EVOLUSI

Evolusi adalah perubahan organisme secara perlahan-lahan dan dalam waktu yang lama untuk menuju kesesuian. Evolusi merupakan perpaduan antara ide/gagasan dan fakta. Berdasakan jenisnya evolusi dibagi menjadi 2, yaitu :

1.     Evolusi Progresif : evolusi menuju kemungkinan dapat bertahan hidup (survive)

a.     Divergen : dari satu spesies membentuk spesies atau variasi individu lebih dari satu, contoh variasi bentuk paruh burung Finch

b.     Konvergen : lebih dari satu spesies, karena mempunyai habitat yang sama membentuk kemiripan struktur tubuh, contoh ikan hiu (Pisces) dan lumba-lumba (Mamalia) hidup di air mempunyai struktur tubuh yang relatif sama

2.     Evolusi Regresif : evolusi menuju kemungkinan punah, contohnya Dinosaurus

A.    TEORI ASAL USUL KEHIDUPAN

1.     Teori Abiogenesis Klasik (generatio spontanea)

ü Isi teorinya : makhluk hidup berasal dari benda mati (generatio spontanea)

ü Teori ini dianut tanpa memerlukan pengetahuan yang rumit, sesuai dengan tingkat pengetahuan manusia saat itu

ü Misalnya pengetahauan ikan dan katak berasal dari lumpur, makhluk renik berasal dari jerami yang direndam, kuman berasal dari udara dan makanan yang basi

ü Tokohnya : Aristoteles, Antonie Van Leuwenhoek dan Jhon Needham

2.     Teori Biogenesis

ü Isi teorinya : makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya (omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo)

ü Teori ini muncul dari pengamatan yang lebih terencana, teliti dan sabar dalam eksperimen membuktikan bahwa :

1)    Fransisco Redi (omnevivum ex ovo / semua makhluk hidup berasal dari telur)

  

Kesimpulan :

ü Pada tabung A lalat dapat masuk dan hinggap di daging, sehingga lalat dapat bertelur dan berkembang menjadi belatung (larva)

ü Pada tabung B lalat tidak dapat masuk, sehingga daging tidak dihinggapi oleh lalat (tidak ditumbuhi belatung)

ü Pada tabung C lalat hinggap di atas kasa dan bertelur, sehingga telur akan berkembang menjadi belatung di kasa dan sebagian kecil tumbuh di daging

2)    Lazzaro Spallanzani (omne ovum ex vivo / semua telur berasal dari makhluk hidup)

Kesimpulan : Kaldu A keruh karena tidak steril, yang menyebabkannya adalah pertumbuhan kuman yang terbawa oleh udara

3)    Louis Pasteur (omne vivum ex vivo /  semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup)

 Percobaannya ini merupakan proses penyempurnaan dari Spallanzani.

3.     Teori Abiogenesis Modern (Evolusi Kimia)

1)    Teori Oparin : makhluk hidup terbentuk dari hasil reaksi kimia dalam laut, ketika atmosfer bumi belum terdapat oksigen bebas

2)    Teori Harold Urey : zat organic sebagai bahan dasar organisme hidup merupakan hasil reaksi CH₄ (metana), NH₃ (amoniak), H₂ dan H₂O dalam bentuk gas di udara oleh adanya energy dari halilintas, sinar kosmis dan lain-lain

3)    Teori Stanley Miller : membuktikan teori Urey di laboratorium. Jika reaksi CH₄, NH₃, H₂ dan H₂O direaksikan dalam laboratorium dengan menggunakan energy listrik, maka akan terbentuk molekul organic asam amino dan senyawa lain

Tahapan Evolusi Kimia :

1. Sintesa abiotik (tak hidup) dan akumulasi molekul organik kecil (monomer) seperti asam amino dan nukleotida

2. Penyatuan monomer-monomer menjadi polimer termasuk protein dan asam nukleat

3. Agregasi molekul yang diproduksi secara abiotik menjadi droplet yang disebut protobion, yang memiliki                  karakteristik kimiawi yang berbeda dari lingkungan sekitarnya

4. Asam nuklat (RNA) menjadi cukup stabil untuk bertindak sebagai molekul pembawa informasi genetik

5. Agregat cikal bakal seluler tersebut terjebak dalam sekat hidrofobik (lemak) dan ini cikal bakal sel 

B.    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 dari evolusi kimia didapat molekul akhir yang dihasilkan berupa Protobion yang memiliki ciri-ciri kehidupan. Adapun tipe dari protobion adalah 

1.     Koaservat : tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspense makromolekul (polimer), misalnya polipeptida, asam nukleat dan polisakarida

2.     Mikrosfir : protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil saat didinginkan

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

C.    ASAL-USUL SEL PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK

 D.    TEORI-TEORI EVOLUSI

1.     Teori Evolusi Pra-Darwin

No	Nama Teori	Isi Teori	Tokoh
1	Kosmozoa	Makhluk hidup yang berada di bumi berasal dari planet lain	Julian Huxley
2	Kreasionisme	Penciptaan yang terjadi dalam sekali waktu kehidupan sekaligus lengkap, kemudian selesai dan tak ada lagi evolusi atau perubahan. Dianggap tidak valid karena kenyataanya banyak spesies yang hidupnya tidak sekaligus, misalnya masa hidup Dinosaurus tidak bersamaan dengan masa hidup manusia	Aristoteles
3	Katastropisme	Keanekaragaman  makhluk hidup dihasilkan oleh nenek moyang yang umum, dan muncul atau punahnya makhluk hidup disebabkan oleh bencana alam	George Cuvier
4	Gradualisme	Perubahan geologis berlangsung pelan-pelan tetapi pasti. Teori ini tidak mempu dijelaskan dengan mekanisme yang meyakinkan	James Hutton
5	Uniformitarianisme	Proses-proses geologis ternyata menuruti pola yang seragam, sehingga kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu. Teori ini tidak dapat menjelaskan kejadian terbentuknya spesies	Charles Lyell
6	Lamarck	Sifat fenotip perolehan lingkungan dapat diwariskan secara genetik. Bagian tubuh yang tidak digunakan akan mengalami retardasi (tidak berkembang), bagian alat tubuh yang dipergunakan akan berkembang lebih kuat dan lebih besar. Teori ini mengandung kesalahan yang dapat dibuktikan oleh percobaan Weissman : menunjukan bahwa tikus yang dipotong ekornya ternyata tidak mewariskan pengalaman tanpa ekornya itu pada keturunannya	Lamarck

2.     Teori Evolusi Darwin (teori seleksi alam)

Hasil karya Darwin ditulis dalam buku yang berjudul “ On the origin of species by means of natural selection “ (terbentuknya spesies baru karena seleksi alam), yang berisi dua teori pokok :

1)    Spesies yang sekarang, berasal dari spesies yang hidup di masa lampau

2)    Evolusi terjadi melalui seleksi alam

Ajaran Darwin tentang evolusi didasarkan pada pokok-pokok pikiran sebagai berikut :

1)    Tidak ada dua individu yang sama (adanya variasi)

2)    Setiap populasi cenderung bertambah banyak

3)    Untuk berkembangbiak perlu makanan dan ruang yang cukup

4)    Bertambahnya populasi tidak berjalan terus menerus

 Hal-hal yang dilakukan Darwin untuk menunjang teori evolusinya, yaitu :

1)    Ekspedisi ke pulau Galapagos (kepulauan lepas pantai Negara Chili sekarang), hasilnya menemukan :

ü Kura-kura raksasa dengan berat 250 kh dan berumur hingga 250 tahun

ü Variasi bentuk paruh burung Finch (14 variasi) karena perbedaan jenis makanan

2)    Studi tentang geologi

Didasarkan pada buku Charles Lyell yang berjudul “ Principle of geologi “  yang menyatakan :

ü Deretan fosil di batuan muda berbeda dengan fosil di batuan yang lebih tua

ü Perbedaan ini disebabkan karena perubahan perlahan-lahan

3)    Studi tentang ekonomi

Didasarkan pada buku Robert Malthus yang berjudul “ An essay on the principle of populasi “  yang menyatakan :

ü Kenaikan jumlah penduduk lebih cepat dibandingkan dengan kenaikan produksi pangan

Teori Darwin Vs Lamarck

Darwin	Lamarck
Evolusi =  variasi + seleksi alam	Evolusi =  adaptasi terhadap lingkungan
Dikenal dengan istilah Natural selection. Organisme yang adaptif dapat hidup terus, sedang yang tidak adaptif akan punah	Dikenal dengan istilah Use and disuse. Organ yang digunakan akan berkembang baik sedang yang tidak digunakan akan mereduksi
Penyebab perubahan leher jerapah menjadi panjang karena adanya variasi individu dan seleksi alam	Leher jerapan panjang karena digunakan untuk menjangkau daun-daun yang letaknya tinggi

Teori Darwin dan Genetika

Penerapan teori Darwin oleh August Weismann adalah dengan memotong tikus hingga 20 generasi, dan ternyata pada generasi ke 21 semua tikus tetap mempunyai ekor. Penelitian lain :

	Kelinci dengan gen lemak kuning	Kelinci dengan gen lemak putih
Diberi makanan wortel	lamak kuning	lemak putih
Diberi makanan tidak berpigmen kuning	lemak putih	lemak putih

Kesimpulannya :

ü Sel-sel tubuh tidak dipengaruhi lingkungan

ü Evolusi adalah seleksi terhadp faktor genetik atau evolusi menyangkut diturunkannya gen-gen melalui seleksi kelamin

Adaptasi dan Seleksi

Makhluk hidup yang adaptif terhadap lingkungan akan tetap hidup, sedangkan yang tidak adaptif akan punah. Contohnya :

	Biston bitularia barsayap cerah	Biston bitularia barsayap gelap
Sebelum revolusi industry	populasi lebih banyak dari pada yang bersayap gelap	populasi lebih sedikit dari pada yang bersayap cerah
Sesudah revolusi industry	jumlah populasi berkurang	jumlah populasi bertambah

	Bakteri resisten	Bakteri tidak resisten
Sebelum pemberian antibiotik	populasi lebih sedikit dari pada bakteri yang tidak resisten	populasi lebih banyak dari pada bakteri yang resisten
Sesudah pemberian antibiotik	populasi lebih banyak dari pada bakteri yang tidak resisten	populasi lebih sedikit dari pada bakteri yang resisten

E.    FAKTA EVOLUSI

1.     Variasi Individu

Tidak ada individu yang sama, meskipun dalam satu keturunan. Adanya variasi individu ini terjadi karena adanya rekombinasi genetik

2.     Kesamaan Struktur Anggota Depan

Umumnya anggota gerak depan vertebrata mempunyai kesamaan struktur. Contohnya : sayap burung dengan tangan manusia dan kaki depan kuda ternyata mempunyai struktur yang sama yaitu lengan atas terdiri atas satu tulang, lengan bawah terdiri atas dua tulang dan adanya tulang-tulang kecil membentuk telapak dan jari tangan

3.     Domestifikasi : pembudidayaan hewan atau tumbuhan liar

4.     Rudimentasi

Sisa-sisa organ/struktur tubuh hasil rudimentasi juga merupakan bukti evolusi. Contohnya : sisa sedikit selaput pada dasar jari, reduksi jari kuda, tulang ekor, umbai cacing, sisa kaki belakang pada pausdan beberapa ular (Pyton, Cylindrophis, Anilius dll), telinga yang dapat bergerak

5. Fosil

Adalah sisa-sisa hewan atau tumbuhan yang telah membatu atau jejak-jejak organisme pada batu-batuan. Beberapa pendapat tentang fosil :

 Leonardo da Vinci : fosil merupakan petunjuk adanya evolusi

 George Cuvier : pada masa berbeda diciptakan makhluk  hidup yang berbeda

 Charles Robert Darwin : fosil merupakan petunjuk dari kehidupan yang kontinu yang berkembang secara    

        evolusi

Fosil terlengkap sebagai bukti evolusi adalah fosil kuda, hasil temuan Marsh dan Osborn. Urutn evolusi kuda dari yang tertua hingga kuda sekarang : Eochippus/Hyracotherium → Messochippus → Merrychyppus → Pilochippus → Equus.

Perubahan yang terjadi : 

 tubuh semakin besar

 kepala semakin besar, dengan jarak antar mulut dan mata semakin jauh

 geraham bentuknya semakin disesuaikan untuk memakan rumput-rumputan

 leher semakin panjang

 kaki semakin panjang sehingga lari semkin cepat dan lincah

 jari kaki semakin berkurang, dari lima jari menjadi satu jari

6. Kesamaan Faal

Semua vertebrata mempunyai kesamaan dalam membutuhkan oksigen untuk pernapasan

7.     Kesamaan Embrio

Semua vertebrata menunjukan kesamaan bentuk pada perkembangan yaitu mulai dari zigot sampai gastrula

  

8.     Radiasi Adaptasi

Adalah terbentuk/munculnya spesies karena adaptasi. Contoh munculnya reptil besar dan mamalia. Keberadaan reptil timbul pada waktu daratan sudah dapat dihuni. Karena tidak adany predator, maka semua macam variasi dapat bertahan. hal ini dapat terlihat dari ukuran dinosaurus yang luar biasa besarnya. Karena suatu sebab, terjadi kepunahan dinosaurus sehingga mamalia mulai menguasai dunia. Dalam hal ini terjadi suksesi dan pergantian populasi

9.     Homologi

Adalah struktur yang mempunyai asal-usul sama, sedang fungsi sama atau tidak sama. Contoh tangan manusia dengan kaki depan kuda. Hanya homolog yang dijadikan bukti adanya evolusi

Analog : struktur yang mempunyai fungsi sama. Contohnya sayap burung dan sayap serangga

Paralog : keadaan yang tidak pasti, apakah struktur yang dibandingkan homolog atau tidak

10. Bukti Biokimia : contohnya kesamaan organisme dalam menggunakan enzim untuk metabolisme

11. Bukti Sistematik

Data sistematik menunjukan gambaran organisme yang paling primitive hingga organisme yang telah maju. Contoh katak dlam perkembangannya mempunyai insang dan paru-paru, merupakan hewan peralihan antara ikan dan reptil

12. Biografi

Sebaran (distribusi) organisme juga merupakan bukti evolusi. Contoh hewan berkantung di Indonesia hanya ditemukan di Indonesia bagian timur (Papua). Harimau hanya ditemukan di Sumatra, Jawa dan Bali

F.    SPESIASI

Proses pembentukan spesies baru disebut spesiasi, sedangkan spesies itu sendiri adalah suatu kelompok organisme  dimana anggota-anggotanya memiliki keserupaan bentuk dan memiliki kemampuan untuk dapat melakukan perkawinan secara bebas di alam dan menghasilkan keturunan yang fertil dan bervitalitas serupa dengan induknya serta terpisah secara reproduktif dari spesies yang lain.

ü Proses terjadinya spesies baru yang sesuai dengan lingkungan merupakan hasil akhir dari proses evolusi

ü Pada dasarnya spesiasi atau proses pembentukan spesies dapat digunakan sebagai saksi hidup apa yang terjadi pada masa lalu. Sehingga proses spesiasi dapat dianggap sebagai bukti bahwa proses evolusi memang terjadi

ü Syarat terjadinya spesiasi :

1.     Adanya perubahan lingkungan

2.     Adanya relung (Niche) yang kosong

3.     Adanya keanekaragaman suatu kelompok organisme

ü Proses Spesiasi :

1.     Isolasi Geografis : merupakan faktor ekstrinsik (luar) sebagai permulaan atau faktor pemicu spesiasi

1)    Proses spesiasi simpatri : proses spesiasi yang terjadi di dalam area geografis yang sama dari suatu spesies yang paling berkerabat.

Meskipun hidup di suatu daerah yang sama, sebagian anggota populasi dapat terisolasi secara reproduksi. Sebab terisolasinya bermacam-camam aspek, antara lain genetik, morfologi, tingkah laku, fisiologi dan sebagainya.  Pada spesiasi ini faktor biologis, seperti perubahan kromosom dan perkawinan tidak acak, akan mengubah aliran gen antar inividu.

2)    Proses spesiasi tidak simpatri : proses terbentuknya spesies baru karena terjadi pemisahan geografis. Jadi spesies baru dengan spesies moyangnya terpisah secara geografis

a.     Spesiasi alopatri : terjadi ketika suatu populasi kecil memisah dari  populasi moyangnya setelah mereka terisolasi secara geografis

b.     Spesiasi parapatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah yang bersebelahan dengan daerah populasi moyangnya

c.     Spesiasi peripatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah pinggir penyebaran spesies moyangnya

2.     Isolasi Reproduksi : merupakan faktor intrinsik (dalam) sebagai faktor dari dalam individu sendiri atau dalam populasi yang menjadi pemicu spesiasi

1)    Isolasi Gamet : gamet jantan memiliki daya viabilitas yang rendah sehingga tidak dapat mencapai ovum

2)    Kromosomal

Perbedaan jumlah kromosom, bentuk kromosom, atau urutan gen dapat menyebabkan beberapa perubahan, baik dari segi morfologi ataupun tingkat kesuburanya. Akibatnya individu populasi yang kromosomnya berubah tidak dapat dibuahi oleh individu yang kromosomnya tidak berubah

3)    Isolasi Musim

Perbedaan musim kawin atau musim berbunga akan menyebabkan suatu individu dalam suatu populasi hanya dapat kawin atau berbungan dengan individu yang menempati suatu musin yang sama.

4)    Partenogenesis

Adalah perkembangbiakan individu dari gamet (sel telur) yang tidak dibuahi, terutama banyak terjadi pada invertebrate.

5)    Morfologi atau Struktural (Isolasi Mekanik)

Suatu individu betina yang berukuran sangat besar akan sulit kawin dengan jantan yang kecil, karena masalah fisik. Adanya perbedaan struktur tubuh maupun alat reproduksi menyebabkan pembuahan menjadi tidak mungkin.

6)    Letalitas : biasanya kejadian letal dari suatu perkawinan terjadi akibat embrio yang dihasilkan tidak dapat mencapai usia dewasa

7)    Isolasi tingkah laku : adanya perbedaan tingkah laku kawin

8)    Isolasi Ekologi/habitat : adanya perbedaan tempat tinggal untuk kawin

9)    Sterilitas : individu yang dilahirkan tidak dapat memiliki keturunan

10) Semi-letal

Individu yang dihasilkan meskipun hidup normal dan dapat memiliki keturunan, tetapi memiliki vitalitas yang sangat rendah.

G.   MEKANISME EVOLUSI

1.     Anggun gen (Gene Pool atau Kolam Gen)

Adalah kumpulan total gen dalam suatu populasi pada periode tertentu. Jadi terdiri dari seluruh gen yang dimiliki  oleh semua individu dalam populasi tersebut pada suatu waktu. Frekuensi gen-gen di dalam pupulasi sendiri bersifat tetap, tidak mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Keadaan tetap konstan ini mentaati Hukum hardy-Weinberg.

2.     Syarat Berlakunya Hukum Haedy-Weinberg

Godfrey Harold Hardy (ahli matematika dari Inggris) dan Wilhelm Weinberg (Dokter dari Jerman) pada tahun 1908 menemukan hubungan matematika dari frekuensi gen dalam populasi yang menunjukkan perbandingan alel suatu gen.

ü Teorema Hardy-Weinberg berbunyi : 

“ bahwa dalam suatu kondisi tertentu yang stabil, frekuensi alel dan frekuensi genotip suatu populasi akan tetap konstan (sama) dari  generasi ke generasi berikutnya dalam populasi yang berkembangbiak secara seksual “.

ü Syarat-syarat Teorema Hardy-Weinberg :

1)    Ukuran populasi harus sangat besar : karen apopulasi yang besar dapat mempertemukan jodoh tiap-tiap pasangan alel secara acak

2)    Terisolasi dari populasi lain : artinya tidak terjadi migrasi (perpindahan) keluar atau masuk dari suatu populasi karena aliran gen (gene flow) dan perpindahan alel antar populasi yang disebabkan oleh perpindahan individu atau gamet, perpindahan tersebut dapat mengubah gene pool

3)    Tidak terjadi mutasi : dengan berubahnya satu alel menjadi alel yang lain karena mutasi akan mengubah gene pool. Tetapi mutasi selalu terjadi karena tidak ada satu cara pun untuk mencegahnya, hampir semua gen mengalami mutasi sekali pada 10.000-50.000 pembelahan

4)    Perkawinan terjadi secara acak (random) : perkawinan yang betul-betul random tidak pernah dijumpai. Jika individu memilih pasangan yang memiliki sifat tertentu yang dapat diwariskan, maka percampuran acak gamet yang diperlukan untuk kesetimbangan teorema Hardy-Weinberg tidak akan terjadi

5)    Tidak terjadi seleksi alam : agar tidak terjadi seleksi maka genotip-genotip yang ada harus mempunyai viabilitas atau kemampuan hidup dan fertilitas atau kesuburan yang sama, hal ini sulit untuk dipenuhi. Kelangsungan hidup dan keberhasilan reproduksi yang berbeda mengubah suatu gene pool dengan menguntungkan penyebaran beberapa alel dan menekan alel lainnya. Secara alami kehidupan individu dalam populasi selalu mengalami seleksi.

ü Persamaan Hardy-Weinberg :

1.     Alel Tunggal

(p + q)²                  = 1                        p² / AA  =  alel yg homozygot dominan

p² + 2pq + q²       = 1                        pq         =  alel yg heterozygot

AA + 2Aa + aa    = 1                        q² / aa  =  alel homozygot resesif

                  A + a  = 1

  

Contoh :

o   Gen Terpaut Autosom

Jika diketahui jumlah penduduk yang albino 16 %, berapa persen jumlah penduduk yang normal carrier ?

Jawab : penduduk normal carrier = 2Aa

aa = 16 % = 0,16            A + a = 1 

  a = 0,4                                 A = 1 – 0,4 = 0,6

                                       Jadi  2Aa  =  2 (0,6 x 0,4) x 100 %  =  48 %

o   Gen Terpaut Gonosom

Jika diketahui jumlah penduduk laki-laki yang buta warna 16 %, berapa persen jumlah penduduk wanita yang normal carrier ?

Jawab : penduduk wanita normal carrier  = 2 Aa

             laki-laki buta warna (a) = 16 % = 0,16

             A + a = 1

                   A = 1 - 0,16 = 0,84

             Jadi  2Aa  =  2 (0,84 x 0,16) x 100 % =  2,69 %

                    

2.     Alel ganda

pp + 2pr + qq + 2qr + 2pq + rr

              p + q + r = 1

Contoh :

Dari 100 siswa diketahui yang bergolongan darah A = 11 siswa, sedang yang bergolongan darah O = 25 siswa. Berapa siswa yang bergolongan darah B heterozigot ?

CARA I :

Golongan darah O (rr)  =  25/100  = 0,25

                            Jadi r  =  0,5

Golongan dara A + O    =  pp + 2pr + rr  =  (p + r)²

(p + r)²  =  11+25/100  =  0,36

  p + r    =  0,6

        p   =  0,6 – 0,5  =  0,1

p + q + r = 1

0,1 + q + 0,5  = 1

                    q = 1 – 0,1 - 0,5  = 0,4

Jadi gol. darah B heterozigot (2qr) = 2 (0,4 x 0,5) x 100  = 40 siswa

3.     Macam-Macam Selekai Alam Pada Evolusi Mikro

a.     Seleksi alam yang menyeimbangkan alel rata-rata : alel ekstrim yang tidak tahan terhadap seleksi alam akan punah, yang dapat hidup adalah alel sifat rata-rata

b.     Seleksi alam yang membagi atau memecah spesies menjadi dua spesies denga sifat ekstrim

c.     Seleksi alam yang mengarahkan