VARIASI GENETIK SEBAGAI BAHAN DASAR EVOLUSI (makalah)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sebuah artikel berjudul “How Life Began” (Bagaimana Kehidupan Dimulai) yang diterbitkan dalam majalah Time, 29 Juli 2002, mengungkapkan beberapa dari bentuk kehidupan yang paling tidak dapat dipahami orang. Beberapa waktu yang lalu, para ilmuwan menemukan bahwa mikroba dapat bertahan hidup pada lingkungan yang ekstrim. Mereka bahkan dapat tumbuh subur dalam air yang mendidih, air beku (es), radiasi dan racun kimia. Penemuan ini telah mencetuskan revolusi dalam bidang biologi.

Sungguh sulit dibayangkan sebuah tempat yang lebih tidak bersahabat di bumi kemudian celah hidrotermal menutup dasar lautan. Retakan di dasar lautan ini menyemburkan air yang sangat panas karena naiknya magma yang temperaturnya setinggi 7500 Fahrenheit (sekitar 5400 Celcius) dan terkontaminasi oleh berbagai macam zat beracun seperti hydrogen sulfide, cadmium, arsenic dan timah. Tidaklah dapat dipercaya, dalam kondisi yang bahkan mematikan ini di sana eksis kehidupan yang tidak hanya selamat tetapi juga tumbuh berkembang.

            Daratan beku dari Antartika hampir sama-sama mematikan, tetapi ini terletak pada spektrum temperatur yang berlawanan. Pengeboran yang menembus lapisan penutup es yang tebalnya 3 mil dibawah permukaan, para ilmuwan mencapai sebuah lapisan air bawah tanah yang diketahui sebagai danau Vostok yang bersaing ukuran luasnya dengan danau Ontario, Kanada. Meskipun danau Vostok berada dekat dengan titik beku, terputus dari cahaya dan nutrisi dari luar, danau tersebut padat dengan mi-krorganisme. Para ilmuwan mempelajari contoh yang mengherankan dari penemuan ini karena tak seorangpun percaya adanya kehidupan dibawah sana.

            Hebatnya kekuatan penemuan ini nampak sekali, tempat itu telah hampir menjadi tempat yang lumrah. Selang beberapa tahun berlalu, para ilmuwan telah melanjutkan (penelitiannya) untuk menemukan mikroba yang tumbuh subur di lingkungan yang ekstrim. Para ilmuwan telah menemukan kehidupan dari semua jenis tempat dimana buku-buku biologi mengatakan seharusnya tidak ada kehidupan di sana, seperti pada tempat yang temperaturnya sangat tinggi, dibawah tanah yang sangat dalam, di tempat yang airnya mempunyai konsentrasi garamnya sangat tinggi, berdekatan dengan racun-racun logam, bahkan pengaruh radiasi. Dimasa lalu, penemuan ini sedikit lebih nampak sebagai keanehan biologi, tetapi kumpulan bukti-bukti yang terkumpul telah mendorong sebuah revolusi ilmu pengetahuan, memaksa para peneliti menguji ulang asumsi biologi paling dasar tentang bagaimana kehidupan dimulai.

Sebagai tambahan, ketika seorang ahli biologi mengamati gen (plasma pembawa sifat) mikroorganisme dengan hati-hati, mereka menyadari bahwa mikroba ini berbagi sama dengan ciri-ciri bakteri kunci (bakteri yang dijadikan pedoman penelitianred) – ketiadaan dari nukleus yang beda – gen mereka lebih mirip dengan gen dari sel yang lebih maju. Implikasi dari penemuan ini adalah kehidupan di bumi mungkin tidak memiliki pemunculan pertama di sebuah kolam hangat pasang surut seperti yang dikatakan dalam teori Darwin. Sebagai akibatnya, sebagian ilmuwan telah mulai menguji ulang teori evolusi Darwin.

Penemuan ini juga telah memberikan inspirasi para ilmuwan untuk meneliti kemungkinan adanya kehidupan didalam bumi. Dahulu orang mempercayai bahwa kehidupan hanya eksis dalam lingkungan yang dapat dihuni sebagaimana yang ditegaskan dalam buku pelajaran Biologi. Penemuan kehidupan dalam lingkungan ekstrim ini telah mentransformasi ilmu Biologi. Sekarang mereka harus mengakui bahwa mikroorganisme dapat ditemukan ditempat yang tidak pernah anda bayangkan kehidupan itu dapat eksis.

B. Tujuan Pembahasan

Dalam merangkul pembahasan ini tujuan sangatlah diperlukan supaya pembaca mengetahui tujuan ini.

Adapun tujuan yang dimaksud adalah:

1. Menetahui variasi genetik sebagai bahan dasar evolusi.
2. Mengetahui  macam-macam perubahan genetik.
3. Mengenal variasi genetik dengan lingkungan.
4. Mengenal hukum Hardy wienberg.

C. Metode Pembahasan

Setiap pembahasan makalah ini tentu tidak terlepas dari penggunaan metode-metode dengan permasalahan yang akan dibahas. Metode yang digunakan untuk mengumpulkan data ialah metode deskriptif. Untuk memperoleh data yang kongkrit, penulis menggunakan teknik librari research (penelitian perpustakaan) yaitu dengan cara mengumpulkan data melalui perpustakaan dengan cara membaca buku-buku dan teori-teori yang mendukung tentang makalah ini.

D. Sistematika Penulisan

Pembahasan makalah ini dibagi dalam beberapa bab. Pembagian ini dimaksudkan agar pembahasannya mempunyai sistematika dan terhindar dsari pembahasan yang berulang-ulang. Adapun sistematikanya sebagai berikut.

Bab satu: berisi pendahuluan, didalam bab ini dikemukakan tingkat-tingkat pembahasan yang mempunyai latar belakang masalah. Tujuan pembahasan, serta metode pembahasan dan sistematika pembahasan.

Bab dua: berisi tentang variasi genetik sebagai bahan dasar evolusi, macam-macam perubahan genetik, variasi genetik dengan lingkungan, dan hukum Hardy wienberg.

Bab tiga, merupakan bab penutup, melalui bab ini penulis mengambil beberapa kesimpulan dan uraian-uraian bab terdahulu.

BAB II

PEMBAHASAN

VARIASI GENETIK SEBAGAI BAHAN DASAR EVOLUSI

Variasi genetik dalam populasi yang merupakan gambaran dari adanya perbedaan respon individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan adaptif. Suatu populasi terdiri dari suatu sejumlah individu. Dengan suatu kekecualian , maka, tidak ada dua individu  yang serupa, pada populasi manusia dapat kita lihat dengan muda adanya perbedaan- perbedaan individu : misalnya dipunyainya ciri-ciri anatomi, fisiologi dan kelakuan  yang khusus. Hal ini dapat kita lihat pada kucing dan anjing dan kuda., variasi individu pada cacing, burung jalak, bajing atau bayam sukar sekali kita dapatkan meskipun hal itu ada. Meskipun variasi individu  ini terdapat dan hali ini mungkin tidak dapat kita lihat oleh mata kita, hal ini terjadi pada binatang bersel satu sampai dengan ikan paus. Dengan demikian, populasi terdiri dari sejumlah individu yang memiliki sifat penting tetapi berbeda satu sama lain didalam berbagai hal.

Fenotipe suatu individu organisme dihasilkan dari genotipe dan pengaruh lingkungan organisme tersebut. Variasi fenotipe yang substansial pada sebuah populasi diakibatkan oleh perbedaan genotipenya. Sintesis evolusioner modern mendefinisikan evolusi sebagai perubahan dari waktu ke waktu pada variasi genetika ini. Frekuensi alel tertentu akan berfluktuasi, menjadi lebih umum atau kurang umum relatif terhadap bentuk lain gen itu. Gaya dorong evolusioner bekerja dengan mendorong perubahan pada frekuensi alel ini ke satu arah atau lainnya. Variasi menghilang ketika sebuah alel mencapai titik fiksasi, yakni ketika ia menghilang dari suatu populasi ataupun ia telah menggantikan keseluruhan alel leluhur.

Variasi berasal dari mutasi bahan genetika, migrasi antar populasi (aliran gen), dan perubahan susunan gen melalui reproduksi seksual. Variasi juga datang dari tukar ganti gen antara spesies yang berbeda: contohnya melalui transfer gen horizontal pada bakteria dan hibridisasi pada tanaman.Walaupun terdapat variasi yang terjadi secara terus menerus melalui proses-proses ini, kebanyakan genom spesies adalah identik pada seluruh individu spesies tersebut. Namun, bahkan perubahan kecil pada genotipe dapat mengakibatkan perubahan yang dramatis pada fenotipenya. Misalnya simpanse dan manusia hanya berbeda pada 5% genomnya.

Perbedaan- perbedaan diatas dapat kita lihat dengan nyata dan dapat pula sangat samar- samar. Dengan demikian, jika terjadi suatu seleksi  yang menentang beberapa varian dan seleksi menguntungkan untuk varian lain didalam suatu populasi, maka komposisi kesehatan dari populasi itu dapat berubah dengan berjalannya waktu , sebab sifat dari populasi itu ditentukan oleh induvidu  didalamnya. Secara umum variasi genetik dapat dibedakan menjadi 5 penyebab (agensia evolutif), yakni mutasi rekombinasi gen, genetic drift, gen flow dan seleksi alam

MACAM – MACAM PERUBAHAN GENETIK

1. Mutasi Gen

Mutasi adalah perubahan pada struktur kimia gen yang bersifat turun-temurun yang terjadi bisa secara spontan atau tidak spontan oleh zat kimia, radiasi sinar radioaktif, terinfeksi virus, dan lain sebagainya.

Mutasi terjadi secara acak, yang beradaptasi hanya sebagian kecil. Bila suatu mutasi mempunyai nilai ketahanan dan bentuk baru yang diturunkan telah nampak, maka ketahanan, kedewasaan dan reproduksi dari bentuk baru itu tidak bersifat acak lagi. Mereka, cenderung untuk bertambah dalam populasi dibandingkan dengan anggota populasi lain yang mempunyai nilai seleksif rendah. Walaupun mutasi adalah dasar variasi, tetapi peranannya hanya kecil. Yang lebih penting: kombinasi dan poliploidi.

1. Macam Macam Mutasi

Ada beberapa macam mutasi atas dasar sudut pandang tertentu . hal-hal berikut ini menunjukkan beberapa macam mutasi berdasarkan atas berbagai sudut pandang.

1. Berdasarkan tempat terjadinya

• Mutasi kecil ( point mutation)

Mutasi kecil adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul (ADN)gen. Lokus gen sendiri tetap. Mutasi jenis ini  yang menimbulkan perubahan alel. Mutasi gen diartikan sebagai suatu perubahan fisiokimiawi gen. Perubahan fisiokimiawi gen yang terjadi antara lain dapat  berupa perubahan atau pergantian pasangan basa. Misalnya pasangan A-T diganti menjadi G-C: peristiwa semacam ini antara lain disebabkan karena terjadi satu basa purin ataupun pirimidin oleh senyawa lain yang analog semacam zaguanin atau bromouracil C-G. Sebagai akibat peristiwa lain.

• Mutasi besar (gross mutation)

Mutasi besar adalah perubahan yang terjadi pada stuktur dari kromosom . Istilah khusus mutasi kromosom  yakni aberasi. Sehingga untuk selanjutnya istilah aberasi dipakai untuk mutasi kromosom , sedangkan istilah mutasi khusus untuk mutasi gen saja.

2. Berdasarkan macam sel yang mengalami mutasi

• Mutasi somatis (mutasi vegetatif)

Mutasi somatis adalah mutasi yang terjadi pada sel soma . bila perubahan sel somatis demikian besar , sel-sel dapat mati . dan kalau dapat bertahan hidup memiliki kelainan atau tak berfungsi secara normal. Bila sel somatis tidak tidak meliputi daerah  yang luas, yang kurang penting, tidak membahayakan . tetapi bila meliputi daerah yang luas atau alat yang amat penting dapat membahayakan bahkan dapat mematikan.

Bila perubahan sel itu terjadi ketiak sel somatis sedang giat membelah seperti dalam embrio dapat mengakibatkan karakter abnormal waktu lahir , tetapi tidak diturunkan kepada generasi berikutnya . makin muda jaringan yang mengalami perubahan genetis makin luas akibat abnormalan yang ditimbulkannya sebliknya makin dewasa jaringan itu ketika mengalami keabnormalan dan dapt ditolerir.

Dalam bidang pertanian mutasi vegetatif banyak dipakai untuk meninggikan produksi dan mutu, seperti terhadap apel . anggur dan jeruk. Dibuat perubahan induksi pada suatu cabang pohon dewasa (misalnya dengan colchicine). Lalu cabang distek atau dicangkok , dan dibiakkan secara vegetatif pula. Sedangkan secara alamiah perubahan vegetatif pada tumbuhan dapat menimbulkan beraneka warna (belang) pada endosperm (biji), daun dan mahkota bunga. Misalnya pada ercis dan bunga pukul 4.

• Mutasi germinal (mutasi gametis/ generatif)

Mutasi germinal adalah mutasi  yang terjadi sel germinal (terdapat didalam gonad). Hal ini terjadi terdapat pada mahkluk hidup bersel banyak dan bukan yang bersel satu. Atau strukturnya yang lebih sederhana. Bila perubahan berlangsung pada gamet. maka akibat  yang ditimbulkan begitu hebat dan gametpun segera mati. Kadang menyebabkan gamet tidak mampu melakukan pembuahan dengan wajar. Oleh karena itu tak diteruskan pada keturunananya. Tetapi bila perubahan tidak begitu hebat dan gamet dapat melakukan pembuahan, terjadi generasi baru yang menerima peruahan bahan genetik tersebut.

Bila gonad terkena langsung radiasi atau diberi bahan kimia seperti gas murtad, maka kemungkinan besar mengalami perubahan genetis pada gamet . namun kalau radiasi terjadi pad bagian tubuh yang lain, bukan langsung ke gonad, suatu saat gonad menerima akibat radiasi secara tidak langsung itu. Bila radiasi menimbulkan ionisasi berantai pada jaringan dan akhirnya mencapai inti sel gamet.

Makin dekat bagian tubuh yang kena radiasi ke gonad, makin besar kemungkinan gamet menerima perubahan genetis . sebaliknya  semakin jauh bagian tubuh yang kena radiasi dari gonad ,makin kecil kemungkinan gamet menerima perubahan genetik itu.

3. Berdasarkan faktor penyebab mutasi

• Mutasi alami (spontan)

Mutasi alam adalah mutasi yang terjadi secara alami (tanpa dibuat dan disengaja manusia). Penyebab dari mutasi alamiah antara lain:

• Sinar kosmos
• Batuan radioaktif
• Sinar ultraviolet matahari
• Sesuatu yang tidak jelas dalam metabolisme sehingga terjdi kekeliruan dalam sintesis bahan genetik. Dan
• Radiasi ionisasi internal dari bahan radioaktif yang mungkin terkandung dalam jaringan (lewat makanan atau minuman yang terkena pencemaran zat radioaktif

Sinar kosmos berasl dari angkasa luar, meradiasi bumi dengan partikel (butiran) berenergi tinggi, yakni proton, positron, (bagian jumlah perubahan spontan).

• Mutasi buatan

Mutasi spontan merupakan mutasi yang sengaja dibuat oleh manusia, yang biasa diarahkan kepada tujuan-tujuan tertentu. Misalnya dibidang budidaya, perakitan bibit dan lain-lain. Usaha- usaha manusia dalam perubahan genetik dalam bentuk bahan makanan antara lain:

• Pemakaian bahan radioaktif untuk diagnosis, terapi, deteksi, sterelisasi dan pengawetan bahan makanan.
• Penggunaan senjata nuklir
• Roket, televisi, reaktor yang menggunakan bahan bakar radioaktif.

Mutasi buatan tidak selalu berakibat buruk. Banyak sekali jasa bahan radioaktif terhadap kesejahteraan hidup manusia. Terutama mengembangkan keturunan baru tanaman. Perubahan mutasi buatan yang dilakukan pada gandum, buncis, tomat, ternyata dapat meningkatkan mutunya. banyak tanaman panen (padi jagung gandum) yang dikembangkan sehingga tahan terhadap suatu jenis hama.

4. Berdasarkan jumlah faktor keturunan

• Mutasi bertahap (mutasi mikro)

Mutasi mikro adalah mutasi yang terjadi atas satu atau sekelompok kecil faktor keturunan.

• Mutasi lompatan (mutasi makro)

Mutasi makro merupakan mutasi yang terjadi atas sejumlah besar atau mungkin seluruh faktor keturunan.

Dalam ruang lingkup mekanisme evolusi, terdapat dua macam pendapat tentang dampak perubahan yang efektif supaya evolusi mahkluk hidup dapat berlangsung, pendapat pertama, mengatakan bahwa penyebab variasi ( penyebab perubahan) yang lebih efektif adalah perubahan bertahap. Dalam kurun waktu yang cukup lama sedikit demi sedikit akan terjadi akumulasi demikian banyak variasi  yang mengarah pada timbulnya kelompok- kelompok baru( yang ditinjau dari sudut tinjauan tingkat takson tertentu mungkin sudah berbeda dengan sebelumnya).

Dalam hubungan dengan ini dikatakan bahwa mutasi lompatan, skala perubahan adalah demikian besar sehingga turunan yang mewarisi banyak ciri yang sekaligus berubah, relatif tidak beradaptasi. Pendapat kedua mengatakan bahwa penyebab variasi yang efektif adalah  mutasi lompatan : dikatan bahwa yang terjadi karena mutasi bertahap tidak dapat mengarah kepada terbentuknya spesies baru (spesiasi). Namun demikian, dari pendapat tersebut yang paling banyak dianut adalah  pendapat yang pertama.

5. Berdasarkan manfaat bagi individu atau populasi yang mengalami mutasi

• Mutasi yang merugikan

Mutasi yang merugikan adalah mutasi yang berakibat timbulnya ciri dan kemampuan yang kurang atau tidak adaptip pada individu (populasi)

• Mutasi yang menguntungkan

Mutasi yang menguntungkan adalah mutasi yang berakibat timbulnya ciri dan kemampuan yang semakin adaptip pada individu (populasi), diantara kedua mutasi itu, yang paling banyak terjadi adalah mutasi yang merugikan: akan tetapi dalam ruang lingkup mekanisme evolusi, dampak perubahan karena mutasi efektif  adalah mutasi  yang menguntungkan.

2. Penyebab mutasi

Faktor- faktor yang menjadi penyebab terjadinya mutasi adalah demikian banyak aspek variabel faktor lingkungan. Faktor- faktor tersebut dikenal sebagai mutagen. Pada umumnya faktor- faktor lingkungan penyebab mutasi (mutasi) dibagi menjadi:

1. Faktor fisika (radiasi)

Agen mutagenik dari faktor fisika brupa radiasi. Radiasi yang bersifat mutagenik antara lain berasal dari sinar kosmis, sinar ultraviolet, sinar gamma, sinar –X, partikel beta, pancaran netron ion- ion berat, dan sina- sinar lain yang mempunyai daya ionisasi.

Radiasi dipancarkan oleh bahan yang bersifat radioaktif. Suatu zat radioaktif dapat berubah secara spontan menjadi zat lain yang mengeluarkan radiasi. Ada radiasi yang menimbulkan ionisasi ada yang tidak. Radiasi yang menimbulkan ionisasi dapat menembus bahan, termasuk jaringan hidup, lewat sel-sel dan membuat ionisasi molekul zat dalam sel, sehingga zat- zat itu tidak berfungsi normal atau bahkan menjadi rusak. Sinar tampak gelombang radio dan panas dari matahari atau api, juga mem,bentuk radiasi, tetapi tidak merusak.

2. Faktor kimia

Banyak zat kimia bersifat mutagenik. Zat- zat tersebut antara lain adalah sebagai berikut:

• Pestisida

DDT, insektisida dipertanian dan rumah tangga.

DDVP, insektisida, fumigam, helminteik ternak

Aziridine, dipakai pada industri tekstil, kayu dan kertas untuk membasmi lalat rumah, mutagen pada tawon, mencit, neurospora, E, coli dan bakteriofage T4.

 TEM, dipakai dalam teskstil dan medis (agen antineoplastik). Membasmi lalat rumah.mutagen pada mencit dan serangga, jamur, aberasi pada memcit, allium e coli dan lekosit.

• Industri

Formadehid. Zat ini digunakan dalam pabrik resin, tekstil, kertas dan pupuk, disenfektan benih, dan fungisida, anti pai , anti kusut pada tekstil . banyak dijumpai pada asap tembakau, asap mobil, mesin serta buangan pabrik tekstil. Mutagen pada drosophila, neuspora dan E, coli.

Glycidol. Zat yang digunakan untuk membuat zat kimia yang lain seperti, eter, ester, amin untuk farmasi, dan tekstil bersifat antibakteri dan antijamur pada makanan, mutagen pada drosophila, neuspora, aberasi dan jaringan mencit.

DEB (butadiene deipoxide), mencegah mikroba, untuk tekstil dan farmasi, mutagen pada drosophila, neuspora dan E, coli  . salmonella, penicillium, lalat rumah ragi, jagung, tomat dan mamalia. Aberasi pada allium, drosophila dan mamalia.

• Makanan dan minuman

Caffein. Banyak didapatkan pada minuman, kopi, teh, cokelat, dan limun yang mengandung cola. Pada bidang medis untuk antihistamin dan obat pusing, pengembang pembuluh darah, koroner. Mutagen lemah pada drosophila, mutagen letal adan aberasi pada bakteri, bakteriofage, dan kultur sel orang,

Siklamat dan sikloheksilamin. Banyak dipakai untuk penyedap makanan dan minuman, aberasi secara invitro pada orang dan tikus.

Natriun nitrit dan asam nitrit zat ini digunakan mengawetkan daging, ikan dan keju, mutagen pada bakteri dan jamurdan virus: menghalangi replikasi ADN.

• Obat

Siklofosfamid. Pelawan berbagai jenis tumor. Toragen pada tikus, mutagen pada drosophila, mencit. Aberasi pada kultur jaringan orang.

 Metil di-kloro etil amin. Banyak digunakan diklinik. Mutagen pada mencit, drosophila, aberasi pada Allium.

Antibiotik . sebagian berasal dari streptomyces, seperti mitomysin C, azaserine, streptonigrin, phleomycin. Anti neoplasma. Penghalang replikasi DNA. Mutagen pada drosophila. Aberasi pada kultur lekosit orang.

Aminopterin 4- aminoflic dan methoteraxate. Kedua zat antagonis terhadap asam folat. Banyak dipakai  pengobatan kanker, seperti leukimia, dan choriocarcinoma, aberasi pada kultur lekosit..

3. Faktor biologi

Lebih dari 20 macam virus penyebab kerusakan kromosom. Misalnya virus hepatitis menimbulkan aberasi pada darah dan sumsum tulang. Virus campak, demam kuning, dan cacar juga dapat menimbulkan aberasi.

2.      Rekombinasi Gen

Rekombinasi gen adalah penggabungan beberapa gen induk jantan dan betina ketika pembuahan ovum oleh sperma yang menyebabkan adanya susunan pasangan gen yang berbeda dari induknya. Akibatnya adalah lahirnya varian spesies baru.

Rekombinasi genetika merupakan proses pemutusan seunting bahan genetika (biasanya DNA, namun juga bisa RNA) yang kemudian diikuti oleh penggabungan dengan molekul DNA lainnya. Pada eukariota rekombinasi biasanya terjadi selama meiosis sebagai pindah silang kromosom antara kromosom yang berpasangan. Proses ini menyebabkan keturunan suatu makhluk hidup memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tuanya, dan dapat menghasilkan alel kimerik yang baru. Pada biologi evolusioner, perombakan gen ini diperkirakan memiliki banyak keuntungan, yakni mengijinkan organisme yang bereproduksi secara seksual menghindari Ratchet Muller.

Secara alami, rekombinasi gen terjadi saat pembelahan meiosis terjadi, (jd bukan saat fertilisasi), yaitu ketika fase yang disebut sebagai “pindah silang” atau crossing over, pada profase I (silahkan lihat tahapan pembelahan meiosis untuk lebih jelasnya). Pada fase itu, gen-gen dari pasangan kromosom homolog saling bertukaran. Seperti kita ketahui, manusia memiliki 2 set kromosom yang saling berpasangan, satu set kromosom yang membawa sifat-sifat ayah, dan satu set kromosom yang membawa sifat-sifat ibu. Pada pembelahan mitosis (perbanyakan sel), kedua set kromosom tersebut akan diperbanyak apa adanya, jadi tidak ada perubahan susunan gen. Namun, pada saat pembelahan meiosis, yaitu pada pembentukan sel gamet (yang nota bene hanya punya satu set kromosom), terjadi pindah silang, sehingga satu set kromosom hasil dari pembelahan meiosis akan membawa kombinasi sifat ayah dan sifat ibu.

VARIASI GENETIK DAN LINGKUNGAN

Pengaruh Lingkungan Luar

Makhluk hidup dalam kesehariannya pasti berada di lingkungan habitat tempat tinggalnya sesuai dengan kondusi fisik maupun kondisi karakteristiknya. Organisme makhluk hidup dituntut untuk dapat menyesuaikan atau adaptasi dengan kondisi lingkungan sekitarnya. Mahluk hidup yang melakukan perubahan fisik dan karakter secara terus-menerus untuk dapat selalu beradaptasi dengan lingkungannya menyebabkan munculnya varian spesies baru yang bermacam-macam dan beraneka ragam.

1. Seleksi Alam

Seleksi alam yang dimaksud dalam teori evolusi adalah teori bahwa makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi dengan lingkungannya lama kelamaan akan punah. Yang tertinggal hanyalah mereka yang mampu beradaptasi dengan lingkungannya. Dan sesama makhluk hidup akan saling bersaing untuk mempertahankan hidupnya.

Seleksi alam adalah proses dimana mutasi genetika yang meningkatkan reproduksi menjadi (dan tetap) lebih umum dari generasi yang satu ke generasi yang lain pada sebuah populasi. Ia sering disebut sebagai mekanisme yang “terbukti sendiri” karena:

Variasi terwariskan terdapat dalam populasi organisme. Organisme menghasilkan keturunan lebih dari yang dapat bertahan hidup. Keturunan-keturunan ini bervariasi dalam kemampuannya bertahan hidup dan bereproduksi.

Kondisi-kondisi ini menghasilkan kompetisi antar organisme untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Oleh sebab itu, organisme dengan sifat-sifat yang lebih menguntungkan akan lebih berkemungkinan mewariskan sifatnya, sedangkan yang tidak menguntungkan cenderung tidak akan diwariskan ke generasi selanjutnya.

Seleksi alam dalam sebuah populasi untuk sebuah sifat yang nilainya bervariasi, misalnya tinggi badan, dapat dikategorikan menjadi tiga jenis. Yang pertama adalah seleksi berarah (directional selection), yang merupakan geseran nilai rata-rata sifat dalam selang waktu tertentu, misalnya organisme cenderung menjadi lebih tinggi. Kedua, seleksi pemutus (disruptive selection), merupakan seleksi nilai ekstrem, dan sering mengakibatkan dua nilai yang berbeda menjadi lebih umum (dengan menyeleksi keluar nilai rata-rata). Hal ini terjadi apabila baik organisme yang pendek ataupun panjang menguntungkan, sedangkan organisme dengan tinggi sedang tidak. Ketiga, seleksi pemantap (stabilizing selection), yaitu seleksi terhadap nilai-nilai ektrem, menyebabkan penurunan variasi di sekitar nilai rata-rata. Hal ini dapat menyebabkan organisme secara pelahan memiliki tinggi badan yang sama.

Kasus khusus seleksi alam adalah seleksi seksual, yang merupakan seleksi untuk sifat-sifat yang meningkatkan keberhasilan perkawinan dengan meningkatkan daya tarik suatu organisme. Sifat-sifat yang berevolusi melalui seleksi seksual utamanya terdapat pada pejantan beberapa spesies hewan. Walaupun sifat ini dapat menurunkan keberlangsungan hidup individu jantan tersebut (misalnya pada tanduk rusa yang besar dan warna yang cerah dapat menarik predator). Ketidakuntungan keberlangsungan hidup ini diseimbangkan oleh keberhasilan reproduksi yang lebih tinggi pada penjantan.

Contoh seleksi alam misalnya yang terjadi pada ngengat biston betularia. Ngengat biston betularia putih sebelum terjadinya revolusi industri jumlahnya lebih banyak daripada ngengat biston betularia hitam. Namun setelah terjadinya revolusi industri, jumlah ngengat biston betularia putih lebih sedikit daripada ngengat biston betularia hitam. Ini terjadi karena ketidakmampuan ngengat biston betularia putih untuk beradaptasi dengan lingkungan yang baru. Pada saat sebelum terjadinya revolusi di Inggris, udara di Inggris masih bebas dari asap industri, sehingga populasi ngengat biston betularia hitam menurun karena tidak dapat beradaptsi dengan lingkungannya. namun setelah revolusi industri, udara di Inggris menjadi gelap oleh asap dan debu industri, sehingga populasi ngengat biston betularia putih menurun karena tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan, akibatnya mudah ditangkap oleh pemangsanya.

2. Adaptasi

Setiap organisme dapat dikatakan merupakan suatu kumpulan kompleks dari sejumlah besar adaptasi. Adaptasi yang terjadi memiliki hubungan dengan kebutuhan makanan, pertukaran zat, transport di dalam jaringan, regulasi cairan tubuh, aktifitas efektor, reproduksi dan lain sebagainya. Adaptasi merupakan setiap sifat yang dikendalikan secara genetic yang membantu suatu organism atau spesies, untuk dapat hidup dan berbiak pada keadaan lingkungan dimana spesies itu berada.

Adaptasi pada organism dapat berupa bentuk, faal atau kelakuan. Adaptasi dapat secara genetis sederhana yang dikendalikan oleh satu atau dua gen, atau dapat pula kompleks yang dikendalikan oleh banyak sekali gen. Adaptasi dapat menyangkut seluruh organ atau sistem organ. Dapat pula adaptasi bersifat sangat khusus, atau berguna hanya pada suatu keadaan yang bermacam – macam.

Beberapa contoh dari adaptasi yang mencolok, dimana proses tersebut untuk menjelaskan proses – proses darimana adaptasi itu terwujud.

• Kemampuan tumbuh dari tanaman padang rumput

Tahun 1937, Kemp seorang sarjana dari Amerika Serikat mengadakan percobaan tentang kecepatan tumbuh tanaman yang berhubungan dengan adaptasi keadaan setempat. Caranya dengan menaburi dengan biji – bijian dari rumput dan tanaman dari polong – polongan pada suatu padang rumput di Maryland. Kemudian dibagi menjadi dua bagian, satu bagian selalu dimakan oleh ternak dan sebagian lagi dibiarkan tanpa diganggu. Tiga tahun setelah diadakan percobaan itu. Kemp mengambil tiga jenis tanaman dari kedua bagian tersebut. Biji – biji dari ketiga tanaman tersebut kemudian ditanam pada tanah percobaan dimana keadaan lingkungan dibuat sesame mungkin untuk ketiga jenis tanaman. Didapatkan bahwa tanaman yang diperoleh dari padang rumput yang selalu dimakan oleh ternak adalah cebol dan tumbuh ke segala jurusan. Sedangkan tanaman dari padang rumput yang tidak diganggu menampakkan pertumbuhan yang besar dan tegak lurus.

Dalam waktu tiga tahun, kedua populasi yang terdiri dari jenis – jenis tanaman diketahui berasal dari biji –bijian yang sama telah berbeda dalam cara tumbuhnya. Cara tumbuh ini telah diketahui ditentukan secara genetik. Ternyata ternak pada sebagian padang rumput telah memakan hampir semua tanaman tegak, sedangkan tanaman yang rendah telah lolos dari ternak tersebut. Pada daerah yang dimakan oleh ternak hanya tanaman yang rendah yang dapat terus berbiak dengan bijinya, dalam waktu yang singkat terjadi seleksi yang kuat untuk tanaman cebol dan tumbuh tidak lurus yang mempunyai adaptabilitas yang tinggi. Sebaliknya pada bagian lain dari tanaman lapang itu, dimana tumbuh tanaman yang tidak diganggu ternak, pertumbuhan tegak lurus secara adaptif adalah superior dan tanaman cebol tidak akan dapat bersaing secara efektif.

• Adaptasi Bunga untuk Penyerbukan

Tumbuh – tumbuhan berbunga tergantung dari agen di luar untuk membawa tepung sari bunga jantan suatu pohon ke bunga betina pohon lainnya. Bunga dari setiap spesies pohon mempunyai adaptasi bentuk, struktur, warna, dan bau untuk agen penyerbuk tergantung. Hal ini member gambaran yang jelas tentang adaptivitas suatu evolusi.

Lebah tertarik oleh warna terang dan oleh bau yang manis, aromatik, atau mentol. Mereka hanya aktif pada siang hari dan mereka biasanya singgah dahulu pada petal sebelum bergerak ke dalam bagian bunga yang mengandung madu dan tepung sari. Bunga yang diserbuk oleh lebah mempunyai warna mencolok, suatu petal yang berwarna terang dan biasanya kuning atau biru, tetapi jarang sekali merah. Lebah tidak dapat melihat warna merah, tetapi dapat melihat warna kuning dan biru dengan baik. Bunga yang biasanya mempunyai bau manis, aromatik, atau mentol, biasanya membuka pada siang hari dan sering mempunyai bibir yang menonjol dimana lebah dapat hinggap sebelum masuk kedalam bunga.

Ada sejenis burung kecil (Hummingbird) pemakan madu, sebaliknya dapat warna merah dengan baik dan warna biru tidak begitu baik. Burung ini tidak hinggap melainkan mengapung di udara sambil menghisap madu, dengan penciuman yang tajam. Bunga – bunga yang terutama diserbukkan oleh burung ini biasanya tidak berbau dan tidak mempunyai tempat untuk hinggap. Berlainan dengan lebah dan “Hummingbird”, kupu – kupu malam sangat aktif pada waktu senja dan malam hari. Bunga- bunga yang diserbuk oleh kupu – kupu malam bisanya berwarna putih dan membuka pada waktu senja atau malam hari. Bunga ini biasa mempunyai bau yang sangat kuat sehingga dapat menuntun kupu – kupu tadi ketempat itu.

Berbeda dengan contoh – contoh di atas, lalat hanya tertarik pada bau yang tidak enak. Lalat adalah pemakan bangkai, kotoran, humus atau darah. Bunga – bunga yang penyerbukannya tergantung dari lalat biasanya berwarna suram dan berbau tidak enak. Bunga – bunga ini kadang berbentuk demikian sehingga dapat mengurung lalat untuk sementara, sehingga bila lalat tersebut keluar dari bunga itu, maka tubuhnya telah penuh dengan tepung sari. Tepung sari yang demikian kemudian dapat terbawa ke bunga lainnya. Mekanisme perangkap ini terdapat juga pada bunga – bunga yang diserbuk oleh kepik.

HUKUM HARDY-WEINBERG

A.    Asas Hardy Weinberg

Asas Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan tetap konstan, yakni berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali apabila terdapat pengaruh-pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut. Pengaruh-pengaruh tersebut meliputi perkawinan tak acak, mutasi, seleksi, ukuran populasi terbatas, hanyutan genetik, dan aliran gen. Adalah penting untuk dimengerti bahwa di luar laboratorium, satu atau lebih pengaruh ini akan selalu ada. Oleh karena itu, kesetimbangan Hardy-Weinberg sangatlah tidak mungkin terjadi di alam. Kesetimbangan genetik adalah suatu keadaan ideal yang dapat dijadikan sebagai garis dasar untuk mengukur perubahan genetik.

Frekuensi alel yang statis dalam suatu populasi dari generasi ke generasi mengasumsikan adanya perkawinan acak, tidak adanya mutasi, tidak adanya migrasi ataupun emigrasi, populasi yang besarnya tak terhingga, dan ketiadaan tekanan seleksi terhadap sifat-sifat tertentu.

Syarat berlakunya Asas Hardy-Weinberg

• Setiap gen mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama
• Perkawinan terjadi secara acak
• Tidak terjadi mutasi gen atau frekuensi terjadinya mutasi, sama besar.
• Tidak terjadi migrasi
• Jumlah individu dari suatu populasi selalu besar

Jika syarat-syarat tersebut terpenuhi, maka frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan konstan dan evolusi pun tidak akan terjadi. Tetapi dalam kehidupan, syarat-syarat tersebut tidak mungkin terpenuhi sehingga evolusi dapat terjadi.

Bila suatu jumlah gen N= p; dan jumlah n= q jika perbandingan p = q dari generasi ke generasi tetap, maka frekuensi gen yang ada daalam keadan seimbang.

	N       =    (p)	n     =   (q)
N  =  (p)	NN    =    (p)	Nn  =    (pq)
N  =  (q)	Nn     =    (pq)	Nn  =    (q2)

        Perbandingan genotipenya :        NN : Nn : nn. Maka secara matematis hukum hardy-weinberg dapat ditulis sebagai berikut

P2  +  2 pq  +  q2  =  1               P    +  q  =   1

Ket : P²   =      untuk yang homozigot dominan

         2pq =      untuk yang heterizgot

         q²     =      untuk yang homozigot resesif

Contoh: Alel resesif adalah 25 %, maka q = 25 %  atau 0,25.

        P + q = 1

        P = 0,25 = 1

            P = 0,75.

Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa jumlah frekuensi alel di dalam populasi akan tetap seperti frekuensi awal, dengan beberapa persyaratan yaitu:

·         populasi sangat besar, kawin acak, tidak ada perubahan di dalam unggun gen akibat mutasi,

·         tidak terjadi migrasi individu ke dalam dan ke luar populasi,

·         dan tidak ada seleksi alam (semua genotip mempunyai kesempatan yang sama dalam keberhasilan reproduksi)

B.     Hukum Hardy Weinberg

Populasi mendelian yang berukuran besar sangat memungkinkan terjadinya kawin acak (panmiksia) di antara individu-individu anggotanya. Artinya, tiap individu memiliki peluang yang sama untuk bertemu dengan individu lain, baik dengan genotipe yang sama maupun berbeda dengannya. Dengan adanya sistem kawin acak ini, frekuensi alel akan senantiasa konstan dari generasi ke generasi. Prinsip ini dirumuskan oleh G.H. Hardy, ahli matematika dari Inggris, dan W.Weinberg, dokter dari Jerman,. sehingga selanjutnya dikenal sebagai hukum keseimbangan Hardy-Weinberg.

            Sebagai contoh pada masa revolusi industri di Inggris, kupu-kupu, Biston betularia berwarna terang diperkirakan lebih dari 90%, sedangkan yang berwarna gelap kurang dari 10%. Dengan menggunakan kesetimbangan Hardy-Weinberg, proporsi ini akan terpelihara pada setiap generasi (dengan syarat populasi besar, terjadi kawin acak tanpa perubahan laju mutasi dan migrasi) di dalam lingkungan yang stabil.

            Hardy-Weinberg mengemukakan rumus untuk menghitung frekuensi alel dan genotip dalam populasi. Jika di dalam populasi terdapat dua alel pada lokus tunggal, alel dominan D dan alel resesif d, jika frekuensi alel dominan dilambangkan dengan p, dan frekuensi alel resesif dilambangkan dengan q maka p + q = 1. Pada reproduksi seksual, frekuensi setiap macam gamet sama dengan frekuensi alel dalam populasi. Jika gamet berpasangan secara acak, maka peluang frekuensi homozigot DD = p², peluang frekuensi homozigot dd = q², dan peluang heterozigot Dd = 2pq, maka p² + 2pq + q² = 1.

C.    Kondisi Yang di Perlukan Untuk Keseimbangan Genetik ( Hardy-Weinberg )

Kondisi-kondisi yang diperlukan untuk keseimbangan genetik adalah :

·         Populasi harus cukup besar

Secara teoris, suatu populasi harus cukup besar sehingga dapat dianggap bukanlah faktor kebetulan sebagai penyebab terjadi frekuensi genetis dalam suatu populasi. Sebab kalau populasi kecil, seperti pada populasi terpencil suatu pulau atau populasi terisolisasi disuatu tempat jauh dari masyarakat ramai tanpa ada hubungan perkawinan dengan populasi lain yang sejenis sehingga tidak terjadi perkawinan secara random antar individu, maka besar kemungkinan akan terjadi tidak keseimbangan vrekuensi gen dalam populasi itu.

·             Mutasi tidak boleh terjadi atau adanya keseimbangan secara mutasi.

Syarat kedua ini mungkin tidak dijumpai pada suatu populasi. Karena mutasi selalu terjadi tidak ada satupun cara untuk mencegahnya. Semua gen mungkin mengalami mutasi sekali pada 5.000-10.000 pembelahan. Kecepatan mutasi gen bagi berbagai gen berbeda. Sangat jarana mutasi alel dengan sifat sama dapat mencapai keseimbangan.

Kecepatan mutasi ini berbeda-beda, jarang sekali terjadi dalam keadaan yang betul-betul sama. Tekanan mutasi ini cendrung menyebabkan pergeseran perlahana pada frekuwensi genetik dalam populasi.

Hukum hardy weinberg memberikan standar ideal untuk para ahli genetik untuk membandingkan populasi yang sebenarnya.

1.      Jika tidak ada gangguan maka frekuensi alel yang berada dalam populasi akan cendrung tetap atau tidak berubah sepanjang waktu.

2.      Dengan tidak adanya faktor gangguan, maka frekuensi genotipe juga tidak akan berubah setelah generasi I.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1. Variasi genetik dalam populasi yang merupakan gambaran dari adanya perbedaan respon individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan adaptif
2. Variasi berasal dari mutasi bahan genetika, migrasi antar populasi (aliran gen), dan perubahan susunan gen melalui reproduksi seksual
3. macam – macam perubahan genetik

·         mutasi gen

·         rekombinasi gen

4.      pengaruh lingkungan luar

·         seleksi alam

·         adaptasi

5. Asas Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan tetap konstan, yakni berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali apabila terdapat pengaruh-pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut
6. Syarat berlakunya asas Hardy-weinberg

·         Setiap gen mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama

·         Perkawinan terjadi secara acak

·         Tidak terjadi mutasi gen atau frekuensi terjadinya mutasi, sama besar.

·         Tidak terjadi migrasi

·         Jumlah individu dari suatu populasi selalu besar

7. Populasi mendelian yang berukuran besar sangat memungkinkan terjadinya kawin acak (panmiksia) di antara individu-individu anggotanya

DAFTAR PUSTAKA

Campbell,2002.Biologi.Jakarta:Erlangga.

Nugroho Hartanto.Biologi Dasar. Penebar Swadya: Jakarta.

Yahya, Harun. 2002. Sistem Kekebalan Tubuh. Dzikra: Bandung.

Yahya, Harun. 2004. Keruntuhan Teori Evolusi. Dzikra: Bandung

http://organisasi.org/faktor_alasan_penyebab_terjadinya_evolusi_mutasi_gen_rekombinasi_gen

            dan_lingkungan_luar_pendidikan_sejarah_evolusi_biologi

http://id.wikipedia.org/wiki/Asas_Hardy-Weinberg

http://zaifbio.wordpress.com/2009/11/20/variasi-genetik-sebagai-dasar-evolusi-mutasi-gen-frekuensi-gen-dalam-populasi-dan-hukum-hardy-weinberg-2/

http://id.wikipedia.org/wiki/Mutasi

http://isharmanto.blogspot.com/2009/11/hukum-hardy-weinberg.html