Evolusi (Part 2)

 Seleksi Alam

Darwin mengemukakan bahwa seleksi alam merupakan agen utama penyebab terjadinya evolusi. Darwin (dan Wallace) menyimpulkan seleksi dari prinsip yang dikemukakan oleh Malthus bahwa setiap populasi cendrung bertambah jumlahnya seperti deret ukur, dan sebagai akibatnya cepat atau lambat akan terjadi perbenturan antar anggota dalam pemanfaatan sumber daya khususnya bila ketersediaannya terbatas. Hanya sebagian, seringkali merupakan bagian kecil, dari keturunannya bertahan hidup: sementara besar lainnya tereliminasi.

Dengan berkembangnya ilmu genetika, teori itu diperkaya sehingga muncul Neo Darwinian. Menurut Lemer (1958), definisi seleksi alam adalah segala proses yang menyebabkan pembedaan non random dalam reproduksi terhadap genotype; atau allele gen dan kompleks gen dari generasi ke generasi berikutnya.

Anggota populasi yang membawa genotype yang lebih adaptif (superior) berpeluang lebih besar untuk bertahan daripada keturunan yang inferior. Jumlah individu keturunan yang superior akan bertambah sementara jumlah individu inferior akan berkurang dari satu generasi ke generasi lainnya. Seleksi alampun juga masih bekerja, sekalipun jika semua keturunan dapat bertahan hidup dalam beberapa generasi. Contohnya adalah pada jenis fauna yang memiliki beberapa generasi dalam satu tahun. Jika makanan dan sumberdaya yang lain tidak terbatas selama suatu musim, populasi akan bertambah seperti deret ukur dengan tidak ada kematian di antara keturunannya. Hal itu tidak berarti seleksi tidak terjadi, karena anggota populasi dengan genotype yang berbeda memproduksi keturunan dalam jumlah yang berbeda atau berkembang mencapai matang seksual pada kecepatan yang berbeda. Musim yang lain kemungkinan mengurangi jumlah individu secara drastic tanpa pilih-pilih. Jadi pertumbuhan eksponensial dan seleksi kemungkinan akan dilanjutkan lagi pada tahun berikutnya. Pebedaan fekunditas, sesungguhnya juga merupakan agent penyeleksi yang kuat karena menentukan perbedaan jumlah individu yang dapat bertahan hidup atau dan jumlah individu yang akan mati, yang ditunjukkan dalam angka kematian (Dobzhansky, 1970).

Darwin telah menerim, namun dengan sedikit keraguan, slogan Herbert Spencer “survival of the fittest in the struggle for life” sebagai altenatif untuk menerangkan proses seleksi alam, namun saat ini slogan itu nampaknya dipandang tidak sepenuhnya tepat. Tidak hanya individu atau jenis yang terkuat tetapi mereka yang lumayan pas dengan lingkungan dapat bertahan hidup dan bereproduksi. Dalam kondisi seleksi yang lunak atau halus semua individu atau jenis pembawa genotype yang bermacam-macam dapat bertahan hidup ketika populasi berkurang. Individu yang fit (individu yang sesuai dengan lingkungan dapat bertoleransi dengan lingkungan) tidak harus mereka yang paling kuat, paling agresif atau paling bertenaga, melainkan mereka yang mampu bereproduksi menghasilkan keturunan dengan jumlah terbanyak yang viable dan fertile.

Seleksi alam tidak menyebabkan timbulnya material baru (bahan genetic yang baru yang di masa mendatang akan datang diseleksi lagi),melainkan justru menyebabkan hilangnya suatu varian genetic atau berkurang frekuensi gen tertentu. Seleksi alam bekerja efektif hanya bila populasi berisi dua atau lebih genotype, yang mana dari varian itu ada yang akan tetap bertahan atau ada yang tereliminasi pada kecepatan yang berbeda-beda. Pada seleksi buatan, breeder akan memilih varian genetic (individu dengan genotype) tertentu untuk dijadikan induk untuk generasi yang akan datang. permasalahan yang timbul adalah dari mana sumber materi dasar atau bahan mentah genetic penyebab keanekaragaman genetic pada varian-varian yang akan obyek seleksi oleh alam. Permasalahan itu terpecahkan setelah T.H Morgan dan kawan-kawan meneliti mutasi pada lalat buah Drosophilia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses mutasi menyuplai bahan mentah genetic yang menyebabkan terjadinya keanekaragaman genetic dimana nantinya seleksi alam bekerja (Dobzhansky, 1970).

 FAKTA EVOLUSI

1. Embriologi perbandingan
1. Ontogeni : peristiwa perkembangan organisme mulai dari zigot-organogenesis-fetus-bayi-dewasa
2. Filogeni : sejarah perkembangan organisme mulai dari spesies sederhana sampai kompleks.
2. Anatomi perbandingan
1. Analogi : struktur dan asal-usul perkembangan berbeda, fungsi sama. Ex: sayap kelelawar, sayap kupu-kupu, sayap burung.
2. Homologi : struktur dan asal-usul perkembangan, fungsi berbeda. Ex: tangan manusia, sayap kelelawar, tangan orang utan.
3. Fisiologi perbandingan
1. Respirasi : menghirup O₂ dan melepas CO₂
2. Metabolisme memerlukan enzim
4. Biokimia perbandingan

Uji presipitasi plasma darah.

1. Domestikasi

Penjinakan individu liar, selanjutnya mengalami proses hibridisasi

1. Organ-organ tereduksi yang hilang fungsi
1. Sisa tulang panggul dan kaki ular
2. Sayap burung kiwi
3. Tulang ekor manusia

SPESIASI

Spesiasi adalah proses di mana spesies baru dibentuk. Spesisasi terjadi jika populasi terbelah menjadi populasi-populasi yang secara genetik dipisahkan satu sama lain, tetapi Darwin dalam bukunya yang terkenal ‘On the Origin of Species” hanya mendiskusikan bagaimana populasi berubah karena pengaruh seleksi alamiah.  Menurut dia, spesiasi adalah suatu akumulasi perubahan secara bertahap (gradual) dalam kurun waktu lama sampai sebuah kelompok organisme cukup nyata dianggap sebagai spesies baru.  Proses pembentukkan spesies baru seperti ini dikenal sebagai spesiasi filetik (phyletic speciation).  Menurut ilmuwan genetika, perubahan komposisi genetik terjadi pada gen yang terdapat pada anggota sebuah populasi.  Perubahan ini diturunkan ke generasi berikutnya ketika berlengsungnya proses reproduksi.  Perubahan genetik pada populasi ini menyebabkan perubahan evolusioner.  Di sinilah letak kunci utama mengapa proses evolusi menjadi penyebab terjadinya keanekaragaman organisme yang ada di muka bumi sekarang ini.

Selain spesiasi filetik, juga dikenal spesiasi alopatrik (allopatric speciation), spesiasi parapatrik (parapatric speciation) dan spesiasi simpatrik (sympatric speciation).  Spesiasi alopatrik terjadi karena adanya penghalang fisik seperti sungai, gunung, letak geografis dan sebagainya.  Penghalang ini memisahkan sebuah populasi dari populasi induknya, yang berarti memotong aliran gen antar kedua pupulasi tersebut.  Setelah terisolasi mereka membentuk sejumlah perbedaan genetik, termasuk penghalang reproduksi yang membedakannya dari populasi induknya.  Contoh dari spesiasi alopatrik ini adalah hasil evolusi dari populasi burung kutilang (finches) di Kepulauan Galapagos yang terpisah dari populasi induknya di Benua Amerika bagian selatan.  Spesiasi parapatrik terjadi pada populasi-populasi yang letaknya berdekatan.  Kelompok gen mereka menjadi terpisah oleh adanya variasi lingkungan.  Sebagai contoh adalah rumput yang tumbuh di lingkungan toksik akan mengembangkan toleransi terhadap logam berat, yang tidak dipunyai oleh rumput di sebelahnya  yang tidak terpolusi.  Karena perbedaan kepekaan terhadap logam berat tersebut, dua populasi rumput ini akan mengembangkan mekanisme yang berbeda  dalam masa pembungaannya sehingga menghasilkan isolasi reproduksi.  Kasus yang menarik dari spesiasi simpatrik terjadi pada tumbuhan sebagai hasil dari poliploidi.  Poliploidi adalah pertumbuhan jumlah set/pasangan kromosom dalam setiap sel tubuh tanaman tersebut.  Pemunculan tertraploid (4N) dari induk yang diploid (2N) tidak biasa terjadi.  Sekali terbentuk, maka tumbuhan tetraploid tidak akan melakukan persilangan dengan anggota populasi yang diploid karena ketidak-cocokan jumlah kromosom.  Akibatnya tumbuhan tetraploid hanya dapat menyerbuki anggota populasi yang tetraploid juga, atau melakukan penyerbukan sendiri atau dengan reproduksi aseksual, yang kemudian keturunanannya saling bersilang.  Inilah yang nantinya juga akan menjadi awal spesiasi.  Poliploid menjadi sangat penting dalam evolusi dan spesiasi tumbuhan.  Lebih dari 40% spesies tumbuhan berbunga yang hidup sekarang ini adalah diploid.

Dengan terjadinya spesiasi, maka akan dijumpai adanya keanekaragaman organisme.  Untuk mempelajari dan mengenal organisme yang beranekaragam ini, manusia melakukan klasifikasi.

Mekanisme Evolusi

Tidak ada makhluk hidup yang sama persis meskipun berada dalam satu spesies. Keberadaan macam-macam karakteristik yang dimiliki individu berperan sebagai pembeda antara individu yang satu dengan yang lain. Sifat-sifat yang berbeda yang terdapat pada individu-individu dalam satu spesies disebut variasi. Individu yang mengalami variasi disebut varian. Jika satu spesies hidup pada suatu tempat yang berbeda dari asal-usulnya, keturunan-keturunan berikutnya akan mengalami perubahan sehingga spesies tersebut tidak sama dengan spesies dari asal- usulnya, dengan demikian muncul varian.

Sifat dan karakteristik yang dimiliki suatu individu ditentukan oleh gen. Perubahan yang terjadi pada gen menyebabkan terja- dinya perubahan sifat pada individu. Faktor-faktor apa saja yang menyebabkan perubahan gen? Perubahan gen disebabkan ada- nya mutasi gen dan rekombinasi gen. Mutasi gen adalah perubah- an susunan kimia dari suatu gen. Mutasi gen merupakan meka- nisme evolusi yang sangat penting. Pewarisan sifat dari induk ke generasi berikutnya terjadi melalui gamet induk. Kenyataan itu menyebabkan setiap gamet mengandung beribu-ribu gen, setiap individu menghasilkan beribu-ribu gamet, sehingga jumlah gene- rasi yang terjadi sedemikian banyak selama masih adanya spesies tersebut. Berdasarkan kenyataan tersebut, dapat diprediksi jumlah mutasi gen melalui laju mutasi gen dari suatu spesies.

Pemunculan mutasi gen seakan-akan terjadi secara spontan, misalnya di antara seribu biji yang normal ditemukan satu biji yang tidak normal. Biji yang tidak normal tersebut menghasilkan embrio yang abnormal. Hal ini terjadi melalui mutasi gen sehingga laju mutasi spontan pada biji tersebut dikatakan 1 : 1.000 atau 10–3. Laju mutasi suatu spesies adalah angka-angka yang me- nunjukkan jumlah gen-gen yang bermutasi di antara seluruh gamet yang dihasilkan oleh satu individu dari suatu spesies

Apabila mutasi yang menguntungkan cukup besar, hal ini memberi peluang munculnya spesies yang adaptif menjadi besar pula. Adanya peristiwa mutasi gen yang menguntungkan, memun- culkan spesies dengan sifat:

1. lebih adaptif;

2. daya fertilitas dan daya ketahanan spesies meningkat;

3. sifat baru yang menguntungkan.

Evolusi terjadi lebih berpeluang disebabkan adanya mutasi gen yang menguntungkan pada individu setiap spesies. Seperti halnya suksesi (persebaran kronologi makhluk dalam suatu daerah), evolusi memunculkan individu-individu (spesies-spesies) yang berbeda pada setiap masanya. Awal mula suksesi, spesies yang hidup pada suatu tempat dan waktu tertentu hanya dihuni oleh beberapa spesies yang mampu beradaptasi terhadap lingkungan awalnya. Pada tahap berikutnya, spesies-spesies yang lama akan mati meninggalkan materi-materi fisik tertentu.

Pelapukan maupun penambahan unsur hara mengakibatkan ter- jadinya perubahan kondisi fisik lingkungan. Perubahan itu me- mungkinkan hidupnya spesies-spesies baru yang lebih cocok un- tuk adaptasi terhadap lingkungan tersebut. Sama halnya dengan evolusi, munculnya mutasi gen yang menguntungkan akan muncul pula individu-individu baru dengan daya adaptasi yang tinggi terhadap perubahan lingkungan yang terjadi.

Adanya perubahan lingkungan yang terjadi dari masa ke masa, mengakibatkan individu-individu yang hidup pada masa- masa tersebut mengalami perubahan pula. Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa spesies-spesies yang hidup dari masa ke masa mengalami perubahan-perubahan. Demikianlah yang menjadi dasar terjadinya evolusi.

Evolusi (Part 1)

Teori asal – usul kehidupan

1.    Teori Abiogenesis

Teori ini dipelopori oleh Aristoteles, dia berpendapat bahwa mahluk terjadi begitu saja (Teori Generatio Spontanea). Sehingga, teori abiogenesis mengatakan bahwa mahluk hidup berasal dari benda tidak hidup atau mahluk hidup ada dengan sendirinya. Sebenarnya, tokoh yang memelopori teori ini ada dua, yaitu Aristoteles dan Nedham. Aristoteles melakukan percobaan, merendam tanah dalam air yang nantinya akan muncul cacing. Sedangkan Nedham melakukan percobaan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit, kemudian ditutup dengan gabus. Lalu setelah beberapa hari muncul bakteri di dalamnya. Dia berpendapat, bakteri berasal dari kaldu. Teori ini diperkuat pula dengan penemuan mikroskop oleh Anthony Van Leuwenhoek, melalui mikroskop dia bisa melihat bahwa jasad renik muncul dari rendaman jerami.

2.     Teori Biogenesis

Pasteur dan eksperimennya

Teori ini bertujuan menyanggah teori yang sudah dianut lama sebelumnya, yaitu teori abiogenesis. Hasil sanggahan ini dikemukakan oleh Fransesco Redi, Lazzaro Spalanzani, dan Louis Pasteur. Percobaan ini berhasil membantah teori abiogenesis yang mengatakan bahwa mahluk hidup hidup berasal dari benda mati, sedangkan melalui percobaan ini mereka bisa membuktikan bahwa mahluk hidup seperti belatung muncul karena ada telur lalat yang berkembang, sehingga mahluk hidup muncul dari mahluk hidup juga. Louis Pasteur-lah yang berhasil menumbangkan teori abiogenesis.

3.      Teori Evolusi Kimia

Teori ini menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik terjadi secara bertahap, dimulai dari bereaksinya bahan bahan anorganik yang terdapat di dalam atmosfer primitif dengan energi halilintar membentuk senyawa – senyawa organik kompleks. Oparin dan Haldane adalah tokoh yang pertama kali mencetuskan teori ini, tetapi mereka belum bisa membuktikannya karena situasi atmosfer primitif yang tidak bisa mereka kondisikan untuk percobaan ini, lalu Harold Urey dan Stanley Miller melanjutkan teori Oparin dan Haldane dengan mengkondisikan seperti atmosfer primitif dengan kandungan H₂O, H₂, NH₃, CH₄, dan HCN di dalamnya yang akan diberikan energi tinggi berupa loncatan listrik sehingga terbuktilah benar teori Oparin dan Haldane. Teori ini mengatakan bahwa senyawa anorganik dengan energi tinggi bisa menghasilkan senyawa organik sederhana yang nantinya bisa berkembang menjadi mahluk hidup kompleks.

4.     Teori Panspermia

Teori ini menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik berasal dari meteorit dan komet yang masuk ke atmosfer bumi sambil membawa zat – zat organik yang diperlukan bagi evolusi mahluk hidup. Molekul organik tersebut telah terbentuk di luar angkasa, dan memang asam amino telah ditemukan pada meteorit yang masuk ke bumi.

5.     Evolusi Biologi

Teori evolusi biologi menyatakan bahwa mahluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang nantinya akan berkembang menjadi sel. Teori ini merupakan kelanjutan dari teori evolusi kimia. Molekul organik yang dihasilkan secara abiotik disebut protobion. Protobion tidak dapat bereproduksi namun dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari lingkungan luar,  dan juga dapat mengalami metabolisme. Ada tiga jenis protobion :

a.       Koaservat

Merupakan tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspensi makromolekul (polimer), misalnya polipeptida, asam nukleat, dan polisakarida yang dikocok. Setiap koaservat memiliki sifat hidrofobik dan dikelilingin dan distabilkan oleh air. Koaservat juga dapat menyerap substrat di sekelilingnya atau enzim, dan membebaskan produk dari hasil katalisis oleh enzim.

b.      Mikrosfir

Mikrosfir merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes – tetes kecil saat didinginkan. Tersusun dari beberapa proteinoid, yang bisa membengkak atau menciut saat ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi yang berbeda.

c.       Liposom

Merupakan protobion yang langsung terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes – tetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu. Terdapat hipotesis mengenai RNA sebagai materi genetik pertama.

Asal-usul Sel Prokariotik

Protobion dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba atau disebut progenot. Progenot merupakan cikal bakal sel yang ada sekarang. Progenot berkembang menjadi sel prokariotik purba seperti Archaebacteria. Archaebacteria merupakan bakteri yang bisa beradaptasi terhadap suhu 100 derajat celcius, kadar garam atau asam yang tinggi. Kelompok sel yang lain yaitu eubacteria, merupakan bakteri yang hidup pada kondisi lingkungan yang tidak seekstrim kondisi tempat hidup archaebacteria. Sel prokariotik lebih sederhana daripada sel eukariotik sehingga para ahli menduga prokariotik merupakan mahluk hidup pertama. Namun dengan bakteri, mereka mungkin saja muncul dari kondisi lingkungan yang mendukung, seperti mengandung sedikit oksigen, banyak petir, aktivitas gunung berapi yang tinggi, hantaman meteor, dan radiasi UV yang tinggi, sehingga semua kondisi ini diduga oleh para ahli dapat menjadi awal mula pembentukan bakteri.

Asal-usul Sel Eukariotik

            Sel prokariotik menempati sitoplasma sel inang yang berukuran lebih besar sehingga terbentuk sel eukariotik. Hipotesa ini disebut teori endosimbiotik. Nenek moyang sel eukariotik yang pertama diduga merupakan bakteri heterotrof anaerob. Sesuai dengan teori endosimbiotik, ada organisme prokariot yang relatif besar, bersifat anaerob dan heterotrof, yang menelan organisme prokariot yang lebih kecil dan aerob. Prokariot ini diduga merupakan bakteri fotosintetik ungu. Namun, karena tidak dapat dicerna oleh sitoplasma prokariotik yang lebih besar, sel prokariot yang lebih kecil tinggal menetap dan membentuk endosimbion di dalam tubuh sel inangnya. Saat sel inang bereproduksi, endosimbion juga bereproduksi. Setelah beberapa generasi, endosimbion akan berevolusi menjadi mitokondria setelah kehilangan sifat – sifatnya. Diduga juga, bahwa bergabungnya endosimbion lain terutama Cyanobacteria, menyebabkan organisme eukariot heterotrof yang ada pada masa awal berubah menjadi organisme autotrof fotosintetik sekarang seperti alga dan tumbuhan. Penggabungan kloroplas merupakan tahap terakhir dalam proses endosimbiotik karena semau organisme eukariot memiliki mitokondria, namun hanya Algae dan tanaman yang memiliki kloroplas.

Evolusi Tumbuhan

Sel eukariotik yang bagian flagelnya menghilang dan membentuk kloroplas akan membentuk tumbuhan. Dari bentuk ini akan berkembang menjadi algae. Kebanyakan alga merupakan organisme perairan. Beberapa ganggang berkembang menajdi tanaman darat, yaitu ganggang bertalus dan berfilamen. Jenis ganggang  ini menutupi danau atau rawa. Pada awalnya, ganggang akan mengalami genangan dan kekeringan. Pada saat kering yang panjang, ganggang rawa atau laut dangkal akan beradaptasi untuk hidup di darat. Cara adaptasi yang dilakukan adalah dengan membentuk organ berkutikula tebal dan bermantel, untuk melindungi sel gamet dari kekeringan. Diduga jenis ganggang ini berevolusi menjadi lumut dan paku, dan berevolusi lagi menjadi tumbuhan berpembuluh.

Evolusi Hewan

Hewan berevolusi dari Protista berflagel menjadi Protozoa, seperti trypanosoma dan protozoa bersilia. Selanjutnya hewan bersel satu berevolusi menjadi hewan bersel banyak. Hewan bersel banyak ini diperkirakan memiliki bentuk mulanya bola berongga yang terdiri dari satu lapis sel (blastea). Beberapa hewan invertebrata laut melakukan adaptasi untuk dapat hidup di darat, berupa penyesuaian alat pernapasan untuk menghirup oksigen dari udara, dan alat gerak agar dapat bergerak di udara.

Teori-teori Pra Evolusi

Begitu banyak teori tentang evolusi ini yang berkembang dan menjadi populer sehingga ada teori -teori tertentu yang mempunyai pendukung. Sebenarnya teori evolusi ini ingin menjelaskan kejadian evolusi dengan menggabungkan bukti – bukti yang terbatas mengenai evolusi. Berbagai macam bukti telah ditemukan, tetapi semuanya itu masih kurang memadai untuk menjawab pertanyaan ini secara jelas, bukti bukti tersebut adalah ditemukannya fosil, ada keanekaragaman mahluk hidup di dunia ini, homologi (perbandingan) struktur tubuh organisme, homologi embrio yang “melahirkan“ konsep atau hukum rekapitulasi, dan homologi molekul informasi (DNA dan protein). Sebelum muncul teori evolusi, ada teori pra-evolusi yang berusaha menjelaskan asal muasal mahluk hidup yang ada sekarang di dunia ini yaitu, teori kreasionisme, teori katastropisme, teori gradualisme, dan teori uniformitarianisme.

Teori kreasionisme merupakan teori penciptaan yang terjadi hanya sekali secara sekaligus sehingga muncullah semua jenis mahluk hidup secara lengkap. Teori ini mengajarkan tidak adanya evolusi, dan sebagian besar pendukungnya adalah kaum beragama yang disertai dengan keterangan Aristoteles. Mereka yang mendukung teori ini beranggapan bahwa penciptaan dunia ini dan isinya sesuai dengan yang tertulis di kitab mereka, seperti halnya Alkitab.

Teori Katastropisme adalah paham yang menyatakan keanekaragaman mahluk hidup ini disebabkan oleh bencana alam sehingga membuat mahluk hidup harus beradaptasi dengan lingkungan barunya sehingga semuanya menjadi beraneka ragam. Teori ini dikenalkan oleh George Cuvier, seorang ahli paleontologi. Dia menemukan bahwa fosil - fosil tumbuhan dan hewan yang dia teliti memiliki sedimen batu kuno yang ia temukan mengandung kandungan yang berbeda – beda, hal ini mewakili masa hidup dan matinya hewan tersebut yang mungkin karena bencana alam.

Teori gradualisme yaitu paham yang menyatakan bahwa perubahan geologis berlangsung secara perlahan tapi pasti. Paham ini dikemukakan oleh ahli geologi Swedia bernama James Hutton.

Teori uniformitarianisme adalah paham yang menyatakan bahwa proses – proses geologis ternyata menuruti pola yang seragam, sehingga kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu. Teori ini dikemukakan oleh Charles Lyell.

Lamarck

Teori Lamarck merupakan teori yang mengatakan bahwa sifat fenotip hasil perolehan lingkungan bisa diturunkan secara genetik. Menurutnya jerapah dulunya memiliki leher yang pendek, tetapi karena tumbuhan yang tingginya setara atau dibawah panjang leher mereka, sudah tinggal sedikit atau habis, maka dari itu leher jerapah ini mengalami pemanjangan karena sering dipaksa menggapai tumbuhan yang letaknya diatas panjang leher mereka. Percobaan oleh Lamarck ini bisa dibantah oleh percobaan Weissman yang mengetes kepada tikus, dia memotong buntut tikus dan dikawinkan, lalu hasil keturunannya tetaplah memiliki buntut sehingga teori Lamarck tidak benar.

Mutasi

Mutasi berasal dari kata mutatus (Latin) yang artinya adalah perubahan, arti sebenarnya mutasi adalah perubahan materi genetik (DNA) yang dapat diwariskan secara genetis pada keturunanya. Agen yang menyebabkan mutasi disebut mutagen. Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan. Syarat sehingga bisa dikatakan mutasi adalah, adanya perubahan materi genetik (DNA), perubahan tersebut bersifat dapat atau tidak dapat diperbaiki, dan hasil perubahan tersebut diwariskan secara genetik kepada keturunannya.

Berdasarkan tempatnya mutasi dibagi menjadi dua yaitu mutasi gametik dan mutasi somatik. Mutasi gametik merupakan mutasi yang terjadi pada sel gamet dan bersifat bisa diwariskan. Gen yang mengalami mutasi di dalam gamet dapat berupa mutasi autosomal (jika gennya terdapat pada kromosom autosomal) dan mutasi tertaut kelamin (jika gennya terdapat pada kromosom kelamin). Mutasi somatic merupakan mutasi yang terjadi pada sel – sel tubuh/soma. Mutasi somatik ini tidak dapat diwariskan pada keturunannya. Kejadian mutasi ini jika diketahui lebih awal akibatnya justru akan semakin meluas, sebaliknya mutasi pada akhir masa embrional lebih sedikit resiko akibatnya. Kejadian mutasi pada orang dewasa mengakibatkan kanker. Kanker berasal dari pembelahan sel yang terus – menerus, yang tidak dapat dikontrol pembelahannya sehingga mengganggu fungsi tubuh secara keseluruhan.

Berdasarkan materi genetiknya, mutasi dapat dibagi menjadi dua yaitu mutasi gen (DNA) dan mutasi kromosom. Mutasi gen merupakan perubahan yang terjadi pada nukleotida DNA yang membawa “pesan” suatu gen tertentu. Mutasi gen pada dasarnya merupakan mutasi titik. Mutasi titik merupakan perubahan kimiawi pada satu atau beberapa pasangan basa dalam satu gen tunggal. Tipe – tipe mutasi titik adalah, substitusi, insersi, dan delesi. Substitusi dibagi lagi ke dalam 3 jenis, transisi (penggantian satu purin dengan purin atau satu pirimidin dengan pirimidin lainnya) dan transversi (penggantian purin dengan pirimidin atau sebaliknya). Tetapi beberapa substitusi juga menghasilkan mutasi diam (perubahan kode genetik mutasi ini tidak memengaruhi pengkodean protein), mutasi salah arti (kodon yang berubah tetap mengkode asam amino yang berbeda dari normalnya), dan mutasi tanpa arti (perubahan yang mengubah kodon asam amino menjadi sinyal stop). Insersi atau delesi merupakan penambahan atau pengurangan satu atau lebih pasangan nukleotida pada satu gen. Mutasi kromosom adalah mutasi atau perubahan materi genetik yang disebabkan oleh perubahan kromosom. Mutasi kromosom dapat disebabkan oleh gangguan fisik dan kimia yang menyebabkan kesalahan pembelahan sel (meiosis dan mitosis) sehingga merusak susunan kromosom atau mengubah jumlah kromosom. Jenis – jenis perubahan kromosom, delesi (penghilangan), duplikasi (penggandaan), inversi (kromosom yang melekat kembali, terbalik), dan translokasi (penyusunan ulang). Ada duaj enis translokasi, translokasi resiprok dan non-resiprok, translokasi resiprok artinya kromosom non-homolog saling bertukar fragmen, sebaliknya translokasi non-resiprok adalah terjadi dengan adanya kromosom yang mentransfer fragmen tanpa menerima fragmen lainnya.

Dua konsep mengenai jumlah kromosom yaitu euploid dan aneuploid. Euploid merupakan variasi dalam sejumlah set dasar kromosom yang disebut genom. Individu yang memiliki genom tunggal disebut monoploid, yang genomnya dua disebut diploid, genom empat disebut tetraploid, genom lima disebut pentaploid, genom enam disebut heksaploid dan seterusnya. Tingkatan euploidi yang lebih dari diploid biasanya dikelompokkan dalam poliploid. Biasanya tanaman poliploid berukuran lebih besar karena ada penambahan ukuran biji dan buah yang menambah nilai ekonomi. Euploidi dibagi menjadi dua yaitu autopoliploid dan alopoliploid. Autopoliploid merupakan kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang sama. Sedangkan alopoliploid merupakan kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang berbeda. Aneuploid adalah variasi jumlah kromosom yang diakibatkan adanya pengurangan atau penambahan satu atau sejumlah kecil kromosom. Jenis kromosom, kromosom normal disebut disomi, kromosom kurang satu yaitu monosomi (2n-1), dua kromosomo yang hilang yaitu nulisomi (2n-2), jika pada dua pasangan masing – masing ada satu kromosom yang hilang disebut monosomi ganda (2n-1-1), kromosom kelebihan satu yaitu trisomi (2n+1), jika ada dua kromosom kelebihan yaitu tetrasomi (2n+2), dan ada penambahan satu kromosom untuk setiap pasangan disebut trisomi ganda (2n+1+1).

Down Syndrome

Kelainan – kelainan pada manusia yang disebabkan oleh perubahan kromosom adalah sindrom Down, sindrom Klinefelter, sindrom Turner, Cri Du Chat, dan translokasi kromosom. Sindrom Down pada umumnya disebabkan oleh kelebihan kromosom 21, sehingga setiap sel tubuh memiliki total 47 kromosom. Ciri – cirri penderita sindrom ini adalah wajah yang khas, tubuh pendek, cacat jantung, kerentanan terhadap infeksi saluran pernapasan, lemah mental, mempunyai kecenderungan menderita leukemia dan Alzheimer, dan terhambat perkembangan seksualnya sehingga mandul. Sindrom Klinefelter disebabkan oleh adanya tambahan kromosom X pada laki – laki sehingga penderita memiliki testis yang sangat kecil dan steril, pembesaran dada layaknya wanita dan karakteristik – karakteristik wanita lainnya. Sedangkan laki – laki dengan ekstra kromosom Y tidak memiliki sindrom yang terdefinisi dengan jelas namun mereka cenderung lebih tinggi tubuhnya. Dan untuk perempuan yang memiliki tiga kromosom X tampak sehat dan tidak dapat dibedakan dari perempuan normal kecuali kariotipenya. Kemudian untuk sindrom Turner dikarenakan memiliki monosomi X. Ciri – ciri yang terlihat adalah mereka sebenarnya perempuan tetapi organ kelamin mereka tidak matang saat remaja, ciri – ciri seks sekunder gagal berkembang, mandul/steril, dan memiliki tubuh pendek. Cri Du Chat disebabkan oleh delesi pada kromosom nomor 5 yang memiliki mental terbelakang, kepala yang kecil, penampakan wajah yang tidak biasa, memiliki suara tangisan seperti kucing yang menderita. Translokasi kromosom disebabkan oleh penempelan fragmen dari satu kromosom ke kromosom lain yang tidak homolog, ditemukan pada penyakit kanker tertentu yaitu Chronic Myelogenous Leukemia (CML) atau leukemia. Leukimia ini adalah kanker yang menyerang sel – sel yang menghasilkan sel – sel darah putih.

Mutasi dapat berasal dari dua sumber yaitu mutasi alami dan buatan. Mutasi alami merupakan mutasi yang secara alami terdapat di alam sedangkan mutasi buatan yaitu mutagen yang sengaja diberikan. Mutagen dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu faktor kimia dan faktor fisika. Mutasi oleh faktor kimia disebabkan oleh asam nitrat dan turunannya yang dapat mengubah sitosin dalam DNA menjadi urasil dengan mekanisme deaminasi. Faktor kimia ini dapat mempengaruhi susunan DNA dan jalannya replikasi DNA. Mutasi oleh faktor fisika contoh penyebabnya adalah sinar – sinar gelombang pendek seperti radiasi sinar ultraviolet, radiasi sinar radioaktif dan sinar rontgen.    

Pola-Pola Hereditas

1. Persilangan 1 sifat beda (Bb x Bb) akan menghasilkan rasio fenotip: bulat : kisut = 3 : 1

2. Persilangan 2 sifat beda (BbTt x BbTt) akan menghasilkan rasio fenotip: bulat tinggi :  bulat pendek : kisut tinggi : kisut pendek 9 : 3 : 3 : 1

3. Penelitian W. Bateson dan R.C Punnet menemukan: persilangan antara tanaman kapri bunga ungu yang serbuk sarinya lonjong, dengan bunga kapri putih yang serbuk sarinya bulat, dihasilkan rasio fenotip 9 : 6 : 1

4. Karakter hibrid umumnya serupa dengan karakter parentalnya
5. Temuan dari T.H Morgan,
    ~ kromosom mengandung banyak gen,
    ~ gen memiliki pekerjaan sendiri-sendiri untuk menumbuhkan sifat
    ~ beberapa gen memiliki kemampuan berinteraksi atau dipengaruhi gen lain untuk

       menumbuhkan sifat
    ~ Interaksi antar gen menyebabkan rasio fenotip keturunannya menyimpang dari aturan /

       hukum mendell.

Jenis-jenis penyimpangan semu Hukum mendell
1. Atavisme Interaksi gen)
Atavisme adalah interaksi dari beberapa gen yang menyebabkan munculnya suatu sifat yang berbeda dengan karakter induknya
~ Atavisme pertama kali ditemukan oleh Bateson dan Punnet.
~ ada empat macam bentuk pial/jengger ayam yaitu:
~ Interaksi antar gen-gen yang menentukan bentuk dari pial (jengger ayam).
~ hasil temuan: karakter pial/jengger ayam tidak hanya diatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang berinteraksi.

~ Penyimpangan yang terjadi pada atavisme adalah bukan mengenai rasio fenotip F2, melainkan munculnya sifat baru pada pial ayam yaitu walnut dan single

~ Tipe jengger walnut merupakan hasil interaksi dari dua gen dominan yang berdiri sendiri
~ tipe jengger single merupakan hasil interaksi dua gen resesif

2.Polimeri
Polimeri merupakan bentuk interaksi gen yang bersifat kumulatif (saling menambah).
Polimeri terjadi akibat adanya interaksi antara dua gen atau lebih, sehingga disebut juga gen ganda.
~ Atavisme pertama kali ditemukan oleh Nielson ehle.
~ peristiwa polimeri mirip dengan persilangan dihibrid dominan tidak penuh (intermediat)
~ hasil temuan: biji gandum berwarna merah disilangkan dengan gamdum berwarna putih menghasilkan variasi warna warna gandum yang sangat beragam

Diagram persilangan tanaman gandum

Berdasarkan persilangan di atas, terbentuknya gradasi warna biji gandum disebabkan banyak sedikitnya akumulasi gen-gen dominan, sehingga rasio fenotip nya adalah Merah : putih = 15 : 1.

3. Kriptomeri
Kriptomeri adalah peristiwa dimana gen dominan yang karakternya akan muncul jika bersama-sama dengan gen dominan lainnya. Jika gen dominan berdiri sendiri, maka karakternya akan tersembunyi (kriptos)
~ kriptomeri pertama kali ditemukan oleh Correns
~ Interaksi antar gen-gen dominan akan menimbulkan karakter baru
~ hasil temuan: Hasil persilangan antara bunga Linnaria marocana merah dengan putih
...dihasilkan F1 seluruhnya berwarna ungu

Diagram persilangan bunga Linaria marocana

Berdasarkan persilangan di atas, sifat yang tersembunyi (warna ungu) muncul karena adanya gen dominan yang berinteraksi, sehingga diperoleh perbandingan fenotip = ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4

4. Epistasis - hipostasis
Interaksi beberapa gen, dimana gen yang bersifat menutup disebut (epistasis) dan gen yang bersifat tertutupi (hipostasis)
~ Epistasis - hipostasis pertama kali ditemukan oleh Nelson dan Ehle
~ Interaksi gen bisa berupa gen-gen dominan (epistasis dominan), dan jika interaksi terjadi
  antar gen-gen resesif (epistasis resesif)
~ hasil temuan: Hasil persilangan warna kulit gandum hitam dengan warna kuning
   mengahasilkan warna kulit gandum pada F1 semunya hitam

Diagram persilangan epistasis dominan pada tanaman labu

Diagram persilangan epistasis resesif pada warna bulu tikus

Berdasarkan persilangan di atas, gen yang bersifat menutup disebut epistasis, sedangkan gen yang bersifat tertutupi disebut hipostasis, sehingga perbandingan fenotip untuk epistasis dominan = kulit hitam : kulit kuning : kulit putih = 12 : 3 : 1. Sedangkan rasio fenotip untuk epistasis resesif adalah 9 : 3 : 4

5. Gen-gen komplementer

Merupakan interaksi gen yang saling melengkapi. Jika satu gen tidak muncul, maka sifat yang dimaksud juga tidak muncul atau tidak sempurna
~ Gen-gen komplementer pertama kali ditemukan oleh W. bateson dan RC Punnet
~ Pada bunga lathyrus odoratus terdapat dua gen yang saling berinteraksi dalam memunculkan pigmen bunga

Gen C : membentuk pigmen warna
Gen c : tidak membentuk pigmen warna
Gen P : membentuk enzim pengaktif
Gen p : tidak membentuk enzim pengaktif

Berdasarkan karakter gen-gen tersebut, maka warna bunga hanya akan muncul jika kedua gen (penghasil pigmen dan penghasil enzim) bertemu. Jika tidak bertemu maka warna bunga yang terbentuk adalah putih

Berdasarkan hasil persilangan di samping, rasio fenotip = ungu : putih = 9 : 7

 

Pindah silang (Crossing over)
~ proses pertukaran gen-gen antara kromatid-kromatid yang bukan pasangannya pada sepasang kromosom homolog.
~ Tempat persilangan dua kromatid disebut chiasma, dan terjadi pada peristiwa meiosis I
~ Dikembangkan oleh : Morgan pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang.         disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll)
~ Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)
~ Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip galur induk ( KP) dengan galur rekombinan (KR) yang tidak sesuai dengan hukum mendell; Ungu lonjong : Ungu Bulat : merah lonjong : merah bulat = 9 : 1 : 1 : 9

Hasil Pindah silang akan terbentuk:
Kombinasi Parental (KP)
Kombinasi Rekombinan (RK)
Gen yang berpautan tidak selamanya terpaut. Pindah silang menyebabkan pergantian alel diantara kromosom homolog, menghasilkan kombinasi yang tidak ditemukan pada induknya. Pindah silang meningkatkan keragaman genetik selain yang dihasilkan oleh pengelompokkan gen secara bebas.

Ketentuan:
Nilai pindah silang adalah angka yang menunjukkan persentase kombinasi baru yang dihasilkan akibat terjadinya pindah silang. Nilai pindah silang (satuan dalam %) sama dengan jarak gen. Nilai pindah silang juga sama dengan nilai rekombinasi gen berpautan. Pindah silang terjadi jika 50% <>

Pada umumnya pindah silang dijumpai pada makhluk betina maupun jantan. Namun pada ulat sutra (Bombyx mori) betina tidak pernah terjadi pindah silang. Sementara itu, Drosophyla yang jantan tidak mengalami pindah silang.

 Gen letal
~ Gen letal adalah gen yang dalam keadaan homozigot, menyebabkan kematian pada individunya.
~ Gen letal menyebabkan kematian pada individu masih embrio atau setelah lahir. Gen letal yang menyebabkan kematian saat individu menjelang dewasa disebut gen sub letal.
~ berdasarkan sifat dan pengaruhnya, gen letal dapat dibedakan atas gen letal dominan dan gen letal resesif

Gen letal Dominan
~ Gen letal dominan menyebabkan kematian pada keadaan homozigot dominan. Pada keadaan heterozigot, umumnya penderita hanya mengalami kelainan
~ Contoh gen letal dominan adalah pada ayam redep. Ayam redep adalah ayam yang memiliki kaki dan sayap pendek.
~ Dalam keadaan homozigot dominan, ayam mati. Jika heterozigot, ayam hidup tetapi memiliki kelainan pada kaki dan sayap pendek. Sedangkan homozigot resesif ayam normal

Rasio fenotip Letal : redep : normal = 1 : 2 : 1
Rasio perbandingan tersebut menyimpang dari rasio perkawinan monohibrid

Gen letal resesif
~ Gen letal resesif menyebabkan kematian jika berada dalam keadaan homozigot resesif. Pada keadaan heterozigot individu normal tetapi pembawa (carier) gen letal

Pola-pola Pewarisan sifat pada manusia
Cacat dan Penyakit Menurun yang terpaut kromosom seks

Peta Silsilah (Pedigree)

Peta silsilah (pedigree) dibuat untuk mengetahui pewarisan penyakit pada suatu keluarga

Cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom seks
a. Hemofilia
~ Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku
~ penderita hemofilia jika terluka darahnya akan membeku sekitar 50 mnt – 2 jam, hal ini akan mengakibatkan penderita mengalami kehilangan banyak darah dan dapat menimbulkan kematian
~ Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X
~ Contoh silsilah penyakit hemofilia adalah pada keluarga kerajaan Eropa. Ratu Victoria dari Inggris menderita hemofilia.

~ Genotip wanita hemofilia:
HH = XHXH = Homozigot dominan = normal
Hh = XHXh = heterozigot = carier = pembawa sifat
Hh = XhXh = homozigot resesif = penderita hemofilia

~ genotip laki-laki hemofilia:
XHY = laki-laki normal
XhY = laki-laki hemofilia

b. Buta warna

~ Buta warna adalah penyakit keturunan yang menyebabkan seseorang tidak bisa membedakan warna merah dengan biru, atau kuning dengan hijau
~ Disebabkan oleh gen resesif cb (color blind)
~ gen buta warna terpaut pada kromosom X
~ genotip buta warna adalah sebagai berikut:

Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa laki-laki tidak ada yang carier atau pembawa

Contoh soal

Cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom autosom

a. Albino
~ merupakan kelainan yang disebabkan tubuh seseorang tidak mampu memproduksi pigmen melanin, sehingga rambut dan badanya putih
~ Cacat albino memiliki penglihatan yang peka terhadap cahaya, disebabkan irisnya tidak memiliki pigmen
~ Disebabkan oleh gen resesif a
~ orang normal memiliki genotip Aa atau AA, sedangkan orang albino genotipnya aa

Selain manusia, albino juga terdapat pada tumbuhan (jagung), dan hewan (tikus, ular, kelelawar dll)

d. Brachidaktili

~ Merupakan kelainan pada ruas-ruas jari yang memendek pada manusia.
~ kelainan ini disebabkan oleh gen dominan B yang bersifat letal jika dalam keadaan homozigot dominan (BB).
~ Dalam keadaan Bb, individu menderita kelainan brachidaktili, sedangkan genotip bb individu dalam keadaan normal

d. Thalasemia
~ Merupakan kelainan genetik (penyakit genetik) yang disebabkan rendahnya kemampuan pembentukkan hemoglobin, terjadi karena gangguan salah satu rantai globin.
~ Thalasemia menyebabkan kemampuan eritrosit dalam mengangkut oksigen rendah (anemia)
~ Thalasemia dibedakan menjadi thalasemia mayor dan thalasemia minor. Thalasemia mayor ThTh biasanya menyebabkan kematian, sedangkan thalasemia minor tidak terlalu parah

Diagram perkawinan Thalasemia:

  

 

h. Golongan darah
~ Golongan darah merupakan merupakan salah satu karakter yang diwariskan pada manusia.
~ Terdapat 3 jenis sistem penggolongan darah pada manusia yaitu sistem ABO, sistem MN dan sistem ABO

Golongan darah tipe MN

Sistem rhesus

i. Sicle cell anemia
~ Penyakit menurun yang disebabkan bentuk eritrosit seperti bulan sabit, sehingga afinitasnya terhadap oksigen sangat rendah
~ kelainan ini disebabkan oleh gen dominan S, dan alelnya gen s untuk sifat normal
~ dalam keadaan homozigot dominan SS bersifat lethal.