9. Evolusi

Manakah yang lebih dulu ada, telur atau ayam?

Apakah benar kera adalah moyang manusia, ataukah antara kera dan manusia hanya memiliki hubungan kekerabatan?

Untuk mengungkap jawaban dari pertanyaan-pertanyaan  tersebut, para ilmuwan jaman dulu melakukan berbagai eksperimen atau dengan merumuskankan gagasan dan menguatkan gagasannya tersebut dengan fakta-fakta yang ditemukan.  Hasil kerja ilmuwan tersebut, kemudian membuahkan teori, baik teori asal-usul kehidupan maupun teori evolusi. Akan tetapi, sebuah teori dapat saja tumbang dengan teori berikutnya jika ditemukan bukti-bukti baru.

✅✅Teori Asal-Usul Kehidupan

Tak ada satu pun manusia yang pernah menyaksikan asal mula kehidupan di dunia ini. Oleh karenanya, teori asal-usul kehidupan hingga sekarang ini masih terus berkembang.

  1. Teori Abiogenesis (Generatio Spontanea)

Teori ini dikemukakan oleh Aristoteles yang menyatakan bahwa mahluk hidup berasal dari benda mati. Ernest Haeckel, seorang pendukung teori abiogenesis ini, mencoba mengamati lumpur yang berhasil dikeruk dengan cawan dan menganggapnya sangat menyerupai sejumlah sel yang dilihatnya di bawah mikroskop. Berdasarkan pengamatan ini, ia menyatakan bahwa lumpur ini adalah materi tak hidup yang berubah menjadi organisme hidup.

Pendapat ini  di dukung oleh Nedham (ilmuwan Inggris) dengan melakukan percobaan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit, kemudian ditutup dengan tutup botol dari gabus. Setelah beberapa hari ternyata tumbuh bakteri. Nedham menganggap bahwa air rebusan kaldu tersebut adalah steril (benda mati). Jadi bakteri berasal dari benda mati yaitu air kaldu.

  1. Teori Biogenesis (Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo)

Teori ini muncul untuk menentang teori generatio spontanea. Biogenesis adalah sebuah teori yang menyatakan bahwa mahluk hidup berasal dari mahluk hidup juga. Tokoh yang mendukung teori ini di antaranya Fransisco Redi, Lazaro Spallanzani dan Louis Pasteur.

a. Fransisco Redi

Eksperimen yang dilakukan oleh Redi yaitu berupa keratan daging yang diberi 3 perlakuan yang berbeda (lihat gambar 6.1).

Keratan I di simpan dalam wadah yang terbuka (wadah A). Keratan II disimpan dalam wadah tertutup rapat (wadah B) dan keratan III disimpan dalam wadah tertutup kain kasa (wadah C). Setelah didiamkan beberapa lama, hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada wadah A ditemukan banyak belatung, pada wadah B tidak ditemukan belatung dan wadah C ditemukan belatung pada bagian kasa penutup. Belatung-belatung yang ada pada wadah,  diyakini berasal dari lalat yang hinggap pada keratan daging tersebut.

b. Lazaro Spallanzani

Untuk menyanggah generatio spontanea, Spallanzani melakukan eksperimen yang berlawanan dengan eksperimen Nedham. Menurut Spallanzani, Nedham kurang lama dalam merebus tabung, sehingga tidak semua organisme yang berada dalam kaldu mati.

Perangkat eksperimen yang digunakan Spallanzani berupa tiga tabung berisi kaldu, namun ketiganya mendapat perlakuan yang berbeda (lihat  gambar  6.2).

Tabung A, mula-mula kaldu dipanaskan 15 menit, kemudian didinginkan dan dibiarkan terbuka, setelah itu ditunggu beberapa hari, ternyata kaldu menjadi keruh yang menandakan ditemukan banyak mikroba dalam kaldu.

Tabung  B, mula-mula kaldu dipanaskan selama 15 menit, kemudian didinginkan dan disumbat dengan gabus, setelah ditunggu beberapa hari, ternyata kaldu tetap jernih yang menunjukkan tidak ada perkembangbiakan mikroba. Percobaan kemudian dilanjutkan dengan membuka sumbat tabung, setelah beberapa hari, tampak kaldu menjadi keruh yang menunjukkan terjadi perkembangbiakan mikroba.

c. Louis Pasteur

Pasteur  mendukung teori biogenesis dengan eksperimen yang menggunakan perangkat berupa tabung leher angsa (lihat gambar 6.3).

Tabung (labu) diisi dengan air kaldu, leher labu (bentuk leher angsa) disterilkan dengan cara dipanaskan. Selanjutnya kaldu disterilkan dengan cara dipanaskan dan uap panas dari dalam labu dibiarkan keluar.

Pada eksperimen pertama, labu kemudian didinginkan dengan posisi tegak, ternyata beberapa lama kemudian air kaldu tetap bening karena mikroba dan debu terperangkap dalam leher labu.

Pada eksperimen kedua, labu didinginkan dengan posisi miring, sehingga air kaldu masuk ke lengkung leher labu.  Ternyata, tidak lama kemudian kaldu menjadi keruh, pertanda mikroba masuk dan berkembang biak dalam kaldu. Sehingga terbukti bahwa kehidupan dimulai dari telur, dan kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya. Teori ini dikenal dengan judul  Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo.

  1. Teori Evolusi Kimia

Harold Urey muncul dengan gagasan evolusi kimiawi. Urey menyatakan bahwa keadaan atmosfer purba yang kaya akan Gas Metana (CH4), amoniak (NH3),  Hidrogen (H2) dan uap air (H2O)  dalam kondisi anaerob, mendapatkan energi dari lecutan halilintar untuk bereaksi. Dari reaksi tersebut, kemudian terbentuk suatu senyawa yang menyusun cikal bakal kehidupan.

Stanlley Miller menguatkan teori gurunya, Urey dengan melakukan ekperimen. Miller kemudian mendesain tabung mirip atmosfer purba yang berisi campuran gas NH3, CH4, H2 dan H2O dan lecutan listrik bertegangan tinggi yang bertindak sebagai halilintar (lihat gambar 6.4). Setelah terjadi reaksi, ternyata menghasilkan senyawa asam amino yang merupakan komponen sel, adenin dan gula sederhana. Senyawa-senyawa ini merupakan komponen penyusun kehidupan.

  1. Evolusi Biologi

Oparin, mengemukakan teori asal usul kehidupan yang senada dengan Urey dan Miller. Menurutnya,  senyawa hasil reaksi yang terjadi pada atmosfer purba,  kemudian tertumpuk di  laut terbentuklah senyawa organik yang dikenal dengan sop purba (asam amino)penyusun protein ini kemudian membentuk koaservart yang besar terbungkus membran terbentuk sel heterotrop yang kemudian berevolusi

✅✅Teori-teori Evolusi

Evolusi ialah proses perubahan yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memakan waktu yang lama. Teori evolusi merupakan perpaduan antara ide (gagasan) den fakta (kenyataan). Berikut beberapa evolusionis dengan teori-teori evolusinya.

  1. Jean Baptiste Lamacrk

Kajian evolusi menurut Lamarck adalah perubahan atau modifikasi pada organisme sebagai respon terhadap kebutuhan yang dirasakan. Bagian tubuh yang sering digunakan akan lebih berkembang dibanding dengan yang tidak digunakan (use and disuse) dan perubahan yang terjadi dapat diwariskan kepada keturunannya. Leher jerapah yang panjang menurut Lamarck berkembang secara perlahan-lahan, dari beberapa generasi nenek moyangnya yang meregangkan lehernya semakin tinggi dan semakin tinggi lagi untuk menjangkau pucuk daun yang semakin habis akibat dimakan.

  1. Weismann

Pendapat Lamarck  ditentang oleh Weismann. Weismann berpendapat bahwa perubahan tubuh karena pengaruh lingkungan tidak diwariskan. Untuk membuktikan pendapatnya tersebut, Weisman melakukan percobaan dengan mengawinkan tikus yang kedua-duanya telah dipotong ekornya, ternyata anak-anaknya tetap berekor. Selanjutnya anak-anak tikus tersebut setelah dewasa dipotong ekornya dan dikawinkan dengan sesamanya, ternyata anak-anaknya tetap berekor. Percobaan tersebut dilakukan sebanyak 21 kali dan hasilnya tetap sama.

  1. Charles Darwin

Menurut Darwin, asal mula species dipengaruhi oleh seleksi alam dan evolusi. Seleksi alam terjadi melalui interaksi antara individu organisme dengan lingkungannya, sehingga menghasilkan produk seleksi alam berupa hasil adaptasi organisme dengan lingkungannya. Menurut Darwin, jerapah asal mulanya ada yang berleher panjang dan ada yang berleher pendek, karena jerapah leher pendek tidak dapat meraih sumber makanan yang tersedia pada pohon-pohon yang tinggi akhirnya mengalami kepunahan sedangkan jerapah berleher panjang dapat beradaptasi dengan lingkungnya sehingga dapat bertahan hidup.

Berikut ini gambar yang dapat menjelaskan berbedaan antara teori Darwin dan Lamarck tentang evolusi leher jerapah:

✅✅Petunjuk-Petunjuk Evolusi di Lapangan

Konsep evolusi semakin banyak diterima oleh para ilmuan secara luas setelah ditemukan bukti-bukti yang mengarah adanya proses evolusi. Beberapa bukti tersebut adalah:

  1. Variasi makhluk hidup sebagai hasil adaptasi dan seleksi alam

Contoh variasi organisme sebagai hasil adaptasi adalah variasi paruh burung finch (Lihat gambar 6.6).

Perbedaan bentuk paruh pada burung finch adalah adaptasi terhadap berbagai makanan yang berbeda yang tersedia pada saat itu di kepulauan Galapagos. Adaptasi terjadi akibat jumlah makanan dengan jumlah populasi burung tidak seimbang, burung finch darat besar memiliki paruh besar yang diadaptasikan untuk memecah biji-bijian, burung finch pohon yang berukuran kecil menggunakan paruhnya untuk membunuh serangga, sedangkan burung finch pelatuk menggunakan duri kaktus atau ranting kecil sebagai alat untuk menyelidiki kehadiran rayap dan serangga pelubang kayu lainnya.

Variasi organisme akibat proses seleksi alam adalah perubahan populasi ngengat Biston betularia. Berawal dari adanya revolusi industri di Inggris menyebabkan polusi udara yang sangat luar biasa sehingga lingkungan menjadi lebih kotor, misalnya pohon-pohon menjadi berwarna gelap. Pada saat itu terdapat dua macam warna ngengat Biston betularia yaitu berwarna cerah dan gelap. Ngengat yang berwarna cerah sangat mencolok warnanya dibandingkan dengan warna lingkungannya yang kotor, sehingga memudahkan predator seperti burung untuk mengenalinya, maka akhirnya populasi ngengat yang berwarna cerah semakin berkurang dibandingkan dengan yang berwarna gelap dan selanjutnya mengalami kepunahan sehingga hanya ngengat yang berwarna gelap dapat bertahan hidup sampai sekarang.

Seleksi alam hanya akan memperbesar atau memperkecil variasi yang dapat diwariskan. Ciri khas seleksi alam, bergantung pada situasi. Adapun adaptasi, ada yang didapatkan organisme melalui tindakannya sendiri, dan ada yang diwariskan serta berkembang dalam populasi selama beberapa generasi sebagai akibat dari seleksi alam. Suatu adaptasi dalam suatu situasi mungkin tidak berguna atau bahkan merugikan pada situasi lain.

  1. Keberadaan Spesies Indigenous

Penyebaran geografis spesies (biogeografis) adalah hal yang pertama kali memberi ideevolusi kepada Darwin. Beberapa pulau memiliki banyak spesies hewan dan tumbuhan yang bersifat indigenous (asli, tidak ditemukan ditempat lain), namun sangat erat hubungan kekerabatannya dengan spesies di daratan utama atau pulau-pulau sekitarnya. Hewan tropis amerika selatan lebih mirip dengan hewan gurun amerika selatan, dibandingkan dengan hewan tropis afrika.

Dalam pandangan evolusi, kita menemukan spesies modern dimana mereka berada karena mereka berkembang dari nenek moyang yang menempati daerah itu. Letak geografis dan kondisinya yang berbeda-beda dapat menghalangi pertemuan antara satu spesies dengan spesies yang lain. Akhirnya terbentuklah populasi-populasi yang saling terisolasi. Populasi yang terisolasi akan beradaptasi dengan lingkungan yang baru tersebut sehingga populasi yang terbentuk selanjutnya dapat berbeda dari nenek moyangnya

  1. Catatan Fosil

Catatan fosil (fossil record) adalah susunan teratur dimana fosil mengendap dalam lapisan atau strata pada batuan sedimen yang menandai berlalunya waktu geologis. Fosil terbentuk melalui sebuah mekanisme tahapan tertentu dalam waktu yang lama.

Dengan mempelajari dan membandingkan struktur tubuh makhluk hidup masa lampau yang telah menjadi fosil dengan makhluk hidup sekarang dapat disimpulkan bahwa keadaan lingkungan di masa lampau berbeda dengan sekarang. Perubahan lingkungan terjadi secara bertahap dalam waktu yang lama (ribuan tahun).

Fosil yang paling lengkap menggambarkan proses evolusi yaitu ditemukannya fosil kuda. Sejarah perkembangan kuda merupakan suatu contoh yang paling terkenal untuk menerangkan terjadinya perubahan bentuk kuda dari zaman ke zaman. Hal ini dikarenakan karena setiap zaman geologi ditemukan fosil-fosilnya secara lengkap, sebagaimana gambar 6.8 berikut:

Dengan melihat gambar tersebut, kita dapat mengetahui bahwa kuda pertama kali hidup pada zaman Eosen, 60 juta tahun yang lalu. Oleh para ahli kuda pertama diberi nama Hyracotherium (Eohippus). Jika menelisik kerangkanya yang telah menjadi fosil, kuda ini berukuran sebasar kucing dengan jumlah jari belakangnya tiga. Coba bandingkan Hyracotherium (Eohippus) dan equus (kuda zaman zekarang), tampak sekali perbedaannya, bukan?

Berdasarkan temuan tersebut, dapat disimpulkan bahwa fosil merupakan petunjuk adanya evolusi. Terjadinya evolusi ditunjukan dengan adanya sederetan fosil yang ditemukan dalam lapisan bumi dari yang tua ke yang muda, yang menunjukan perubahan secara berangsur-angsur.

  1. Homologi dan analogi sebagai dasar anatomi perbandingan

Pewarisan sifat yang bervariasi sangat jelas terlihat pada kemiripan anatomi. Sebagai contoh, elemen-elemen kerangka yang sama menyusun tungkai depan manusia, kucing, paus, kelelawar, dan beberapa mamalia lain, meskipun fungsinya berbeda-beda disesuaikan dengan tempat hidupnya. Kemiripan struktur dasar yang menyusun tungkai depan mamalia tersebut merupakan bukti bahwa mereka berasal dari nenek moyang yang sama. Kemiripan yang bersal dari nenek moyang yang sama dinamakan homologi.

Sebaliknya, spesies dari cabang evolusi yang berbeda bisa saja memiliki kemiripan karena mereka memiliki lingkungan yang mirip sehingga seleksi alam membentuk adaptasi yang analog. Hal ini disebut sebagai evolusi konvergensi. Kemiripan yang dibangun oleh evolusi konvergensi dinamakan analogi (struktur berbeda tetapi fungsinya sama), misalnya sayap serangga dengan sayap burung adalah kemiripan organ terbang yang analog karena dibangun dari struktur awal yang berbeda.

  1. Embriologi Perbandingan

Organisme yang memiliki kekerabatan akan memiliki perkembangan embrional yang mirip. Beberapa vertebrata memiliki kemiripan pada tahapan embrionya, seperti ikan, salamander, kura-kura, ayam, dan manusia pada masa embrionya memiliki lubang insang. Setelah melewati masa embrio, masing-masing berdiferensiasi menjadi bentuk-bentuk yang berbeda.

  1. Kajian biologi molekuler mencerminkan kemiripan DNA

Hubungan evolusi diantara spesies tercermin dalam DNA dan proteinnya. Jika dua spesies memiliki gen dan protein dengan urutan yang bersesuaian, urutan ini pasti disalin oleh nenek moyang yang sama. Urutan asam amino sitokrom c manusia identik dengan urutan asam amino sitikrom c simpanse tapi berbeda dengan urutan asam amino sitokrom c anjing.

Suatu kode genetik yang sama merupakan bukti yang tak terbantahkan mengenai fakta bahwa semua kehidupan saling berhubungan. Dengan demikian biologi molekuler telah menambahkan babak baru pada bukti-bukti bahwa evolusi adalah dasar kesatuan dan keanekaragaman kehidupan.

  1. Organ Vestigial (Alat Tubuh yang Tersisa)

Pada manusia dan beberapa jenis hewan dapat dijumpai berbagai alat tubuh yang tidak berfungsi. Alat tubuh manusia yang tersisa antara lain umbai cacing (apendiks) dan tulang ekor.

✅✅Asal Mula Spesies (Spesiasi)

Faktor-faktor yang dapat membagi keanekaragaman biologi menjadi bentuk-bentuk terpisah mendorong terbentuknya spesies, proses pembentukan spesies ini dinamakan spesiasi. Asal mula spesies merupakan perluasan adaptasi melalui seleksi alam.

Anggota spesies  dipersatukan oleh ciri kesesuaian reproduksi. Semua manusia dari berbagai belahan bumi manapun adalah satu spesies karena ia dapat kawin dan menghasilkan keturunan yang fertile, sedangkan manusia dan simpanse tetap merupakan spesies yang berbeda karena kedua spesies tersebut tidak dapat saling mengawini.

Setiap faktor yang menghalangi dua spesies untuk menghasilkan keturunan yang dapat hidup dan fertil mengarah kepada terbentuknya isolasi reproduktif. Berikut ini beberapa faktor yang menyebabkan isolasi reproduktif:

  1. Isolasi habitat

Dua spesies yang hidup di wilayah yang sama, tapi pada habitat yang berbeda tidak akan dapat saling bertemu. Misalnya dua ular yang sama genusnya tetapi yang satu menyukai hidup di air dan yang lainnya hidup di darat maka ia akan terisolasi secara habitat.

  1. Isolasi perilaku

Sinyal khusus yang yang menarik pasangan kawin dan perilaku kompleks yang khas hanya akan dikenali oleh sesama anggota populasinya. Kunang-kunang jantan dari berbagai spesies akan mengirim sinyal ke betina dengan cara memancarkan cahayanya dengan pola tertentu. Kunang-kunang betina hanya akan memberikan respon ke sinyal yang menjadi cirri khas spesiesnya, memancarkan cahayanya kembali dan menarik kunang kunang jantan.

  1. Isolasi temporal

Dua spesies yang kawin pada waktu yang berbeda gametnya tidak akan bercampur. Tiga jenis anggrek dari genus dendrobium tidak saling mengawini karena ketiga jenis anggrek itu berbunga pada waktu yang berbeda.

  1. Isolasi mekanis

Spesies yang berkerabat dekat, mungkin akan mencoba untuk kawin, namun tidak berhasil melakukan perkawinan karena secara anatomis berbeda.

  1. Isolasi gamet

Meskipun gamet-gamet dari spesies yang berbeda bertemu, namun tidak dapat menghasilkan zigot. Pengenalan gamet mungkin didasarkan pada kehadiran molekul spesifik pada pelapis telur, yang hanya akan menempel ke molekul spesies yang sama.

✅✅Mekanisme Evolusi

Faktor yang menyebabkan sifat induk dapat diwariskan kepada keturunannya selanjutnya kita kenal bernama gen. Gen dapat mengalami perubahan yang dinamakan mutasi, adanya mutasi dan rekombinasi gen sebagai hasil dari peleburan gen kedua induknya menyebabkan adanya variasi genetik. Gen yang mengontrol perkembangan berperan penting dalam pemunculan struktur baru akibat evolusi.

Evolusi dapat terjadi dalam skala mikro (mikroevolusi).  Terdapat lima kondisi yang dapat menyebabkan mikroevolusi yaitu mutasi (mutatic), aliran gen (gene  flow), perkawinan tidak acak, hanyutan genetic, dan seleksi alam.

Mutasi adalah perubahan susunan DNA.

Aliran gen adalah pertukaran genetik akibat migrasi individu yang subur atau perpindahan gamet antar populasi.

Perkawinan tidak acak adalah perkawinan yang terjadi antar kerabat, ini menyebabkan variasi gen berkurang.

Aliran gen terjadi ketika terjadinya migrasi dan perkawinan pada individu di antara
populasi-populasi. Aliran gen ini sangat bergantung pada jumlah individu yang
datang dan seberapa banyak perbedaan genetik individu-individu yang datang
bergabung

Seleksi alam menyebabkan alel mutan menghasilkan keturunan yang tidak seimbang.

✅✅Hukum kesetimbangan Hardy-Weinberg

Hukum kesetimbangan Hardy-Weinberg (p2: pq: q2 ) mengatkan bahwa kesetimbangan frekuensi genotif dari generasi ke generasi selalu sama/setimbang. p menunjukan gen homozigot dominan, pq menunjukan gen heterozigot, dan q menunjukan gen homozigot resesif. p + q = 1

Contoh soal

Jika dalam suatu populasi diketahui frekuensi genotif aa sebesar 0,25. Tentukan frekuensi gen A : a serta frekuensi genotif AA : Aa : aa!

Jawaban:

Frekuensi gen a = akar aa = akar 0,25 = 0,5
Jumlah frekuensi gen A + a = 1
Jadi, frekuensi gen A = 1 – 0,5 = 0,5
Frekuensi genotip AA : Aa : aa = (0,5 A + 0,5 a) (0,5 A + 0,5 a)
= 0,25 AA : 0,50 Aa : 0,25 aa
Jadi p2 : pq : q2 = 1 : 2 : 1

Untuk video singkatnya tentang mutasi, silakan simak tayangan berikut!