MAKALAH MAKALAH
untuk Memenuhi Tugas Matakuliah untuk Memenuhi Tugas Matakuliah
Evolusi Molekuler Evolusi Molekuler yang Dibimbing oleh Prof. Dr. agr. H.
yang Dibimbing oleh Prof. Dr. agr. H. Mohamad Amin, M.SiMohamad Amin, M.Si
Oleh Oleh Lely
Lely Mardiyanti Mardiyanti NIM NIM 170341864541703418645488 Riza
Riza Nurhemi Nurhemi N. N. NIM NIM 170341864561703418645611
The Learning University The Learning University
UNIVERSITAS NEGERI MALANG UNIVERSITAS NEGERI MALANG
PASCASARJANA PASCASARJANA S2 PENDIDIKAN BIOLOGI S2 PENDIDIKAN BIOLOGI Februari 2018 Februari 2018
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Penyusunan Makalah
Evolusi dalam kajian biologi 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. Sifat-sifat yang menjadi dasar evolusi ini dibawa oleh gen yang diwariskan kepada keturunan suatu makhluk hidup dan menjadi bervariasi dalam suatu populasi. Ketika organisme bereproduksi, keturunannya akan mempunyai sifat-sifat yang baru. Sifat baru dapat diperoleh dari perubahan gen akibat mutasi ataupun transfer gen antar populasi dan antar spesies. Pada spesies yang bereproduksi secara seksual, kombinasi gen yang baru juga dihasilkan oleh rekombinasi genetika, yang dapat meningkatkan variasi antara organisme. Evolusi terjadi ketika perbedaan-perbedaan terwariskan ini menjadi lebih umum atau langka dalam suatu populasi.
Evolusi didorong oleh dua mekanisme utama, yaitu seleksi alam dan hanyutan genetik. Seleksi alam merupakan sebuah proses yang menyebabkan sifat terwaris yang berguna untuk keberlangsungan hidup dan reproduksi organisme menjadi lebih umum dalam suatu populasi dan sebaliknya, sifat yang merugikan menjadi lebih berkurang. Hal ini terjadi karena individu dengan sifat-sifat yang menguntungkan lebih berpeluang besar bereproduksi, sehingga lebih banyak individu pada generasi selanjutnya yang mewarisi sifat-sifat yang menguntungkan ini. Setelah beberapa generasi, adaptasi terjadi melalui kombinasi perubahan kecil sifat yang terjadi secara terus menerus dan acak ini dengan seleksi al am. Sementara itu, hanyutan genetik merupakan sebuah proses bebas yang menghasilkan perubahan acak pada frekuensi sifat suatu populasi. Hanyutan genetik dihasilkan oleh probabilitas apakah suatu sifat akan diwariskan ketika suatu individu bertahan hidup dan bereproduksi.
Walaupun perubahan yang dihasilkan oleh hanyutan dan seleksi alam kecil, perubahan ini akan berakumulasi dan menyebabkan perubahan yang substansial pada organisme. Proses ini mencapai puncaknya dengan menghasilkan spesies
yang baru. Dan sebenarnya, kemiripan antara organisme yang satu dengan organisme yang lain mensugestikan bahwa semua spesies yang kita kenal berasal dari nenek moyang yang sama melalui proses divergen yang terjadi secara perlahan ini.
1.2. Tujuan Penyusunan Makalah
Berdasarankan latar belakang yang telah dipaparkan, tujuan dari penulisan makalah ini yakni sebagai berikut.
1.2.1. Mendeskripsikan tentang pengertian evolusi
1.2.2. Mendeskripsikan tentang sejarah teori evolusi berdasarkan kurun waktu beserta perkembangan pemikiran dari masing-masing ilmuan tentang teori
3 BAB II
ISI
2.1. Pengertian Evolusi
Evolusi merupakan ilmu yang mempelajari perubahan yang berangsur-angsur menuju kearah yang sesuai dengan masa dan tempat. Teori evolusi mempelajari proses perubahan yang terjadi pada makhluk hidup. Teori evolusi merupakan teori yang dinamis, selain itu penting dalam biologi juga dalam perkembangan teknologi (Widodo et al., 2003:1). Seiring dengan perkembangan
zaman, teori evolusi juga berkembang.
2.2. Sejarah Teori Evolusi Berdasarkan Kurun Waktu 2.2.1. Masa Teori Fixisme
Para ahli hingga abad ke-18 dan sebelumnya, beranggapan bahwa suatu jenis organisme adalah tetap dan tidak mengalami perubahan. Makhluk hidup yang
sempurna adalah yang stabil dan tidak mengalami perubahan. Penyempurnaan terjadi karena adanya kekuatan supernatural, sehingga terdapat keanekaragaman. Pada masa tersebut tidak dipersoalkan mengenai hubungan kekerabatan antar organisme. Penganut teori ini adalah Aristoteles, Plato, Anthony van Leeuwenhoek, Carolus Linnaeus, dan lain-lain (Widodo et al., 2003:1-2).
2.2.2. Masa Teori J.B. Lamarck
Pada perkembangan berikutnya, manusia mulai menyadari bahwa antar makhluk hidup tidak sama satu dengan lainnya. Pendapat ini berlandaskan pernyataan bahwa tidak ada satu pun makhluk hidup yang identik walaupun kembar satu ovum. Oleh karena itu, timbul masalah tentang sumber perbedaan te rsebut. J.B Lamarck mencoba menjelaskan perbedaan antar organisme dengan mengemukakan bahwa suatu organisme berubah sesuai dengan kebiasaan sewaktu ia hidup dan perubahan (sifat perolehan) akan diwariskan ke generasi berikutnya. Lamarck mengemukakan bahwa latihan adalah salah satu mekanisme adaptasi, sedangkan perubahan yang terjadi adalah salah satu proses transformasi. Teori Lamarck ini
hidup dengan lingkungannya (Widodo et al., 2003:2). Ilustrasi contoh klasik teori evolusi lamarck tentang pertumbuhan leher panjang pada jerapah dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Ilustrasi Contoh Klasik Teori Evolusi Lamarck Tentang Pertumbuhan Leher Panjang pada Jerapah dan Perbedaannya dengan Teori Evolusi Jerapah oleh Darwin (Sumber: Raven & Johnson, 2002:422)
2.2.3. Masa Teori Evolusi Darwin
Darwin telah mengumpulkan fakta yang menunjukkan bahwa evolusi organik terjadi di lingkungan makhluk hidup, dan atas dasar fakta tersebut. Darwin merumuskan wawasan tentang seleksi alam. Seleksi alam sebagai suatu peristiwa yang menjelaskan bagaimana terjadinya evolusi oganik (mekanisme evolusi). Tertuang dalam bukunya yang berjudul: The Origin of Species by Means of Natural
5
Selection or The Preservation of Favoured Races yang menjelaskan bahwa “siapa yag kuat dialah yang menang” (Widodo et al., 2003:2-3) yang diilustrasikan dengan Bottle Neck Effect seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Bottle Neck E ffect Menggambarkan Bagaimana Muncul Individu yang Sintas (Sumber: Reeceet el.,2011)
Keanekaragam individu yang dengan ciri yang berbeda satu dengan yang lainnya menentukan keberhasilan perjuangan untuk hidup. Hal ini berarti bahwa individu yang memiliki ciri-ciri yang cocok dengan lingkungannya atau yang mampu menyesuaikan diri dengan lingkungannyalah yang akan mampu bertahan hidup dan mampu mewariskan sifatnya ke generasi berikutnya. Sedangkan individu yang tidak mampu bertahan atau menyesuaikan diri dengan lingkungannya akan tersisih dari generasi ke generasi yang di contohkan dengan variasi paruh pada Finch Galapagos di Gambar 3.
Meskipun teori ini banyak ditentang oleh orang awam, namun para ahli ilmu pengetahuan di dunia yakin bahwa teori Evolusi menurut Darwin merupakan satu-satunya penjelasan yang paling rasional. Kelemahan dari t eori ini adalah tidak dapat menjelaskan dari mana timbulnya keanekaragaman (Widodo et al., 2003:2-3). 2.2.4. Masa Teori Genetika
Jawaban yang benar tentang timbulnya keanekaragaman baru diketahui setelah enam tahun, yaitu oleh seorang ahli dalam bidang genetika, Johann Gregor Mendel, mengemukakan bahwa teori genetika yang menyangkut adanya sejumlah sifat yang dikode oleh satu macam geb. Teori genetika dapat menerangkan proses persamaan dan variasi diturunkan dan juga dapat menjelaskan asal sumber
munculnya keanekaragaman tersebut (Widodo et al ., 2003:3).
Gambar 4. Hasil Eksperimen Mendel terhadap Varietas Pisum Sativum (Ercis) dengan Menyilangkan Tumbuhan Berwarna Merah Dikawinkan dengan Tumbuhan Berwarna Putih Menghasilkan Tumbuhan Berbunga Merah atau Ungu (Sumber: Hickman, 2001)
7
Hasil eksperimen terhadap berbagai varietas Pisum sativum (ercis). Pembatasan dua induk tumbuhan yang berbeda varietasnya dapat menghasilkan ciri-ciri baru pada keturunannya. Peristiwa pembatasan atau hibridisasi dapat dipandang sebagai suatu petunjuk evolusi. Tumbuhan berwarna mer ah dikawinkan dengan tumbuhan berwarna putih menghasilkan tumbuhan berbunga merah atau ungu. Apa yang dikemukakan oleh darwin mengenai adanya variabilitas, menjadi penting dengan bantuan genetika. Di dalam ilmu genetika menunjukkan adanya variasi generik yang mempunyai arti penting dalam menjelaskan evolusi, sebab variasi genetik inilah yang menjelaskan timbulnya ciri-ciri baru yang bisa diwariskan pada generasi berikutnya (inhereted charecterics). Tetapi pekerjaan Mendel ini baru mendapatkan pengakuan pada permulaan abad ke 20 dan disadari kegunaannya untuk menerangkan teori lain (Widodo et al ., 2003:4). Adapun hasil percobaan yang dilakukan oleh Mendel tersebut, diilustrasikan pada Gambar 4.
Selain Mendel pada masa ini juga ada beberapa tokoh penting yang membawa pemahaman teori evolusi ditijau dari segi genetika salah satunya adalah Hugo de Vries. De Vries, mengemukakan bahwa evolusi disebabkan adanya mutasi pada makhluk hidup. De Vries melengkapi gagasannya dengan hasil pengamatan terhadap tumbuhan Oenothera lamarckiana yang ternyata dan hasil perkawinannya menghasilkan keturunnya yang mengalamai mutasi dan menghasilkan spesies baru. Pada beberapa spesies baru ini dijumpai perubahan kromosom yaitu triploid, tetraploid, atau aneuploid. Sebagian spesies baru menunjukkan susunan gen-gen resesif yang homozigot (Widodo et al ., 2003:4). Adapun hasil eksperimen De Vries dapat dilihat pada ilustrasi Gambar 5.
Gambar 5. Ilustrasi Hasil Eksperimen Hugo de Vries: Ketika O. Lamarckian melakukan penyerbukan dan benihnya dibiarkan tumbuh, sebagian besar tana man F1 mirip dengan parental, namun beberapa tanaman berbeda. Tanaman yang berbeda juga melakukan penyerbukan dan saat bibit mereka ditaburkan, sebagian besar tanamannya mirip dengan parental sementara beberapa tanaman lainnya berbeda. Tanaman ini tampaknya merupakan spesies baru (Sumber: Samiksha di http://www.yourarticlelibrary.com/mutation/mutation-theory-mutation-theory-of-evolution-by-hugo-de-vries/12255)
Hunt Morgan seorang pemenang hadiah nobel menunjukan adanya mutasi pada Drosophila. Mutan Drosophila tersebut memiliki kelainan yang merugikan
makhluk hidup tersebut misalnya cacat pada sayap, mata, wanta tubuh, bahkan beberapa mutasi bersifat letal (Widodo et al ., 2003:4) yang diilustrasikan pada
Gambar 6.
Gambar 6. Ilustrasi Mutan Drosophila pada Percobaan Hunt Morgan (Sumber: Hales et al.,
9
Mutasi mungkin terjadi dalam proses replikasi kromosom dan gen-gen saat pembentukan sel-sel baru dari sel induk. Sehingga dapat dimengerti bahwa kemungkinan gen-gen pada sel anak tidak seluruhnya identik dengan sel induk. Dan hasil penelitian ini dapat diterima pendapat bahwa mutasi yang memiliki nilai terhadap kejadian evolusi adalah mutasi gen dan mutasi mutasi kromosom. Selain itu mutasi tersebut adalah mutasi yang menguntungkan, yang mengakibatkan keturunan memiliki ciri-ciri yang lebih baik sehingga lolos dari seleksi alam. Sehingga walaupun jumlah makhluk hidup yang mengalami mutasi yang menguntungkan sedikit, nantinya akan berlipat ganda jumlahnya dalam generasi benkutnya (Widodo et al ., 2003:4).
2.2.5. Masa Neo-Darwinian
Pandangan yang mengatakan peristiwa seleksi alam bukanlah sebab utama evolusi organik, tetapi hanya berperan sebagai faktor yang menentukan arah perubahan tersebut, dan juga merupakan faktor penuntun, adalah hasil pengembangan dan penyempurnaan Teori Seleksi Alam Darwin yang dikenal sebagai Neo-Darwinisme. Pada periode ini, para ahli menemukan bahwa ilmu genetika sangat perlu dalam menerangkan proses evolusi (Widodo et al ., 2003:4).
Gambar 7. Ilustrasi Konsep Neo-Darwinisme (Sumber: Noble, 2015:8)
Ilmuwan yang bernama Johansen (1909) menunjukkan bahwa peristiwa seleksi alam tidak akan berpengaruh terhadap populasi pada berbagai generasi turunan; populasi tidak akan berubah karena peristiwa seleksi alam. Beberapa ahli
genetika berpendapat bahwa justru peristiwa mutasi dapat digunakan untuk menjelaskan peristiwa evolusi. Jadi peristiwa seleksi alam bukan merupakan penyebab evolusi, namun hanya sebagai faktor yang mengukuhkan varian-varian yang sesuai dan bukan merupakan faktor yang menjadi sebab timbulnya varian-varian baru (Widodo et al ., 2003:5). Konsep neo-Darwinisme dapat dilihat pada Ilustrasi Gambar 7.
2.2.6. Masa Evolusi Modern
Pada masa ini para ilmuwan mulai berpikir untuk mengadakan pendekatan molekuler fisiologis, perkembangan dan banyak pendekatan lainnya terhadap teori evolusi. Penggunaan pendekatan ini misalnya dilakukan dengan cara membandingkan protein darah dari spesies yang berbeda dengan cara kromatografi atau elektroforesis (Widodo et al ., 2003:5), contohnya seperti pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil Elektroforesis Darah Spesies yang Berbeda (Sumber: Praharini, 2013)
Konsep evolusi tidak hanya dikembangkan dengan mengandalkan ilmu genetika namun juga tinjauan tentang struktur DNA. Saat ini telaah tentang DNA mengungkapkan bahwa ada mekanisme perubahan pada tingkat molekul DNA, sehingga membawa pemahaman yang lebih baik pada proses perubahan organisasi makhluk hidup. Selain itu juga ditemukan adanya gen yang tidak banyak berubah selama proses evolusi. Sehingga dapat dilakukan perbandingan DNA untuk menentukan derajad persamaan antara spesies yang berbeda. Dengan demikian
11
dapatlah ditentukan bahwa suatu makhluk hidup memiliki kekerabatan dekat atau jauh terhadap makhluk hidup lainnya (Widodo et al ., 2003:5).
Pendekatan molekuler telah dilakukan oleh sekelompok peneliti dan Universitas California di Berkeley. Pada tahun 1987, para alih tersebut mengemukakan hasil analisis DNA mitokondria, menunjukkan bahwa DNA mitokondria manusia primitif terdapat di Afrika (Widodo et al ., 2003:5).
12 3.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari isi makalah ini meliputi.
3.1.1. Evolusi merupakan ilmu yang mempelajari perubahan yang berangsur-angsur menuju ke arah yang sesuai dengan masa dan tempat.
3.1.2. Pemikiran tentang teori evolusi selalu berubah dalam kurun waktu tiga abad lebih. Perubahan dasar pemikiran ilmuwan terhadap teori evolusi sesuai dengan kurun waktu adalah masa teori fixisme, masa teori J.B Lamarck, masa teori evolusi Darwin, masa teori genetika, masa Neo-Darwinian dan masa evolusi modern yang masing-masing perkembangannya dapat di lihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Ringkasan Perkembangan Teori Evolusi dari Waktu ke Watu Beserta Pemikiran Para Ilmuwannya
Masa Pendangan Para Ahli
Teori Fixisme Ilmuwan saat itu berpendapat setiap jenis makhluk hidup atau spesies yang sempurna adalah stabil tidak lagi mengalami perubahan
Teori J.B. Lamarck Ilmuwan saat itu berpendapat bahwa suatu organisme berubah sesuai dengan aktivitas ataupun kebiasaan sewaktu masih hidup dan perubahan/sifat perolehan tersebut ( acquired ) diwariskan kepada generasi berikutnya
Teori Darwin Dengan pendapat dari Darwin tentang seleksi Alam sebagai suatu peristiwa yang menjelaskan bagaimana terjadinya evolusi organik (mekanisme evolusi). Terdapat perbedaan keberhasilan untuk hidup yang tidak sama antar individu, kenyataan itu disebabkan adanya keanekaragaman individu yang memiliki ciri-ciri yang berbeda satu sama lainnya. Sehingga individu yang memiliki ciri-ciri yang cocok dengan lingkungannya lebih berhasil dalam “perjuangan untuk hidup”. Siapa yang kuat dialah yang menang, atau dalam istilah ilmiah dikenal dengan ungkapan “ survival of the fittest ”. Menurut teori ini, individu yang sesuai dengan keadaan alam atau yang dapat menyesuaikan diri sajalah yang dapat bertahan, sedangkan yang tidak sesuai akan mati. Teori Genetika Mendel dengan teori genetikanya dapat menerangkan bagaimana
persamaan dan variasi diturunkan dan juga dapat menjelaskan dari mana keanekaragaman tersebut timbul
Neo-Darwin Ilmuwan berpendapat bahwa peristiwa seleksi alam bukanlah sebab utama evolusi organik, tetapi hanya berperan sebagai fa ctor yang menentukan arah perubahan tersebut, dan juga merupakan faktor penuntun. Para ahli menemukan bahwa ilmu genetika sangat perlu dalam menerangkan proses evolusi.
Evolusi Modern Para ilmuwan mulai berpikir untuk mengadakan pendekatan molekuler, fisiologis, perkembangan dan banyak pendekatan lainnya terhadap teori evolusi
13
3.2. Saran
Adapun saran yang dapat penyusun sampaikan kepada para pembaca makalah ini meliputi.
3.2.1. Sebaiknya dalam mengkaji hipotesis dan jejak evolusi, dilakukan dengan berbagai macam pendekatan sehingga didapatkan hasil kajian yang banyak
untuk mengulas hipotesis dan jejak evolusi.
3.2.2. Sebaiknya dalam memaknai evolusi dan mengkaji teori evolusi beserta pemikiran ilmuwannya, maka diperlukan sebuah diskusi yang dilakukan secara bersama-sama dalam kelompok setelah melakukan kajian pada berbagai literature dan hasil penelitian.
14
Hales, K.G., Korey, C.A., Larracuente, A.M., & Roberts, D.M. 2015. Genetics on the Fly: A Primer on the Drosophila Model System. Genetics, 201:815
–
842.Hickman, C.P., Larry S. R., & Allan L. 2001. Integrated Principles of Zoology. (11thEdition). New Yok: America.
Noble, D.2015. Evolution Beyond Neo-Darwinism: a New Conceptual Framework. J. Exp. Biol , 218:7-13.
Praharini, D.L. 2015. Modul Pembelajaran Evolusi. Yogyakarta: UNY Press. Raven, P.H., & Johnson, G.B. 2002. Biology. (6th Edition). Boston: McGraw-Hill.
Halaman 422.
Reece, J.B., Urry, L.A., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., & Jackson, R.B. 2011. Campbell Biology. (9th Edition). San Francisco: Pearson Education, Inc., Pearson Benjamin Cummings.
Samiksha. Mutation Theory: Mutation Theory of Evolution by Hugo De vries’ . (Online). http://www.yourarticlelibrary.com/mutation/mutation-theory-mutation-theory-of-evolution-by-hugo-de-vries/12255, diakses tanggal 31 Januari 2018.
Widodo., Lestari, U., & Amin, M. 2003. Bahan Ajar Evolusi. Malang: FMIPA UM. Halaman 1-6.
