal dari satu spesies yang hidup pada satu tempat setelah mengalami penyebaran ke tempat lain sifatnya dapat berubah. Perubahan itu terjadi karena di tempat yang baru makhluk hidup tersebut harus beradaptasi demi kelestariannya. Selanjutnya, adaptasi bertahun-tahun yang dilakukan akan menyebabkan semakin banyaknya penyimpangan sifat bila dibandingkan dengan makhluk hidup semula.  Dua tempat yang dipisahkan oleh pegunungan yang tinggi atau samudera yang luas mempunyai flora dan fauna yang berbeda sama sekali. Perbedaan susunan flora dan fauna di kedua tempat itu antara lain disebabkan adanya isolasi geografis.

Contohnya adalah mengenai bentuk paruh burung Finch yang ditemukan Darwin di kepulauan Galapagos. Dari pengamatannya tampak burung-burung Finch tersebut memiliki bentuk paruh dan ukuran yang berbeda, dan menunjukkan mempunyai hubungan dengan burung Finch yang ada di Amerika Selatan. Mungkin karena sesuatu hal burung itu bermigrasi ke Galapagos. Mereka menemukan lingkungan yang baru yang berbeda dengan lingkungan hidup moyangnya. Burung itu kemudian berkembangbiak dan keturunannya yang mempunyai sifat sesuai dengan lingkungan akan bertahan hidup, sedang yang tidak akan mati. Karena lingkungan yang berbeda, burung-burung itu menyesuaikan diri dengan jenis makanan yang ada di Galapagos. Akhirnya terbentuklah 14 spesies burung Finch yang berbeda dalam bentuk dan ukuran paruhnya.

 

Gambar 8.4. bentuk paruh burung Finch yang di kepulauan Galapagos.  

 4. Adanya variasi antar individu dalam satu keturunan

Di dunia ini tidak pernah dijumpai dua individu yang identik sama, bahkan anak kembar sekalipun pasti punya suatu perbedaan. Demikian pula individu yang termasuk dalam satu spesies. Misalnya perbedaan warna, ukuran, berat, kebiasaan, dan lain-lain. Jadi antar individu dalam satu spesies pun terdapat variasi. Variasi adalah segala macam perbedaan yang terdapat antar individu dalam satu spesies. Hal ini dapat terjadi karena pengaruh berbagai faktor seperti suhu, tanah, makanan, dan habitat. Seleksi yang dilakukan bertahun-tahun terhadap suatu spesies akan menyebabkan munculnya spesies baru yang berbeda dengan moyangnya. Oleh karena itu adanya variasi merupakan bahan dasar terjadinya evolusi yang menuju ke arah terbentuknya spesies baru.

5. Alat Tubuh yang Tersisa / Organ Vestigial, Rudimentasi

Organ tubuh yang tidak digunakan semakin lama akan semakin menyusut atau mengalami reduksi. Namun, beberapa sisa organ tersebut kadang masih dapat ditemukan. Struktur yang mengalami rudimentasi (mengecil)/ reduksi tersebut disebut organ vestigial. Struktur vestigial pada mulanya adalah struktur yang memiliki fungsi penting pada nenek moyang tetapi tidak selamanya digunakan. Alat-alat tubuh yang tersisa tersebut dianggap sebagai bukti adanya proses evolusi. Contoh :

1. Pada manusia terdapat apendiks (usus buntu) yang merupakan sisa-sisa rudimenter sebagaian usus besar yang benar-benar buntu, selaput mata pada sudut mata sebelah dalam, tulang ekor, gigi taring yang runcing.
2. Rangka ular dari beberapa jenis memiliki organ vestigial yang berupa tulang pelvis dan kaki yang diduga berasal dari nenek moyang.

6. Studi perbandingan biokimia

Bila membandingkan makhluk hidup pada tingkat biokimia, ternyata hasilnya mendukung teori evolusi. Sebagai contoh, Hb manusia lebih mirip dengan simpanse atau gorilla daripada dengan anjing atau cacing tanah. Tingkat kemiripan ini menunjukkan manusia lebih dekat kekerabatannya dengan simpanse atau gorilla daripada dengan anjing atau cacing tanah.

7. Domestikasi

Mengubah tanaman dan hewan liar menjadi tanaman dan hewan yang dapat dikuasai dan bermanfaat sesuai dengan keinginan manusia adalah akibat dari peristiwa domestikasi. Contoh: penyilangan burung-burung merpati, sehingga dijumpai adanya 150 variasi burung, yang di antaranya begitu berbeda hingga dapat dianggap sebagai spesies berbeda. Dalam domestikasi, manusia melakukan penyilangan agar diperoleh keturunan yang ideal. Jadi, jelaslah bahwa melalui domestikasi, manusia dapat mengevolusikan makhluk hidup, artinya menghasilkan varietas yang dikehendaki manusia berdasarkan sifat yang tersedia.

D.    Mekanisme Evolusi

Evolusi menunjukkan perubahan makhluk hidup secara bertahap dalam jangka waktu yang lama dan perlahan-lahan yang terjadi dari generasi ke generasi. Mekanisme evolusi berdasarkan tempat terjadinya evolusi. Pertama, evolusi tidak terjadi di dalam individu. Contohnya, kalaupun manusia berasal dari makhluk sebelum manusia (katakanlah sejenis kera), hendaknya jangan dibayangkan bahwa individu kera berangsur-angsur berubah menjadi individu manusia. Kedua, evolusi terjadi di dalam populasi. Pada peristiwa evolusi terjadi estafet pewarisan sifat orang tua kepada anak melalui ratusan bahkan ribuan generasi populasi yang berbeda. Populasi itulah yang merupakan tempat terjadinya perubahan evolusi.

Mutasi  Gen

Mutasi gen merupakan perubahan struktur kimia gen (DNA) yaitu pada basa nukleotidanya, yang menyebabkan perubahan sifat pada suatu organisme dan bersifat menurun. Pemahaman mengenai mutasi gen dapat dijelaskan lebih lanjut dengan mempelajari angka laju mutasi dan frekuensi gen dalam populasi.

Angka laju mutasi merupakan angka yang menunjukkan banyaknya gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh satu individu suatu spesies. Angka laju mutasi suatu spesies biasanya sangat rendah, yaitu rata-rata 1 : 100.000. Hal ini berarti pada setiap 100.000 gamet terdapat satu gen yang bermutasi. Meskipun angka laju mutasi sangat kecil, namun tetap menjadi salah satu mekanisme evolusi yang penting. Alasannya :

1. setiap gamet dapat mengandung beribu-ribu gen;
2. setiap individu mampu menghasilkan ribuan bahkan jutaan gamet; dan
3. jumlah tiap generasi dalam suatu populasi individu sangat banyak.

Umumnya mutasi bersifat merugikan. Peluang terjadinya mutasi yang menguntungkan hanya sekitar 1 : 1.000, yang berarti pada setiap 1.000 kali mutasi, hanya ada satu mutasi yang menguntungkan. Meskipun peluang mutasi yang menguntungkan kecil, namun karena jumlah generasi selama populasi spesies tersebut hidup besar, maka jumlah mutasi yang menguntungkan juga besar.

Mutasi dikatakan menguntungkan kalau mutasi:

a. menghasilkan spesies yang adaptif dan

b. menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas (daya hidup) dan viabilitas (kelangsungan hidup) yang tinggi.

Sebaliknya, mutasi dikatakan merugikan bila mutasi:

a. menghasilkan alel yang mengakibatkan mutasi letal (mematikan),

b. menghasilkan spesies yang tidak adaptif, dan

c. menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas rendah.

Mutasi yang menyebabkan timbulnya alel letal, misalnya alel letal yang bersifat resesif. Pengaruh gen letal resesif ini hanya tampak bila berada dalam keadaan homozigot, namun tidak tampak pada keadaan heterozigot. Gen resesif ini akan tetap ada dalam populasi dan seleksi alam hanya akan bekerja pada individu-individu yang homozigot.

Perbandingan frekuensi (penyebaran) alel dominan yang non letal dan alel resesif yang letal dapat diketahui dengan menghitung frekuensi alel populasinya. Atau, perbandingan frekuensi genotip homozigot terhadap frekuensi genotip heterozigot pada gen non letal maupun gen letalnya dapat diketahui dengan menghitung frekuensi gen (genotip) populasinya.

Frekuensi alel dan frekuensi gen (genotip) populasi.

Frekuensi alel merupakan perbandingan alel satu dengan alel yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan satu huruf misalnya A, a) dalam suatu populasi. Sebaliknya, frekuensi gen merupakan perbandingan gen satu dengan gen yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan dua huruf misalnya AA, Aa, aa) dalam suatu populasi. Setiap populasi mempunyai gene poolmasing-masing. Gene pool populasi merupakan total seluruh (kumpulan gen) di dalam suatu populasi pada suatu waktu tertentu.

Gene pool terdiri dari seluruh alel pada seluruh lokus gen pada seluruh individu dari populasi. Pada spesies yang diploid, masing-masing lokusnya diwakilkan dua kali dalam genom suatu individu, yang mungkin homozigot atau heterozigot untuk lokus-lokus yang homolog. Jika seluruh anggota suatu populasi homozigot untuk alel yang sama, maka alel tersebut dikatakan sebagai alel yang tetap dalam gene pool. Namun biasanya ada dua alel atau lebih untuk tiap gen, masing-masing mempunyai suatu frekuensi relative (proporsi) tersendiri dalam gene pool.

Hukum Hardy-Weinberg

Godfrey Harold Hardy dan Wilhelm Weinberg tahun 1908 secara terpisah menemukan dasar-dasar frekuensi alel dan genetik dalam suatu populasi. Prinsip yang berupa pernyataan teoritis tersebut dikenal sebagai hukum (prinsip kesetimbangan) Hardy-Weinberg. Pernyataan itu menegaskan bahwa frekuensi alel dan genotip suatu populasi (gene pool) selalu konstan dari generasi ke generasi dengan kondisi tertentu.

Kondisi-kondisi yang menunjang Hukum Hardy-Weinberg sebagai berikut:

1). Ukuran populasi harus besar

2). Ada isolasi dari polulasi lain

3). Tidak terjadi mutasi

4). Perkawinan acak

5). Tidak terjadi seleksi alam

Formulasi hukum Hardy-Weinberg dapat dijelaskan berikut ini.

Pada suatu lokus, gen hanya mempunyai dua alel dalam satu populasi. Para ahli genetika populasi menggunakan huruf p untuk mewakili frekuensi dari satu alel dan huruf q untuk mewakili frekuensi alel lainnya.

Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen (Genotip) pada Populasi
Hukum Hardy-Weinberg tidak berlaku untuk proses evolusi karena hukum Hardy-Weinberg tidak selalu menghasilkan angka perbandingan yang tetap dari generasi ke generasi. Kenyataannya, frekuensi gen dalam suatu populasi selalu mengalami perubahan atau menyimpang dari hukum Hardy-Weinberg.

Beberapa faktor yang menyebabkan perubahan keseimbangan hukum Hardy-weinberg dalam populasi yaitu adanya:

a). Hanyutan genetik (genetic drift),

b). Arus gen (gene flow),

c). Mutasi,

d). Perkawinan tidak acak, dan

e). Seleksi alam.

Masing-masing penyebab perubahan kesetimbangan hukum Hardy-Weinberg atau perubahan frekuensi genetik populasi merupakan kondisi kebalikan yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan Hardy-weinberg.

Contohnya aplikasi Hukum Hardy-Weinberg antara lain sebagai berikut:
Menghitung prosentase populasi manusia yang membawa alel untuk penyakit keturunan.
Frekuensi individu yang lahir dengan PKU disimbolkan dengan q2 pada persamaan Hardy-Weinberg ( q2 = frekuensi genotip homozigot resesif ). Kejadian satu individu PKU tiap 10 ribu kelahiran menunjukkan q2 = 0,0001. Oleh karenanya frekuensi  alel resesif untuk PKU dalam populasi adalah sebagai berikut.

q2 = 0,0001       q  =   √ 0,0001  =  0,01

Data frekuensi alel dominant ditentukan sebagai berikut.
p = 1 – q ; p = 1 –  0,01 ; p = 0,99

Frekuensi heterozigot karier, pada individu yang tidak mengalami PKU namun mewariskan alel PKU pada keturunannya, yaitu sebagai berikut.

2pq = 2 x 0,99 x 0,01

2pq = 0,0198 ( sekitar 2% )

Hal  ini berarti sekitar 2 % suatu populasi manusia yang membawa alel PKU.
Menghitung frekuensi alel ganda.
Persamaan ( p + q ) = 1 seperti yang digunakan pada contoh-contoh sebelumnya hanya berlaku apabila terdapat dua alel pada suatu lokus dalam autosom. Apabila lebih banyak alel ikut mengambil peranan, maka dalam persamaan harus ditambah lebih banyak  symbol. Misalnya pada golongan darah system ABO dikenal tiga alel yaitu IA , IB dan i . Andaikan p menyatakan frekuensi alel IA , q untuk frekuensi alel IB dan r untuk frekuensi alel  i , maka persamaan menjadi ( p + q + r ) = 1. Hukum Ekuilibrium Hardy-Weinberg untuk golongan ABO berbentuk sebagai berikut.

a. Berapakah frekuensi alel  IA , IB , dan i pada masing-masing populasi tersebut ?

b. Dari 320 orang yang bergolongan darah A itu, berapakah diperkirakan homozigotik IA IA?

c. Dari 150 orang bergolongan darah B itu, berapakah diperkirakan heterozigotik  IB i ?

Penyelesaian untuk persoalan diatas sebagai berikut.

Andaikan p = frekuensi untuk alel IA , q = frekuensi untuk alel IB ,

r = frekuensi untuk alel  i,

maka menurut hukum Hardy-Weinberg :

1. p2IAIA  +  2prIA  +  q2IBIB  +  2qrIBi  +  2pqIAIB  +  r2iir2  =  frekuensi golongan O  = 490/1000  =  0,49  ;  r  =   √ 0,49   =  0,7( p + r )2    =  frekuensi golongan A  +  golongan O( p + r )2   =  320+490/1000   =   0,81( p + r )     =  √ 0,81  =  0,9p      =   0,9  –  0,7  =  0,2Oleh karena ( p + q + r ) = 1, maka q = 1 – (p + q) = 1 – (0,2 + 0,7) = 0,1Dengan demikian, frekuensi alel IA = p adalah 0,2; frekuensi alel IB= q = 0,1 ; danfrekuensi alel 1 = r = 0,7
2. Frekuensi genotip IAIA = p2 = (0,2)2= 0,04. Jadi dari 320 orang bergolongan A yang diperkirakan homozigotik  IAIA = 0,04 x 1000 orang = 40 orang.
3. Frekuensi  genotip IB i  = 2qr  =  2  (0,1 x 0,7)  =  0,14 . Jadi dari 150 orang
   bergolongan B yang diperkirakan heterozigotik IB i = 0,14 x 1000 orang = 140 orang.

Menghitung frekuensi gen tertaut kromosom X.
Persoalan-persoalan yang dibicarakan sebelumnya merupakan cara menghitung frekuensi gen yang mempunyai lokus pada autosom. Namun, disamping autosom terdapat pula kromosom X. Oleh karena laki-laki hanya mempunyai sebuah kromosom X saja, maka cara menghitung frekuensi gennya berbeda dengan cara menghitung frekuensi gen pada kromosom X perempuan. Distribusi kesetimbangan dari genotip-genotip p untuk sifat yang tertaut kelamin, dengan p + q = 1 adalah
sebagai berikut.