Faktor Faktor Evolusi

10,208 views

Published on

selengkapnya... http://belajar-di-rumah.blogspot.com

Published in: Education

Faktor Faktor Evolusi

  1. 1. FAKTOR-FAKTOR EVOLUSI1. MutasiMutasi merupakan sumber terjadinya variasi organisme yang utamaa. Mutasi gen ex. Drosophila melanogaster bermata putih, merupakan hasil mutasi (Mutan), mempunyai sifat resesif Dalam mutasi gen dapat disimpulkan bahwa: 1. Gen ralatif stabil pada Drosophila Mutan : normal= 5000:20 juta) Angka laju mutasi suatu species umumnya sangat rendah, karena faktor yang menyebabkan mutasi tidak dapat diramalkan angka laju mutasi berkisar antara 1 gen diantara 2000 sampai jutaan gamet. 2. Masing-masing gen mempunyai kecepatan mutasi yang khas (Gen 1 dengan gen lain tidak sama) 3. Mutasi gen menghasilkan hilangnya bahan genetik, tetapi juga dapat terjadi perubahan komposisi dan perubahan komposisi lebih besar daripada hilangnya bahan genetik 1
  2. 2. • 4. Pada gen-gen utama dapat mengalami mutasi lebih besar dari 1 macam (dapat memberikan beberapa alela yang beda yang disebut MULTIPLE ALELAS)• 5. Kebanyakan mutasi mengakibatkan kerugian pada organisme.• 6. Kecepatan mutasi dapat diatur, misalnya dengan sinar γ (Gama), UV, sinar kosmis, suhu atau zat kimia• 7. Mutasi merupakan hasil perubahan ringan pada struktur kimia dari segmen molekul DNA. 2
  3. 3. b. Mutasi Kromosom• Pengaruh mutasi kromosom lebih menonjol dibanding mutasi gen• Mutasi kromosom hanya diturunkan 1 kali saja.2. RekombinasiRekombinasi merupakan suatu mekanisme penting untuk terjadinya evolusiRekombinasi tidak pernah mengubah frekuensi gen, tetapi ikut berperan dalam menciptakan variasi, baik variasi itu disebabkan oleh mutasi atau seleksi alam ataupun genetik drift.3. Seleksi AlamPeran seleksi alam: memusnahkan individu-individu yang tidak adaptif terhadap lingkungannya (Konsep Darwin)Ex. Biston betularia 3
  4. 4. 4. Genetik Drift/Hanyutan genetik• Genetik Drift : Fluktuasi/ naik turunnya frekuensi gen secara acak• Pengaruh genetik drift terhadap perubahan gen sangat jelas bila populasinya sedikit, tetapi bila populasinya besar maka pengaruh genetik drift dapat diabaikan.• Genetik drift akan bekerja sama dengan variasi dan seleksi alam dan akan menghasilkan perubahan dalam proporsi kombinasi gen dari 1 generasi ke generasi lain. 4
  5. 5. 5. Adaptasi• Adaptasi merupakan hasil evolusi, hasil akhir berupa perubahan evolusioner, yaitu organisme menjadi lebih efisien dalam berbagai situasi, misal: rahang manusia• Adanya adaptasi menyebabkan diversitas/kehidupan beragam dalam berbagai situasi lingkungan.• Bukti adaptasi: Organisme tetap hidup dan bereproduksi• Setiap organisme memperlihatkan adaptasinya yang bersifat umum dan khusus untuk hidup di lingkungan utamanya, ex. Uma scoparia (kadal padang pasir) mempunyai adaptasi khusus , yaitu hidung berbentuk seperti sekop, mempunyai perilaku renang di bawah permukaan pasir 5
  6. 6. • A. Pendapat Teilhard de Chardin mengenai proses evolusi• Proses evolusi dibedakan menjadi 3 tahap, yaitu: 1. Tahap Geosfer: Tahap ini adalah tahap pra-hidup, tahap perubahan yang terutama menyangkut perubahan tata surya. 2. Tahap Biosfer: Kalau ada tahap geosfer yang menjadi masalah adalah adanya "loncatan" dari materi tak hidup menjadi "materi" hidup, maka pada tahap biosfer yang dimasalahkan adalah "loncatan" munculnya manusia. 3. Tahap Neosfer: Menurut Teilhard, yang penting pada makhluk hidup dalam hal ini manusia adalah terjadinya evolusi mengenai kesadaran batinnya yang semakin mantap. 6
  7. 7. • B. Penetapan Umur Fosil Penetapan umur fosil dapat dilakukan 2 cara: • Cara tidak langsung : yaitu dilakukan dengan mengukur umur lapisan bumi tempat fosil ditemukan. • Cara langsung : yaitu dengan mengukur umur fosil itu sendiri. Beberapa contoh penetapan umur fosil : 1. Berdasarkan peristiwa laju erosi 2. Berdasarkan peristiwa laju sedimentasi 3. Kandungan garam 4. Penentuan umur dengan zat radioaktif 7
  8. 8. SPESIASI (TIMBULNYA SPECIES BARU)• Spesiasi dipengaruhi faktor-faktor:• 1. Isolasi Reproduksi• 2. Domestikasi• 3. Poliploidi 8
  9. 9. 1. Isolasi ReproduksiAda 2 pola dasar Isolasi dalam kaitannya dengan perkawinan:a. Jika ada rintangan/barier geografik/ekologik/Spatial, misalnya gajah laut (Elephant seal= Miraounga leonima) terdapat di laut dingin di daerah Antartika, jenis ini terisolir secara geografis dengan jenis yang lain yaitu Miraounga angustirostris yang terdapat di daerah laut dingin di laut utara. Ke2 jenis ini tidak mampu kawin karena terpisah oleh laut hangat. Populasi yang terisolasi seperti itu disebut ALLOPATRIK POPULATIONS 9
  10. 10. 10
  11. 11. b. Terdapat perbedaan Fisiologis genetiknya• Meskipun mempunyai ekologi yang sama tapi karena perbedaan fisiologis genetiknya maka tidak dapat mengadakan perkawinan. Kelompok ini disebut SYMPATRIC POPULATIONS, misalnya Salamander genus Taricha, yaitu Taricha torosa dan Taricha granulosa 11
  12. 12. Taricha torosa 12
  13. 13. Taricha granulosa 13
  14. 14. Perbandingan Populasi Simpatrik dan Allopatrik 14
  15. 15. MEKANISME ISOLASI• Ada 2 macam Mekanisme isolasi• 1. Premating Isolating Mechanisme/Eksternal Reproductive Isolation, yaitu apabila penghalangan perkawinan terjadi karena faktor luar dan terjadinya sebelum perkawinan. Pada mekanisme ini ada 3 macam, yaitu:• A. Ecologic: pasangan tidak pernah bertemu, sehingga tidak pernbah kawin, karena perbedaan ekologinya/habitatnya, misal: Rana grylio dan Rana areolata• Rana grylio: bersifat aquatik ekstrim (terdapat dalam air yang dalam), sehingga bila kawin juga terjadi dalam air• Rana areolata: hidup pada kubangan-kubangan dan kawin hanya di pinggir kolam /rawa. Karena ekologinya berbeda maka tidak pernah kawin. 15
  16. 16. Rana grilio dan Rana areolata 16
  17. 17. b. Ethologic: pasangan tidak pernah bertemu karena adanya perbedaan asal-usul (non biologis), misal: Hyla versicolor dan Hyla femoralis Hyla versicolor (♂) jika mau kawin memanggil dengan suara pendek, keras, bergetar terus menerus dengan resonansi Hyla femoralis (♂) jika mau kawin memanggil dengan suara pendek dan meledak-ledak 17
  18. 18. Hyla femoralis dan Hyla versicolor 18
  19. 19. c. Morphologic: Pasangan bertemu tetapi tidak ada gamet yang ditransfer, misal:• Bufo quercicus: Berukuran Kecil, panjangnya 1,25 inci• Bufo valliceps: berukuran besar, tubuhnya yang terkecil berukuran 2,25 inci• Karena perbedaan morfologi tersebut maka tidak dapat kawin 19
  20. 20. Bufo quercicus dan Bufo valliceps 20
  21. 21. 2. Postmating Isolating Mechanisme/Internal Reproductive Isolation, yaitu apabila penghalangan perkawinan terjadi karena faktor dalam dan terjadinya setelah perkawinan. Pada mekanisme ini ada 5 macam, yaitu:• a. Genetic Mortality: kawin tetapi tidak terjadi fertilisasi. Isolasi terjadi karena cytological blok, contoh:• Rana clamitans dan rana catesbeiana 21
  22. 22. Rana clamitans dan Rana catesbeiana 22
  23. 23. • b. Zygotic mortality: kawin terjadi fertlisasi tapi zygotnya mati. Isolasi terjadi karena adanya antagonistik dari komposisi genetik kedua orang tuanya, contoh: Rana areolata dan Rana catesbeiana• Telah dilakukan perkawinan secara invitro, tetapi zygotnya tidak berkembang dan mati 23
  24. 24. Rana areolata dan Rana catesbeiana 24
  25. 25. c. Hibrid inviability: kawin terjadi fertilisasi mempunyai keturunan, tapi kemudian keturunannya mati/terjadi penurunan viability, contoh pada Rana areolata, terdapat komposisi genetik yang antagonistik sehingga tidak pernah mencapai tingkat berudu.d. Hybrid sterility: kawin terjadi fertilisasi mempunyai keturunan, tapi keturunannya steril contohnya pada perkawinan antara Rana areolata dan Rana catesbeiana perkembangan hybrid sampai dewasa, tetapi terjadi inkompatible kromosomnya, akibatnya tidak pernah menghasilkan gonade dan hibrid tersebut steril. 25
  26. 26. e. Hybrid breakdown: kawin terjadi fertilisasi mempunyai keturunan, generasi I hidup dan fertil, tetapi genrasi berikutnya inviabel dan steril, contoh perkawinan antara Gulf Coasttoad dan Fawler’s toad (Bufo woodhousii) Pada kasus ini bila Gulf coast toad ♀ kawin dengan ♂ Fawler’s maka keturunan I akan mati pada perkembangannya, tapi bila sebaliknya jika ♂ Gulf coast toad kawin dengan ♀ dari Fawler’s akan dihasilkan keturunan yang normal sampai dewasa, tetapi keturunan itu berupa ♂ mandul 26
  27. 27. 2. Domestikasi• Domestikasi atau penjinakan tumbuhan dan hewan merupakan langkah awal perkembangan pertanian secara luas (King dan Stanbinsky, 1998).• Domestikasi sebagai proses perkembangan organisme yang dikontrol manusia, oleh Evans (1996) dinyatakan mencakup perubahan genetik (tumbuhan) yang berlangsung sinambung semenjak dibudidayakan.• Dengan demikian, domestikasi berkaitan dengan seleksi dan manajemen oleh manusia, dan tidak hanya sekedar pemeliharaan saja. 27
  28. 28. • Spesies eksotik – organisme yang dipindahkan dari habitat aslinya ke wadah budidaya, karakteristik genetiknya terubah dengan maksud tertentu, atau sebaliknya, melalui sembarang cara pemeliharaan, seleksi dan manajemen genetik (Pullin, 1994).• Mendomestikasikan adalah menaturalisasikan biota ke kondisi manusia dengan segala kebutuhan dan kapasitasnya. 28
  29. 29. • Menurut Zairin (2003), ada beberapa tingkatan yang dapat dicapai manusia dalam upaya penjinakan hewan ke dalam suatu sistem budidaya. Tingkatan dimaksud, sebagaimana berlangsung pada ikan, adalah sebagai berikut.1. Domestikasi sempurna, yaitu apabila seluruh daur hidup ikan sudah dapat berlangsung dalam sistem budidaya. Ikan asli Indonesia yang demikian dicontohkan oleh gurami (Osphroneus gouramy), tawes (Puntius javanicus), kerapu, bandeng, dan kakap putih. 29
  30. 30. 2.Domestikasi hampir sempurna, yaitu apabila seluruh daur hidupnya dapat berlangsung dalam sistem budidaya, tapi keberhasilannya masih rendah. Ikan asli Indonesia yang terjinakkan sedemikian dicontohkan oleh betutu, balashark, dan arowana.3.Domestikasi belum sempurna, yaitu apabila baru sebagian daur hidupnya dapat berlangsung dalam sistem budidaya. Contohnya antara lain : ikan Napoleon (Cheilinus undulatus), dan tuna. 30
  31. 31. Ikan Tuna 31
  32. 32. • Tingkatan kesempurnaan domestikasi hewan umumnya, sangat ditentukan oleh pemahaman tentang keseluruhan aspek biologi dan ekologi hewan tersebut.• Perilaku satwa liar di habitat alaminya, daur hidup dan dinamika pertumbuhannya merupakan aspek biologi yang antara lain menunjang keberhasilan domestikasi. 32
  33. 33. • Dalam domestikasi tanaman, Evans (1996) mengungkapkan secara luas berbagai perubahan yang terjadi pada penampilan tumbuhan, mulai dari yang menyangkut retensi benih hingga ke isi DNA. Demikian halnya perubahan bentuk dan ukuran pada sejumlah tanaman, serta laju perkembangan dan pertumbuhannya.• Lebih dari pada itu, sejumlah tumbuhan yang didomestikasi ternyata kehilangan substansi racun sebagai unsur proteksi alaminya terhadap hama dan penyakit. 33
  34. 34. • Tampaknya, perubahan-perubahan ini terpaut dengan penimbulan (mengefisiensi) dan penenggelaman (mendefesiensi) satu atau lebih unsur genetik seiring dengan faktor lingkungan budidaya yang dikenakan.• Hal yang kemudian membuka peluang ke modifikasi genetik ini, antara lain ditandai ketika tanaman tebu Saccharum officinarum disilangkan dengan S. spontaneum yang memiliki gen yang tahan atas penyakit sereh yang mewabah pada 1880. 34
  35. 35. • Seperti halnya hewan, perpindahan lokasi dari tumbuhan yang didomestikasi berlangsung secara luar biasa, menyebar luas dan jauh dari asalnya, bahkan terkadang melimpah di kawasan yang didatanginya. Dicontohkan oleh Wallack (2001), gandum yang berasal dari Timur Tengah, kini diproduksi besar-besaran di Cina, India, dan Amerika. Jagung yang asalnya Meksiko, tapi Brasilia menumbuhkannya tiga kali lebih banyak, China sebanyak enam kali lebih banyak, dan Amerika sebanyak 10 kali. Kentang yang mulainya di Andes, kini produktor utamanya adalah Cina, Rusia dan Polandia. 35
  36. 36. • Selain dengan jelas menunjukkan difusi dan adopsi teknologi berkenaan dengan hasil domestikasi, tapi hal ini menunjukkan juga kemampuan hasil domestikasi dalam mengkolonisasi daerah baru.• Subjek domestikasi, seperti menurut Evans (1996) terhadap tumbuhan, menarik minat sejumlah disiplin ilmu, diantaranya antropologi, arkeologi, biokimia, genetika, geografi, linguistik, biologi molekuler, fisiologi, dan sosiologi. 36
  37. 37. • Dengan demikian, banyak aspek domestikasi telah diungkapkan selama ini, misalnya mengenai sejarah dan keterkaitannya dengan kebudayaan, demikian pula dengan permasalahan lingkungan hidup yang ditimbulkannya. Ringkasnya, praktek domestikasi tumbuhan dan hewan tidak saja sekaligus mendomestikkan pengelompokkan manusia (humandkind) dalam suatu permukiman, tapi juga menurut Wallack (2001), manusia secara mutlak kini tergantung pada hasil domestikasi yang dilakukannya. 37
  38. 38. • Metode dan/atau teknik domestikasi tumbuhan dan hewan dengan pendekatan bioteknologi dideskripsikan secara luas dan melimpah dalam sejumlah sumber informasi. Mengacu pada sumber dimaksud seperti dalam Winter et al (1998) dan Madigan et al (2000), rekayasa genetika dinyatakan sebagai upaya teknik memodifikasi penampilan genetika sel dan organisme melalui manipulasi suatu gen dengan menggunakan teknik labolatorium. Ini merupakan sintesis dari genetika molekuler, biokimia dan mikrobiologi, terutama dalam aspek yang mencakup isolasi, manipulasi, dan ekspresi materi genetik. 38
  39. 39. 3. Poliploidi• Organisme hidup pada umumnya memiliki sepasang set kromosom pada sebagian besar tahap hidupnya. Kondisi ini disebut diploid (disingkat 2n). Namun demikian, sejumlah organisme pada tahap yang sama memiliki lebih dari sepasang set. Gejala semacam ini dinamakan poliploidi yang artinya, berganda). 39
  40. 40. • Organisme dengan kondisi demikian disebut poliploid. Tipe poliploid dinamakan tergantung banyaknya set kromosom. Jadi, triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), heksaploid (6n), oktoploid, dan seterusnya. Dalam kenyataan, organisme dengan satu set kromosom (haploid, n) juga ditemukan hidup normal di alam. Poliploidi umum terjadi pada tumbuhan. Ia ditemukan pula pada hewan tingkat rendah (seperti cacing pipih, lintah, atau beberapa jenis udang), dan juga fungi. 40
  41. 41. • Di alam, poliploid dapat terjadi karena kejutan listrik (petir), keadaan lingkungan ekstrem, atau persilangan yang diikuti dengan gangguan pembelahan sel.• Perilaku reproduksi tertentu mendukung poliploidi terjadi, misalnya perbanyakan vegetatif atau partenogenesis, dan menyebar luas 41
  42. 42. • Poliploidi buatan dapat dilakukan dengan meniru yang terjadi di alam, atau dengan menggunakan mutagen.• Kolkisin adalah mutagen yang umum dipakai untuk keperluan ini. Efeknya cepat diketahui dan aplikasinya mudah. Penggunaannya beresiko tinggi karena kolkisin juga sangat karsinogenik. 42
  43. 43. • Autopoliploid terjadi apabila suatu spesies, karena salah satu sebab di atas, menggandakan set kromosomnya dan kemudian saling kawin dengan autopoliploid lain. Pola pewarisan autopoliploid rumit karena melibatkan perpasangan empat, enam, atau delapan set kromosom. Allopoliploid terjadi karena persilangan antarspesies dengan genom yang berbeda tanpa diikuti reduksi jumlah sel dalam meiosis. 43
  44. 44. • Biasanya, pola pewarisan allopoliploid serupa dengan diploid biasa (pewarisan disomik) apabila telah berlangsung beberapa generasi. Amfidiploid adalah allotetraploid yang perilaku pewarisannya benar-benar serupa dengan diploid. Efek poliploidi pada organisme Poliploidi seringkali memberikan efek dramatis dalam penampilan atau pewarisan sifat yang bisa positif atau negatif. Tumbuhan secara umum bereaksi positif terhadap poliploidi. 44
  45. 45. • Tetraploid (misalnya kentang) dan heksaploid (misalnya gandum) berukuran lebih besar (reaksi "gigas", atau "raksasa") daripada leluhurnya yang diploid. Karena hasil panen menjadi lebih tinggi, poliploidi dimanfaatkan dalam pemuliaan tanaman. Berbagai kultivar tanaman hias (misalnya anggrek) dibuat dengan mengeksploitasi poliploidi. Reaksi negatif terjadi terhadap kemampuan reproduksi, khususnya pada poliploidi berbilangan ganjil, meskipun ukurannya membesar. Karena terjadi ketidakseimbangan pasangan kromosom dalam meiosis, organisme dengan ploidi ganjil biasanya mandul (steril). 45
  46. 46. • Pemuliaan tanaman, sekali lagi, mengeksploitasi gejala ini. Karena mandul, semangka triploid tidak memiliki biji yang normal (bijinya tidak berkembang normal atau terdegenerasi) dan dijual sebagai "semangka tanpa biji". Penangkar tanaman hias menyukai tanaman triploid karena biji tanaman ini tidak bisa ditumbuhkan sehingga konsumen harus membeli tanaman dari si penangkar. Hewan bertulang belakang (vertebrata) bereaksi negatif terhadap poliploidi. Biasanya yang terjadi adalah kematian pralahir. Poliploidi pada mamalia biasanya berakhir dengan kematian pralahir. 46
  47. 47. • Vertebrata tertentu, seperti salamander dan kadal, juga memiliki "versi" poliploid. Cacing pipih, lintah, dan udang, dibantu dengan perilaku partenogenesis, juga memiliki anggota yang poliploid. Pada tumbuhan, khususnya tumbuhan berbunga, poliploid mudah ditemukan baik terjadi secara alami atau campur tangan manusia (baik sengaja maupun tidak) dalam proses pemuliaannya. Contohnya : Gandum, dengan berbagai versi tetraploid (gandum durum) dan heksaploid (gandum roti), Kentang (4n), Kapas (4n) Tebu (multiploid, dapat mencapai lebih dari 8n), Pisang ambon, pisang raja (3n, sehingga tidak berbiji normal), Triticale (4n), Berbagai anggrek hias, Stroberi (8n), Semangka tanpa biji. 47

×