Berikut ini yang dapat menyebabkan peningkatan variasi suatu palung gen adalah

Siapa yang tidak kenal dengan Charles Robert Darwin? Darwin merupakan seorang ahli biologi yang terkenal dengan kontribusinya terhadap teori evolusi. Disebutkan bahwa semua proses dari kehidupan telah diturunkan dari waktu ke waktu dari nenek moyang bersama. Evolusi sendiri merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang perubahan makhluk hidup secara perlahan-lahan dalam waktu yang lama. Nah, apa saja faktor yang mempengaruhi evolusi  tersebut?

Secara umum, evolusi dipengaruhi oleh dua faktor yaitu faktor genetik berupa variasi genetik dan faktor lingkungan yang berupa seleksi alam.

Pengaruh Variasi Genetik dalam Evolusi       

Adanya variasi genetik menyebabkan tidak adanya dua individu yang benar-benar sama fenotipenya. Variasi genetik sangat berpengaruh dalam evolusi karena semakin besar variasi genetik dalam suatu populasi maka akan semakin besar pula peluang populasi tersebut untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan dan penyakit.

Variasi genetik dalam evolusi ini juga dapat terjadi karena adanya mutasi, reproduksi seksual, maupun migrasi dan ukuran populasi yang kecil.

Mutasi dapat menyebabkan terjadinya perubahan susunan DNA dalam sel suatu spesies. Laju mutasi pada suatu spesies biasanya lambat dan mungkin terlihat terlalu kecil untuk ukuran evolusi yang terjadi. Tetapi jika lajunya dikalikan dengan jumlah sel kelamin yang dihasilkan dan jumlah generasi maka jumlah mutasi akan luar biasa.

Reproduksi seksual cenderung menghasilkan variasi genetik akibat adanya rekombinasi gen dari kedua induk.

Pergerakan alel dalam populasi melalui perkawinan antar anggota populasi dikenal dengan migrasi atau aliran gen. Perpindahan individu dari satu populasi ke populasi lainnya menyebabkan terjadinya migrasi gen yang mengarah pada terjadinya perubahan frekuensi gen pada populasi tersebut.

(Baca juga: Mengenal 3 Teori Evolusi dalam Biologi)

• Ukuran Populasi yang Kecil

Ukuran populasi akan mempengaruhi segala mekanisme yang terlibat dalam pembentukan variasi genetik pada populasi. Jika ukuran populasi besar, maka perubahan yang terjadi tidak mempengaruhi susunan genetik populasi secara keseluruhan. Akan tetapi, jika ukuran populasi kecil, migrasi, mutasi, serta kematian yang terjadi akan berpengaruh besar terhadap susunan genetik populasi.

Pengaruh Seleksi Alam dalam Evolusi

Seleksi alam berperan sebagai agen penyeleksi suatu populasi. Makhluk hidup yang dapat beradaptasi akan mempertahankan kelangsungan hidupnya, sedangkan makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi akan punah atau tersingkir. Terdapat 3 jenis seleksi alam yaitu seleksi direksional, seleksi penstabilan, dan seleksi disruptif.

Seleksi direksional adalah tipe seleksi alam yang mengarahkan suatu populasi ke arah satu sifat yang ekstrem. Misalnya, pada kasus kupu-kupu Biston betularia, seleksi yang terjadi mengarahkan pada populasi Biston betularia hitam yang lebih adaptif dibandingkan dengan Biston betularia putih.

Seleksi penstabilan merupakan tipe seleksi yang mempertahankan karakter pertengahan diantara dua karakter ekstrem. Contohnya adalah bobot bayi yang dilahirkan. Penelitian menunjukan bahwa bayi dengan bobot sedang ternyata lebih mampu bertahan hidup, sedangkan bayi berbobot besar mengalami banyak komplikasi pada saat dilahirkan dan bayi berbobot rendah sering lahir secara prematir serta mengalami banyak masalah kesehatan.

Seleksi disruptif merupakan tipe seleksi yang berlawanan dengan seleksi penstabilan. Seleksi disruptif akan mempertahankan dua karakter ekstrem dan mengeliminasi karakter yang ada di pertengahan. Contohnya, kupu-kupu penipu Afrika yang memiliki kemampuan untuk menghindar dari predatornya dengan cara meniru kupu-kupu beracun.

Pada wilayah yang berbeda, ternyata kupu-kupu penipu ini memiliki corak yang  berbeda pula. Seleksi lebih mendukung pola warna yang ekstrem yaitu putih dan jingga karena lebi menyerupai kupu-kupu beracun, sedangkan karakter putih jingga yang merupakan karakter pertengahan tidak dipertahankan.

PENGERTIAN GENE POOL

Evolusi berarti perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasi organisme dari satu generasi ke generasi berikutnya. Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh kombinasi tiga proses utama: variasi, reproduksi, dan seleksi.

Suatu individu tidak dapat mengalami evolusi , hanyalah suatu populasi  yang dapat mengalami hal tersebut . komposisi genetik  dari suatu individu  sudah ditentukan semenjak terjadinya fertilisasi, yakni persatuan antara spermatozoid dengan sel sel telur. Kebanyakan dari perubahan sepanjang hidupnya ialah suatu perubahan  dialam eksperesi dari potensi pertumbuahan yang terkandung didalam gen. Didalam populasi, baik komposisi genetik  maupun dari potensi pertumbuhan dapat berubah. Perubahan komposisis genetik populasi adalah evolusi.

Keanekaragaman merupakan faktor utama dari evolusi. Meskipun prosesnya diketahui pada masa dikemukan oleh lamarck  dan darwin, tanpa ada variasi (kenanekaragaman), evolusi tiadak akan terjadi , dialam ada faktor yang bekerja  untuk memepertahankan keutuhan suatu jenis . bila ada secara sendiri maka kedu faktor  tersebut seakan-akan bertentangan dengan kedua faktor  tersebut bekerja secara harmonis.

Evolusi adalah perubahan susunan genetik pada generasi yang berurutan. Untuk mengetahui evolusi, sangat baik jika mengetahui tentang genetika dari populasi (population genetik). Genetika individu selalu menyangkut konsep genotif yakni konstitusi genetika pada individu. Studi mengenai genetika dari populasi juga tergantung pada konsep gene pool, yakni konstitusi genetis suatu populasi.

Gene pool (lungkang gen) adalah populasi yang menampung berbagai alel yang mungkin tersedia dalam suatu spesies. Populasi menjadi lungkang gen apabila di dalamnya terdapat keunikan akibat proses saling kawin di dalamnya terjadi secara tertutup (terisolasi), terpiasah dari populasi lain.

Gene pool adalah jumlah dari seluruh gen (termasuk plasma gen) yang dimiliki oleh semua individu. Genotip dari individu diploid hanya dapat mempunyai suatu maksimal jumlah dari dua alel dari suatu gen. Pembatasan ini tidak dijumpai pada gene pool dari suatu populasi. Disini dapat terdapat setiap jumlah dari gen. kita melihat gen pool dari sudut setiap macam gen dengan frekuensi atau perbandingan alel gen A dan a pada suatu populasi yang berbiak secara seksual. Dan misalnya juga bahwa alel A merupakan 90 % dari jumlah kedua alel, sedangkan alel a merupakan 10 % dari jumlah itu. Akan kita katakan kemudian bahwa frekuensi A dan a pada gen pool populasi ini adalah 0,9 dan 0,1. Bila frekuensi ini berubah dengan berubahnya waktu, maka perubahan ini merupakan perubahan evolusi.

Kalau kita katakan bahwa evolusi adalah perubahan di dalam komposisi genetis dari populasi, yang kita artikan adalah suatu perubahan dari frekuensi genetis di dalam suatu gen pool. Itulah sebabnya faktor penyebab evolusi dapat kita tentukan dengan menentukan faktor apa yang dapat menghasilkan suatu pergeseran dari frekuensi genetis.

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.

Di samping kawin acak, ada persyaratan lain yang harus dipenuhi bagi berlakunya hukum keseimbangan Hardy-Weinberg, yaitu tidak terjadi migrasi, mutasi, dan seleksi. Dengan perkatan lain, terjadinya peristiwa-peristiwa ini serta sistem kawin yang tidak acak akan mengakibatkan perubahan frekuensi alel.

Deduksi terhadap hukum keseimbangan Hardy-Weinberg meliputi tiga langkah, yaitu:

(1)    Dari tetua kepada gamet-gamet yang dihasilkannya

(2)    Dari penggabungan gamet-gamet kepada genotipe zigot yang dibentuk

(3)    Dari genotipe zigot kepada frekuensi alel pada generasi keturunan.

Secara lebih rinci ketiga langkah ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

Kembali kita misalkan bahwa pada generasi tetua terdapat genotipe AA, Aa, dan aa, masing-masing dengan frekuensi P, H, dan Q.  Sementara itu, frekuensi alel A adalah p, sedang frekuensi alel a adalah q. Dari populasi generasi tetua ini akan dihasilkan dua macam gamet, yaitu A dan a. Frekuensi gamet A sama dengan frekuensi alel A (p). Begitu juga, frekuensi gamet a sama dengan frekuensi alel a (q).

Dengan berlangsungnya kawin acak, maka terjadi penggabungan gamet A dan a secara acak pula. Oleh karena itu, zigot-zigot yang terbentuk akan memilki frekuensi genotipe sebagai hasil kali frekuensi gamet yang bergabung. Pada Tabel.1 terlihat bahwa tiga macam genotipe zigot akan terbentuk, yakni AA, Aa, dan aa, masing-masing dengan frekuensi p2,  2pq, dan q2.

Tabel. 1. Pembentukan zigot pada kawin acak

Oleh karena frekuensi genotipe zigot telah didapatkan, maka frekuensi alel pada populasi zigot atau populasi generasi keturunan dapat dihitung. Fekuensi alel A = p2 + ½ (2pq) = p2 + pq = p (p + q) = p. Frekuensi alel a = q2 + ½ (2pq) = q2 + pq = q (p + q) = q. Dengan demikian, dapat dilihat bahwa frekuensi alel pada generasi keturunan sama dengan frekuensi alel pada generasi tetua.

Kita ketahui bahwa frekuensi gene pool dari generasi ke generasi pada waktu ini (populasi hipotesis) adalah 0,9 dan 0,1; dan perbandingan genotip adalah 0,81; 0,81; dan 0,01. Dengan angka – angka ini kita akan mendapatkan harga yang sama pada generasi berikutnya. Hasil yang sama ini akan kita jumpai pada generasi seterusnya, frekuensi genetis dan perbandingan genotip tidak berubah. Dapat kita simpulkan bahwa perubahan evolusi tidak terjadi. Hal ini dapat diketahui oleh Hardy (1908) dari Cambrige University dan Weinberg dari jerman yang bekerja secara terpisah. Secara singkat dikatakan di dalam rumus Hardy-Weinberg

“Di bawah suatu kondisi yang stabil, baik frekuensi gen maupun perbandingan genotip akan tetap (konstan) dari generasi ke generasi pada populasi yang berbiak secara seksual”

KONDISI YANG DIPERLUKAN UNTUK KESEIMBANGAN GENETIS

Perlu diteliti apakah yang dimaksud dengan kondisi pada hokum Hardy – Weinberg, sehingga menyebabkan gene pool dari suatu populasi berada di dalam keseimbangan genetis. Kondisi tersebut digambarkan sebagai berikut:

• Populasi harus cukup besar, sehingga suatu faktor kebetulan saja tidak mungkin mengubah frekuensi genetis secara berarti.
• Mutasi tidak boleh terjadi, atau harus terjadi keseimbangan secara mutasi.
• Harus tidak terjadi emigrasi dan imigrasi.
• Reproduksi harus sama sekali sembarang (random).

Secara teoritis, suatu populasi harus begitu besar sehingga dapat dianggap bukan merupakan faktor penyebab dari perubahan frekuensi genetis. Dalam kenyataan, tidaklah ada populasi yang besarnya tidak terbatas, tetapi beberapa populasi alami dapat cukup besar sehingga perubahan sedikit saja tidak cukup menjadi penyebab dari perubahan yang berarti pada frekuensi genetis gene pool mereka.

Suatu populasi produktif yang terdiri lebih dari 10.000 anggota yang dapat berbiak, mempunyai kemungkinan besar tidak dipengaruhi secara berarti oleh perubahan sembarang, yang dapat menuju kepada lenyapnya suatu alel dari gene pool, meskipun alel itu merupakan alel superior. Di dalam populasi yang demikian, ternyata hanya terdapat sangat kecil alel yang mempunyai frekuensi antara, rupanya semua alel itu mempunyai kecenderungan untuk hilang dengan segera atau tertahan sebagai satu – satunya alel yang ada. Dengan perkataan lain, populasi kecil mempunyai kecenderungan besar untuk menjadi homozigot, sedangkan populasi besar cenderung untuk lebih bermacam – macam.

Jadi suatu kesempatan dapat menyebabkan perubahan evolusi di dalam populasi kecil, tetapi perubahan ini kadang – kadang disebut juga genetic drift atau pergeseran genetis tidak dipengaruhi secara besar oleh adaptivitas relative dari berbagai gen. Hal ini disebut sebagai evolusi pertengahan (intermediate evolution). Syarat kedua bagi keseimbangan mutasi mungkin tidak dijumpai pada suatu populasi.

Mutasi selalu terjadi, tidak ada suatu cara apapun untuk mencegahnya. Hampir semua gen mungkin mengalami mutasi sekali pada 50.000 sampai 10.000 pembelahan, kecepatan mutasi pada berbagai macam gen berbeda. Sangat jarang mutasi alel dengan sifat sama dapat sampai mencapai keseimbangan. Jadi jumlah mutasi maju jarang sekali sama dengan mutasi balik di dalam suatu kesatuan waktu. Contoh mutasi alel A ke alel a adalah mutasi maju, sedangkan mutasi dari a ke A adalah mutasi mundur.

Kecepatan dari kedua mutasi ini jarang sekali akan terjadi dalam keadaan yang sama– sama betul sama, salah satu mutasi yang akan terjadi lebih sering. Tekanan mutasi ini akan cenderung untuk menyebabkan pergeseran perlahan – lahan pada frekuensi genetis di dalam populasi. Alel yang lebih stabil akan cenderung untuk bertambah frekuensinya, sedangkan alel yang mudah bermutasi akan cenderung untuk berkurang frekuensinya, kecuali kalau ada faktor lain yang mengubah tekanan mutasi ini. Meskipun tekanan mutasi selalu ada, tetapi mungkin sekali bahwa ini merupakan faktor utama yang dapat menghasilkan perubahan pada frekuensi genetis di dalam suatu populasi. Mutasi berjalan begitu lambat sehingga kalau bereaksi secara tunggal akan membutuhkan waktu yang lama sekali untuk menimbulkan suatu perubahan yang nyata (kecuali dalam hal poliploid). Mutasi terjadi secara sembarang (random) dan seringkali cenderung untuk mengarah pada jurusan yang berbeda dari faktor – faktor lain yang menyebabkan organism sesungguhnya harus berevolusi.

Mutasi mempertinggi variabilitas sehingga dengan demikian merupakan bahan (raw material) yang segera ada untuk evolusi, tetapi jarang menentukan arah atau sifat dari perubahan evolusi.

Kalau gene pool harus dalam keadaan seimbang, sudah barang tentu imigrasi dari populasi lain tidak boleh terjadi kalau hal ini akan menyebabkan terjadinya pemasukan gen baru. Hilangnya gene pool secara emigrasi harus tidak boleh terjadi. sebagian besar populasi alami mungkin paling sedikit mengalami migrasi genetis di dalam jumlah yang sangat kecil, dan faktor ini menambah terjadinya variasi yang cenderung untuk mengacaukan keseimbangan Hardy-Weinberg. Sangat disangsikan akan adanya suatu populasi yang bebas dari migrasi genetis dan pada beberapa kejadian dimana migrasi genetis terjadi, hal ini terjadi begitu kecil sehingga dapat diabaikan sebagai faktor yang menyebabkan pergeseran frekuensi genetis. Itulah sebabnya dapat kita simpulkan bahwa syarat ketiga untuk keseimbangan genetis kadang – kadang terjadi di alam.

Kondisi untuk keseimbangan genetis di dalam populasi adalah perkembangbiakan atau reproduksi yang random. Reproduksi atau perkembangbiakan tidak hanya bertanggung jawab atas kelangsungan reproduksi dari suatu populasi. Seleksi pasangan, efisiensi dan frekuensi proses perkawinan, fertilitas, jumlah zigot yang terjadi pada setiap perkawinan, prosentase zigot yang menuju kea rah pertumbuhan embrio dan kelahiran berhasil, kemampuan hidup keturunan sampai mencapai umur berbiak. Hal tersebut mempunyai pengaruh langsung pada keturunannya dalam arti keselamatan atau efisiensi dari reproduksi. Bila reproduksi merupakan sesuatu yang sama sekali random, maka semua faktor yang mempengaruhi harus random, yakni tidak terganggu dari genotip.

Keadaan tersebut di atas mungkin tidak dijumpai pada suatu populasi. Faktor – faktor tersebut mungkin selalu berhubungan dengan genotip, yakni genotip dari organisme yang mempengaruhi pasangannya dan semua hal yang disebutkan di atas. Secara singkat dapat dikatakan bahwa tidak ada aspek reproduksi yang sama sekali tidak mempunyai hubungan dengan genotip.

Reproduksi tidak sembarang (nonrandom) adalah hokum umum. Reproduksi di dalam arti luas adalah seleksi alam. Jadi seleksi selalu bekerja pada semua populasi. Sehingga kalau kita simpulkan, empat kondisi yang diperlukan untuk keseimbangan genetis yang diusulkan oleh hokum Hardy-Weinberg adalah:

• Ditemukan pada populasi besar.
• Tidak pernah dijumpai mutasi.
• Tanpa migrasi.
• Reproduksi random tidak pernah dijumpai.

Suatu keseimbangan yang lengkap di dalam gene pool tidak pernah dijumpai, perubahan secara evolusi adalah sifat – sifat fundamental dari kehidupan suatu populasi.

Page 2