21.58
Unknown
VARIASI GENETIK SEBAGAI DASAR EVOLUSI MUTASI
GENETIK, FREKUENSI GEN DALAM POPULASI DAN HUKUM HARDY-WEINBERG
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Salah
satu hambatan dalam memahami evolusi adalah adanya miskonsepsi umum bahwa tiap
organisme berevolusi, dalam pengertian Darwinian, selama masa hidup organisme
tersebut. Nyatanya, seleksi alam memang bekerja pada tingkat individu.
Sifat-sifat organisme mempengaruhi peluang organisme itu untuk bertahan hidup
dan keberhasilan reproduksinya. Akan tetapi dampak evolusioner seleksi alam ini
hanya tampak dalam melacak bagaimana suatu populasi organisme berubah seiring
dengan berjalannya waktu. Dengan demikian populasi dan bukan individunyalah
yang berevolusi, beberapa sifat lebih banyak ditemukan dalam keseluruhan
populasi itu sementara sifat atau ciri lainnya berkurang (Campbell, 2003).
Berdasarkan
buku The Origin of Species
menyakinkan sebagian besar ahli biologi bahwa spesies merupakanhasil evolusi,
tetapi Darwin saat itu tidak begitu berhasil mendapatkan pengakuan atas ide
bahwa seleksi alamadalah mekanisme evolusi. Seleksi alam memerlukan proses
penurunan sifat yang tidak dapat dijelaskan oleh Darwin. Teorinya didasarkan
pada apa yang terlihatseperti paradoks pewarisan, yaitu yang sama menurunkan
yang sama, tetapi tidak demikian. Yang kurang dari penjelasan Darwin adalah
suatu pemahaman pewarisan yang dapat menjelaskan bagaimana variasi acak muncul
dalam suatu populasi, namun bertanggung jawab atas pewarisan variasi ini secara
tepat dari induk kepada keturunannya. Meskipun Gregor Mendel dan Charles Darwin
hidup pada masa yang sama, penemuan Mendel tidak dihargai orang pada saat itu,
dan ternyata tidak ada yang dapat melihat dan menyadari saat itu bahwa Mendel
telah menjelaskan prinsip dasar pewarisan yang sudah pasti saat itu dapat
menyelesaikan paradoks Darwin dan memberikan kredibilitas terhadap konsep
seleksi alam.
Evolusi berarti perubahan pada
sifat-sifat terwariskan suatu populasi organisme dari satu
generasi ke generasi berikutnya. Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh
kombinasi tiga proses utama yaitu variasi, reproduksi, dan seleksi alam. Suatu
individu tidak dapat mengalami evolusi, hanyalah suatu populasi yang
dapat mengalami hal tersebut. Komposisi genetik dari suatu individu
sudah ditentukan semenjak terjadinya fertilisasi, yakni persatuan antara
spermatozoid dengan sel sel telur. Kebanyakan dari perubahan sepanjang hidupnya
ialah suatu perubahan dialam ekspresi dari potensi pertumbuahan yang
terkandung didalam gen. Didalam populasi, baik komposisi genetik maupun
dari potensi pertumbuhan dapat berubah. Perubahan komposisis genetik populasi
adalah evolusi (Anonymous, 2010).
Evolusi dalam skala yang paling kecil
atau mikroevolusi dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan dalam susunan
genetik suatu populasi. Dalam hal ini, penulis mengkaji bagaimana seleksi alam
dan mekanisme lain menyebabkan populasi berevolusi.
1.2
Rumusan
Masalah
1.2.1 Bagaimana
pengembangan teori evolusi organik Darwin dalam kaitannya dengan hukum Mendel
(Neodarwinisme)?
1.2.2 Mengapa
varian genetik sebagai dasar evolusi?
1.2.3 Apa
penyebab timbulnya variabilitas pada makhluk hidup?
1.2.4 Apa
saja frekuensi gen dalam populasi?
1.2.5 Apa
saja penyebab timbulnya agensia evolusi?
1.3
Tujuan
1.3.1 Agar
mengetahui pengembangan teori evolusi organik Darwin dalam kaitannya dengan
hukum Mendel (Neodarwinisme)
1.3.2 Agar
memahami varian genetik sebagai dasar evolusi
1.3.3 Untuk
mengetahui penyebab timbulnya variabilitas pada makhluk hidup
1.3.4 Untuk
mengetahui frekuensi gen dalam populasi
1.3.5 Untuk
memahami penyebab timbulnya agensia evolusi
BAB II
ISI
2.1 Pengembangan Teori Evolusi Organik Darwin
(Neodarwinisme)
Neodarwinisme
merupakan hasil pengembangan dan penyempurnaan teori seleksi alam Darwin. Dari
berbagai referensi lebih jauh, terlihat bahwa masih ada kritik-kritik lain.
Semuanya menunjukkan bahwa nampaknya peristiwa seleksi alam sesungguhnya
tidaklah cukup sempurna menjelaskan evolusi dari seluruh ciri atau struktur.
Peristiwa seleksi alam bukanlah penyebab utama terjadinya evolusi organik.
Suatu peristiwa seleksi baru dapat berlangsung, bila terlebih dahulu telah ada
keanekaragaman (varian) antar individu. Peristiwa seleksi alam hanyalah sebagai
faktor yang mengukuhkan varian-varian yang sesuai,dan bukan sebagai faktor yang
menjadi sebab timbulnya varian-varian yang sesuai.
Dalam
hubungan dengan ini, sebagian besar ahli biologi berpendapat bahwa peristiwa
seleksi alam hanyalah sebagai faktor pengarah dan faktor pembatas atas
varian-varian yang telah ada. Oleh karena itu terjadinya evolusi organik
penyebabnya adalah varian. Peristiwa seleksi alam berperan hanya sebagai faktor
yang mengukuhkan varian. Sehingga secara singkat dapat dikatakan, bahwa
rekombinasi gen dan macam- macam faktor lingkungan adalah sebab utama peristiwa
evolusi organik, dan seleksi alam berperan sebagai faktor pengarah dan pembatas
(Waluyo, 2010).
2.2 Varian Genetik sebagai Dasar Evolusi
Variasi
genetik dalam populasi yang merupakan gambaran dari adanya perbedaan respon
individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan
adaptif. Suatu populasi terdiri dari suatu sejumlah individu. Dengan suatu
kekecualian, maka tidak ada dua individu yang serupa, pada populasi
manusia dapat kita lihat dengan muda adanya perbedaan-perbedaan individu:
misalnya dipunyainya ciri-ciri anatomi, fisiologi dan kelakuan yang
khusus. Hal ini dapat kita lihat pada kucing dan anjing dan kuda., variasi
individu pada cacing, burung jalak, bajing atau bayam sukar sekali kita
dapatkan meskipun hal itu ada. Meskipun variasi individu ini terdapat dan
hali ini mungkin tidak dapat kita lihat oleh mata kita, hal ini terjadi pada
binatang bersel satu sampai dengan ikan paus. Dengan demikian, populasi terdiri
dari sejumlah individu yang memiliki sifat penting tetapi berbeda satu sama
lain didalam berbagai hal.
Fenotipe suatu individu organisme dihasilkan dari genotipe dan pengaruh lingkungan organisme tersebut. Variasi fenotipe yang
substansial pada sebuah populasi diakibatkan oleh perbedaan genotipenya. Sintesis evolusioner modern mendefinisikan evolusi sebagai perubahan dari waktu ke waktu pada
variasi genetika ini. Frekuensi alel tertentu akan berfluktuasi, menjadi lebih
umum atau kurang umum relatif terhadap bentuk lain gen itu. Gaya dorong
evolusioner bekerja dengan mendorong perubahan pada frekuensi alel ini ke satu
arah atau lainnya. Variasi menghilang ketika sebuah alel mencapai titik fiksasi, yakni ketika ia menghilang dari suatu populasi ataupun ia telah
menggantikan keseluruhan alel leluhur.
Variasi
berasal dari mutasi bahan
genetika, migrasi antar populasi (aliran
gen), dan perubahan susunan
gen melalui reproduksi seksual. Variasi juga datang dari tukar ganti gen antara spesies yang berbeda:
contohnya melalui transfer gen horizontal pada bakteria dan hibridisasi pada tanaman. Walaupun terdapat variasi
yang terjadi secara terus menerus melalui proses-proses ini, kebanyakan genom spesies adalah identik pada seluruh individu spesies tersebut. Namun,
bahkan perubahan kecil pada genotipe dapat mengakibatkan perubahan yang
dramatis pada fenotipenya. Misalnya simpanse dan manusia hanya berbeda pada 5%
genomnya.
Perbedaan-
perbedaan diatas dapat kita lihat dengan nyata dan dapat pula sangat samar-
samar. Dengan demikian, jika terjadi suatu seleksi yang menentang
beberapa varian dan seleksi menguntungkan untuk varian lain didalam suatu
populasi, maka komposisi kesehatan dari populasi itu dapat berubah dengan
berjalannya waktu, sebab sifat dari populasi itu ditentukan oleh induvidu
didalamnya. Secara umum variasi genetik dapat dibedakan menjadi 5 penyebab
(agensia evolutif), yakni mutasi, rekombinasi gen, genetic drift, gen flow dan
seleksi alam
2.3 Penyebab Timbulnya Variabilitas pada Makhluk Hidup
Variabilitas
dapat terjadi dimulai dari suatu struktur yang paling kecil, yakni ADN. Asam
deoksiribosanukleat terdiri dari 4 macam asam nukleat, yakni adenin (A),
sitosin (C), guanin (G), dan timidin (T). Bila asam amino terakhir diganti
dengan urasil (U), maka asam nukleatnya dinamakan ARN (asam ribonukleat).
Keempat asam nukleat akan membentuk 20 asam amino esensial. Kombinasi tiga dari
empat macam asam nukleat akan membentuk satu asam amino. Kombinasi ini dikenal
sebagai kode genetik.
Secara
umum, setiap satu asam amino dikode oleh sekitar tiga macam kombinasi, asam
amino yang lain dikode oleh enam macam kombinasi. Dengan demikian, suatu asam
amino dapat dihasilkan lebih banyak, bukan saja karena kode tersebut dapat
berulang-ulang, tetapi karena lebih
banyak kemunkinan.
Contoh-contoh
variabilitas pada makhluk hidup antara lain, wajah manusia tidak ada yang tepat
sama; adanya variasi warna tubuh yang terdapat pada ikan, kucing, kuda, kerbau
dan organisme yang lain; adanya golongan darah yag bermacam-macam; adanya
bermacam-macam mutan; dan adanya ekotipe.
Jadi
variasi itu memang ada. Adanya variasi hanya dapat diterangkan secara adaptasi
dan secara genetik. Variasi adaptasi dapat kita lihat pada olahragawan yang
otot-ototnya lebih terlatih sehingga berukuran lebih besar dari kebanyakan
orang. Namun variasi adaptasi tidak dapat diturunkan secara langsung pada
keturunannya.
2.4 Frekuensi Gen dalam Populasi
2.4.1 Struktur Genetik suatu Populasi ditentukan oleh Frekuensi Alel
dan Genotipnya
Suatu
populasi adalah suatu kelompok individu terlokalisir yang digolongkan sebagai
spesies yang sama. Sampai saat ini, kita akan mendefinisikan spesies sebagai
suatu kelompok populasi yang tiap individunya mempunyai potensi untuk saling
mengawini dan menghasilkan keturunan yang subur di alam bebas. Masing-masing
spesies memiliki suatu wilayah geografis tempat individu tersebut secara tidak
merata, tetapi pada umumnya terpusat pada beberapa populasi terlokalisir. Suatu
populasi mungkin terisolasi dari populasi lain yang berspesies sama, dan jarang
sekali dapat mempertukarkan materi genetiknya. Isolasi seperti itu sangat umum
ditemukan pada populasi yang dibatasi oleh pulau-pulau yang saling berjauhan,
danau-danau yang tidak saling berhubungan atau daerah pegunungan yang
dipisahkan oleh dataran rendah. Namun populasi tidak selalu terlokalisir,
tetapi tetap kawin dengan populasi yang sama maupun dengan populasi yang
berbeda daerah.
Kumpulan
total gen dalam suatu populasi dalam suatu periode tertentu disebut kumpulan
gen (gene pool). Kumpulan gen ini terdiri atas semua alel pada semua lokus gen
yang terdapat pada semua individu yang menyusun populasi tersebut. Untuk
spesies diploid, masing-masing lokus diwakili dua kali dalm genom suatu
individu yang bersifat homozigot atau heterozigot untuk lokus homolog tersebut.
Individu homozigot memiliki dua alel yang sama untuk sebuah sifat tertentu,
sementara individu heterozigot memiliki dua alel yang berbeda untuk sifat
tertentu. Jika semua anggota suatu populasi adalah homozigot untuk alel yang
sama, alel tersebut dikatakan tetap atau fixed dalam kumpulan gen tersebut.
Namun demikian, umumnya terdapat dua atau lebih alel untuk suatu gen, yang
masing-masing memiliki frekuensi relatif (proporsi) dam kumpulan gen.
2.4.2 Hukum Hardy-Weinberg
a) Asas Hardy-Weinberg
Asas
Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan tetap konstan, yakni berada dalam
kesetimbangan dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali apabila terdapat
pengaruh-pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut.
Pengaruh-pengaruh tersebut meliputi perkawinan tak acak, mutasi, seleksi,
ukuran populasi terbatas, hanyutan genetik, dan aliran gen. Adalah penting
untuk dimengerti bahwa di luar laboratorium, satu atau lebih pengaruh ini akan
selalu ada. Oleh karena itu, kesetimbangan Hardy-Weinberg sangatlah tidak
mungkin terjadi di alam. Kesetimbangan genetik adalah suatu keadaan ideal yang
dapat dijadikan sebagai garis dasar untuk mengukur perubahan genetik.
Frekuensi
alel yang statis dalam suatu populasi dari generasi ke generasi mengasumsikan
adanya perkawinan acak, tidak adanya mutasi, tidak adanya migrasi ataupun
emigrasi, populasi yang besarnya tak terhingga, dan ketiadaan tekanan seleksi
terhadap sifat-sifat tertentu.
Syarat berlakunya Asas Hardy-Weinberg
- Setiap gen mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama
- Perkawinan terjadi secara acak
- Tidak terjadi mutasi gen atau frekuensi terjadinya mutasi, sama besar.
- Tidak terjadi migrasi
- Jumlah individu dari suatu populasi selalu besar
Jika
syarat-syarat tersebut terpenuhi, maka frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan konstan dan evolusi pun tidak akan terjadi.
Tetapi dalam kehidupan, syarat-syarat tersebut tidak mungkin terpenuhi sehingga
evolusi dapat terjadi.
Bila suatu jumlah gen N= p;
dan jumlah n= q jika perbandingan p= q dari generasi ke generasi tetap, maka
frekuensi gen yang ada daalam keadan seimbang.
|
N
= (p)
|
n
= (q)
|
|
|
N = (p)
|
NN
= (p)
|
Nn
= (pq)
|
|
N = (q)
|
Nn
= (pq)
|
Nn
= (q2)
|
Perbandingan genotipenya : NN : Nn :
nn. Maka secara matematis hukum hardy-weinberg dapat ditulis sebagai berikut
|
P2 +
2 pq + q2 = 1
P + q = 1
|
Ket : P2
= untuk yang homozigot dominan
2pq = untuk yang heterizgot
q2 =
untuk yang homozigot resesif
Contoh: Alel resesif adalah
25 %, maka q = 25 % atau 0,25.
P + q = 1
P + 0,25 = 1
P
= 1– 0,25 = 0,75
Hukum
Hardy-Weinberg menyatakan bahwa jumlah frekuensi alel di dalam populasi akan
tetap seperti frekuensi awal, dengan beberapa persyaratan yaitu:
·
populasi sangat besar, kawin acak, tidak ada perubahan di dalam unggun
gen akibat mutasi,
·
tidak terjadi migrasi individu ke dalam dan ke luar populasi,
·
dan tidak ada seleksi alam (semua genotip mempunyai kesempatan yang
sama dalam keberhasilan reproduksi)
b) Hukum Hardy-Weinberg
Populasi
mendelian yang berukuran besar sangat memungkinkan terjadinya kawin acak
(panmiksia) di antara individu-individu anggotanya. Artinya, tiap individu
memiliki peluang yang sama untuk bertemu dengan individu lain, baik dengan
genotipe yang sama maupun berbeda dengannya. Dengan adanya sistem kawin acak
ini, frekuensi alel akan senantiasa konstan dari generasi ke generasi. Prinsip
ini dirumuskan oleh G.H. Hardy, ahli matematika dari Inggris, dan W.Weinberg,
dokter dari Jerman,. sehingga selanjutnya dikenal sebagai hukum keseimbangan
Hardy-Weinberg.
Sebagai contoh pada masa revolusi industri di Inggris, kupu-kupu, Biston
betularia berwarna terang diperkirakan lebih dari 90%, sedangkan yang berwarna
gelap kurang dari 10%. Dengan menggunakan kesetimbangan Hardy-Weinberg,
proporsi ini akan terpelihara pada setiap generasi (dengan syarat populasi
besar, terjadi kawin acak tanpa perubahan laju mutasi dan migrasi) di dalam
lingkungan yang stabil.
Hardy-Weinberg mengemukakan rumus untuk menghitung frekuensi alel dan genotip
dalam populasi. Jika di dalam populasi terdapat dua alel pada lokus tunggal,
alel dominan D dan alel resesif d, jika frekuensi alel dominan dilambangkan
dengan p, dan frekuensi alel resesif dilambangkan dengan q maka p + q = 1. Pada
reproduksi seksual, frekuensi setiap macam gamet sama dengan frekuensi alel
dalam populasi. Jika gamet berpasangan secara acak, maka peluang frekuensi
homozigot DD = p2, peluang frekuensi homozigot dd = q2,
dan peluang heterozigot Dd = 2pq, maka p2 + 2pq + q2
c. Kondisi
Yang di Perlukan Untuk Keseimbangan Genetik (Hardy-Weinberg)
Kondisi-kondisi yang diperlukan untuk keseimbangan genetik adalah :
· Populasi harus cukup besar
Secara teoris, suatu populasi harus cukup besar sehingga dapat dianggap
bukanlah faktor kebetulan sebagai penyebab terjadi frekuensi genetis dalam
suatu populasi. Sebab kalau populasi kecil, seperti pada populasi terpencil
suatu pulau atau populasi terisolisasi disuatu tempat jauh dari masyarakat
ramai tanpa ada hubungan perkawinan dengan populasi lain yang sejenis sehingga
tidak terjadi perkawinan secara random antar individu, maka besar kemungkinan
akan terjadi tidak keseimbangan vrekuensi gen dalam populasi itu.
· Mutasi tidak boleh terjadi atau adanya
keseimbangan secara mutasi.
Syarat kedua ini mungkin tidak dijumpai pada suatu populasi. Karena
mutasi selalu terjadi tidak ada satupun cara untuk mencegahnya. Semua gen
mungkin mengalami mutasi sekali pada 5.000-10.000 pembelahan. Kecepatan mutasi gen bagi berbagai gen berbeda.
Sangat jarana mutasi alel dengan sifat sama dapat mencapai keseimbangan.
Kecepatan mutasi ini berbeda-beda, jarang sekali terjadi dalam keadaan
yang betul-betul sama. Tekanan mutasi ini cendrung menyebabkan pergeseran
perlahana pada frekuwensi genetik dalam populasi.
Hukum Hardy-Weinberg memberikan standar ideal untuk para ahli
genetik untuk membandingkan populasi yang sebenarnya.
1. Jika tidak ada gangguan maka frekuensi alel yang
berada dalam populasi akan cendrung tetap atau tidak berubah sepanjang waktu.
2. Dengan tidak adanya faktor gangguan, maka
frekuensi genotipe juga tidak akan berubah setelah generasi I.
2.5 Penyebab Timbulnya Agensia Evolusi
2.5.1 Mutasi Gen
Mutasi
adalah perubahan pada struktur kimia gen yang bersifat turun-temurun yang
terjadi bisa secara spontan atau tidak spontan oleh zat kimia, radiasi sinar
radioaktif, terinfeksi virus, dan lain sebagainya.
Mutasi
terjadi secara acak, yang beradaptasi hanya sebagian kecil. Bila suatu mutasi
mempunyai nilai ketahanan dan bentuk baru yang diturunkan telah nampak, maka
ketahanan, kedewasaan dan reproduksi dari bentuk baru itu tidak bersifat acak
lagi. Mereka, cenderung untuk bertambah dalam populasi dibandingkan dengan
anggota populasi lain yang mempunyai nilai selektif rendah. Walaupun mutasi
adalah dasar variasi, tetapi peranannya hanya kecil. Yang lebih penting adalah kombinasi
dan poliploidi.
a) Pengertian Mutasi
Ada beberapa kutipan yang
dapat membantu kita dalam usaha menyimak pengertian mutasi.
- “although genes can reproduce them selves exaetty for many generations they do occasinally undergo abrupt changes called mutations. Mutations involves a change in the chemical arrangement ag a gene so that there is a diffrence in the structure and action of a gene “(hickman, 1970 dalam mubadi, 1985)”
- It is also know taht gene may undrego slight alterations, with a resultant change in some character ……” any modificationof achromosome and the accompaying altertions of a the plant in questions is a mutations “( robbins, 1957dalam mubadi, 1985):”
- Although gene are remarkably stable and are…………they do from a time to time undergo changes called mutations “ (ville, et al dalam mubadi, 1985.
- Mutations is the given to all these proceses “ with result in change the heredity material(simpsom, 1957).
- Mutasi adalah suatu perubahan frekuensi dan kombiasi alel, gen, atau kromoson secara seketika (spontan)(sidharta, 1995).
Dari kutipan- kutipan tersebut
diatas bahwa mutasi diartikan sebagai perubahan faktor keturunan atau sifat
keturunan (gen) dan perubahan itu bersifat fisikokimia.
Mutasi terjadi secara acak, yang
beradaptasi hanya sebagian kecil. Bila suatu mutasi mempunyai nilai ketahanan
dan bentuk baru yang diturunkan telah nampak, maka ketahanan, kedewasaan dan
reproduksi dari bentuk baru itu tidak bersifat acak lagi. Mereka, cenderung
untuk bertambah dalam populasi dibandingkan dengan anggota populasi lain yang
mempunyai nilai seleksif rendah. Walaupun mutasi adalah dasar variasi, tetapi
peranannya hanya kecil. Yang lebih penting: kombinasi dan poliploidi.
b)
Macam-Macam Mutasi
Ada beberapa macam mutasi atas dasar sudut pandang tertentu. Hal-hal
berikut ini menunjukkan beberapa macam mutasi berdasarkan atas berbagai sudut
pandang, yaitu:
1. Berdasarkan tempat terjadinya
a.
Mutasi
kecil ( point mutation)
Mutasi
kecil adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul (ADN) gen. Lokus gen
sendiri tetap. Mutasi jenis ini yang menimbulkan perubahan alel. Mutasi
gen diartikan sebagai suatu perubahan fisiokimiawi gen. Perubahan fisiokimiawi
gen yang terjadi antara lain dapat berupa perubahan atau pergantian
pasangan basa. Misalnya pasangan A-T diganti menjadi G-C: peristiwa semacam ini
antara lain disebabkan karena terjadi satu basa purin ataupun pirimidin oleh
senyawa lain yang analog semacam zaguanin atau bromouracil C-G. Sebagai akibat
peristiwa lain.
b.
Mutasi
besar (gross mutation)
Mutasi
besar adalah perubahan yang terjadi pada stuktur dari kromosom. Istilah khusus
mutasi kromosom yakni aberasi. Sehingga untuk selanjutnya istilah aberasi
dipakai untuk mutasi kromosom, sedangkan istilah mutasi khusus untuk mutasi gen
saja.
2. Berdasarkan macam sel yang mengalami mutasi
a.
Mutasi
somatis (mutasi vegetatif)
Mutasi
somatis adalah mutasi yang terjadi pada sel soma. Bila perubahan sel somatis
demikian besar, sel-sel dapat mati. Dan kalau dapat bertahan hidup memiliki
kelainan atau tak berfungsi secara normal. Bila sel somatis tidak tidak
meliputi daerah yang luas, yang kurang penting, tidak membahayakan.
tetapi bila meliputi daerah yang luas atau alat yang amat penting dapat
membahayakan bahkan dapat mematikan.
Bila
perubahan sel itu terjadi ketiak sel somatis sedang giat membelah seperti dalam
embrio dapat mengakibatkan karakter abnormal waktu lahir , tetapi tidak diturunkan
kepada generasi berikutnya. Semakin muda jaringan yang mengalami perubahan
genetis maka semakin luas akibat abnormalan yang ditimbulkannya dan sebaliknya semakin
dewasa jaringan itu ketika mengalami keabnormalan maka dapat ditolerir.
Dalam
bidang pertanian mutasi vegetatif banyak dipakai untuk meninggikan produksi dan
mutu, seperti terhadap apel, anggur dan jeruk. Dibuat perubahan induksi pada
suatu cabang pohon dewasa (misalnya dengan colchicine). Lalu cabang distek atau
dicangkok, dan dibiakkan secara vegetatif pula. Sedangkan secara alamiah
perubahan vegetatif pada tumbuhan dapat menimbulkan beraneka warna (belang)
pada endosperm (biji), daun dan mahkota bunga. Misalnya pada ercis dan bunga
pukul empat.
b.
Mutasi
germinal (mutasi gametis/ generatif)
Mutasi
germinal adalah mutasi yang terjadi sel germinal (terdapat didalam
gonad). Hal ini terjadi terdapat pada mahkluk hidup bersel banyak dan bukan
yang bersel satu. Atau strukturnya yang lebih sederhana. Bila perubahan
berlangsung pada gamet. maka akibat yang ditimbulkan begitu hebat dan
gametpun segera mati. Kadang menyebabkan gamet tidak mampu melakukan pembuahan
dengan wajar. Oleh karena itu tak diteruskan pada keturunananya. Tetapi bila
perubahan tidak begitu hebat dan gamet dapat melakukan pembuahan, terjadi generasi
baru yang menerima peruahan bahan genetik tersebut.
Bila
gonad terkena langsung radiasi atau diberi bahan kimia seperti gas murtad, maka
kemungkinan besar mengalami perubahan genetis pada gamet . namun kalau radiasi
terjadi pad bagian tubuh yang lain, bukan langsung ke gonad, suatu saat gonad
menerima akibat radiasi secara tidak langsung itu. Bila radiasi menimbulkan
ionisasi berantai pada jaringan dan akhirnya mencapai inti sel gamet.
Makin
dekat bagian tubuh yang kena radiasi ke gonad, makin besar kemungkinan gamet
menerima perubahan genetis . sebaliknya semakin jauh bagian tubuh yang
kena radiasi dari gonad, makin kecil kemungkinan gamet menerima perubahan
genetik itu.
3. Berdasarkan faktor penyebab mutasi
a.
Mutasi
alami (spontan)
Mutasi
alam adalah mutasi yang terjadi secara alami (tanpa dibuat dan disengaja
manusia). Penyebab dari mutasi alamiah antara lain:
·
Sinar
kosmos
·
Batuan
radioaktif
·
Sinar
ultraviolet matahari
·
Sesuatu
yang tidak jelas dalam metabolisme sehingga terjadi kekeliruan dalam sintesis bahan
genetik.
·
Radiasi
ionisasi internal dari bahan radioaktif yang mungkin terkandung dalam jaringan
(lewat makanan atau minuman yang terkena pencemaran zat radioaktif
·
Sinar
kosmos berasal dari angkasa luar, meradiasi bumi dengan partikel (butiran)
berenergi tinggi yakni proton, positron, (bagian jumlah perubahan spontan).
b.
Mutasi
buatan
Mutasi
spontan merupakan mutasi yang sengaja dibuat oleh manusia, yang biasa
diarahkan kepada tujuan-tujuan tertentu. Misalnya dibidang budidaya, perakitan
bibit dan lain-lain. Usaha-usaha manusia dalam perubahan genetik dalam bentuk
bahan makanan antara lain:
· Pemakaian bahan radioaktif untuk diagnosis, terapi, deteksi,
sterelisasi dan pengawetan bahan makanan.
· Penggunaan senjata nuklir
· Roket, televisi, reaktor yang menggunakan bahan bakar radioaktif.
Mutasi
buatan tidak selalu berakibat buruk. Banyak sekali jasa bahan radioaktif
terhadap kesejahteraan hidup manusia. Terutama mengembangkan keturunan baru
tanaman. Perubahan mutasi buatan yang dilakukan pada gandum, buncis,
tomat, ternyata dapat meningkatkan mutunya. banyak tanaman panen (padi jagung
gandum) yang dikembangkan sehingga tahan terhadap suatu jenis hama.
4. Berdasarkan jumlah faktor keturunan
a.
Mutasi
bertahap (mutasi mikro)
Mutasi
mikro adalah mutasi yang terjadi atas satu atau sekelompok kecil faktor
keturunan.
b.
Mutasi
lompatan (mutasi makro)
Mutasi
makro merupakan mutasi yang terjadi atas sejumlah besar atau mungkin seluruh
faktor keturunan.
Dalam
ruang lingkup mekanisme evolusi, terdapat dua macam pendapat tentang dampak
perubahan yang efektif supaya evolusi mahkluk hidup dapat berlangsung, pendapat
pertama, mengatakan bahwa penyebab variasi (penyebab perubahan) yang lebih
efektif adalah perubahan bertahap. Dalam kurun waktu yang cukup lama sedikit
demi sedikit akan terjadi akumulasi demikian banyak variasi yang mengarah
pada timbulnya kelompok- kelompok baru (yang ditinjau dari sudut tinjauan
tingkat takson tertentu mungkin sudah berbeda dengan sebelumnya).
Dalam
hubungan dengan ini dikatakan bahwa mutasi lompatan, skala perubahan adalah
demikian besar sehingga turunan yang mewarisi banyak ciri yang sekaligus
berubah, relatif tidak beradaptasi. Pendapat kedua mengatakan bahwa penyebab
variasi yang efektif adalah mutasi lompatan: dikatakan bahwa yang terjadi
karena mutasi bertahap tidak dapat mengarah kepada terbentuknya spesies baru
(spesiasi). Namun demikian, dari pendapat tersebut yang paling banyak dianut
adalah pendapat yang pertama.
5. Berdasarkan manfaat bagi individu atau populasi yang mengalami mutasi
a.
Mutasi
yang merugikan
Mutasi
yang merugikan adalah mutasi yang berakibat timbulnya ciri dan kemampuan yang
kurang atau tidak adaptip pada individu (populasi)
b.
Mutasi
yang menguntungkan
Mutasi
yang menguntungkan adalah mutasi yang berakibat timbulnya ciri dan kemampuan
yang semakin adaptip pada individu (populasi), diantara kedua mutasi itu, yang
paling banyak terjadi adalah mutasi yang merugikan. Akan tetapi dalam ruang
lingkup mekanisme evolusi, dampak perubahan karena mutasi efektif adalah
mutasi yang menguntungkan.
c) Penyebab Mutasi
Faktor-
faktor yang menjadi penyebab terjadinya mutasi adalah demikian banyak
aspek variabel faktor lingkungan. Faktor-faktor tersebut dikenal sebagai
mutagen. Pada umumnya faktor- faktor lingkungan penyebab mutasi (mutasi) dibagi
menjadi:
a. Faktor fisika (radiasi)
Agen
mutagenik dari faktor fisika brupa radiasi. Radiasi yang bersifat mutagenik
antara lain berasal dari sinar kosmis, sinar ultraviolet, sinar gamma, sinarX,
partikel beta, pancaran netron ion-ion berat, dan sinar-sinar lain yang
mempunyai daya ionisasi.
Radiasi
dipancarkan oleh bahan yang bersifat radioaktif. Suatu zat radioaktif dapat
berubah secara spontan menjadi zat lain yang mengeluarkan radiasi. Ada radiasi
yang menimbulkan ionisasi ada yang tidak. Radiasi yang menimbulkan ionisasi
dapat menembus bahan, termasuk jaringan hidup, lewat sel-sel dan membuat
ionisasi molekul zat dalam sel, sehingga zat-zat itu tidak berfungsi normal
atau bahkan menjadi rusak. Sinar tampak gelombang radio dan panas dari matahari
atau api, juga mem,bentuk radiasi, tetapi tidak merusak.
b. Faktor kimia
Banyak
zat kimia bersifat mutagenik. Zat-zat tersebut antara lain adalah sebagai
berikut:
·
Pestisida
-
DDT, insektisida
dipertanian dan rumah tangga.
-
DDVP, insektisida, fumigam,
helminteik ternak
-
Aziridine, dipakai pada industri
tekstil, kayu dan kertas untuk membasmi lalat rumah, mutagen pada tawon,
mencit, neurospora, E.coli dan bakteriofage T4.
-
TEM, dipakai dalam teskstil dan
medis (agen antineoplastik). Membasmi lalat rumah.mutagen pada mencit dan serangga,
jamur, aberasi pada mencit, Allium, E. coli, dan lekosit.
·
Industri
-
Formadehid, zat ini
digunakan dalam pabrik resin, tekstil, kertas dan pupuk, disenfektan benih, dan
fungisida, anti kusut pada tekstil. Banyak dijumpai pada asap tembakau, asap
mobil, mesin serta buangan pabrik tekstil. Mutagen pada drosophila, neuspora
dan E. coli.
-
Glycidol, zat yang digunakan untuk
membuat zat kimia yang lain seperti, eter, ester, amin untuk farmasi, dan
tekstil bersifat antibakteri dan antijamur pada makanan, mutagen pada Drosophila,
neuspora, aberasi dan jaringan mencit.
-
DEB (butadiene deipoxide),
mencegah mikroba, untuk tekstil dan farmasi, mutagen pada drosophila, neuspora
dan E. coli, salmonella, penicillium, lalat rumah ragi, jagung, tomat
dan mamalia. Aberasi pada Allium, Drosophila dan mamalia.
·
Makanan dan minuman
-
Caffein, banyak didapatkan pada
minuman, kopi, teh, cokelat, dan limun yang mengandung cola. Pada bidang medis
untuk antihistamin dan obat pusing, pengembang pembuluh darah, koroner. Mutagen
lemah pada Drosophila, mutagen letal adan aberasi pada bakteri,
bakteriofage, dan kultur sel orang,
-
Siklamat dan sikloheksilamin, banyak
dipakai untuk penyedap makanan dan minuman, aberasi secara invitro pada orang
dan tikus.
-
Natriun nitrit dan asam nitrit zat ini
digunakan mengawetkan daging, ikan dan keju, mutagen pada bakteri dan jamurdan
virus: menghalangi replikasi ADN.
·
Obat
-
Siklofosfamid, pelawan
berbagai jenis tumor. Toragen pada tikus, mutagen pada Drosophila,
mencit. Aberasi pada kultur jaringan orang.
-
Metil di-kloro etil amin, banyak
digunakan diklinik. Mutagen pada mencit, Drosophila, aberasi pada Allium.
-
Antibiotik, sebagian berasal dari
streptomyces, seperti mitomysin C, azaserine, streptonigrin, phleomycin. Anti
neoplasma. Penghalang replikasi DNA. Mutagen pada drosophila. Aberasi pada
kultur lekosit orang.
-
Aminopterin 4-aminoflic dan
methoteraxate, kedua zat antagonis terhadap asam folat. Banyak dipakai
pengobatan kanker, seperti leukimia, dan choriocarcinoma, aberasi pada kultur
lekosit..
c. Faktor biologi
Lebih dari 20 macam virus
penyebab kerusakan kromosom. Misalnya virus hepatitis menimbulkan aberasi pada
darah dan sumsum tulang. Virus campak, demam kuning, dan cacar juga dapat
menimbulkan aberasi.
d). Akibat Mutasi Pada Genetik Keturunan
Mutasi merupakan suatu peristiwa yang umum terjadi, karena diperkirakan
selalu ada satu mutasi per 10.000-1000.000 mikroba, atau rata-rata sekitar 1:
100.000 sel. Bila jumlah gen pada suatu organisme dapat mencapai 10.000 dari
angka diatas dapat disimpulkan bahwa mutasi berakibat sebagai berikut :
1.
Mutasi
mengubah struktur ADN, tetapi tidak mengubah produk yang dihasilkan. Apabila
mutasi terjadi pada suatu tempat pada ADN, tetapi kode yang berubah tetap
mengkode asam amino yang sama, mutasi tidak berakibat apa-apa.
2.
Mutasi
mengubah struktur ADN dan mengubah komposisi produk, tetapi tidak mengubah
fungsi produk yang dihasilkan. Dalam hal ini terjadi perubahan produk.
Akibatnya terjadi perubahan dalam rantai protein yang dihasilkan. Walaupun
demikian, protein itu tidak mengalami perubahan fungsi.
3.
Mutasi
mengubah fungsi produk yang dihasilkan tapi tidak berakibat apa-apa. Mutasi
dapat berakibat lebih besar, sehingga fungsi suatu pritein berubah. Misalnya
ingin mengenal golongan darah.
4.
Mutasi
mengubah fungsi sangat besar namun terjadi pada sel somatik sehingga tidak
diturunkan. Misalnya tahi lalat yang dianggap suatu mutasi yang tidak diturunkan.
5.
Mutasi
bersifat fatal sehingga organisme tersebut mati. Mutasi yang bersifat fatal
biasa dikenal sebagai gen letal. Banyak gen letal yang diketahui, misalnya
kebutaan dan himofilia.
6.
Mutasi
bersifat menguntungkan, misalnya mutan ayam broiler atau sapi pedaging atau
sapi pedaging menguntungkan dari segi manusia tetapi bagi hewan tersebut tidak
demikian karena dalam segi lain lebih lemah, lambat, sehingga lebih mudah
dimangsa predatornya.
7.
Mutasi
salah satu sebab timbulnya variasi dalam populasi. Mutasi yang terjadi pada
satu atau kelompok individu pada umunya belum nampak akibatnya secara langsung.
Pada individu dari spesies yang berbiak secara kawin, gen-gen yang mengalami
mutasi kemungkinan (a) tidak terwariskan pada generasi berikutnya, (b) terwariskan
pada generasi-generasi berikutnya dan berkesempatan terekspresi, (c)
terwariskan pada generasi-generasi berikutnya, tetapi kemudian tidak ada
kesempatan terekspresi; dapa terjadi gen tersebut hilang (tidak ada lagi) dalam
populasi turunan selanjutnya.
Mutasi
mampu mengakibatkan timbulnya variasi-variasi baru (genotipe dan fenotipe) pada
populasi generasi turunan. Oleh karena mutasi dapat terjadi setiap saat dari
zaman ke zaman, variasi dalam populasi dari generasi ke generasi makin banyak,
dengan kata lain keanekaragaman semakin luas.
Organisme
yang mengalami mutasi pada umunya memilki daya tahan lebih rendah daripada
organisme yang normal. Mutan yang mengalami penurunan daya tahan, apabila
berada dalam lingkungan yang sesuai dapat berkembang lebih cepat dan mewariskan
ciri-ciri akibat mutasi ke generasi berikutnya. Mutasi menyebabkan terbentuknya
perubahan ciri menurun (inherited characteristics), berlainan dengan perubahan
yang disebabkan pengaruh lingkungan yang menimbulkan perubahan ciri-ciri perolehan
(Acquired characteristics) yang tidak menurun. Variabilitas dalam suatu
populasi bisa disebabkan oleh adanya dua macam perubahan tersebut.
e). Variasi Fenotipe dan Variasi yang Dihasilkan dari Mutasi Somatis
Variasi fenotipe didalam populasi dapat menyebabkan adanya seleksi
(reproduksi differensial) diantara individu. Variasi menunjukkan belum tentu
menunjukkan adanya perbedaan-perbedaan genetik. Variasi yang dihasilkan oleh
berbagai keadaan luar dalam waktu pertumbuhan atau disebabkan penyakit atau
kecelakaan dapat dikenai oleh seleksi alam. Meskipun aksi seleksi alam pada
segala macam variasi dapat mengubah komposisi suatu populasi di alam suatu
waktu yang tidak lama, tetapi hanyalah aksi dari variasi yang mencerminkan
perbedaan-perbedaan genetik yang mempunyai pengaruh jangka panjang.
Gamet akan mengandung informasi genetik yang sama tanpa mengandung
apakah seseorang mengalami latihan atau tidak. Ini berarti bahwa latihan,
pendidikan, makanan, atau pengawasan medis tidak dapat mengubah pembawa sifat
genetik (genetic message). Jadi seleksi yang bekerja pada variasi yang
dihasilkan seluruhnya denga latihan, pendidikan, makanan, atau pengawasan medis
tidak dapat mengubah atau menghasilkan suatu evolusi secara biologi.
Terdapat suatu variasi genetik yang tidak berguna sebagai bahan baku
bagi evolusi. Hal ini adalah variasi yang disebabkan oleh mutasi somatik. Dapat
terjadi bahwa suatu mutasi yang penting, terjadi pada sel ektoderm suatu embrio
muda dari suatu binatang. Semua sel yang diturunkan dari sel yang mengalami
mutasi dapat juga bersifat sel mutan. Hasil mutasi demikian akan menyebabkan
perubahan besar-besaran pada sistem saraf, tetapi perubahan ini tidak dapat
diturunkan pada anak-anaknya sebab mutasi bukanlah terjadi pada sel kelamin.
Sel ektoderm bukanlah sel yang akan menjadi gamet. Mutasi dari sel tidak
dapat mengubah gen dari sel kelamin yang
akan menghasilkan sel gamet. Jadi seleksi yang dihasilkan mutasi somatik tidak
dapat menghasilkan suatu perubahan secara evolusi pada organisme yang berbiak
secara seksual.
2.5.2 Rekombinasi Gen
Rekombinasi
gen adalah penggabungan beberapa gen induk jantan dan betina ketika pembuahan
ovum oleh sperma yang menyebabkan adanya susunan pasangan gen yang berbeda dari
induknya. Akibatnya adalah lahirnya varian spesies baru.
Rekombinasi
genetika merupakan proses pemutusan seunting bahan genetika (biasanya DNA, namun juga bisa RNA) yang kemudian diikuti oleh penggabungan dengan molekul DNA lainnya.
Pada eukariota
rekombinasi biasanya terjadi selama meiosis sebagai pindah silang kromosom antara kromosom yang berpasangan. Proses ini menyebabkan keturunan
suatu makhluk hidup memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tuanya, dan
dapat menghasilkan alel kimerik yang baru. Pada biologi evolusioner, perombakan gen ini
diperkirakan memiliki banyak keuntungan, yakni mengijinkan organisme yang
bereproduksi secara seksual menghindari Ratchet Muller.
Secara
alami, rekombinasi gen terjadi saat pembelahan meiosis terjadi, (jadi bukan
saat fertilisasi), yaitu ketika fase yang disebut sebagai “pindah silang” atau
crossing over, pada profase I (silahkan lihat tahapan pembelahan meiosis untuk
lebih jelasnya). Pada fase itu, gen-gen dari pasangan kromosom homolog saling
bertukaran. Seperti kita ketahui, manusia memiliki 2 set kromosom yang saling
berpasangan, satu set kromosom yang membawa sifat-sifat ayah, dan satu set kromosom
yang membawa sifat-sifat ibu. Pada pembelahan mitosis (perbanyakan sel), kedua
set kromosom tersebut akan diperbanyak apa adanya, jadi tidak ada perubahan
susunan gen. Namun, pada saat pembelahan meiosis, yaitu pada pembentukan sel
gamet (yang nota bene hanya punya satu set kromosom), terjadi pindah silang,
sehingga satu set kromosom hasil dari pembelahan meiosis akan membawa kombinasi
sifat ayah dan sifat ibu.
Rekombinasi
gen merupakan salah satu peristiwa yang menyebabkan timbulnya variasi pada generasi
turunan pada saat terjadinya reproduksi seksual. Pada makhlik hidup yang
berbiak secara aseksual, tidak ada kombinasi materi genetik dan individu yang
berbeda sehingga akan selalu menghasilkan individu baru yang identik dengan
induknya, bila tidak terjadi mutasi gen.
Penjelasan
tentang rekombinasi seksual dapat dilihat uraian sebagai berikut:
a). Hukum Mendel I dan Hukum Mendel
II
Pada makhluk hidup yang bereproduksi
secara seksual, peristiwa fertilisaai didahului oleh proses pembentukan gamet
(meiosis). Proses meiosis menghasilkan gamet-gamet yang memiliki jumlah
kromosom sebanyak separuh jumlah kromosom sel induk. Proses meiosis inilah
terjadi pemisahan faktor-faktor keturunan dari masing-masing alelnya secara
bebas. Peristiwa pemisahan yang berlangsung secara bebas itulah yang lebih
terkenal dengan Hukum Mendel I; sebaliknya peristiwa kombinasi secara bebas
lebih dikenal dengan Hukum Mendel II. Peristiwa pemisahan dan kombinasi secara
bebas inilah menyebabkan kandungan faktor keturunan pada tiap gamet, secara
keseluruhan tidak sama satu sama lain. Secara keseluruhan tiap-tiap gamet
berbeda satu dengan yang lainnya.
b). Fertilisasi (Pembuahan) yang Terjadi Secara Kebetulan dan Acak
Peristiwa fertilisasi gamet jantan
atas gamet betina terjadi secara kebetulan dan acak. Misalnya, tiga buah gamet
betina (satu sama lain berbeda) yang berhasil dibuahi pada suatu peristiwa
penyerbukan ataupun hubungan kelamin, dalam hal ini ketiga gamet jantan itupun
satu sama lain tidak sama. Akibatnya, ketiga individu baru itupun berbeda satu
dengan lainnya.
Satu demi satu individu dari
individu turunan bila dibandingkan dengan induknya (jantan atau betina), nampak
bahwa tidak ada satupun yang sama persis dengan salah satu atau kedua induknya.
Dalam keadaan semacam ini, dapatlah dikatakan dalam bahasa himpunan, telah
terbentuk “himpunan-himpunan baru” pada generasi turunan, yang tidak sama
dengan kedua macam himpunan pada generasi induk ke generasi turunan akibat
rekombinasi faktor-faktor keturunan pada reproduksi seksual. Dengan adanya
rekombinasi seksual telah terjadi perubahan-perubahan himpunan-himpunan baru,
itu berarti pula variasi faktor keturunan pada generasi turunan bertambah
banyak. Tidak mustahil meningkatnya variasi faktor keturunan akan dapat
terekspresi secara fenotipe.
c). Rekombinasi Gen Secara Seksual
Rekombinasi gen yang terjadi secara
seksual adalah salah satu sebab timbulnya variasi dalam populasi tiap spesies.
Hal itu bahwa apabila generasi ke generasi, anggota-anggota spesies terus
melakukan reproduksi seksual menyebabkan variasi dalam populasi tersebut
semakin lama semakin besar. Dalam kehidupan sehari-hari, orang akan dengan mudah
menemukan contoh-contohnya, termasuk contoh yang menyangkut keluarga manusia
dari satu generasi ke generasi berikunya. Variasi-variasi diatas, bersama
variasi-variasi lain yang terjadi karena proses atau peristiwa lain (yang juga
menjadi sebab timbulnya variasi), merupakan cikal bakal yang akan berkembang
menuju terbentuknya spesies-spesies baru.
2.5.3 Gen
Flow
Aliran gen atau gene
flow merupakan pertukaran gen antar populasi, yang biasanya merupakan
spesies yang sama. Contoh aliran gen dalam sebuah spesies meliputi migrasi dan
perkembangbiakan organisme atau pertukaran serbuk sari. Transfer
gen antar spesies meliputi pembentukan organisme hibrid dan transfer gen horizontal.
Migrasi ke dalam atau ke luar
populasi dapat mengubah frekuensi alel, serta menambah variasi genetika ke
dalam suatu populasi. Imigrasi dapat menambah bahan genetika baru ke lungkang gen yang telah
ada pada suatu populasi. Sebaliknya, emigrasi dapat menghilangkan bahan
genetika. Karena pemisahan reproduksi antara dua
populasi yang berdivergen diperlukan agar terjadi spesiasi, aliran gen
dapat memperlambat proses ini dengan menyebarkan genetika yang berbeda antar
populasi. Aliran gen dihalangi oleh barisan gunung, samudera, dan padang pasir.
Bahkan bangunan manusia seperti Tembok Raksasa Cina dapat menghalangi aliran gen
tanaman.
Gene flow (alur gen),
akibat adanya imigran yang dapat menambah alel baru kedalam unggun gen suatu
“deme”, sehingga dapat merubah frekunsi alela. Alur gen berarti kisaran imigran
mulai dari yang sangat rendah kesangat tinggi tergantung dari jumlah individu
yang datang dan seberapa banyak perbedaan genetik yang ada pada individu-
individu dalam “deme” yang dapat bergabung. Bila tidak ada perbedaan yang
banyak antara “deme- deme” dalam populasi yang besar, maka pergerakan
individu dalam jumlah yang sangat kecil diantara “ deme- deme” di pandang cukup
kuat dapat menjaga frekuensi alel tetap sama.
Bagaimanapun juga bila informasi genetik sangat
berbeda, imigrasi kecil dapat menghasilkan perubahan frekuensi alela yang
sangat besar. Misalnya hibridisasi, perkawinan dalam (interbreeding)
diantara individu- individu yang termasuk dalam spesies yang dianggap
berbeda mungkin saja terjadi. Hibridisasi semacam itu mugkin membawa banyak
alela baru kedalam populasi dan memungkinkan menjadi penyebab dimulainya
kecenderungan baru dalam evolusi penerima.
Banyak spesies yang terdiri dari
penduduk lokal yang anggotanya cenderung untuk berkembang biak di dalam
kelompok. Setiap penduduk lokal dapat mengembangkan gen yang berbeda dari yang
lain penduduk lokal. Namun, anggota dari satu populasi dapat berkembang biak
dengan sesekali imigran dari populasi yang berdekatan dari spesies yang sama.
Hal ini dapat memperkenalkan gen baru atau mengubah frekuensi gen yang ada di
warga.
Dalam banyak tanaman dan beberapa
binatang, aliran gen dapat terjadi tidak hanya antara sub-populasi dari spesies
yang sama tetapi juga antara yang berbeda (tapi masih berhubungan) spesies.
Jika hibrida kemudian berkembang biak dengan salah satu jenis orangtua, gen
baru masuk ke kolam gen dari populasi induk. Ini hanyalah aliran gen antara
spesies daripada dalam diri mereka.
2.5.4
Genetic Drift
Hanyutan genetik, ingsut genetik,
penyimpangan genetik, atau rambang genetik dalam genetika populasi, merupakan
akumulasi kejadian acak yang
menggeser tampilan lungkang gen (gene
pool) secara perlahan dari keadaan setimbang, namun
semakin membesar seiring berjalannya waktu. Sebenarnya, istilah “genetik”
kurang tepat dan yang lebih baik adalah “alel“, karena yang sebenarnya terjadi
adalah proses perubahan frekuensi alel suatu
populasi karena yang berubah adalah frekuensi dari alel-alel yang ada di dalam
populasi yang bersangkutan. Hanyutan genetik berbeda dari seleksi alam. Yang
terakhir ini merupakan proses tak acak yang memiliki kecenderungan membuat alel
menjadi lebih atau kurang tersebar pada sebuah populasi dikarenakan efek alel
pada kemampuan individu beradaptasi dan reproduksi.
Genetic
drift adalah lepasnya frekuensi alela secara kebetulan.
Peristiwa ini sangat berarti pada populasi yang sangat kecil. Kenyataannya 1 dari
2 alela mempunyai peluang untuk lepas adalah kira-kira 0, 8%. Hilangnya gen
selalu mempengaruhi frekuensi alela pada beberapa tingkat tetapi pengaruh
tersebut menurun pada populasi yang berukuran besar. Karena itu dalam
populasi kecil, kurang dari 100 individu hilangnya gen masih cukup kuat
pengaruhnya terhadap frekuensi alel, meskipun ada agenesia evolutif lain yang
berperanan pada saat itu juga terhadap perubahan frekuensi alel dalam
arah yang berbeda.
2.5.5
Seleksi Alam
a). Pengertian Seleksi Alam
Seleksi alam yang dimaksud dalam
teori evolusi adalah
teori bahwa makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi dengan lingkungannya
lama kelamaan akan punah. Yang tertinggal hanyalah mereka yang mampu
beradaptasi dengan lingkungannya. Dan sesama makhluk hidup akan saling bersaing
untuk mempertahankan hidupnya.
Seleksi alam adalah
proses dimana mutasi genetika yang meningkatkan reproduksi menjadi (dan tetap)
lebih umum dari generasi yang satu ke generasi yang lain pada sebuah populasi.
Ia sering disebut sebagai mekanisme yang “terbukti sendiri” karena: variasi
terwariskan terdapat dalam populasi organisme. Organisme menghasilkan keturunan
lebih dari yang dapat bertahan hidup. Keturunan-keturunan ini bervariasi dalam
kemampuannya bertahan hidup dan bereproduksi. Kondisi-kondisi ini menghasilkan
kompetisi antar organisme untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Oleh sebab
itu, organisme dengan sifat-sifat yang lebih menguntungkan akan lebih
berkemungkinan mewariskan sifatnya, sedangkan yang tidak menguntungkan
cenderung tidak akan diwariskan ke generasi selanjutnya..
Seleksi alam dalam sebuah populasi
untuk sebuah sifat yang nilainya bervariasi, misalnya tinggi badan, dapat
dikategorikan menjadi tiga jenis. Yang pertama adalah seleksi berarah (directional
selection), yang merupakan geseran nilai rata-rata sifat dalam selang waktu
tertentu, misalnya organisme cenderung menjadi lebih tinggi. Kedua, seleksi pemutus (disruptive
selection), merupakan seleksi nilai ekstrem, dan sering mengakibatkan dua nilai yang berbeda menjadi
lebih umum (dengan menyeleksi keluar nilai rata-rata). Hal ini terjadi apabila
baik organisme yang pendek ataupun panjang menguntungkan, sedangkan organisme
dengan tinggi sedang tidak. Ketiga, seleksi pemantap (stabilizing
selection), yaitu seleksi terhadap nilai-nilai ektrem, menyebabkan
penurunan variasi di sekitar nilai rata-rata. Hal ini dapat menyebabkan
organisme secara pelahan memiliki tinggi badan yang sama.
Kasus khusus seleksi alam adalah seleksi seksual, yang
merupakan seleksi untuk sifat-sifat yang meningkatkan keberhasilan perkawinan
dengan meningkatkan daya tarik suatu organisme. Sifat-sifat yang berevolusi
melalui seleksi seksual utamanya terdapat pada pejantan beberapa spesies hewan.
Walaupun sifat ini dapat menurunkan keberlangsungan hidup individu jantan
tersebut (misalnya pada tanduk rusa yang besar dan warna yang cerah dapat
menarik predator). Ketidakuntungan keberlangsungan hidup ini diseimbangkan oleh
keberhasilan reproduksi yang lebih tinggi pada penjantan.
Contoh seleksi alam misalnya yang
terjadi pada ngengat biston betularia. Ngengat biston betularia putih
sebelum terjadinya revolusi industri jumlahnya
lebih banyak daripada ngengat biston betularia hitam. Namun setelah terjadinya revolusi industri, jumlah ngengat biston betularia
putih lebih sedikit daripada ngengat biston betularia hitam. Ini terjadi karena
ketidakmampuan ngengat biston betularia putih untuk beradaptasi dengan
lingkungan yang baru. Pada saat sebelum terjadinya revolusi di Inggris, udara
di Inggris masih bebas dari asap industri, sehingga populasi ngengat biston
betularia hitam menurun karena tidak dapat beradaptsi dengan lingkungannya.
namun setelah revolusi industri, udara di Inggris menjadi gelap oleh asap dan
debu industri, sehingga populasi ngengat biston betularia putih menurun karena
tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan, akibatnya mudah ditangkap oleh
pemangsanya.
Kettlewell’s seorang dari Oxford
University pada tahun 1966 telah menyelidiki kupu hitam dan putih Biston
betularia (di Inggris). Kupu hitam banyak ditemui di daerah industri
(tercemar) dan sedikit di daerah yang tidak tercemar, dan kupu putih sebaliknya.
Untuk mengecek adanya perbedaan yang dikaitkan dengan penambahan lingkungan
maka Kettlewell’s mempelajari perkembangan populasi kupu ini dengan cara
“Marking recapture” yaitu menandai sejumlah kupu dari dua warna itu, kemudian
dilepas di daerah tercemar (Birminghan) dan di daerah yang tidak tercemar
(Dorset), setelah beberapa waktu ditangkap kembali, hasilnya sebagai berikut:
|
Birminghan (tercemar)
|
Dilepas
|
Ditangkap kembali
|
|
Hitam
|
477
|
19%
|
|
Putih
|
137
|
40%
|
|
Dorset (tak tercemar)
|
|
|
|
Hitam
|
437
|
6%
|
|
Putih
|
496
|
12,5%
|
Kesimpulan:
1. Penyebaran kupu hitam berkorelasi dengan derajat
pencemaran.
2. Ada mutasi putih ke hitam.
Demikian pula yang diperlihatkan dalam penggunaan DDT
terhadap serangga. Peningkatan penggunaan DDT mengakibatkan berkurang
kekebalannya terhadap serangga.
b. Peran Kreatif Dari Seleksi Alam
Haldane telah menghitung berapa lama
fenotif baru dapat diciptakan. Misalnya, bila setiap 15 gen berada dalam 1
persen dari individu suatu populasi, maka kemungkinan 15 gen tersebut terdapat
bersama-sama adalah 1 didalam 1030 individu. Tetapi belum pernah
ada suatu populasi dari organisme tinggi yang terdiri 1030
individu. Jumlah tanaman tinggi sepanjang sejarah kehidupan belum pernah
mencapai angka di atas. Sehingga kesempatan kelima gen dapat berada bersama
adalah sangat kecil. Lebih-lebih kesempatan ke-15 gen itu berada bersama-sama
pada beberapa individu. Dengan perkataan lain bahwa fenotip yang dihasilkan
oleh aksi bersama dari 15 gen tidak akan terdapat di dalam populasi.
Masih
menurut Haldane, jika terdapat seleksi alam yang berjalan dalam tingkatan
sedang, hanya akan dibutuhkan waktu kurang lebih 10.000 tahun bagi setiap gen
untuk bertambah dari frekuensi 1 % menjadi 99 %. Jika setiap gen telah terdapat
di dalam 99 % dari populasi, 86 % dari individu di dalamnya akan mempunyai
ke-15 gen yang telah disebutkan di atas. Jadi pada peristiwa seleksi, meskipun
tanpa adanya mutasi baru dapat menghasilkan suatu fenotip baru dengan adanya
kombinasi gen.
Secara ringkas dapat dikatakan bahwa
pada populasi biparental, seleksi alam atau buatan menentukan arah perubahan.
Sebagian besar dengan perubahan frekuensi dari gen yang muncul karena mutasi
sembarang (random mutation) dari beberapa generasi sebelumnya. Hal ini
akan mewujudkan adanya kombinasi gen yang berudan aktivitas gen yang
menghasilkan fenotip baru. Mutasi yang umumnya bukanlah suatu kekuatan pengaruh
pada evolusi, peran evolusi yang terutama bagi mutasi baru (dan kombinasi baru
dari gen) adalah pengganti persediaan variabilitas di dalam gen pool, yang pada
akhirnya melengkapi potensi mana seleksi yang akan dating dapat bertindak.
c. Peran Pengawet (Konservatif) dari Seleksi Alam
Telah dijelaskan tentang peran
kreatif seleksi alam yang mengarah ke pembentukan kombinasi gen baru yang dapat
memberi arah terhadap proses evolusi. Sebaliknya, seleksi alam juga dapat berperan
sangat penting sebagai faktor konservatif atau pengawet. Setiap organisme
sepanjang perjalanan evolusinya, telah memiliki susunan gen yang dapat saling
mempengaruhi menurut jalan yang tepat dalam mengatur proses pertumbuhan, faal,
biokimia dimana kelangsungan hidup suatu spesies tergantung. Segala sesuatu
yang merusak interaksi harmonis dari genbiasanya merugikan spesies yang
bersangkutan. Tetapi pada populasi yang berbiak secara seksual, penggolongan
gen baru ini akan berkurang daya adaptasinya daripada golongan asli (meskipun
beberapa dapat lebih besar daya adaptasinya). Sebagian besar dari adaptasi baru
cenderung merusak penggolongan gen yang menguntungkan, yang mana kekuatan hidup
dari sesuatu spesies tergantung. Seleksi alam bekerja secara tetap untuk
melenyapkan semua kombinasi, kecuali kombinasi yang sangat menguntungkan,
mengimbangi rekombinasi dan mutasi merusak. Dengan demikian seleksi alam juga
merupakan faktor utama dalam mempertahankan stabilitas tanpa hal itu tentu
terjadi kekacauan.
d. Adaptasi
Setiap organisme dapat dikatakan
merupakan suatu kumpulan kompleks dari sejumlah besar adaptasi. Adaptasi yang
terjadi memiliki hubungan dengan kebutuhan makanan, pertukaran zat, transport
di dalam jaringan, regulasi cairan tubuh, aktifitas efektor, reproduksi dan
lain sebagainya. Adaptasi merupakan setiap sifat yang dikendalikan secara
genetic yang membantu suatu organism atau spesies, untuk dapat hidup dan
berbiak pada keadaan lingkungan dimana spesies itu berada.
Adaptasi pada organism dapat berupa
bentuk, faal atau kelakuan. Adaptasi dapat secara genetis sederhana yang
dikendalikan oleh satu atau dua gen, atau dapat pula kompleks yang dikendalikan
oleh banyak sekali gen. Adaptasi dapat menyangkut seluruh organ atau sistem
organ. Dapat pula adaptasi bersifat sangat khusus, atau berguna hanya pada suatu
keadaan yang bermacam – macam.
Beberapa contoh dari adaptasi yang mencolok, dimana
proses tersebut untuk menjelaskan proses-proses darimana adaptasi terwujud.
- Kemampuan tumbuh dari tanaman padang rumput
Tahun 1937, Kemp seorang sarjana
dari Amerika Serikat mengadakan percobaan tentang kecepatan tumbuh tanaman yang
berhubungan dengan adaptasi keadaan setempat. Caranya dengan menaburi dengan
biji-bijian dari rumput dan tanaman dari polong-polongan pada suatu padang
rumput di Maryland. Kemudian dibagi menjadi dua bagian, satu bagian selalu
dimakan oleh ternak dan sebagian lagi dibiarkan tanpa diganggu. Tiga tahun
setelah diadakan percobaan itu. Kemp mengambil tiga jenis tanaman dari kedua
bagian tersebut. Biji-biji dari ketiga tanaman tersebut kemudian ditanam pada
tanah percobaan dimana keadaan lingkungan dibuat sesame mungkin untuk ketiga
jenis tanaman. Didapatkan bahwa tanaman yang diperoleh dari padang rumput yang
selalu dimakan oleh ternak adalah cebol dan tumbuh ke segala jurusan. Sedangkan
tanaman dari padang rumput yang tidak diganggu menampakkan pertumbuhan yang
besar dan tegak lurus.
Dalam waktu tiga tahun, kedua
populasi yang terdiri dari jenis-jenis tanaman diketahui berasal dari biji-bijian
yang sama telah berbeda dalam cara tumbuhnya. Cara tumbuh ini telah diketahui
ditentukan secara genetik. Ternyata ternak pada sebagian padang rumput telah
memakan hampir semua tanaman tegak, sedangkan tanaman yang rendah telah lolos
dari ternak tersebut. Pada daerah yang dimakan oleh ternak hanya tanaman yang
rendah yang dapat terus berbiak dengan bijinya, dalam waktu yang singkat
terjadi seleksi yang kuat untuk tanaman cebol dan tumbuh tidak lurus yang
mempunyai adaptabilitas yang tinggi. Sebaliknya pada bagian lain dari tanaman
lapang itu, dimana tumbuh tanaman yang tidak diganggu ternak, pertumbuhan tegak
lurus secara adaptif adalah superior dan tanaman cebol tidak akan dapat
bersaing secara efektif.
- Adaptasi Bunga untuk Penyerbukan
Tumbuh-tumbuhan berbunga tergantung
dari agen di luar untuk membawa tepung sari bunga jantan suatu pohon ke bunga
betina pohon lainnya. Bunga dari setiap spesies pohon mempunyai adaptasi
bentuk, struktur, warna, dan bau untuk agen penyerbuk tergantung. Hal ini
member gambaran yang jelas tentang adaptivitas suatu evolusi.
Lebah tertarik oleh warna terang dan
oleh bau yang manis, aromatik, atau mentol. Mereka hanya aktif pada siang hari
dan mereka biasanya singgah dahulu pada petal sebelum bergerak ke dalam bagian
bunga yang mengandung madu dan tepung sari. Bunga yang diserbuk oleh lebah
mempunyai warna mencolok, suatu petal yang berwarna terang dan biasanya kuning
atau biru, tetapi jarang sekali merah. Lebah tidak dapat melihat warna merah,
tetapi dapat melihat warna kuning dan biru dengan baik. Bunga yang biasanya
mempunyai bau manis, aromatik, atau mentol, biasanya membuka pada siang hari
dan sering mempunyai bibir yang menonjol dimana lebah dapat hinggap sebelum
masuk kedalam bunga.
Ada sejenis burung kecil (Hummingbird) pemakan madu,
sebaliknya dapat warna merah dengan baik dan warna biru tidak begitu baik.
Burung ini tidak hinggap melainkan mengapung di udara sambil menghisap madu,
dengan penciuman yang tajam. Bunga-bunga yang terutama diserbukkan oleh burung
ini biasanya tidak berbau dan tidak mempunyai tempat untuk hinggap. Berlainan
dengan lebah dan “Hummingbird”, kupu-kupu malam sangat aktif pada waktu senja
dan malam hari. Bunga-bunga yang diserbuk oleh kupu-kupu malam bisanya berwarna
putih dan membuka pada waktu senja atau malam hari. Bunga ini biasa mempunyai
bau yang sangat kuat sehingga dapat menuntun kupu-kupu tadi ketempat itu.
Berbeda dengan contoh-contoh di
atas, lalat hanya tertarik pada bau yang tidak enak. Lalat adalah pemakan
bangkai, kotoran, humus atau darah. Bunga-bunga yang penyerbukannya tergantung
dari lalat biasanya berwarna suram dan berbau tidak enak. Bunga-bunga ini
kadang berbentuk demikian sehingga dapat mengurung lalat untuk sementara,
sehingga bila lalat tersebut keluar dari bunga itu, maka tubuhnya telah penuh
dengan tepung sari. Tepung sari yang demikian kemudian dapat terbawa ke bunga
lainnya. Mekanisme perangkap ini terdapat juga pada bunga-bunga yang diserbuk
oleh kepik.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1.
Variasi
genetik dalam populasi yang merupakan gambaran dari adanya perbedaan respon
individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan adaptif
2.
Variasi
berasal dari mutasi bahan
genetika, migrasi antar populasi (aliran
gen), dan perubahan susunan
gen melalui reproduksi seksual
3.
Macam-macam
perubahan genetik, yaitu: mutasi gen, rekombinasi
gen, gene flow, genetic drift
4.
Variasi
genetik oleh pengaruh lingkungan luar, seperti: seleksi alam dan adaptasi.
5.
Asas
Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan tetap konstan, yakni berada dalam
kesetimbangan dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali apabila terdapat
pengaruh-pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut.
6.
Syarat
berlakunya asas Hardy-Weinberg
1.
Setiap
gen mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama
2.
Perkawinan
terjadi secara acak
5.
Jumlah
individu dari suatu populasi selalu besar
7.
Populasi
mendelian yang berukuran besar sangat memungkinkan terjadinya kawin acak di
antara individu-individu anggotanya. Artinya, tiap individu memiliki
peluang yang sama untuk bertemu dengan individu lain, baik dengan genotipe yang
sama maupun berbeda dengannya. Dengan adanya sistem kawin acak ini, frekuensi
alel akan senantiasa konstan dari generasi ke generasi.
DAFTAR
PUSTAKA
Campbell, Neil A.2002.Biologi
Jilid 2.Edisi ke-5.Jakarta:Erlangga
Nugroho Hartanto. 2004. Biologi
Dasar. Jakarta: Penebar Swadya
Waluyo,
Lud.2004. Evolusi Organik. Malang:
UMM Press
Waluyo, Lud.
2010. Miskonsepsi dan Kontroversi Evolusi
serta Implikasinya pada Pembelajaran. Malang: UMM Press
Yahya,
Harun. 2004. Keruntuhan Teori Evolusi. Bandung:Dzikra
Anonymous.
2011. Genetika Populasi.
http://id.wikipedia.com. Diakses tanggal 10 Oktober 2011
Anonymous.
2010. Variasi Genetik. http://
I:\blog-evolusi-dan-seleksi-alam.php.htm. Diakses tanggal 10 Oktober 2011
Anonymous.
2010.Rekombinasi Gen.
I:\rekombinasi-gen.html. Diakses tanggal 10 Oktober 2011
Anonymous.
2011. Seleksi Alam. http://
Seleksi_alam.htm. Diakses tanggal 10 Oktober 2011
Posted in: Evolusi Organik
0 komentar:
Posting Komentar