BAB TUJUH, evolusi @-@

EVOLUSI

• Evolusi berasal dari kata to elvo (bahasa Inggris ) yang artinya berkembang atau berubah secara perlahan-lahan. Asal katanya adalah evolut (latin) yang berarti menggulir.

• Biologi evolusi adalah disiplin ilmu cabang biologi yang membahas semua perubahan-perubahan yang terjadi di permukaan bumi sejak awal mula sejarah bumi, sampai menimbulkan kehidupan (sel), dan keanekaragaman makhluk hidup dewasa ini.

• Dalam evolusi kita mempelajari bagaimana kejadian itu berlangsung, mengapa ada yang punah, mengapa ada yang masih bertahan hidup.

ASAL USUL KEHIDUPAN

·         Teori Abiogenesis Klasik

   Disebut juga teori generatio spontanea

o   Dikemukakan oleh Aristoteles (384-322 SM)

o   Menyataakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati

o   Pendukung: Antonie van Leeuwenhoek (melihat adanya mikroorganisme dalam sampel air hujam dan air rendaman jerami) dan Needham (merebus daging, kemudian air kaldu disimpan dalam keadaan terbuka. Setelah beberapa hari air kaldu menjadi keruh karena ada mikroorganisme).

·         Teori Biogenesis

o   Menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga.

o   Pendukung: Lazzaro Spallanzani (1729-1799), Francesco Redi (1626-1697), dan Louis Pasteur (1822-1895).

TEORI EVOLUSI KIMIA

·        Akibat reaksi kimia antara molekul-molekul yang terdapat dalam samudra.

·         Pendukung: Harold Urey (molekul-molekul metana, amonia, uap air, dan karbon dioksida yang berbentuk uap bereaksi membentuk zat hidup sejenis protein) dan Stanley Miller (melakukan percobaan dengan memanaskan uap dan gas selama satu minggu. Kemudian dialirkan listrik bertegangan listrik. Loncatan api listrik berperan sebagai halilintar yang memberikan energi sehingga gas dan uap air bereaksi membentuk suatu zat. Setelah dingin, gas hasil reaksi akan mengembun dan air embun tersebut ternyara mengandung molekul organik sederhana seperti asam amino, adenin, dan gula sederhana seperti ribosa).

EVOLUSI BIOLOGI

·         Makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan (sel).  Asal-usul kehidupan berasal dari sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik.

·         Molekul yang dihasilkan secara abiotik disebut protobion.

·         Protobion menunjukan ciri-ciri hidup yaitu mengalami metabolisme

Tipe Protobion: 

• Koaservat : tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspensi makromolekul (polimer), koaservat merupakan agregat makromolekul yang sangat hidrofobik (tidak suka air)

•            Mikrosfir : protobion yang terbentuk  dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil saat didinginkan, mikrosfir tersusun dari beberapa proteinoid, mikrosfir dikelilingi membrane dua lapis dan akan mengalami pembengkakan atau penciutan osmotic saat ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi yang berbeda

•            Liposom : protobion yang langsung terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu  

 

ASAL-USUL SEL PROKARIOTIK

Bahan dasar pembentuk sel purba adalah protobion atau progenot. Progenot merupakan cikal bakal universal semua jenis sel yang ada sekarang. Progenot berkembang  menjadi kelompok sel prokariotik purba seperti Archaebacteria. Archaebacteria adalah bakteri yang beradaptasi  terhadap suhu sekitar 100 derajat Celcius, kadar garam tinggi, atau kadar asam tinggi. Archaebacteria bersifat anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari berbagai jenis protein, memiliki pigmen fotosintetik berupa baketriodopsin, dan mampu menghasilkan ATP sendiri. Kelompok sel yang lain, yaitu Eubacteria, merupakan bakteri yang hidup pada kondisi lingkungan yang tidak seekstrim lingkungan hidup Archaebacteria. Eubacteria ada yang berifat aerob dan anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, memiliki pigmen fotosintetik berupa bakterioklorofil, dan mampu menghasilkan ATP secara lebih efisien karena system transport elektronnya lebih berkembang. Sel prokariotik merupakan sel yang memiliki struktur lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Para ahli menduga bahwa makhluk hidup yang pertama kali muncul merupakan prokariot. Kita tahu bahwa kehidupan tidak muncul secara spontan dari materi yang tidak hidup dan tidak berwujud seperti yang ada sekarang ini. Kondisi bumi sekarang sangat berbeda dengan kondisi bumi saat baru berusia satu juta tahun. Kondisi atmosfernya berbeda, misalnya kondisi oksigen yang minimal, banyak petir, aktivitas gunung berapi, hantaman-hantaman meteor, serta radiasi UV sangat tinggi dibandingkan dengan keadaan bumi saat ini. Oleh karenanya, lingkungan pada kondisi dlu memungkinkan bermulanya kehidupan ini. Namun, masih banyak perdebatan mengenai asal-usul kehidupan di bumi.

ASAL-USUL SEL EUKARIOTIK

Bukti-bukti fosil menunjukkan bahwa sel prokariotik yang ada dalam batu-batuan telah berumur sekitar 3,5 milyar tahun. Sel prokariotik dan eukariotik memiliki berbagai kesamaan sifat, misalnya seperti kesamaan kode informasi genetic, enzim, dan jalur metabolisme. Sekitar tahun 1970, diyakini bahwa sel-sel eukariotik berevolusi dari sel-sel prokariotik melalui suatu proses evolusi perlahan-lahan, yaitu organel pada sel prokariotik perlahan-lahan berkembang menjadi lebih kompleks. Konsep ini berubah setelah penemuan Lynn Margulis dari Universitas Boston. Margulis membuktikan sebuah teori, yaitu organel-organel sel tertentu pada sel eukariotik, terutama mitokondria dan kloroplas berasal dari sel prokariotik yang berukuran kecil.

EVOLUSI TUMBUHAN

Diperkirakan nenek moyang tumbuhan merupakan konversi organism eukariot heterotrof. Sel eukariotik yang bagian flagelnya menghilang  dan membentuk kloroplas akan membentuk tumbuhan. Dari bentuk ini berkembang menjadi Algae. Kebanyakan Algae(ganggang) merupakan organisme perairan. Beberapa ganggang berkembang menjadi tanaman darat, yaitu ganggang bertalus dan berfilamen. Jenis ganggang ini menutupi danau atau rawa. Diduga jebis ganngang-ganggang tersebut berevolusi menjadi tumbuhan lumut dan paku, dan pada evolusi tahap lanjut menjadi tumbuhan berpembuluh.

EVOLUSI HEWAN

Hewan berevolusi dari Protista (kelompok ganggang) berflagel menjadi organisme kelompok protozoa, seperti Trypanosoma dan Protozoa bersilia. Pada evolusi hewan, yang selanjutnya terjadi adalah perubahan hewan bersel satu menjadi hewan bersel banyak atau multiseluler. Hewan bersel banyak diperkirakan pada mulanya berbentuk bola berongga yang terdiri dari satu lapis sel. Beberapa hewan invertebrate laut melakukan adaptasi untuk dapat hidup di darat. Adaptasi yang dilakukan berupa penyesuaian alat pernapasan untuk menghirup oksigen dari udara, dan alat gerak agar dapat bergerak di darat.

TEORI-TEORI EVOLUSI

Bukti terbatas mengenai evolusi adalah adanya rekaman fosil sebagai bukti langsung, keanekaragaman makhluk hidup sekarang tersebar di daerah biogeografi yang berbeda, adanya homologi struktur tubuh organisme, adanya homologi embrio, dan adanya homologi molekul DNA dan protein.

TEORI EVOLUSI PRA-DARWIN

Sebelum hipotesis teori evolusi kimia dan evolusi biologi, banyak ahli berpendapat tentang evolusi yang mengakibatkan adanya keanekaragaman makhluk hidup. Teori evolusi yang dikemukakan oleh para ahli sebelum munculnya teori evolusi Darwin adalah teori kreasionisme, teori uniformitarianisme, teori gradualisme, teori katastropisme, dan teori Lamarck. Teori kreasionisme merupakan teori tentang penciptaan yang terjadi dalam sekali waktu kehidupan sekaligus lengkap, kemudian selesai dan tak ada lagi evolusi atau perubahan (Aristoteles). Teori katastropisme merupakan paham tentang keanekaragaman makhluk hidup dihasilkan oleh nenek moyang yang umum, dan muncul atau punahnya makhluk hidup disebabkan oleh bencana alam (George Cuvier). Teori gradualisme adalah paham yang menyatakan bahwa perubahan geologis berlangsung pelan-pelan tetapi pasti (James Hutton). Teori uniformitarianisme menyatakan bahwa proses-proses geologis ternyata menuruti pola yang seragam, sehingga kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu (Charles Lyell). Teori Lamarck dikenal sebagai teori perolehan yang terwariskan secara genetic.

TEORI EVOLUSI DARWIN (TEORI SELEKSI ALAM)

Charles Darwin menyatakan bahwa evolusi disebabkan oleh proses seleksi alam. Teori Darwin disusun atas dasar fakta-fakta yang ia amati dalam perjalanannya di kepulauan Galapagos, dan juga tempat lain di Amerika Selatan. Selain itu, Darwin juga dipengaruhi oleh dua buku yaitu buku Principles of Geology dan buku Malthus.  Isi teori seleksi alam adalah bahwa spesies yang ada sekarang berasal dari spesies terdahulu dan terbentuknya spesies karena adanya proses seleksi alam.

Spesiasi Evolusi

Spesiasi Evolusi merupakan sebuah proses evolusi munculnya spesies baru. Spesiasi Evolusi sendiri dapat digolongkan menjadi empat jenis spesiasi alami, tergantung pada sejauh mana populasi yang berspesiasi terisolasi secara geografis dari satu populasi ke lainnya. Empat jenis tersebut adalah :

1. Isolasi geografi 
Spesiasi simpatrik ialah suatu pembentukkan spesies baru pada daerah geografi

yang sama dengan spesies lain yang sekerabat.

Spesiasi tidak simpatrik ialah suatu pembentukkan spesies baru pada daerah

geografi yang berbeda dengan spesies lain yang sekerabat. Proses ini dapat dibagi

menjadi empat bagian, yaitu spesiasi alopatrik, parapatrik, peripatrik dan simpatrik

Spesiasi alopatrik

Terjadi pada populasi yang awalnya terisolasi secara geografis, misalnya melalui fragmentasi habitat atau migrasi. Seleksi di kondisi ini dapat menghasilkan perubahan yang sangat cepat pada penampilan dan perilaku organisme. Karena seleksi dan hanyutan bekerja secara bebas pada populasi yang terisolasi, pemisahan pada akhirnya akan menghasilkan organisme yang tidak akan dapat berkawin campur.

Spesiasi peripatrik,

Terjadi ketika sebagian kecil populasi organisme menjadi terisolasi dalam sebuah lingkungan yang baru. Ini berbeda dengan spesiasi alopatrik dalam hal ukuran populasi yang lebih kecil dari populasi tetua. Dalam hal ini, efek pendiri menyebabkan spesiasi cepat melalui hanyutan genetika yang cepat

Spesiasi parapatrik.

Mirip dengan spesiasi peripatrik dalam hal ukuran populasi kecil yang masuk ke habitat yang baru, namun berbeda dalam hal tidak adanya pemisahan secara fisik antara dua populasi. Spesiasi ini dihasilkan dari evolusi mekanisme yang mengurangi aliran genetika antara dua populasi. Secara umum, ini terjadi ketika terdapat perubahan drastis pada lingkungan habitat tetua spesies

Spesiasi simpatrik,
Terjadi jika spesies berdivergen tanpa isolasi geografis atau perubahan pada habitat. Mekanisme ini cukup langka karena hanya dengan aliran gen yang sedikit akan menghilangkan perbedaan genetika antara satu bagian populasi dengan bagian populasi lainnya. Secara umum, spesiasi simpatrik pada hewan memerlukan evolusi perbedaan genetika dan perkawinan tak-acak, mengijinkan isolasi reproduksi berkembang.
Salah satu jenis spesiasi simpatrik melibatkan perkawinan silang dua spesies yang berkerabat, menghasilkan spesies hibrid. Hal ini tidaklah terjadi pada hewan karena hewan hibrid bisanya mandul. perkawinan silang umumnya terjadi pada tanaman, karena tanaman sering menggandakan jumlah kromosomnya, membentuk poliploid. Ini dapat membuat kromosom dari tiap spesies tetua membentuk pasangan yang sepadan selama meiosis.

2. Isolasi reproduksi

Terjadi  karena perbedaan dalam keberhasilan terjadinya pembuahan atau pra

 kawin dan keberhasilan suatu perkawinan atau pascakawin. 

MEKANISME EVOLUSI 

Proses evolusi dapat terjadi karena variasi genetik dan seleksi alam. Adanya variasi genetik akan memunculkan sifat-sifat baru yang akan diturunkan. Variasi genetik ini disebabkan karena adanya mutasi gen. Seleksi alam juga merupakan mekanisme evolusi. Individu-indivu akan beradaptasi dan berjuang untuk mempertahankan hidupnya, sehingga individu akan mengalami perubahan morfologi, fisiologi, dan tingkah laku. Faktor-faktor yang berpengaruh di dalam mekanisme evolusi antara lain seperti berikut,
Mutasi
Peristiwa mutasi akan mengakibatkan terjadinya perubahan frekuensi gen, sehingga akan mempengaruhi fenotipe dan genotipe. Mutasi dapat bersifat menguntungkan dan merugikan. Sifat menguntungkan maupun merugikan tersebut terjadi jika:

• Dapat menghasilkan sifat baru yang lebih menguntungkan, 
•  Dapat menghasilkan spesies yang adaptif, 
• Memiliki peningkatan daya fertilitas dan viabilitas.

2.     Seleksi Alam dan Adaptasi

Proses adaptasi akan diikuti dengan proses seleksi. Individu yang memiliki adaptasi yang baik akan dapat mempertahankan hidupnya, memiliki resistensi yang tinggi dan dapat melanjutkan keturunannya. Sedangkan individu yang tidak dapat beradaptasi akan mati selanjutnya akan punah.

3.     Aliran Gen

Dengan adanya aliran gen maka akan terjadi perpindahan alel di antara populasi-populasi melalui migrasi dan individu yang kawin.

4.     Perkawinan yang Tidak Acak

Perkawinan tak acak dapat mengakibatkan alel yang membawa sifat lebih disukai akan menjadi lebih sering dijumpai dalam populasi, sedangkan alel dengan sifat yang tidak disukai akan berkurang dan mungkin akan hilang dari populasi. Perkawinan yang terjadi antar keluarga dekat dapat mengakibatkan frekuensi gen abnormal atau gen resesif. 

Genetik Drift 
Genetik Drift merupakan perubahan secara acak pada frekuensi gen dari populasi kecil yang terisolasi. Keadaan ini dapat Anda jumpai pada populasi terisolir kaum Amish di Amerika, ternyata ada yang membawa alel yang menyebabkan sifat cebol satu dari setiap seribu kelahiran.

Hasil perkawinan secara acak tidak akan mengubah populasi tertentu. Penghitungan populasi secara acak tersebut dapat ditentukan dengan hokum Hardy Weinberg. Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi. Syarat terjadinya prinsip ini adalah:

• Perkawinan secara acak, 
• Tidak ada seleksi alam, 
•   Jumlah populai besar, 
•   Tidak terjadinya mutasi maju atau surut, 
• Tidak ada migrasi.

Hukum Hardy Weinberg dapat dirumuskan sebagai berikut.

a. Bila frekuensi alel A di dalam populasi diumpamakan p

b. Frekuensi alel a diumpamakan q

c. Hasil perkawinan heterozigote antara Aa × Aa akan diperoleh hasil sebagai berikut:

1) Homozigot dominan AA = p × p = p2

2) Heterozigot 2 Aa = 2p × q = 2pq

3) Homozigot resesif = aa = q × q = q2

4) p + q = 1, maka p = 1 – q dan q = 1 – p

Fakta-Fakta Evolusi

Dibagi menjadi 2 yaitu

Langsung

1) Variasi Makhluk Hidup

Makhluk hidup di dunia ini beraneka ragam . Masing-masing memiliki perbedaan tetapi sekaligus persamaan.Persamaan yang umum ( misal nya pola metabolisme respirasi ) mengikat semua perbedaan dengan ikatan persamaan makhluk hidup. Oleh karna itu antar makhluk hidup memiliki hubungan kekerabatan yang dinyatakan dengan hubungan filogenetis.Filogeni adalah sejarah asal usul suatu spesies atau kelompok organisme  yang berkerabat.

2) Fosil 

Fosil merupakan suatu makhluk hidup yang telah mati dan mengalami proses secara

fisika dan kimia dalam waktu yang lama sehingga mengalami proses pembatuan. Hal ini menunjukkan bahwa ada jenis-jenis dan macam-macam  makhluk hidup yang dahulu  pernah  ada  ( misal nya dinosaurus dan mammoth ) tetapi sekarang ini tidak ada Fosil berguna untuk merekonstruksi kehidupan organisme di masa lalu. Fakta ini menurut teori-teori evolusi . Mengingat bahwa evolusi adalah sejarah biologi, maka banyak di antara kejadian  evolusi  bersifat  tak kembali .

Secara Tidak Langsung

• Kajian Biogeografi Biogeografi adalah pengetahuan geografi makhluk hidup yang mencoba menerangkan mengapa suatu jenis organisme berada dan hidup di suatu tempat tetapi  tidak di tempat lain Kajian Paleontologi

Paleontologi adalah ilmu tentang fosil. Fosil adalah sisa tubuh makhluk hidup yang telah membantu  karna proses-proses geologis  yang membentuknya.

3)     Homologi ( Perbandingan Struktur ) Anatomi

Homologi adalah perbandingan struktur  yang sama meskipun  secara  fungisional  berbeda

4)     Homologi (  Perbandingan Struktur ) Molekul

   Molekul pembawa informasi  genetik dapat di anggap sebagai  pembawa rekaman evolusi .

5)     Homologi ( Perbandingan  Struktur ) Embriologi 

Para ahli menganalogikan ontogeni dengan filogeni.Ontogeni adalah  perkembangan individu dari satu sel menjadi individu dewasa. Filogeni adalah sejarah perkembangan makhluk hidup dari makhluk yang hidup sebelumnya. 

 

KECENDERUNGAN BARU TENTANG TEORI EVOLUSI

Bukti-bukti DNA sangat eksploratif dan menjanjikan untuk menjelaskan evolusi. Fragmen DNA yang penting secara fungsional untuk makhluk hidup bersifat invariabel (tidak beraneka ragam). Oleh karena itu, fragmen DNA tersebut menjadi subjek tekanan evolusi. Artinya, jika DNA tersebut mengalamai mutasi maka menyebabkan kelainan fragmen. Sebaliknya, fragmen DNA yang tidak penting secara fungsional akan lebih bebasmengalami mutasi dan mengahsilkan keanearagaman.

Beberapa konsep baru tentang evolusi yaitu:

• Teori netral adalah teori yang menerangkan bahwa pada level molekul, seleksi alam tidak selalu bekerja.
• Evolusi netral adalah evolusi yang menghasilkan keanekaragaman tanpa fungsi tertentu. Contohnya isozim
• Mutasi netral adalah mutasi yang melahirkan sifat baru tanpa dibebani seleksi alam.

Penelitian penemuan DNA yang spesifik mengarah pada pencarian asal-usul filogenetik. Contohnya gen-gen DNA mitokondria dapat berguna untuk melacak asal-usul maternal (garis ibu) suatu populasi. Alasannya karena gen-gen mitokondria hanya ada di dalam sitoplasma sel telur dan tidak ada di sitoplasma sel sperma. jadi, DNA mitokondria diwariskan secara maternal.