Mekanisme Evolusi

Secara kebetulan, Charles Darwin (perumus teori seleksi alam) hidup satu masa dengan Gregor Mendel (perumus teori pewarisan gen). Teori Darwin diumumkan tahun 1858, sedangkan teori Mendel dipublikasikan tahun 1868. Kedua teori ini saling terpisah awal mulanya. Namun terbukti kemudian, teori seleksi alam memerlukan genetika untuk menerangkan mekanisme seleksi alam.

Secara singkat, seleksi alam adalah mekanisme evolusi yang diterangkan oleh Darwin. Namun, jalannya seleksi alam adalah dengan seleksi fungsi gen. Gen yang tidak dapat menjalankan fungsinya akan terseleksi negatif. Dengan kata lain, evolusi terjadi melalui perubahan frekuensi gen di dalam populasi. Keterangan di bawah ini menguraikan mekanisme evolusi.

Anggun Gen (Kolam Gen atau ‘Gene PooF)

Anggun gen atau gene pool adalah jumlah total alel di dalam semua individu yang menyusun populasi. Frekuensi gen-gen di dalam populasi sendiri bersifat tetap, tidak mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Secara teoretik, anggun gen pada populasi tidak berubah (tidak berevolusi), dan tetap ada secara setimbang (konstan = tetap) dari generasi ke generasi. Sebagai contoh, sepasang individu heterozigot (Aa dan Aa) merupakan 'pengantin' di dalam 

sebuah pulau kosong. Frekuensi alel A dan a mula-mula adalah 50% dan 50%. Jika mereka beranak, anak mereka 75% dominan dan 25% resesif, tetapi (periksalah dengan diagram) jumlah alel A dan a tetap 50% dan 50%. Jika keturunan mereka kawin sesamanya, jumlah alel A dan a ini akan tetap konstan di dalam populasi keturunan sepasang heterozigot tersebut. Demikianlah dari waktu ke. waktu alel A dan a tetap konstan 50% masing-masing. Keadaan tetap konstan ini mentaati hukum Hardy-Weinberg.

Hukum Hardy-Weinberg dilukiskan dalam rumus matematika berikut.

Persamaan Hardy-Weinberg:

(p+q)² =1

p² + 2pq + q² =1

AA + 2Aa + aa =1
p = frekuensi alel dominan di dalam populasi
q = frekuensi alel resesif di dalam populasi

Syarat Berlakunya Hukum Hardy-Weinberg

Hukum kesetimbangan frekuensi alel pada anggun gen dalam populasi hanya berlaku di bawah syarat-syarat tertentu. Syarat-syarat tersebut adalah sebagai berikut.

1. Ukuran populasi cukup besar. Populasi dengan jumlah individu yang besar dengan mudah memenuhi syarat hukum kesetimbangan frekuensi gen menurut Hardy- Weinberg. Ini tidak sulit untuk dimengerti karena populasi yang besar dapat mempertemukan jodoh tiap- tiap pasangan alel secara acak. Dengan kata lain dalam populasi besar, frekuensi alel A dan a masing-masing 50% dapat dipertahankan dengan mudah karena pola kawin sesama anggota dapat terjadi secara acak.
2. Populasi tersebut terisolasi (tidak ada yang berpindah tempat). Bila populasi kecil dan tidak terisolasi, dengan mudah kita memahami adanya perubahan frekuensi gen bila ada anggotanya yang pindah tempat, apalagi yang pindah tempat (bermigrasi) itu adalah genotip tertentu, misalnya (aa). Jika dalam jumlah besar (aa) bermigrasi tentu akan memperbesar frekuensi A dalam populasi dan memperkecil frekuensi a dalam populasi.
3. Jumlah mutasi (A —> a) setimbang dengan (a —> A). Dengan kata lain, mutasi yang setimbang tidak mengubah kesetimbangan anggun gen. Mutasi yang tidak setimbang karenanya akan mengubah frekuensi gen dalam populasi.
4. Perkawinan terjadi secara acak. Jangan keliru konsep perkawinan acak dengan perkawinan sengaja tidak memilih. Anak-anak SMA cenderung memilih mereka yang cantik sebagai pacar. Sebutlah fenotip cantik adalah sifat genotip yang menurun. Kalau semua siswa memilih anak cantik tidak berarti perkawinan tidak acak, perkawinan acak di sini lebih kepada alel yang tidak dipilih secara sengaja. Jadi, bagi alel golongan darah 1°, perkawinan memilih gadis cantik tidak ada hubungannya dengan keacakan, karena fenotip cantik tidak ada hubungannya dengan alel 1°. Kebetulan cantik memang bukan genotip yang sifatnya menurun.
5. Kemampuan reproduksi antar individu (AA, Aa, dan aa) adalah sama. Ada kalanya untuk kasus tertentu mutan resesif meskipun hidup bersifat steril. Jika demikian tentu alel steril tidak menurunkan sifat genetiknya kepada keturunan karena steril.

Lalu, mengapa terjadi evolusi? Evolusi biologi (yaitu perubahan frekuensi gen di dalam populasi) terjadi karena syarat-syarat berlakunya hukum Hardy-Weinberg di atas tidak berlaku dalam kejadian alam sebagaimana akan diterangkan berikut.

1. Perubahan anggun gen karena kebetulan, terutama ini berlaku bila populasi itu ukurannya kecil. Contohnya lihat pada perubahan frekuensi populasi Biston betularia yang diuraikan pada halaman 260.
2. Terjadi arus gen (migrasi = perpindahan) penduduk secara tidak seimbang.
3. Mutasi tidak seimbang, menyebabkan munculnya alel baru, atau menyebabkan perubahan keseimbangan frekuensi alel (gen) di dalam populasi.
4. Perkawinan yang tidak acak menyebabkan perubahan frekuensi gen. Salah satu contoh klasik dapat kalian amati pada warna bulu ayam hutan jantan. Kalau kalian amati ayam hutan jantan, kalian lihat warna dan bentuk jengger, paruh, dan warna bulu leher yang seragam. Mengapa? Sifat-sifat yang tampak ini unggul secara genetik karena lebih tahan terhadap penyakit dan memiliki daya tahan unggul lainnya. Ini mempengaruhi pola perkawinan mereka. Pada waktu musim kawin ayam jantan yang tidak memiliki daya tahan kejantanan yang tinggi akan kalah bertarung dan tidak mendapat jodoh. Karena itu terjadi perkawinan memilih.

Jadi, seleksi alam dapat digambarkan dengan bagan berikut.

Seleksi alam --> menghasilkan ketidakseimbangan genetik --> menyebabkan perubahan adaptif --> menyebabkan evolusi

Empat faktor perubahan frekuensi gen di dalam populasi di atas disebut faktor-faktor penyebab evolusi mikro (faktor penyebab terjadinya penyimpangan Hukum Hardy- Weinberg). 

Contoh Evolusi Mikro

Ngengat Biston betularia bersayap gelap dan bersayap terang

Salah satu contoh model evolusi mikro adalah perubahan frekuensi gen-gen pada ngengat Inggris, Biston betularia. Ada dua macam ngengat Biston, yaitu yang bersayap gelap dan terang. Pada masa sebelum industri meningkat jumlahnya di Inggris, ngengat bersayap terang jumlahnya lebih banyak dibandingkan ngengat bersayap gelap. Hal ini terjadi karena pohon berlumut kerak yang terang akan melindungi ngengat bersayap terang. Akibatnya, ngengat gelap akan lebih mudah dimakan (diseleksi) oleh predator. Saat jumlah industri meningkat di Inggris, jelaga cerobong asap merusak lumut kerak di pohon. Akibatnya, kulit pohon menjadi berwarna gelap. Hal tersebut menyebabkan ngengat bersayap gelap lebih terlindungi dari predator, sehingga terjadi perubahan frekuensi ngengat warna gelap lebih dominan dalam lingkungan berjelaga.

Macam-macam Seleksi Alam pada Evolusi Mikro

Pada evolusi mikro terjadi tiga macam seleksi alam, yaitu sebagai berikut.

1. Seleksi alam yang menyeimbangkan alel rata-rata. AleJ- alel ekstrim yang tidak tahan terhadap seleksi alam akan punah. Yang dapat hidup adalah alel sifat rata-rata dalam populasi.
   Contoh : Burung pelatuk rata-rata mematuk batang pohon untuk memakan larva.
2. Seleksi alam yang membagi atau memecah spesies menjadi dua spesies dengan sifat ekstrim.
   contoh : Burung finch dengan paruh tipis dan Burung finch dengan paruh tebal
3. Seleksi alam yang mengarahkan. Perhatikan Gambar
   Contoh : Bakteri yang tahan obat antibi( dapat hidup kebal obat-obatan

Pengaruh Seleksi Alam terhadap Variasi

Variasi adalah keanekaragaman individu dalam suatu spesies. Variasi disebabkan oleh:

1. Variasi lingkungan, misalnya kulit hitam karena selalu berjemur matahari, kaki lebar dan kokoh karena mengayuh becak.
2. Variasi genetis, disebabkan karena faktor keturunan. Contohnya, rambut keriting (bukan karena masuk salon, tetapi karena orang tuanya atau kakeknya ada yang keriting).

Macam-macam variasi genetis yaitu poligeni, polimorfisme, dan cline. Poligeni adalah variasi kontinum yang disebabkan oleh banyak gen mempengaruhi satu fenotip. Contohnya warna kulit, disebabkan oleh banyak gen yang mempengaruhi. Polimorfisme adalah variasi yang disebabkan oleh aneka alel dalam satu gen. Contohnya golongan darah A, B, AB, dan O. Cline adalah perubahan genetis disebabkan oleh karakter menurun sepanjang perbedaan geografis yang berbeda secara kontinum. Variasi genetik disebabkan oleh antara lain mutasi, rekombinasi seksual, dan pindah silang kromosom.

Seleksi alam cenderung mengurangi variasi. Mengapa demikian? Spesies yang terancam punah biasanya karena variasi berkurang. Tidak semua variasi genetis dapat diseleksi secara alami, karena adanya seleksi netral dan hasilnya adalah variasi netral.

Teori Evolusi Sintetis

Teori evolusi yang dianut dewasa ini bukanlah semata- mata teori Darwin. Ini karena teori Darwin ternyata memiliki keterbatasan. Keterbatasan teori Darwin adalah sebagai berikut.

1. Mekanisme seleksi alam tidak selalu berjalan. Alasannya, karena setiap mutasi yang menghasilkan variasi genetik tidak selalu dibebani dengan seleksi alam. Ada mutasi yang tidak dibebani seleksi alam. Mutasi demikian dinamakan mutasi netral. Mutasi netral menghasilkan variasi netral. Contoh variasi netral adalah aneka ragam protein enzim meskipun tergolong dalam satu fungsi katalitik. Contoh yang lain adalah golongan darah. Teori evolusi netral pertama kali dikatakan oleh Kimura (ahli biologi molekul dari Jepang) pada tahun 1976. Evolusi netral banyak terjadi pada level molekuler kehidupan.
2. Sewaktu Darwin menulis teorinya, Genetika juga baru "lahir". Darwin tidak menjelaskan mekanisme evolusi secara genetis. Padahal Genetika dewasa ini merupakan penyangga utama teori evolusi Darwin (sebagaimana diterangkan dengan perubahan frekuensi gen di atas).
3. Sewaktu Darwin memunculkan teori evolusi, Paleontologi belum berkembang pesat seperti sekarang, sehingga apa yang dikatakan Darwin sebagai mata rantai yang hilang (missing lirik), kini diketemukan lebih baik.
4. Dewasa ini teori evolusi lebih dikuatkan dengan bukti- bukti homologi molekuler (terutama DNA dan protein). Keduanya merupakan molekul pembawa informasi genetik yang dianggap menjadi perekam kejadian evolusi. Jadi, homologi molekul lebih akurat.
5. Atas dasar fakta-fakta perkembangan Biologi pasca evolusi di atas, para ahli Evolusi dewasa ini menganggap bahwa evolusi biologi bukan hanya semata- mata didasari teori Darwin, tetapi juga teori evolusi pasca Darwin yang semuanya dirangkum dalam satu teori yang dinamakan teori sintetis.