Evolusi merupakan kata yang berasal dari bahasa latin yang artinya ”membuka gulungan”  atau  ”membuka  lapisan”.  Kemudian  bahasa  itu  diserap  menjadi bahasa inggris evolution yang berarti perkembangan secara bertahap. Di dalam biologi, pengertian evolusi telah   mengalami perkembangan, menurut Darwinisme:  Evolusi  adalah  perubahan  bertahap  pada  rentang  waktu  yang sangat panjang (makro evolusi). Dengan berkembangnya genetika molekuler, para ilmuwan mengembangkan teori evolusi komprehensif yang menggabungkan Darwinisme dengan Mendelisme yang selanjutnya dikenal sebagai sintesis modern (modern synthesis).  Menurut sintesis modern: evolusi adalah perubahan frekuensi alel dari suatu populasi persatuan waktu (mikro evolusi) (Iskandar,2008)

Mekanisme Evolusi

Titik balik yang menentukan perkembangan dalam teori evolusi adalah kelahiran cabang ilmu biologi baru, yaitu Genetika Populasi. Ilmu ini menunjukkan tentang luasnya variasi genetik di dalam populasi dan mengenali arti penting dari perubahan sifat-sifat yang terakumulasi dari generasi ke generasi. Untuk memahami hubungan genetika populasi dengan evolusi, mari kita mulai dengan konsep spesies. Spesies adalah sekelompok individu sejenis yang mempunyai potensi untuk saling mengawini dan menghasilkan keturunan yang fertil di alam bebas. Sekelompok spesies yang hidup pada tempat dan waktu yang sama disebut populasi. 

Evolusi terjadi ketika ada perubahan di dalam struktur genetika dari suatu populasi. Untuk memahami bagaimana suatu populasi berubah, para ahli biologi mempelajari jenis dan jumlah gen dari suatu populasi. Kumpulan gen (gene pool) adalah seluruh alela dari seluruh gen yang terdapat dalam seluruh individu dari suatu populasi pada suatu periode tertentu. Proporsi relatif alela dalam suatu populasi dinyatakan dengan frekuensi alela. Struktur genetik suatu populasi ditentukan oleh frekuensi alel dan genotipnya.

Menurut teorema Hardy-Weinberg ”frekuensi alel dan genotip dalam  kumpulan gen suatu populasi tetap konstan selama beberapa generasi  kecuali kalau ada yang bertindak sebagai agen lain selain rekombinasi seksual”. Teorema Hardy- Weinberg menjelaskan suatu kumpulan gen yang berada dalam suatu kesetimbangan, yaitu suatu populasi yang tidak berevolusi. Nilai kesetimbangan dari frekuensi alel dan genotip yang dihitung berdasarkan persamaan Hardy- Weinberg memberikan dasar untuk melacak struktur genetik suatu populasi selama beberapa generasi. 

Jika frekuensi alel atau genotipnya menyimpang dari nilai yang diharapkan dari kesetimbangan Hardy-Weinberg, maka populasi tersebut dinyatakan sedang berevolusi. Dengan demikian, definisi evolusi pada tingkat populasi dapat dinyatakan sebagai ”perubahan frekuensi alel atau genotip populasi dari generasi ke generasi” atau ”perubahan dalam struktur genetik populasi”.  Karena  perubahan  dalam  suatu  kumpulan  gen  itu  adalah  evolusi dalam skala terkecil, maka keadaan ini secara khusus disebut sebagai mikroevolusi.

Kesetimbangan Hardy-Weinberg hanya dapat dipertahankan jika:

a. Ukuran   populasi   sangat   besar.   Dalam   populasi   yang   besar, hanjutan/pergeseran genetik (genetic drift) yang merupakan fluktuasi acak dalam kumpulan gen tidak akan mengubah frekuensi alel.

b.  Terisolasi dari populasi lain. Pada populasi yang terisolasi tidak akan ada aliran gen (perpindahan alel antar populasi akibat perpindahan individu atau gamet) yang dapat mengubah kumpulan gen.

c.   Tidak ada mutasi. Pengubahan satu alel menjadi alel lain akibat mutasi akan mengubah frekuensi alel dan genotip suatu populasi.

d.  Perkawinan acak. Dengan perkawinan acak frekwensi alel dan genotip akan mengikuti  hukum  pewarisan  sifat  Mendel,  sehingga  frekwensi  alel  dan genotip dapat dipertahankan tetap.

e.  Tidak ada seleksi alam. Jika potensi kelangsungan hidup dan keberhasilan reproduksi pada semua individu sama, maka frekwensi alel dan genotip akan tetap dari generasi ke generasi.

Kelima    syarat    yang    diperlukan    untuk    mempertahankan  kesetimbangan Hardy-Weinberg memberikan suatu framework untuk memahami mekanisme evolusi. Seperti telah dikemukakan di atas evolusi akan terjadi jika salah satu syarat tidak terpenuhi. Dengan demikian mekanisme dasar yang menyebabkan proses evolusi adalah seleksi alam, hanjutan/pergeseran genetik (genetic drift), aliran gen (gene flow), mutasi, dan perkawinan tidak acak. Berikut ini akan dkemukakan penjelasan mekanisme evolusi oleh masing-masing agen penyebab evolusi. 

a.  Seleksi Alam

Jika kita lihat populasi-populasi makhluk hidup di alam, maka kita akan menemukan bahwa setiap populasi terdiri atas individu-individu yang bervariasi. Beberapa varian mungkin menghasilkan lebih banyak keturunan dibanding yang lain. Keberhasilan yang berbeda dalam reproduksi ini adalah seleksi alam. Tentunya hal ini dipengaruhi oleh kemampuan individu yang tidak sama untuk bertahan hidup dan berproduksi. 

Menurut The American Heritage Science Dictionary, seleksi alam adalah suatu proses di mana organisme-organisme yang lebih baik penyesuaiannya terhadap lingkungan akan menghasilkan keturunan yang lebih banyak dibanding yang lain. Sebagai hasil dari seleksi alam, proporsi organisme  suatu spesies  dengan  karakteristik yang  bersifat  adaptif  terhadap lingkungan akan meningkat pada masing-masing generasi. Oleh karena itu, seleksi alam secara acak memodifikasi variasi asal dari ciri-ciri genetik suatu spesies sehingga alel-alel yang bersifat menguntungkan karena survive akan mendominasi, sedangkan alel-alel yang tidak menguntungkan akan berkurang. Menurut  Merriam-Webster’s  Medical  Dictionary,  seleksi  alam  adalah  suatu proses  alami  yang  akan  menghasilkan  individu  yang  survive  atau  kelompok terbaik yang sesuai dengan kondisi di mana mereka hidup dan ini sama pentingnya untuk mengabadikan kualitas genetik yang diinginkan dan untuk menghapus gen yang tidak diinginkan sebagai hasil dari rekombinasi atau mutasi gen.

Seleksi alam mengakibatkan alel diturunkan ke generasi berikutnya dalam jumlah yang tidak proporsional dengan frekuensi relatif generasi saat itu, sehingga mengubah kumpulan gen. Seleksi alam mengakumulasi dan mempertahankan genotip  yang  menguntungkan  dalam  suatu  populasi.  Pengaruh  seleksi  alam dalam penurunan frekuensi suatu sifat dalam suatu populasi berlangsung dengan tiga cara sebagai berikut:

1) Seleksi penstabilan (stabilizing selection), 

bekerja terhadap fenotip ekstrim dan menyukai varian antara yang lebih umum. Seleksi ini mengurangi variasi dan mempertahankan keadaan yang tetap pada suatu waktu tertentu untuk suatu fenotip khusus. Sebagai contoh bayangkan populasi kelinci yang panjang kakinya bervariasi.  Pada lingkungan yang di dalamnya terdapat anjing hutan, kelinci yang kakinya panjang akan tereliminasi karena mereka tidak dapat melintasi lubang-lubang kecil untuk melarikan diri dari anjing hutan. Kelinci yang kakinya pendek juga akan tereliminasi, karena mereka tidak dapat berlari cepat untuk menghindarkan diri dari anjing hutan. Hasilnya adalah populasi kelinci yang panjang kakinya sedang relatif lebih bertahan. Variasi kelinci akan berkurang dan populasi akan stabil.

2) Seleksi langsung (directional selection), 

seleksi ini menggeser keseluruhan susunan populasi dengan cara lebih menyukai salah satu varian yang ekstrim. Sebagai contoh jika di sebuah hutan terdapat populasi jerapah. Misalkan makanan jerapah adalah daun-daun sejenis pohon yang ukurannya  cukup  tinggi.  Proses  seleksi  tentu saja  ke  arah  leher  yang  lebih panjang.

3) Seleksi penganekaragaman (diversifying selection), 

menyeleksi sifat rata-rata dan lebih menyukai sifat yang ekstrim. Perhatikan ukuran biji populasi pohon oak, yang berkisar dari yang kecil hingga yang besar. Umpamakan suatu spesies tupai pemakan biji oak menyerbu hutan. Tupai-tupai itu tidak akan memakan biji yang kecil, sebab terlalu sulit untuk di tempatkan. Mereka juga tidak akan memakan biji yang besar sebab terlalu besar untuk dibawa. Setelah beberapa tahun, biji oak yang ukurannya sedang akan menghilang, tetapi biji yang ukurannya kecil dan besar akan survive dan berkecambah. Selanjutnya hutan oak tersebut akan memiliki pohon dengan dua ukuran biji yang berbeda.

Gambar  Cara seleksi alam dalam mempengaruhi penurunan frekuensi suatu sifat

(Sumber: Campbell, 2003) 

b.  Hanjutan/pergeseran genetik (genetic drift)

Hanjutan/pergeseran genetik adalah perubahan dalam frekuensi gen pada suatu populasi berukuran kecil akibat kejadian acak. Secara ideal suatu populasi harus berukuran   besar   agar   hanjutan/pergeseran   genetik   tidak   mempengaruhi kumpulan gennya. Pada umumnya hanjutan/pergeseran genetik disebabkan oleh bencana besar dan pembentukan koloni baru oleh sejumlah kecil individu. Bencana besar misalnya letusan gunung berapi dan tsunami dapat mengurangi ukuran populasi secara drastis. 

Akibatnya,  struktur genetik populasi kecil yang selamat mungkin tidak mewakili struktur populasi semula, situasi ini biasanya disebut sebagai efek leher botol (bottleneck effect). Dengan hilangnya sebagian besar alel dari kumpulan gen, maka efek leher botol dan hanjutan/pergeseran genetik yang diakibatkannya, akan mengurangi keanekaragaman genetik dalam suatu populasi. Efek leher botol dapat menjelaskan mengapa populasi cheetah memperlihatkan variasi genetik yang sangat sedikit.

Hanjutan/pergeseran genetik juga dapat terjadi ketika pembentukan koloni baru oleh beberapa individu yang menempati suatu habitat yang terisolasi. Semakin kecil ukuran populasi koloni baru, maka semakin kecil kemungkinan susunan genetiknya akan mewakili kumpulan gen populasi asalnya. Hanjutan/pergeseran genetik dalam suatu koloni baru dikenal sebagai efek pendiri (founder effect).

c.   Aliran gen (gene flow)

Aliran gen (juga disebut campuran gen atau migrasi gen) adalah pertukaran dari variasi genetik antar populasi, ketika faktor geografi dan habitat bukan rintangan. Ernst Mayr berpendapat bahwa aliran gen seperti homogenizing (penyamaan gen), dapat menetralkan adaptasi selektip. Pendapat ini didukung oleh Campbell (2003) yang menyatakan bahwa aliran gen cenderung mengurangi perbedaan antara populasi yang telah terakumulasi akibat seleksi alam atau hanjutan/pergeseran genetik. Jika hal ini terjadi cukup luas, aliran gen akhirnya dapat menyatukan populasi yang berdekatan menjadi sebuah populasi tunggal dengan struktur genetik yang sama. Dengan demikian, aliran gen dapat menyebabkan perubahan pada frekuensi alel suatu populasi, kita tahu jika frekuensi alel suatu populasi berubah maka disana telah terjadi proses mikroevolusi. 

Ketika ada rintangan ke aliran gen, situasi ini dimasukkan ke dalam istilah isolasi reproduksi dan merupakan hal yang penting untuk terjadinya spesiasi. Gerak bebas alel melalui suatu populasi mungkin juga dirintangi oleh struktur populasi. Sebagai  contoh,  kebanyakan  populasi  di  dunia  nyata  tidaklah  benar-benar secara penuh dapat saling berbiak silang. Jarak geografi mempunyai pengaruh yang kuat terhadap pergerakan alel di dalam populasi.

d.  Mutasi

Mutasi adalah perubahan dalam DNA suatu organisme. Suatu mutasi baru yang diturunkan melalui gamet dapat dengan segera mengubah kumpulan gen suatu populasi.  Mutasi selalu terjadi.  Hampir semua gen mungkin mengalami mutasi sekali pada saat pembelahan yang ke 50.000 hingga 100.000 (Sastrodihardjo,1980). Kecepatan mutasi dari berbagai gen bervariasi. Alel yang lebih stabil, frekuensinya akan cenderung bertambah banyak, sedangkan alel yang mudah bermutasi akan cenderung untuk berkurang frekuensinya. 

Meskipun mutasi pada suatu lokus gen tertentu jarang terjadi, dampak kumulatif mutasi tersebut pada semua lokus bisa signifikan. Hal ini disebabkan oleh setiap individu memiliki ribuan gen, dan banyak populasi memiliki ribuan atau jutaan individu. Dengan begitu, dalam jangka panjang mutasi sangat penting bagi evolusi karena mutasi mempertinggi variabilitas yang berfungsi sebagai bahan mentah untuk seleksi alam.

e.  Perkawinan Tidak Acak

Syarat lain agar kesetimbangan Hardy-Weinberg dapat dipertahankan adalah perkawinan acak. Tetapi pada kenyataannya, individu lebih sering kawin dengan anggota  populasi  yang  lebih  dekat  dibandingkan  dengan  yang  lebih  jauh jaraknya, terutama pada spesies yang penyebarannya dekat. Hal ini akan mendorong perkawinan antarkerabat (inbreeding). Perkawinan tidak acak lainnya adalah perkawinan asortatif atau perkawinan berdasarkan pilihan, di mana individu memilih pasangan yang sama dengan dirinya dalam fenotip tertentu. Sebagai contoh, beberapa kodok (Bufo sp.) paling sering mengawini kodok yang ukurannya sama.

Perkawinan yang tidak acak akan meningkatkan jumlah genotif homozygot dari lokus gen pada individu. Setiap perubahan dalam perilaku kawin asortatif atau kawin antar kerabat populasi akan menggeser frekuensi genotif yang berlainan. Dengan demikian, perkawinan tidak acak dapat menyebabkan populasi berevolusi.

Sumber: Modul PKB (Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan) Biologi SMA Kelompok Kompetensi D, Bab Evolusi

Penulis: Dr Yeni Hendriani, M. Si

Baca Juga

Bagikan Artikel