APA ITU EVOLUSI?
Evolusi berasal dari kata to evolve (bahasa Inggris) yang berarti berkembang atau berubah secara perlahan-lahan. Asal katanya adalah evolut (Latin) yang berarti menggulir.
APA ITU BIOLOGI EVOLUSI?
Biologi Evolusi adalah cabang biologi yang membahas semua perubahan-perubahan yang terjadi di permukaan bumi, sejak awal mula sejarah bumi, sampai menimbulkan kehidupan dan keanekaragaman makhluk hidup dewasa ini.
Dalam Biologi, alam kehidupan di permukaan bui ini bukan sesuatu yang selesai dan sekali jadi, melainkan bertahap, berevolusi dari waktu ke waktu. Manusia misalnya, merupakan makhluk hidup yang relative paling akhir hadir di bumi sejak 6 juta tahun yang lalu. Fosil manusia juga memperlihatkan adanya beberapa spesies yang pernah ada, bukan hanya Homo sapiens. Oleh karena itu, evolusi juga dianggap sebagai sejarah biologis adanya makhluk hidup di bumi dari waktu ke waktu.
APA YANG DIPELAJARI DALAM EVOLUSI?
Dalam evolusi, kita dapat mempelajari prinsip dan teori serta hukum-hukum yang menyertainya. Dengan mempelajari evolusi kita memahami sejarah masa lalu makhluk hidup, dan keterkaitan dengan makhluk hidup dewasa ini sebagai jalinan turun-temurun yang mengevolusi kepada kehidupan dewasa ini. Di dalam evolusi juga kita mempelajari bagaimana kehidupan itu berlangsung, mengapa ada yang punah, mengapa ada yang masih hidup bertahan. Mengapa makhluk dewasa ini ada yang berbeda dengan makhluk hidup yang telah lalu. Mengapa ada makhluk hidup yang stabil tak mengalami perubahan selama kurun waktu tertentu.
ASAL-USUL KEHIDUPAN
TEORI ABIOGENESIS KLASIK
Teori abiogenesis (generatio spontanea) menerangkan bahwa asal mula makhluk hidup adalah dari benda mati. Orang menyusun teori itu berdasarkan fakta-fakta yang tidak terlalu sulit ditemukan. Contohnya ikan dan katak berasal dari lumpur, cacing berasal dari tanah, lalat berasal dari belatung dan belatung dari daging yang busuk, serta kuman berasal dari makanan basi.
Teori ini dianut oleh ilmuwan terdahulu (klasik), yaitu antara lain Aristoteles (384-322 SM), kemudian diteguhkan pula oleh seorang Belanda bernama Antony van Leuwenhoek pada tahun 1677. Leuwenhoek didukung oleh alat mikroskop temuannya yang dapat memperlihatkan kuman, sel sperma, sel darah, dan lain-lain. Ia memperhatikan majkhluk renik yang tumbuh berasal dari jerami yang direndam, kuman berasal dari udara dan makanan basi.
Teori abiogenesis tersebut dianut selama lebih dari 20 abad tanpa ada sanggahan, sampai orang mulai kritis dengan pertanyaan apa benar lalat muncul dari daging busuk begitu saja tanpa ada peristiwa tertentu sebelumnya.
TEORI BIOGENESIS
Teori abiogenesis klasik disanggah sejak abad ke-19. Sanggahan utama dikemukakan oleh Louis Pasteur, Lazzaro Spallanzani, dan Fransisco Redi. Pengamatan mereka yang lebih terencana, teliti, dan sabar dalam eksperimen membuktikan bahwa kuman yang tumbuh pada daging adalah karena induk kuman sudah ada di daging busuk dan kalau belatung lalat tumbuh dari daging busuk itu disebabkan oleh induk lalat bertelur di daging tersebut.
Percobaan Louis Pasteur (1822-1895)
Pada dasarnya, percobaan Pasteur menyempurnakan percobaan Spallanzani. Ia menggunakan labu yang berhubungan dengan pipa bentuk leher angsa, yaitu melengkung dua kali sehingga kalau ditegakkan akan menyebabkan mikroorganisme dari udara tidak dapat mencapai kaldu meskipun udara dapat tetap masuk, karena terperangkap di lengkungan pipa. Lalu labu itu diisi kaldu daging dan dipanaskan hingga steril kemudian dibiarkan beberapa hari. Ternyata kaldu tetap jernih steril. Bila labu yang diberi pipa bentuk leher angsa itu dimiringkan sampai kaldu keluar dari ujung pipa, lalu dibiarkan tegak, ternyata kaldu menjadi keruh yang berarti ada mikroorganisme dari udara sewaktu labu miring.
Bukti-bukti eksperimental ketiga ilmuwan tersebut cukup kuat untuk menyanggah teori abiogenesis yang sudah dianut sejak Aristoteles hidup. Sebaliknya, bukti tersebut sekaligus membangun teori baru yang dinamakan teori biogenesis.
Teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. Teori ini memiliki tiga semboyan, yaitu:
1. omne vivum ex ovo yang berarti semua makhluk hidup berasal dari telur;
2. omne ovum ex vivo yang berarti semua telur berasal dari makhluk hidup;
3. omne vivum ex vivo yang berarti semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup.
TEORI ABIOGENESIS MODERN: EVOLUSI KIMIA
Proses pembentukan kehidupan di permukaan bumi terjadi secara perlahan-lahan menghasilkan adanya kehidupan yang diterangkan menurut teori abiogenesis modern oleh Oparin dan Haldane. Pada tahun 1920-an, dua orang ahli (Oparin dari Rusia dan Haldane dari Inggris) membuat postulat bahwa atmosfer bumi pada zaman purba memiliki kecenderungan menyintesis senyawa organic dari molekul anorganik purba, yaitu metana (CH4), ammonia (NH3), hidrogen (H2), dan air (H2O). Namun, Oparin dan Haldane hanya mengemukakan pstulat (hipotesis yang tidak didukung dengan bukti-bukti). Alasannya karena sulit meniru kondisi atmosfer purba.
Tahapan Evolusi Kimia
Evolusi kimia berlangsung sebelum evolusi biologi. Tahapan yang diperkirakan terjadi adalah sebagai berikut.
1. Pembentukan senyawa kimia organik sederhana dari zat-zat anorganik dengan bantuan energi kosmis di atmosfer purba.
2. Pembentukan senyawa kimia yang lebih kompleks: urea, formaldehid, asetat, dan sebagainya asam amino, glukosa, asam lemak, nukleotida.
3. Pembentukan senyawa kompleks dengan cara polimerasi senyawa monomer organic:
4. asam amino polimer protein
5. glukosa polimer amilum, selulosa
6. asam lemak + gliserol lemak
7. nukleotida RNA
8. Beberapa molekul sederhana dan molekul polimer berinteraksi menjadi agregat seluler. Beberapa molekul berfungsi secara structural dan menjadi substrat reaksi untuk menghasilkan energi bagi reaksi-reaksi sintesis.
9. Beberapa molekul (nukleotida) mengalami polimerasi menjadi RNA yang mampu bertindak sebagai enzim untuk sintesis, sekaligus mengarahkan jalannya reaksi-reaksi dalam kompartemen (koaservat atau protobion).
10. RNA menjadi cukup stabil untuk bertindak sebagai molekul pembawa informasi genetis.
11. Reaksi-reaksi kimia agregat cikal bakal seluler tersebut tersekat atau terjebak dalam sekat hidrofobik (lemak) dan ini menjadi cikal bakal sel.
TEORI ABIOTIK LAIN: TEORI PANSPERMIA
Teori ini menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organic berasal dari meteorit dan komet yang masuk ke atmosfer bumi sambil membawa zat-zat organic yang diperlukan bagi evolusi makhluk hidup. Molekul organik itu telah terbentuk dari proses-proses abiotik di luar angkasa. Beberapa material organik (termasuk asam amino) memang telah ditemukan pada meteorit yang masuk ke bumi. Teori Panspermia dan teori evolusi kimia telah menerangkan bagaimana alam bumi pada awalnya menyediakan material organik.
EVOLUSI BIOLOGI
Teori evolusi biologi menyatakan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan (sel). Berdasarkan hasil percobaan Oparin, Haldane, dan Urey, asal-usul kehidupan berasal dari sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik. Molekul dihasilkan secara abiotik disebut protobion. Sel-sel hidup dapat berasal dari protobion. Protobion tidak dapat melakukan reproduksi namun dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari pengaruh lingkungan luar. Protobio menunjukkan cirri-ciri hidup lainnya, yaitu mengalami metabolisme.
Ada beberapa tipe protobion, yaitu koaservat, mikrosfir, dan liposom.
Koaservat
Koaservat merupakan tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspense makromolekul (polimer), misalnya polipeptida, asam nukleat, dan polisakarida yang dikocok. Setiap koaservat merupakan agregat makromolekul yang sangat hidrofobik (tidak suka air), dikelilingi dan distabilkan oleh molekul air.
Jika pada koaservat ditambahkan enzim, enzim tersebut akan diserap. Kemudian koaservat dapat menyerap substrat dari sekelilingnya dan membebaskan produk dari hasil katalisis oleh enzim.
Mikrosfir
Mikrosfir merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tets-tetes kecil saat didinginkan. Mikrosfir tersusun dari beberapa proteinoid. Mikrosfir dikelilingi membrane dua lapis dan akan mengalami pembengkakan atau penciutan osmotik saat ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi yang berbeda.
Liposom
Liposom merupakan protobion yang langsung terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu. Lipid tersebut terorganisasi menjadi dua lapisan molekul pada permukaan tetes tersebut, seperti halnya dua lapis membran lipid pada membran plasma sel.
ASAL-USUL SEL PROKARIOTIK
dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba (progenot). Progenot merupakan cikal bakal universal semmua jenis sel yang ada sekarang. Progenot berkembang menjadi kelompok sel prokariotik purba, seperti:
1. Archaebacteria. Archaebacteria merupakan bakteri yang beradaptasi terhadap suhu sekitar 100C, kadar garam tinggi, atau kadar asam tinggi. Bersifat anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari berbagai jenis protein, memiliki pigmen fotosintetik berupa bakteriorodopsin, dan mampu menghasilkan ATP sendiri.
2. Eubacteria. Eubacteria merupakan bakteri yang hidup pada kondisi lingkungan yang tidak seekstrim kondisi tempat hidup Archaebacteria. Ada yang bersifat anaerob dan aerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, memiliki pigmen fotosintetik berupa bekterioklorofil, dna mampu menghasilkan ATP secara lebih efisien karena sistem transport elektronnya lebih berkembang.
Sel prokariotik merupakan sel yang memiliki struktur lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Oleh karena itu, para ahli menduga bahwa makhluk hidup yang pertama kali muncul merupakan prokariot.
Bagaimana munculnya bakteri atau Cyanobacteria tersebut? Seperti kita ketahui, kehidupan tidak muncul secara spontan dari materi yang tidak hidup dan tidak berwujud seperti yang ada sekarang ini. Namun, 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 raidasi UV sangat tinggi dibandingkan dengan keadaan bumi saat ini. Oleh karenanya, lingkungan pada kondisi dulu memungkinkan bermulanya kehidupan ini. Namun, masih banyak perdebatan mengenai asal-usul kehidupan di bumi.
ASAL-USUL SEL EUKARIOTIK
Sampai dengan 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 teori yang sebelumnya diabaikan, yaitu organel-organel tertentu pada sel eukariotik, terutama mitokondria dan kloroplas berasal dari prokariotik yang berukuran kecil. Sel prokariotik tersebut menempati sitoplasma sel inang yang berukuran lebih besar sehingga terbentuk sel eukariotik. Hipotesis ini disebut sebagai teori endosimbiotik. Teori endosimbiotik bermakna bahwa sel tunggal yang kompleks berevolusi dari dua atau lebih sel yang lebih sederhana, yang hidup simbiotik dengan sel inangnya.
Bagaimana sel eukariotik sederhana berevolusi menjadi tumbuhan atau hewan? Berikut adalah tahapannya.
EVOLUSI TUMBUHAN
Berdasarkan dugaan bergabungnya endosimbion, terutama Cyanobacteria, 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 organism perairan. Beberapa ganggang bertalus dan berfilamen. Jenis ganggang ini menutupi danau atau rawa. Pada awal periode Silurian, ganggang secara periodic mengalami genangan dan kekeringan. Pada saat kering yang panjang, ganggang rawa atau laut dangkal mulai beradaptasi untuk melangsungkan hidupnya di darat. Cara beradaptasi yang mungkin dilakukan adalah dengan membentuk organ berkutikula tebal dan bermanterl, untuk melindungi sel gamet dari kekeringan. Diduga jenis-jenis ganggang ini berevolusi menjadi tumbuhan lamut 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 terjadi selanjutnya adalah perubahan hewan bersel satu menjadi hewan bersel banyak (multiseluler). Hewan bersel banyak ini diperkirakan pada mulanya berbentuk bola berongga yang terdiri dari satu lapis sel (blastea).
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
Teori evolusi dibentuk berdasarkan bukti-bukti yang terbatas mengenai evolusi seperti
Rekaman fosil sebagai bukti langsung
Keanekaragaman makhluk hidup sekarang tersebar di berbagai daerah biogeografi yang berbeda
Homologi (perbandingan) struktur tubuh organisme
Homologi embrio à konsep atau hukum rekapitulasi
Homologi molekul informasi (DNA dan protein)
♚ Teori-Teori Evolusi Pra-Darwin
à tidak didukung oleh bukti yang cukup di lapangan ataupun di laboratorium
1. Teori Kreasionisme
· Penciptaan : Terjadi dalam sekali saja secara lengkap, tidak ada evolusi atau perubahan lagi terhadap makhluk hidup.
· Tokoh yang mendukung teori ini adalah Aristoteles
· TIDAK VALID, karena beberapa makhluk hidup pada zaman yang berbeda
2. Teori Katatropisme
· Penciptaan : Keanekaragaman makhluk hidup à asal : nenek moyang yang umum
· Kepunahan à Bencana alam
· Tokoh : George Cuvier, ia menemukan lapisan batuan fosil yang mewakili tiap zaman yang berbeda yang menjadi petunjuk dari teori ini.
3. Teori Gradualisme
· Evolusi : Perubahan geologis berlangsung pelan-pelan tapi pasti
· Tokoh : James Hutton
4. Teori Uniformitarianisme
· Evolusi : Proses geologis à pola seragam à kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu
· Contoh: terbentuknya gunung serta erosi gunung yang terjadi membuktikan keseimbangan
· Tidak menjelaskan terbentuknya spesies.
· Tokoh : Charles Lyell
5. Teori Lamarck
· Evolusi : Pewarisan sifat genetis dari lingkungan à diwariskan secara genetic
· Bagian tubuh yang tidak digunakan ≈ retardasi, yang digunakan ≈ semakin kuat dan besar
· Tokoh : Lamarck
· TEORI TIDAK VALID à Percobaan induk ekor tikus yang dipotong, tidak mewariskan pengalaman tanpa ekornya tersebut kepada keturunannya.
Teori Evolusi Darwin (Teori Seleksi Alam)
Teori ini dikemukakan oleh Charles Darwin (1809-1882). Teorinya menyatakan bahwa evolusi disebabkan oleh proses seleksi alam. Teori ini disusun berdasarkan fakta yang ia kumpulkan selama perjalanannya mengelilingi dunia dengan kapal Beagle. Fakta yang ia temukan untuk mendasari teorinya ditemukan pada saat ia menjelajah Kepulauan Galapagos serta beberapa tempat di Amerika Selatan. Tujuan awal pelayaran tersebut sebenarnya adalah untuk memetakan pesisir pantai Amerika Selatan yang masih belum jelas. Namun, di tengah-tengah pengamatan itu ternyata Darwin menemukan hal lain yang lebih menarik yakni berbagai macam spesimen fauna serta flora yang endemik. Ia melihat bahwa flora dan fauna di wilayah Amerika Selatan memiliki karakteristik khusus yang sangat berbeda dengan flora-fauna Eropa.
Yang membuat Darwin semakin tertarik adalah spesies di Kepulauan Galapagos yang kebanyakan tidak ditemui di tempat lain. Pengamatannya terutama fokus kepada evolusi burung finch. Menurut pengamatannya, Kepulauan Galapagos memiliki total 14 spesies burung finch yang berkerabat dekat. Kekerabatan itu dibatasi oleh perbedaan pada paruhnya. Paruh burung finch tersebut beradaptasi terhadap makanan tertentu.
Setelah melalui pengamatannya yang mendalam, Charles Darwin mengemukakan teori evolusinya dalam bukunya yang berjudul On the Origin of Species by Means of Neutral Selection atau Asal Mula Spesies yang Terjadi Melalui Seleksi Alam. Buku ini diterbitkan tanggal 24 November 1859.
Dua buku yang memengaruhi pembentukan teorinya adalah:
– Principles of Geology karya Charles Lyell. Buku tersebut menguraikan bahwa perubahan geologis bersifat gradual (perlahan-lahan tapi pasti), konsisten, serta terus menerus
– Buku Malthus, yang menerangkan bahwa penduduk dunia bertambah menurut deret ukur (2,4,6,8,…) sedangkan jumlah makanan bertambah menurut deret hitung (1,2,3,4…). Oleh karena jumlah makanan yang tidak dapat mencukupi seluruh penduduk, maka akan ada kecenderungan perebutan sumber daya melalui perjuangan untuk hidup (struggle for existence).
Teori Darwin pertama kali dikemukakan pada forum ilmiah Linnean Society (tahun 1958). Ide Darwin mengenai evolusi biologis ternyata serupa dengan ide Wallace yang memisahkan distribusi hewan-hewan di Sulawesi. Teori Darwin melalui seleksi alam mencakup tiga hal penting yaitu :
♘ Seleksi alam terjadi karena adanya perbedaan keberhasilan reproduksi organisme
♘ Seleksi alam terbentuk dari interaksi antara lingkungan dengan variasi yang dimiliki oleh organisme
♘ Produk seleksi alam merupakan adaptasi organisme terhadap lingkungannya.
Teori Evolusi Darwin atau teori seleksi alam mengandung dua pemahaman bahwa :
❥ Spesies sekarang berasal dari spesies dahulu
❥ Terbentuknya spesies karena seleksi alam.
Teori Darwin menguraikan bahwa variasi yang cocok dengan lingkungannya saja yang dapat hidup dan mewariskan sifat-sifat menurunnya yang cocok kepada anak keturunannya. Keturunan yang cocok hidup inilah yang dapat berkembang baik dan menguasai habitatnya. Sedangkan yang tidak cocok akan mati dan punah (terseleksi).
FAKTA EVOLUSI
A. Fakta Langsung Evolusi
Adanya variasi makhluk hidup
Makhluk hidup yang satu dengan yang lain memiliki hubungan kekerabatan à hubungan filogenetis. Filogeni adalah sejarah asal usul suatu spesies atau kelompok organisme yang berkerabat.
Adanya fosil
B. Fakta Tidak Langsung Evolusi
· Kajian Biogeografi
Biogeografi : pengetahuan geografi makhluk hidup yang mencoba menerangkan mengapa suatu jenis organisme (hewan atau tumbuhan) berada dan hidup di suatu tempat tetapi tidak di tempat lain. Contoh : mengapa badak bercula satu hanya ada di Ujung Kulon. Tiap lingkungan geografis dengan iklim dan topografinya memberi tekanan seleksi terhadap makhluk hidup secara khas, sehingga setiap spesies yang hidup pada habitatnya memiliki survival (kemampuan makhluk hidup untuk melangsungkan hidupnya) yang berbeda disbanding spesies yang sama yang hidup di tempat lainnya.
Biogeografi hewan à zoogeografi. Biogeografi tumbuhan à fitogeografi
· Kajian Paleontologi
Paleontologi : ilmu tentang fosil. Fosil adalah sisa tubuh makhluk hidup yang telah membatu karena proses-proses geologis yang membentuknya. Proses geologis tersebut ialah :
– Proses fisika à akibat : bangkai mengalami pengawetan secara fisik. Contoh: pembekuan bangkai oleh salju abadi dan pengeringan bangkai akibat penimbunan tanah.
– Proses kimiawi. Contoh: adanya zat pengawet alami sehingga bangkai tidak dapat didekomposisi oleh mikroba.
Macam Fosil
· Fosil biologis : fosil tubuh makhluk hidup, baik yang utuh maupun yang tidak utuh.
· Fosil sisa : (tanda adanya kehidupan) contohnya jejak telapak kaki, alat, dan perkakas.
Kelemahan Fosil
1. Rekaman fosil selalu tidak lengkap. Bagian yang menjadi fosil umumnya adalah bagian yang keras seperti tulang, cangkang, dan gigi.
2. Urutan fosil tidak selalu menggambarkan urutan filogeni yang utuh. Ada mata rantai yang hilang (missing link).
Contoh fosil yang dapat ditemukan secara lengkap sehingga dapat menceritakan kembali urutan filogeni adalah :
· Archaeptra, yaitu bentuk antara reptilia purba dengan burung purba
· Seymoria, yaitu bentuk transisi antara amfibi purba dengan reptilia purba
· Fosil kuda yang menggambarkan bentuk-bentuk transisi lengkap, sejak dari Hyracotherium, Mesohippus, Pliohippus, dan Equus (kuda modern)
Penentuan Usia Fosil
1. Menaksir umur relatif
Ditentukan dengan cara penentuan usia sedimen batuan dimana fosil ditemukan. Tumpukan sedimen secara superposisi dapat memberi informasi urutan usia fosil. Umur relatif dapat ditentukan pula dengan prinsip korelasi fosil, yaitu dengan cara mempelajari kandungan fosil pada tiap sedimen. Sedimen dengan kandngan fosil yang sama pastinya memiliki usia geologis yang sama.
2. Umur absolut
Umur absolut dapat ditaksir berdasarkan waktu paruh atom-atom radioaktif yang terdapat pada fosil tersebut. Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan agar separuh atom-atom radioaktif berubah menjadi isotopnya yang lebih stabil.
Homologi (Perbandingan Struktur) Anatomi
Homologi adalah perbandingan struktur yang sama meskipun secara fungsional berbeda. Contohnya melalui perbandingan tungkai, dapat diketahui ide mengenai adaptasi dan evolusi vertebrata. Di antara tungkai tersebut ada tungkai yang beradaptasi untuk tangan yang prehensil (dapat memegang) seperti pada manusia dan primata, ada tungkai untuk berjalan (pada kuda), ada tungkai untuk terbang (burung), dan ada tungkai untuk berenang (paus, lumba-lumba). Macam-macam tungkai tersebut dapat dibandingkan dengan hewan pada berbagai macam zaman yang berbeda.
Homologi Molekul
Molekul-molekul tubuh makhluk hidup (DNA, RNA, dan protein) bersifat universal dan berlaku umum pada setiap makhluk hidup, namun beraneka ragam pada tiap-tiap kelompok makhluk hidup. Molekul pembawa informasi genetik ini dapat dianggap sebagai pembawa rekaman evolusi. Pada saat struktur molekul suatu makhluk hidup dibandingkan dengan struktur molekul makhluk hidup lain, maka kita dapat mengetahui hubungan kekerabatan antara kedua makhluk hidup tersebut.
Homologi Embriologi
Perkembangan embrio berbagai macam makhluk hidup terdiri dari proses yang sama yaitu dari zigot, morula, blastula, gastrula, dan seterusnya. Perkembangan tersebut sama, yang berbeda hanyalah tahap diferensiasi dan spesialisasi jaringan embrional menjelang janin siap menetas atau lahir. Ini berarti semua makhluk hidup memiliki asal usul ontogeni yang sama.
Ontogeni adalah perkembangan individu dari satu sel menjadi individu dewasa. Filogeni adalah sejarah perkebangan makhluk hidup dari makhluk yang hidup sebelumnya. Para ahli berpendapat bahwa ontogeni (perkembangan individu) adalah ulangan dari revolusi filogeni (perkembangan hubungan kekerabatan organisme). Kaidah ini dianggap terlalu berlebihan karea tidak benar bahwa vertebrata berevolusi dari bentuk ikan menjadi bentuk reptil, kemudian menjadi bentuk berkaki empat.
SPESIASI
Spesiasi atau pembentukan spesies pada dasarnya dapat digunakan sebagai saksi hidup mengenai apa yang terjadi di masa lalu, maka dari itu proses spesiasi dapat pula dianggap sebagai bukti bahwa proses evolusi memang berlangsung.
Syarat terjadinya spesiasi adalah :
1. Adanya perubahan lingkungan
Perubahan lingkungan dapat menyebabkan perubahan evolusi. Contohnya, bencana alam dapat menyebabkan timbulnya kepunahan massal di muka bumi.
2. Adanya relung (niche) yang kosong
Relung merupakan tempat hidup dan interaksi suatu organisme. Suatu spesies selalu menempati relung tertentu. Suatu relung umumnya hanya dapat ditempati oleh satu jenis spesies saja. Kepunahan massal akan menimbulkan relung-relung kosong yang akan menyebabkan relung-relung baru terisi kembali dalam jangka waktu yang panjang. Apabila relung tersebut kosong (tidak ada organisme yang menempatinya), maka akan ada banyak organisme yang berusaha menempati relung tersebut.
3. Adanya keanekaragaman suatu kelompok organisme
Selalu akan ada sejumlah organisme yang mencoba mengisi relung yang kosong. Keberhasilan suatu organisme mengisi relung ditentukan oleh seberapa besar kecocokan organisme tersebut dibandingkan dengan persyaratan relung yang kosong.
PROSES SPESIASI
A. Isolasi Geografi
Isolasi geografi : batas alam. Apabila batas alam tidak dapat dilewati, suatu populasi tidak akan pernah bertemu dengan populasi lainnya.
· Proses spesiasi simpatri : proses spesiasi yang terjadi dalam area geografi yang sama dari suatu spesies yang paling berkerabat. Spesiasi terjadi karena aspek genetik, morfologi, tingkah laku, fisiologi, dan lain-lain. Contoh : populasi mencit di Eropa Barat memiliki sejumlah populasi kecil yang tidak interfertilisasi dengan populasi di sebelahnya walaupun penyebarannya sangat luas di Eropa Barat.
· Spesiasi tidak simpatri : proses spesiasi yang terdapat dalam area geografi yang berbeda dibandingkan dengan area geografi suatu spesies yang paling berkerabat. Dibagi menjadi 3 yaitu :
1. Spesiasi alopatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah yang berjauhan atau berlainan dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Sebagian dari populasi suatu spesies terpisah dan hidup di daerah yang berlainan. Karena adanya pemisahan, keanekaragaman yang terbawa dari populasi yang terpisah, berbeda dalam frekuensi alelnya. Oleh karena kedua daerah memiliki perbedaan dalam banyak hal, seleksi alam yang bekerja pada masing-masing area akan berbeda pula. Ketika kedua populasi tersebut bertemu di kemudian hari, tidak ada lagi interaksi social di antara kedua populasi tersebut. Contoh : Macaca brunnescens dianggap jenis berbeda dari Macaca ochreata karena terpisah secara geografi.
2. Spesiasi parapatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah yang bersebelahan dengan daerah dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Daerah penyebaran meliputi lebih dari satu macam habitat dengan persyaratan yang berbeda. Dengan berjalannya waktu, terbentuklah suatu populasi yang tetap bersebelahan tetapi kemampuan interfertilnya secara gradual menurun, berbanding lurus dengan jarak antara dua populasi. Akhirnya pada suatu keadaan akan ada dua populasi yang sudah tidak mampu berinteraksi secara interfertil, sehingga harus dianggap sebagai spesies tersendiri.
3. Spesiasi peripatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah pinggir dari daerah suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Suatu organisme memiliki kisaran toleransi tertentu, akibatnya jenis tersebut akan menempati daerah tertentu. Semakin jauh dari pusat penyebarannya, maka lingkungannya pun makin berbeda. Dengan demikian spesies yang menempati daerah tersebut akan semakin berbeda dengan spesies yang menempati pusat. Dengan demikian, interaksi antara populasi tersebut dengan populasi satu spesiesnya menjadi sangat terbatas.
B. Isolasi Reproduksi
Proses spesiasi yang ditinjau dari : keberhasilan terjadinya pembuahan (kemungkinan pertemuan antara dua jenis sel gamet à proses pra-kawin) dan keberhasilan suatu perkawinan (proses pasca kawin). Spesiasi pra kawin meliputi :
1. Kromosomal : perbedaan jumlah, bentuk, urutan kromosom berpengaruh dalam perubahan.
2. Musim : perbedaan musim kawin atau musim berbunga menyebabkan individu hanya dapat saling membuahi individu tertentu yang cocok.
3. Parthenogenesis : individu identik dengan induk yang menghasilkannya.
4. Morfologi atau struktural : perbedaan struktur tubuh (morfologi) menyebabkan pembuahan menjadi tidak mungkin.
Spesiasi pasca kawin meliputi :
1. Letalitas : adanya embrio yang letal
2. Sterilitas : individu yang dilahirkan tidak dapat memiliki keturunan.
3. Semi-letal : individu yang dihasilkan, meskipun hidup normal dan dapat memiliki keturunan, memiliki vitalitas yang sangat rendah.
MEKANISME EVOLUSI
KOLAM GEN (‘GENE POOL’ ATAU ANGGUN GEN)
Anggun gen atau gene pool adalah jumlah total alel di dalam semua individu yang menyusun populasi. Frekuensi gen di dalam populasi bersifat tetap dari waktu ke waktu. Keadaan tetap konstan ini mentaati hukum Hardy-Weinberg. Rumus hukum Handy-Weinberg adalah sebagai berikut :
· Misal alel yang dominan ditandai A dan yang resesif ditandai a.
· Kedua frekuensi alel tersebut ditandai p dan q secara berurutan; freq(A) = p; freq(a) = q; p + q = 1.
· Apabila populasi berada dalam kesetimbangan, maka
· freq(AA) = p2 untuk homozigot AA dalam populasi,
· freq(aa) = q2 untuk homozigot aa,
· dan freq(Aa) = 2pq untuk heterozigot.
Syarat Berlakunya Hukum Hardy-Weinberg
1. Ukuran populasi cukup besar
2. Populasi terisolasi
3. Jumlah mutasi gen dalam alel setimbang
4. Perkawinan acak
5. Kemampuan reproduksi antar individu sama
Faktor yang dapat menyebabkan penyimpangan Hukum Hardy-Weinberg adalah :
1.Perubahan anggun gen karena kebetulan
2.Terjadi arus gen secara tidak seimbang
3.Mutasi tidak seimbang
4.Perkawinan tidak acak.
Jadi, seleksi alam dapat digambarkan sebagai berikut :
Seleksi alam à menghasilkan ketidakseimbangan genetik à menyebabkan perubahan adaptif à menyebabkan evolusi
Empat faktor perubahan frekuensi gen di dalam populasi (yang telah disebutkan di atas) disebut sebagai factor penyebab evolusi mikro (faktor penyebab terjadinya penyimpangan Hukum Hardy-Weinberg). Evolusi mikro adalah perubahan bertahap pada tingkat gen yang menimbulkan perubahan fenotip (penampakan fisik) organisme. Evolusi mikro merupakan bagian dari makroevolusi. Evolusi makro adalah perubahan secara bertahap yang menyebabkan terbentuknya suatu kelompok taksonomi seperti spesies baru, genus baru, dll. Contoh evolusi mikro adalah perubahan frekuensi gen-gen pada Biston betularia.
** Macam Seleksi Alam pada Evolusi Mikro
1. Seleksi alam yang menyeimbangkan alel rata-rata
2. Seleksi alam yang membagi atau memecah spesies menjadi dua spesies dengan sifat ekstrim.
3. Seleksi alam yang mengarahkan.
** Pengaruh Seleksi Alam terhadap Variasi
Variasi adalah keanekaragaman individu dalam suatu spesies. Variasi disebabkan oleh variasi lingkungan dan variasi genetis. Macam-macam variasi terdiri dari :
❥ Poligeni : variasi kontinum yang disebabkan oleh banyak gen memengaruhi satu fenotip
❥ Polimorfisme : variasi yang disebabkan oleh aneka alel dalam satu gen.
❥ Cline : perubahan genetis disebabkan oleh karakter menurun sepanjang perbedaan geografis yang berbeda secara kontinum
KETERBATASAN TEORI DARWIN
1. Mekanisme seleksi alam tidak selalu berjalan
2. Sewaktu Darwin menulis teorinya, pengetahuan mengenai genetika juga baru muncul. Darwin tidak menjelaskan mekanisme evolusi secara genetis.
3. Sewaktu Darwin memunculkan teori evolusi, ilmu paleontology belum berkembang pesat, sehingga yang terjadi adalah apa yang dikatakan Darwin sebagai mata rantai yang hilang (missing link).
4. Homologi molekul lebih akurat dibandingkan dengan teori Darwin.
5. Para ahli evolusi dewasa ini menganggap bahwa evolusi biologi bukan hanya semata-mata didasari teori Darwin, tetapi juga teori evolusi pasca Darwin yang semuanya dirangkum menjadi satu teori yang dinamakan teori sintetis.
KONSEP BARU TEORI EVOLUSI
Konsep baru tentang evolusi yaitu teori netral, evolusi netral, dan mutasi netral. Teori netral adalah teori yang menerangkan bahwa pada level molekul, seleksi alam tidak selalu bekerja. Bagian DNA atau protein yang bebas dari tekanan seleksi alam akan mengalami evolusi netral. Evolusi netral adalah evolusi yang menghasilkan keanekaragaman tanpa fungsi tertentu (contoh: keanekaragaman isozim = kumpulan enzim yang bekerja sama untuk menghasilkan suatu substrat). Mutasi netral adalah mutasi yang menghasilkan sifat baru tanpa dibebani seleksi alam.
Sumber : Anbry Floming