diploidi, polimorf, var. netral, gene pool.docx
TRANSCRIPT
PENDAHULUAN
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 dari seleksi ala mini hanyalah tampak dalam melacak
bagaimana suatu populasi organisme berubah seiring berjalannya waktu.
Evolusi dalam skala paling kecil, atau mikroevolusi, dapat didefinisikan sebagai suatu
perubahan dalam susunan genetik suatu populasi.
Buku The Origin of Species meyakinkan sebagian besar ahli biologi bahwa spesies
merupakan hasil evolusi, tetapi Darwin saat itu tidak begitu berhasil mendapatkan pengakuan
atas ide bahwa seleksi alam adalah mekanisme evolusi. Seleksi alam memerlukan proses
penurunan sifat yang tidak dapat dijelaskan oleh Darwin. Teorinya didasarkan pada apa yang
terlihat seperti paradox pewarisan: yang sama menurunkan yang sama –tetapi tidak persis
demikian. Yang kurang dari penjelasan Darwin adalah suatu pemahaman pewarisan yang dapat
menjelaskan bagaimana variasi acak muncul dalam suatu populasi, namun tetap bertanggung
jawab atas pewarisan 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 dan melihat dan menyadari saat itu bahwa Mendel
telah menjelaskan prinsip dasar pewarisan yang sudah pasti saat itu dapat menyelesaikan paradox
Darwin dan memberikan kredibilitas terhadap konteks seleksi alam.
Sejak abad ke-20 genetika dan biologi populasi menyisip ke dalam kajian evolusi. Teori
Darwin tentang seleksi alami tidak lagi dipandang sebagai teori terbaik tentang mekanisme
evolusi. Gagasan sekarang tentang evolusi biasanya disebut sebagai Modern Synthesis (Sintesis
Modern) yang mencakup mekanisme selain seleksi alami. Evolusi menjadi didefinisikan sebagai
perubahan komposisi genetik (frekuensi alel di dalam kumpulan gen) suatu populasi dari
generasi ke generasi. Ketika biologiwan berkata ia telah mengamati evolusi, maksudnya ia telah
mendeteksi adanya perubahan dalam frekuensi gen di dalam suatu populasi. Sering adanya
perubahan frekuensi gen itu diinferensikan dari perubahan fenotipe yang dapat diwariskan.
Diploidi dan Polimorfisme Seimbang Mempertahankan Variasi
Seleksi alam dicegah untuk tidak menghilangkan semua variasi populasi saat
menyisihkan genotype yang tidak sesuai. Kecendrungan seleksi alam untuk mengurangi variasi
dihalangi oleh beberapa mekanisme yang mempertahankan variasi.
- Diploidi
Sifat diploid pada hampir sebagian besar organisme eukariota menyembunyikan
banyak variasi dari seleksi dalam pembentukan alel resesif pada individu heterozigot. Alel
resesif yang kurang menguntungkan dibandingkan dengan pasangannya yang dominan, atau
bahkan membahayakan pada lingkungan saat ini, dapat bertahan dalam suatu populasi
melalui perbanyakannya oleh individu heterozigot. Variasi yang tersembunyi ini terbuka
terhadap seleksi hanya ketika kedua induknya membawa alel resesif yang sama dan
menggabungkan dua salinan itu dalam satu zigot. Hal ini jarang sekali terjadi jika frekuensi
alel resesif adalah 0,01 dan frekuensi alel dominan adalah 0,99, maka 99% dari salinan alel
resesif itu dilindungi dari seleksi dalam bentuk heterozigot, dan hanya 1% alel resesif itu
yang berada dalam bentuk homozigot. Semakin jarang alel resesif itu, maka semakin besar
pula derajat perlindungannya. Perlindungan heterozigot akan mempertahankan suatu
kumpulan besar alel yang mungkin tidak sesuai dengan keadaan saat ini namun dapat
memberikan keutungan baru ketika lingkungan berubah.
- Polimorfisme Seimbang
Seleksi dapat mempertahankan variasi pada beberapa lokus gen. Kemempuan selsksi
ala mini, untuk mempertahankan keanekaragaman dalam suatu populasi, disebut sebagai
polimorfisme seimbang (balanced polymorphism). Salah satu dari mekanisme untuk
mempertahankan variasi ini adalah keuntungan heterozigot (Heterozygote advantage). Jika
individu yang heterozigot pada lokus tertentu memiliki daya tahan hidup dan keberhasilan
reproduksi yang lebih besar dibandingkan dengan jenis heterozigot apapun, maka dua atau
lebih alel akan tetap dipertahankan pada lokus itu melalui seleksi alam.
Suatu contoh keuntungan heterozigot melibatkan lokus gen manusia pada salah satu
rantai hemoglobin, yaitu protein sel darah merah yang mengangkut oksigen. Sebagaimana
telah kita lihat, alel resesif spesifik pada lokus itu menyebabkan penyakit sel bulan sabit pada
individu homozigot. Akan tetapi, heterozigot sangat resisten terhadap malaria, dan hal
tersebut merupakan suatu keuntungan penting di daerah tropis di mana penyakit itu
merupakan penyebab utama kematian. Lingkungan di daerah tersebut lebih menguntungkan
bagi individu heterozigot dibandingkan dengan individu dominan homozigot, yang sangat
rentan terhadap malaria, dan individu resesif homozigot, yang dirugikan oleh penyakit sel
bulan sabit. Frekuensi alel bulan sabit di afrika umumnya paling tinggi di daerah tempat
parasit malaria sangat umum ditemukan. Pada beberapa suku, alel resesif itu meliputi sekitar
20% lokus hemoglobin dalam kumpulan gen, suatu frekuensi yang sangat tinggi untuk suatu
alel yang bersifat merugikan pada homozigot. Akan tetapi, pada frekuensi ini, 32% dari
populasi teridi atas heterozigot yang resisten terhadap malaria, dan hanya 4% populasi
menederita penyakit sel bulan sabit.
Contoh lain keuntungan heterozigot ditemukan dalam perkawinan silang tumbuhan
palawija. Ketika jagung, misalnya, terlalu sering dikawinkan antar kerabat (inbreed), jumlah
lokus homozigot akan meningkat, dan jagung itu secara perlahan-lahan bisa mengalami
terhalangnya pertumbuhan dan semakin rentan terhadap berbagai jenis penyakit. Kawin
silang (crossbreeding) antara dua varietas inbreed yang berbeda seringkali menghasilkan
hybrid yang jauh lebih unggul dibandingkan dengan masing-masing tetuanya (parent stock).
Keunggulan hibrida (hybrid vigor) ini kemungkinan disebakan oleh dua faktor: pemisahan
atau segregasi alel resesif yang berbahaya pada homozigot pada varietas inbred tersebut, dan
keuntungan heterozigot banyak lokus tumbuhan hibrida itu.
Suatu lingkungan tidak hoomgen (patchy), di mana seleksi alam lebih menyukai
fenotipe yang terlainan pada sub daerah yang berlainan di dalam perbatasan geografis suatu
populasi, dapat juga menghasilkan polimorfisme seimbang. Sebagai contoh, pola pertahanan
protektif yang cocok dengan berbagai jenis latar belakang bisa membandu menjelaskan
bentuk ular garter. Polimorfisme bisa juga disebabkan oleh ketidakhomogenan lingkungan –
contohnya karena spesialisasi untuk makanan yang sedikit berbeda.
Penyebab lain polimorfisme seimbang adalah seleksi tergantung-frekuensi
(frequency-dependent selection), di mana keberhasilan reproduksi setiap bentuk akan
menurun jika bentuk feneotip itu menjadi terlalu umum dalam popuilasi itu. Suatu contoh
yang rumit adalah polimorfisme seimbang yang telah diamati dalam populasi Papilio
dardanus, kupu-kupu swallow-tail Afrika. Semua kupu-kupu jantan mempunyai pola
pewarnaan yang sama, tetapi kupu-kupu betide memiliki banyak bentuk, yang masing-
masing mirip dengan spesies kupu-kupu lain yang sangat beracun bagi pemangsa. Kupu-
kupu Papilio betina tidak berbahaya bagi pemangsa, tetapi burung menghindarinya karena
kupu-kupu tersebut terlihat sangat mirip dengan kupu-kupu yan gtidak enak dimakan.
Mimikri ini akan menjadi kurang efektif jika semua kupu-kupu betina Papilio merupakan
spesies beracun yang sama, karena burung akan agak lambat mengasosiasikan suatu pola
pewarnaan tertentu dengan citarasa buruk jika mereka menemukan kupu-kupu peniru yang
rasanya enak sama seringnya dengan yang beracun.
- Variasi Netral
Beberapa lokus genetic yang diamati dalam populasi barangkali tidak banyak
berpengaruh pada keberhasilan reproduksi. Keanekaragaman sidik jari manusia merupakan
salah satu contoh apa yang disebut dengan variasi netral, yang tampaknya tidak memberikan
keuntungan selektif bagi beberapa individu di atas individu yang lain. Sebagian besar variasi
protein yang dapa dideteksi melalui elektroforesis dapat mewakili “sidik jari” kimia yang
bersifat netral dalam kualitas adaptasinya. Frekuensi relatif variasi netral tidak akan
dipengaruhi oleh selsksi alam; beberapa alel netral akan meningkat dalam suatu kumpulan
gen, dan yang lain akan menurun melalui pengaruh acak hanyutan genetik.
Tidak ada persetujuan bersama di antara para ahli biologi evolusioner mengenai
berapa banyak variasi genetic yang netral, atau mengenai ada tidaknya suatu variasi yang
dapt dianggap netral sepenuhnya. Variasi yang terlihat netral, sesungguhnya mempengaruhi
daya hidup, dan keberhasilan reproduksi dalam cara-cara yang sangat sulit untuk diukur.
Merupakan suatu hal yang mungkin utnuk menunjukkan bahwa suatu alel tertentu bersifat
merugikan, namun tidak mungkin untuk membuktikan bahwa suatu alel tidak memberikan
keuntungan sama sekali bagi suatu organisme. Selain itu, suatu variasi bisa bersifat netral
dalam suatu lingkungan, namun tidak netral pada lingkungan yang lain. Kita tidak pernah
mengetahui sampai sejauh mana suatu variasi genetik dikatakan netral. Namun kita bisa
yakin bahwa meskipun hanya sebagian dari variasi yang luas dalam suatu kumpulan gen
secara nyata mempengaruhi organisme, hal itu masih tetap merupakan simpanan bahan baku
yang sangat besar untuk seleksi alam dan evolusi adaptif yang disebabkannya.
Genetic Drift (Hanyutan Genetik)
Bayangkan anda melempar uang 10x dan mendapatkan hasil 3 angka,7 gambar. Anda
masih bisa menerimanya. Jika anda melempar 100.000x dan mendapatkan 30.000x gambar, anda
akan curiga dengan mata uang tersebut. Semakin kecil ukuran sampel, semakin besar peluangnya
untuk terjadi penyimpangan dari hasil ideal yang diharapkan. Misalkan, ada populasi bunga liar
yang anggaplah konstan terdiri dari 10 tumbuhan dengan AA=5, Aa=3, aa=1. Pada generasi
pertama, hanya 5 yang bereproduksi (1AA, 3Aa, dan 1aa). Selanjutnya, akan terjadi 10
tumbuhan dengan AA=3, Aa=4, aa=3. Jika selenjutnya hanya 3 tumbuhan yang menghasilkan
keturunan (2AA dan 1Aa), pastilah alel a semakin tereduksi dalam populasi tersebut. Inilah satu
contoh mikroevolusi. Lainnya adalah Efek Leher Botol (Bottleneck Effect), yakni faktor non
seleksi alam (misalkan bencana alam) yang memilih korban benar-korban secara acak). Contoh
klasik dari efek leher botol adalah habisnya variasi genetik anjing laut gajah utara yang nyaris
punah pada 1890 ketika jumlahnya hanya 20 ekor. Ketika diuji pada 1970-an, 30.000 anjing laut
gajah utara tidak memiliki variasi genetik sama sekali yang dimungkinkan akibat pergeseran
genetik. Perbandingan, variasi genetik melimpah pada anjing laut gajah selatan yang hidup
tentram. Hal ini mirip sekali dengan apa yang dinamakan dengan Efek Pendiri (Founder Effect),
misalkan hanya ada beberapa biji-bijian yang terbawa oleh burung ke pulau kecil, jelas potensi
untuk menghasilkan populasi yang berbeda dengan populasi tetuanya amat besar.
Gene Flow (Aliran Genetik)
Adalah pelanggaran syarat Kesetimbangan Hardy-Weinberg yang mengatakan bahwa
populasi harus terisolasi dari populasi lain. Misalkan ada dua populasi bunga liar. Jika serbuk
sari aa dari populasi pertama tertiup ke populasi kedua, frekuensi alel aa akan meningkat terus
pada populasi kedua.
KESIMPULAN
- Variasi yang luas dalam suatu kumpulan gen secara nyata mempengaruhi organisme, hal itu
masih tetap merupakan simpanan bahan baku yang sangat besar untuk seleksi alam dan
evolusi adaptif yang disebabkannya.
DAFTAR PUSTAKA
Ridley, Mark. 2004. Evolution. USA: Wiley-Blackwell. Maldem.
Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. 2003. Biologi II Edisi kelima. Jakarta: Erlangga.
VARIASI GENETIK
- MUTASI
- GEN REKOMBINAN
- GEN FLOW
- GENETIC DRIFT
- HARDY WENBERG
-
SEL ALAM