Browse > Home > Biologi , Kimia > Makalah Asal-usul Kehidupan Melalui Evolusi Biologi dan Kimia

Makalah Asal-usul Kehidupan Melalui Evolusi Biologi dan Kimia

A. Latar Belakang

Makalah ini dibuat berdasarkan niat dan sesuai dengan kondisi serta keadaaan dalam kehidupan sekitar. Dimana

telah kita ketahui bahwa zaman modern ini mahluk hidup khususnya manusia telah mempelajari berbagai macam

ilmu pengetahuan alam. Akan tetapi pada tahap pembelajarannya manusia selalu mendapatkan maslah dan

perbedaan pendapat mengenai sesuatu yang ditelitinya. dalam hal ini adalah meneliti

asal usul kehidupan yang menjadi permasalahan dari sejak berabad-abad tahun yang lalu sampai sekarang. karena

pada umumnya biologi adalah ilmu yang mempelajari tentang alam dan mahluk hidup yang ada disekitarnya.

Oleh karena itu, melalui Makalah ini penulis ingin menjelaskan dan menyampaikan beberapa pendapat para ahli

mengenai asal usul kehidupan itu sendiri. adapun hal lain yang ingin diperdalam dalam Makalah biologi umum ini

adalah mengenai keterkaitan antara ilmu biologi dengan ilmu yang lainnya. Selain itu penulis juga ingin

memperdalam tentang ilmupengetahuan dimana telah diketahui bahwa ilmu pengetahuan adalah suatu ilmu yang

mampu dibuktikan kebenarannya melalui metode ilmiah dalam hal ini adalah praktikum biologi umum itu sendiri.

Dan tentunya ilmu pengetahuan itu akan kita peroleh dari pembelajaran, maka dari itu melalui Makalah ini penulis

mencoba menjelaskan dan menerangkan asal usul kehidupan melalui evolusi biokimia untuk membuktikan beberapa

yang diharapkan. dan tentunya dilengkapi dengan berbagai pihak atau tokoh pembelajaran.

B. Rumusan Masalah

1. Apakah kehidupan itu ?

2. Dari manakah asal kehidupan ?

3. Dimanakah unsure kehidupan itu pertama kali timbul ?

C. Tujuan

1. Untuk memenuhi beberapa syarat-syarat dalam proses belajar mengajar di perguruan tinggi.

2. Sebagai langkah lanjutan dalam mempelajari bidang study umum khususnya biologi umum.

3. Menyampaikan beberapa pendapat para ahli mengenai asal usul kehidupan dengan teori-teori yang sudah

ada.

4. Melatih kita untuk membuat laporan untuk beberapa pelajaran yang selanjutnya.

BAB II

PEMBAHASAN

Asal Usul kehidupan

1. Kehidupan berasal dari Zat-Zat Anorganik

Evolusi Kimia Dimulai dari Atmosfir Purba

Sejak berabad-abad yang lalu hingga sekarang asal usul kehidupan di bumi menjadi bahan perdebatan , sehingga

menimbulkan bebrapa pertanyaan antara lain sebagai berikut ;

1. apakah kehidupan itu ?

2. dari manakah asal kehidupan ?

jawaban yang diberika oleh para ahli bermacam-macam , tetapi belum ada jawaban terakhir yang memuaskan dan

dapat diterima semua pihak. Namun bebrapa teori telah mencoba memberikan jawaban tentang asal-usul kehidupan

di planet bumi ini. Teori-Teori tersebut adalah sebagai berikut :

a. Teori Ciptaan

Teori ini mengemukakan bahwa kehidupan yang ada di planet diciptakan oleh Tuhan. Bumi yang dicipta Tuhan

pada masa lalu sampai sekarang mempunyai ciri yang tidak berubah. Mereka mengungkapkan teori ini berdasarkan

atas kejadian-kejadian gaib yang pernah dilihatnya. Kejadian gaib tersebut dianggap sebagai ciptaan Tuhan , seperti

halnya bumi dan kehidupan yang ada di didalamnya juga diciptakan oleh-Nya.

b. Teori Kedaan bumi yang Selalu Tetap

Menurut teori ini bumi tidak mempunyai asal mula. Begitu pula spesies yang mendiami bumi juga tidak mempunyai

asal mulanya.

c. Teori Cosmozoa

Teori ini mengemukakan bahwa kehidupan di bumi diperkirakan berasal dari ruang angkasa. Hal yang mendasari

teori ini adalah peyelidikan bahwa bahan yang terdapat pada batu meteor maupun vartu komet yang jatuh ke bumi

mengandung banyak molekul organic sederhana , misalnya cyanogens , asam hidrocyanida.molekul-molekul

organic tersebut tatkala jatuh ke bumi menjadi benih kehidupan.

Menurut teori ini bukan hanya di bumi saja yang timbul kehidupan. Kehidupan dapat timbul sekali atau bebrapa kali

di berbagai bagian galaksi dalam waktu yang berbeda.

d. Teori Abiogenesis

Seorang ahli ilmu pengetahuan alam berkebangsaan Belanda bernama Antonie van Leeuwnhoek ( 1632-1723 ) ,

dengan mikrosop buatannya berjasil menemukan jasad renik yangn sifatnya hidup dan bergerak-gerak dari setets air

rendaman jerami. Hasil pengamatan ini mengingatkan kembali pada pandangan generation spontan (abiogenesis)

yang dikemukakan olek Aristoteles ( 384-322 SM ). Akan tetapi , sebagian orang masih meragukan kebenrannya.

Dari sekian banyak orang yang mempermasalahkan teori tersebut , terdapat seorang ahli ilmu pengetahuan alam

bernama Francesco Redi ( 1626-1628 ) yang dengan teliti tidak segera menerima teori tersbeut. Ia melakukan

percobaan yang hasilnya kemudian membuat pikiran banyak orang menjadi goyah terhadap teori generation

spontanea.

Adapun percobaan yang dilakukan oleh Francesco Redi sebagai berikut. Dia merebus dua potong daging segar

sampai mendidih agar terjadi sterilisasi. Kedua potongan daging itu dimasukkan ke dalam dua stoples ; stoples

pertama terbuka dan stoplrs kedua tertutup rapat. Kedua stoples tersebut dibiarkan bebrapa hari , di dalam stoples

pertama yang mulutnya terbuka banyak didapatkan larva atau tempayak lalat , sedangkan di dalam stoples kedua

tidak ditemukan larva lalat.

Dari percobaan Francesco Redi tersebut muncul kesimpulan bahwa larva yang berada di dalam stoples pertama

berasal dari telur lalat yang masuk ke dalam dan meletakkan telurnya , sedangkan di dalam stoples kedua yang

tertutup rapat tidak ditemukan larva karena lalat tidak dapat masuk ke dalam dan meletakkan telurnya.

Selanjutnya , pada abad ke-18 seorang berkebangsaan Italia bernama Lazzaro Spallanzani ( 1729-1799 ) melakukan

eksperimen atas dasar pemikiran seperti eksperimen Francesco Redi , hanya dalam eksperimenya tidak digunakan

daging , tetapi air kaldu. Percobaannya berlangsung sebgai berikut. Disediakan tiga tabung yang masing-masing

diisi dengan air kaldu secukupnya. Tabung pertama dibiarkan terbuka mulutnya. Tabung kedua dan keyiga

dipanaskan sampai mendidih selama 15 menit.

Tabung kedua dibiarkan mulutnya terbuka ,sedang tabung ketiga mulutnya tertutup rapat dengan lapisan lilin.

Setelah dibiiarkan selama tujuh hari , air kaldu di dalam tabung yang mulutnya terbuka menjadi keruh akibta timbul

bakteri , sedang kedaan air kaldu di dalam tabung yang mulutnya terttutup masih seperti semula.

Hasil eksperimen yang dilakukan oleh Lazzaro Spallanzani ini membuktikan bahwa timbulnya bakteri bukan terjadi

secara spontan , tetapi bakteri muncul dari spora bakteri yang masuk dan kemudian berkembang pada air kaldu.

Dengan percobaan Redi dan Spallanzani teori generation spontanea menjadi goyah. Namun demikian , sebagian

orang menetang kebenaran percobaan Spallanzani serta mempertahankan kebenaran teori lama. Mereka menunjuk

percobaan tersebut masih ada kelemahannya , yaitu pada tabung yang tertutup sebenarnya masih terdapat gejala

generation spontanea , tetapi karena tertutup tidak ada gaya yang masuk untuk hidup.

e. Teori Biogenesis

Kelemahaan percobaan spallanzi kemudian dicoba disempurnakan oleh lois Pasteur ( 1822-1895 ) ahli biokimia dan

mikrobiologi dari prancis. Pada tabung kedua percobaan spallanzi, mulut tabung dittutup dengan pipa berbentuk

leher angsa sehingga ruangan di dalam bakteri masih berhubungan dengan udara luar. Bentuk seperti ini

memungkinkan bakteri dan spora bakteri tidak dapat masuk ke dalam air kaldu. Setelah beberapa hari ternyata

hasilnya sama dengan percobaan spallanzi. Maka tumbanglah teori abiogenesis dan timbul teori biogenesis dengan

slogan omne ex ovo omne ovum ex vivo

f. Teori Biologi Modern ( Evolusi Biokimia )

Menurut teori ini , asal kehidupan yang pertama adalah reaksi-reaksi kimiawi yang menghasilkan asam amino

pembentuk protein. Asam amino merupakan dasar pemebntukan setiap sel.

Asam amino tersusun dari unsure C,H,O dan N sebagai unsure utama. Di atmosfer banayak terdapat gas CH4 , Nh3

, H2O , dan H2 yang jika terkena loncatan bunga api listrik dapat membentuk asam amino.

Teori terbentuknya asam amino do atmosfer dikemukakan oleh Harold Urey dan Oparin. Teori Urey dibuktikan

kebenarannya oleh Stanley Miller. Kehidupan pertama terjadi di laut , kemudian organisme mengalami evolusi

dengan hidup di darat.

Perlu diketahui bahwa Evolusi merupakan perkembangan mahluk hidup yang berlangsung secara perlahan-lahan

dalam jangka waktu lama dari bentuk yang sederhana kea rah bentuk yang kompleks.

Setelah eksperimen lois pateur dapat menumbangkan teori generation spontanea, timbul masalah baru, yaitu

dimanakah unsure kehidupan itu pertama kali timbul.? Banyak pihak yang berpendapat bahwa kehidupan muncul

akibat dari reaksi-reaksi kimiawi yang diawali molekul berukuran kecil.

Molekul-molekul kecil satu dengan yang lain, dengan bantuan energi atau panas, menghasilkan molekul berukuran

besar, atau dari senyawa anorganik menjadi senyawa organic terutama protein sebagi bahan dasar atau inti sel

mahluk hidup. Kejadian ( secara teoritis ) tersebut merupakan awal terbentuknya sel yang bersifat primitive.

Kejadianya yang pertama kali diperkirakan di laut sebgai tempat yang berenergi cukup tinggi sehingga dapat

digunakan untuk reaksi-reaksi kimia.

Ada juga pendapat lain yang mengatakan bahwa kehidupan pertama terjadi di atmosfer, atas dasar terbentuknya

asam amino ( protein ) sebgagai dasar subsastansi kehidupan. Pada suatu saat terbentuknya bumi di atmosfer kaya

akan molekul CH4,NH3,H2, dan H2O yang semuanya berupa gas. Gas-gastersebut sampai sekarang banyak terdapat

di atmosfer dan terssusun dari atom-atom C,H,O, dan N yang dijumpai pada asam amino, sedangkan asam amino

merupakan zat penyusun protein. Akibat loncatan bunga listrik sewaktu terjadi halilintar dan radiasi sinar kosmik,

molekul-molekul itu breaksi membentuk asam amino. Adanya asam amino sinar memungkinkan terbentuknya

kehidupan. Bentuk kehidupan ini diperkirakan sama seperti virus.

Perkiraan diatas yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari atmosfer, dikemukakan oleh Harold Urey ( 1893 )

ahli kimia amerika dan Oparin ( 1929 ) ahli biokimia Rusia.walupun urey dan oparin berbeda kebangsaan dan

zzaman, teapi keduanya berprinsip sama sehingga pendapat itu dikenal dengan teori Urey maupun Oparin . Melalui

proses evolusi bentuk kehidupan yang pertama itu berkembang menjadi berbagai jenis makhluk hidup seperti

sekarang ini. Untuk membuktikan kebenaran teori yang dikemukakan oleh Harold Urey, seorang mahasiswa dari

universitas Chicago bernama Stanley Miller ( 1953 ) dengan kecermatan dan ketelitianya, berhasil membuat alat

pembuktian berupa tabung kaca dengan kelengkapan pengaturan untuk memasukan gas-gas CH4,NH3,H2,dan H2O.

Alat itu juga dilengkapi dengan elektroda-elektroda yang berhubungan dengan sumber listrik. Sumber listrik

berfungsi sebagi loncatan bunga api listrik dan sekaligus pencampur gas-gas tadi. Ternyata dalam percobaan ini

apabila loncatan listrik bertegangan tinggi dialirkan segera terjadi reaksi kimia dan terbentuk senyawa kimia berupa

asam amino.

Evolusi Biologi dimlai di Cekungan-Cekungan di Pantai

Telah diterangkan di muka bahwa kehidupan pertama kali diperkirakan terjadi di laut. Dengan demikian , organisme

mengalami evolusi dari air menuju darat. Semua mahluk hidup mempunyai unsure-unsur persamaan. Sebagai contoh

, sel mahluk hidup semuanya mempunyai protoplasma. Jika setiap hewan diciptakan secara terpisah dan tidak

mempunyai hubungan kekerabatan , maka setiap hewan akan berbeda. Demikian juga pada invertebrate , baik yang

habitatnya di air maupum di darat mempunyai persamaan dan terjadi evolusi dari air menuju darat. Sebagai contoh ,

perkembangan capung dari ordo Odonata yang meliputi Isoptera dan Archiptera.

Perkembangan capung mengalami evolusi ; salah satunya adalah pergantian habitat dari air menuju darat , yaitu

penetasan larva trejadi di air sedang imago atau bentuk dewasa hidup di darat. Perpindahan dari air menuju darat

diikuti perubahan fungsi anggota tubuh , seperti alat pernafasan dan alat berenang. Contoh lain yang mengalami

perkembanagn yang sama adalah ordo Diptera dengan salah satu anggotanga adalah nayamuk.

Di samping itu peralihan dari bahan tidak hidup menjadi sel hidup memerlukan rentang waktu yang sangat lama.

Secara hipotetik , perkembanagn prokariotik terjadi pada atmosfer purba yang terbatas. Organisme pertama yang

mempu mengembangkan diri dalam perairan yang kaya bahan organic adalah organisme peragi. Organisme ini

memiliki fungsi dasar metabolesme anaerobic.

Perairan yang kaya akan CO2 da SO4 menyebabkan efektifnya evolusi organisme pada atmosfer electron-elekrton

kea rah pembentukan ATP.

Peralihan dari atmosfer purba menjadi atmosfer yang mengandung merupakan masa evolusi besar mahluk hidup.

Setelah tersedia oksigen atau O2 perkembanagn eukariotik mulai terjadi dan banyak menempati relung ekologik.

Perkembangan mikroorganisme , yang meliputi perkembangan fisiologis dan metabolisme , menjadi lebih baik

dengan ditandai perkembangan kromosom maupun pemindahan gen yang cukup cepat.

Teori Evolusi Biokimia

Evolusi Kimia

Menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik terjadi secara bertahap dimulai dari bereaksinya bahan-bahan

anorganik yang terdapat di dalam atmosfer primitif dengan energi halilintar membentuk senyawa-senyawa organik

kompleks.

Stanley Miller mencoba mensimulasikan kondisi atmosfer purba di dalam skala laboratorium. Ia merancang alat

yang seperti terlihat dalam gambar di bawah ini.

Gambar: Skema alat percobaan Miller

Miller memasukkan gas H2, CH4 (metan), NH3 (amonia) dan air ke dalam alat. Air dipanasi sehingga uap air

bercampur dengan gas-gas tadi. Sebagai sumber energi yang bertindak sebagai "halilintar" agar gas-gas dan uap air

bereaksi, digunakan lecutan aliran listrik tegangan tinggi. Ternyata timbul reaksi, terbentuk senyawa-senyawa

organik seperti asam amino, adenin dan gula sederhana seperti ribosa.

Hasil percobaan di atas memberi petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam sistem kehidupam seperti lipid,

gula, asam amino, nukleotida dapat terbentuk di bawah kondisi abiotik. Yang menjadi masalah utama adalah belum

dapat terjawabnya bagaimana mekanisme peralihan dari senyawa kompleks menjadi makhluk hidup yang paling

sederhana.

Evolusi Biologi

Alexander Oparin mengemukakan di dalam atmosfer primitif bumi akan timbul reaksi-reaksi yang menghasilkan

senyawa organik dengan energi pereaksi dari radiasi sinar ultra violet. Senyawa organik tersebut merupakan

"soppurba" tempat kehidupan dapat muncul. Senyawa organik akhirnya akan membentuk timbunan gumpalan

(koaservat). Timbunan gumpalan (koaservat) yang kaya akan bahan-bahan organik membentuk timbunan jajaran

molekul lipid sepanjang perbatasan koaservat dengan media luar yang dianggap sebagai "selaput sel primitif" yang

memberi stabilitas pada koaservat.

Meskipun begitu Oparin tetap berpendapat amatlah sulit untuk nantinya koaservat yang sudah terbungkus dengan

selaput sel primitif tadi akan dapat menghasilkan "organisme heterotrofik" yang dapat mereplikasikan dirinya dan

mengambil nutrisi dari "sop purba" yang kaya akan bahan-bahan organik dan menjelaskan mekanisme transformasi

dari molekul-molekul protein sebagai benda tak hidup ke benda hidup.

Teori evolusi kimia telah teruji melalui eksperimen di laboratoriurn, sedang teori evolusi biologi belum ada yang

menguji secara eksperimental. Walaupun yang dikemukakan dalam teori itu benar, tetap saja belum dapat

menjelaskan tentang dari mana dan dengan cara bagaimana kehidupan itu muncul, karena kehidupan tidak sekadar

menyangkut kemampuan replikasi diri sel. Kehidupan lebih dari itu tidak hanya kehidupan biologis, tetapi juga

kehidupan rohani yang meliputi moral, etika, estetika dan inteligensia.

ASAL USUL KEHIDUPAN

Evolusionis menyatakan bahwa makhluk hidup membentuk diri mereka sendiri secara mandiri dari benda mati.

Namun, ini adalah dongeng takhayul abad pertengahan yang bertentangan dengan hukum dasar biologi.

Bagi kebanyakan orang, pertanyaan "apakah manusia berasal dari kera atau tidak" muncul dalam benak mereka

ketika teori Darwin disebutkan. Tapi sebelum membahas masalah ini, sebenarnya masih terdapat beragam

pertanyaan yang harus dijawab oleh teori evolusi. Pertanyaan pertama adalah bagaimana makhluk hidup pertama

muncul di bumi.

Evolusionis menjawab pertanyaan ini dengan mengatakan bahwa makhluk hidup pertama adalah sel tunggal yang

terbentuk dengan sendirinya dari benda mati secara kebetulan. Menurut teori ini, pada saat bumi masih terdiri atas

bebatuan, tanah, gas dan unsur lainnya, suatu organisme hidup terbentuk secara kebetulan akibat pengaruh angin,

hujan dan halilintar. Tetapi, pernyataan evolusi ini bertentangan dengan salah satu prinsip paling mendasar biologi:

Kehidupan hanya berasal dari kehidupan sebelumnya, yang berarti benda mati tidak dapat memunculkan kehidupan.

SEL YANG MEMBELAH DIRI

"" Hukum paling mendasar dari kehidupan adalah "kehidupan hanya berasal dari kehidupan". Suatu makhluk hidup

hanya dapat muncul dari kehidupan sebelumnya""

Kepercayaan bahwa benda mati dapat memunculkan kehidupan sebenarnya sudah ada dalam bentuk kepercayaan

takhayul sejak abad pertengahan. Menurut teori ini, yang disebut "spontaneous generation", tikus diyakini dapat

muncul secara alami dari gandum, atau larva lalat muncul "tiba-tiba dengan sendirinya secara kebetulan" dari

daging. Saat Darwin mengemukakan teorinya, keyakinan bahwa mikroba dengan kemauan sendiri membentuk

dirinya sendiri dari benda mati juga sangatlah umum.

LUMPUR YANG BERUBAH MENJADI MAKHLUK HIDUP"

Nama ilmiah dari gambar di samping ini adalah "Bathybius Haeckelii", yang berarti "Lumpur Haeckel". Ernst

Haeckel, seorang pendukung gigih teori evolusi, mencoba mengamati lumpur yang berhasil dikeruk dengan cawan

dan menganggapnya sangat menyerupai sejumlah sel yang dilihatnya di bawah mikroskop. Berdasarkan pengamatan

ini, ia menyatakan bahwa lumpur ini adalah materi tak hidup yang berubah menjadi organisme hidup. Haeckel dan

rekannya, Darwin, meyakini kehidupan memiliki struktur sederhana sehingga dapat terbentuk dari benda mati. Akan

tetapi, ilmu pengetahuan abad ke-20 menunjukkan bahwa kehidupan tidak pernah dapat muncul dari sesuatu yang

tak hidup.

Penemuan biologiwan Prancis, Louis Pasteur, mengakhiri kepercayaan ini. Sebagaimana perkataannya: "Pernyataan

bahwa benda mati dapat memunculkan kehidupan telah terkubur dalam sejarah untuk selamanya". Setelah Pasteur,

para evolusionis masih berkeyakinan bahwa sel hidup pertama terbentuk secara kebetulan. Namun, semua percobaan

dan penelitian yang dilakukan sepanjang abad ke-20 telah berakhir dengan kegagalan. Pembentukan "secara

kebetulan" sebuah sel hidup tidaklah mungkin terjadi, bahkan untuk membuatnya melalui proses yang disengaja di

laboratorium tercanggih di dunia pun ternyata tidak mungkin.

SPONTANEOUS GENERATION: TAKHAYUL ABAD PERTENGAHAN

Di antara kepercayaan takhayul yang diyakini masyarakat abad pertengahan adalah benda mati dapat memunculkan

kehidupan dengan sendirinya secara tiba-tiba. Saat itu diyakini, misalnya, katak dan ikan terbentuk dengan

sendirinya dari lumpur di dasar sungai. Di kemudian hari terungkap, hipotesis yang dikenal sebagai "spontaneous

generation (kemunculan tiba-tiba)" ini adalah kebohongan belaka. Akan tetapi, di kemudian hari dengan skenario

yang sedikit berbeda, kepercayaan ini dihidupkan kembali dengan nama "teori evolusi".

Oleh karenanya, pertanyaan tentang bagaimana makhluk hidup pertama muncul telah menempatkan teori evolusi

dalam kesulitan sejak awal. Salah satu tokoh utama pendukung teori evolusi tingkat molekuler, Prof. Jeffrey Bada,

membuat pengakuan berikut ini:

Saat ini, ketika kita meninggalkan abad keduapuluh, kita masih dihadapkan pada masalah terbesar yang belum

terpecahkan pada saat kita memasuki abad keduapuluh: Bagaimana kehidupan muncul pertama kali di bumi?

MITOS "EVOLUSI KIMIAWI"

Evolusionis terkenal, Alexander Oparin, muncul dengan gagasan "evolusi kimiawi" di awal abad

ke-20. Gagasan ini menyatakan bahwa sel hidup pertama muncul secara kebetulan melalui sejumlah reaksi kimia

yang terjadi pada kondisi bumi purba. Akan tetapi, tak satu evolusionis pun, termasuk Oparin sendiri, yang mampu

memberikan satu pun bukti yang mendukung gagasan "evolusi kimia". Sebaliknya, setiap penemuan baru di abad

ke-20 menunjukkan kehidup-an terlalu kompleks untuk dapat terbentuk secara kebetulan. Evolusionis terkenal

Leslie Orgel membuat pengakuan berikut ini: "(Dengan mempelajaristruktur DNA, RNA, dan protein) seseorang

mestinya berkesimpulan: ternyata kehidupan tidak akan pernah dapat terbentuk melalui reaksi-reaksi kimiawi."

Selain menggugurkan teori evolusi, hukum "kehidupan muncul dari kehidupan sebelumnya" juga menunjukkan

bahwa makhluk hidup pertama muncul di bumi dari kehidupan yang ada sebelumnya, dan ini berarti ia diciptakan

oleh Allah. Allah, Dia-lah satu-satunya Pencipta yang dapat menghidupkan benda mati. Dalam Alquran disebutkan,

"Dia mengeluarkan yang hidup dari yang mati dan mengeluarkan yang mati dari yang hidup." (QS. Ar-Ruum,

30:19)

BAB III

PENUTUP

Simpulan Berdsarkan pemaparan diatas maka dapat disimpulkan bahwa masing-msing para ahli ilmu pengetahuan alam

memiliki pandangan yang berbeda-beda mengenai asal usul kehidupan sesuai dengan eksperimen-eksperimen yang

telah dilekaukannya.

masing-masing pendapat tersebut didasrkan oleh percobaan yang telah dibuktikan sendiri oleh para ahli tersebut.

Dan berdasarkan percobaan yang telah dilekukan tersebut masing-masing memiliki kelemahan-kelemahan sehingga

masing-masing teori yang dipaparkannya saling melengkapi satu sama lain.

Kapan dimana dan dengan cara bagaimana kehidupan di bumi ini berawal? adalah pertanyaan yang terus menggoda para ilmuwan.

Berbagai teori asal-usul kehidupan telah disusun oleh para pakar tetapi belum ada satupun

teori yang diterima secara memuaskan oleh semua pihak.

Teori tentang asal-usul kehidupan yang pernah disusun oleh para ahli di antaranya:

1. Kehidupan diciptakan oleh zat supranatural (ghalib) pada saat istimewa (teori kreasi

khas)

2. Kehidupan muncul dari benda tak hidup pada berbagai kesempatan (teori generatio

spontanea)

3. Kehidupan tidak berasal-usul (keadaan mantap)

4. Kehidupan datang di planet ini dari mana saja (teori kosmozoan)

5. Kehidupan muncul berdasar hukum fisika-kimia (evolusi biokimia)

Kita akan membahas teori no. 2 (teori generatio spontanea) dan teori no. 5 (evolusi biokimia).

Disebut juga teori Abiogenesis pelopornya seorang ahli filsafat zaman Yunani Kuno

Aristoteles (384-322 SM) yang berpendapat bahwa makhluk hidup terjadi begitu saja

pendapat ini masih terus bertahan sampai abad kc 17 -18 Anthony van Leenwenhoek

(abad ke 18) berhasil membuat mikroskop dan melihat jasad renik di dalam air bekas

rendaman jerami penemuan Leeuwenhoek (salah seorang penganut teori abiogenesis)

memperkuat teori generatio spontanea teori terbukti makhluk hidup berasal dari benda mati

(jasad renik berasal dari air bekas rendaman jerarni).

Beberapa ahli berusaha mengadakan penelitian untuk menyangkal teori generatio

spontanea antara lain Franscesco Redi, Spallanzani dan Louis Pasteur.

Percobaan Redi dan Spallanzani masih belum dapat menumbangkan teori generatio

spontanea karena menurut pendapat para pendukung teori tersebut bahwa untuk dapat

timbul kehidupan secara spontan dari benda mati diperlukan gaya hidup dan gaya hidup

pada percobaan Spallanzani dan Redi tidak dapat melakukan fungsinya karena stoples dan

labu percobaan tersumbat rapat-rapat.

Pasteur mencoba memperbaiki percobaan Spallanzani dengan menggunakan tabung kaca

berbentuk leher angsa atau huruf S untuk menutup labu walaupun labu tersumbat udara

sebagai "sumber gaya hidup" dapat masuk ke dalam labu. Dengan percobaan ini Pasteur berhasil menumbangkan teori generatio spontanea.

Evolusi Kimia

Menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik terjadi secara bertahap dimulai dari

bereaksinya bahan-bahan anorganik yang terdapat di dalam atmosfer primitif dengan energi

halilintar membentuk senyawa-senyawa organik kompleks.

Stanley Miller mencoba mensimulasikan kondisi atmosfer purba di dalam skala laboratorium. Ia merancang alat yang seperti terlihat dalam gambar di bawah ini.

Skema alat percobaan Miller

Miller memasukkan gas H2, CH4 (metan), NH3 (amonia) dan air ke dalam alat. Air dipanasi

sehingga uap air bercampur dengan gas-gas tadi. Sebagai sumber energi yang bertindak

sebagai "halilintar" agar gas-gas dan uap air bereaksi, digunakan lecutan aliran listrik

tegangan tinggi. Ternyata timbul reaksi, terbentuk senyawa-senyawa organik seperti asam amino, adenin dan gula sederhana seperti ribosa.

Hasil percobaan di atas memberi petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam sistem

kehidupam seperti lipid, gula, asam amino, nukleotida dapat terbentuk di bawah kondisi

abiotik. Yang menjadi masalah utama adalah belum dapat terjawabnya bagaimana

mekanisme peralihan dari senyawa kompleks menjadi makhluk hidup yang paling sederhana.

Evolusi Biologi

Alexander Oparin mengemukakan di dalam atmosfer primitif bumi akan timbul reaksi-reaksi

yang menghasilkan senyawa organik dengan energi pereaksi dari radiasi sinar ultra violet.

Senyawa organik tersebut merupakan "soppurba" tempat kehidupan dapat muncul.

Senyawa organik akhirnya akan membentuk timbunan gumpalan (koaservat). Timbunan

gumpalan (koaservat) yang kaya akan bahan-bahan organik membentuk timbunan jajaran

molekul lipid sepanjang perbatasan koaservat dengan media luar yang dianggap sebagai

"selaput sel primitif" yang memberi stabilitas pada koaservat.

Meskipun begitu Oparin tetap berpendapat amatlah sulit untuk nantinya koaservat yang

sudah terbungkus dengan selaput sel primitif tadi akan dapat menghasilkan "organisme

heterotrofik" yang dapat mereplikasikan dirinya dan mengambil nutrisi dari "sop purba"

yang kaya akan bahan-bahan organik dan menjelaskan mekanisme transformasi dari

molekul-molekul protein sebagai benda tak hidup ke benda hidup.

Teori evolusi kimia telah teruji melalui eksperimen di laboratoriurn, sedang teori evolusi

biologi belum ada yang menguji secara eksperimental. Walaupun yang dikemukakan dalam

teori itu benar, tetap saja belum dapat menjelaskan tentang dari mana dan dengan

cara bagaimana kehidupan itu muncul, karena kehidupan tidak sekadar menyangkut

kemampuan replikasi diri sel. Kehidupan lebih dari itu tidak hanya kehidupan

biologis, tetapi juga kehidupan rohani yang meliputi moral, etika, estetika dan

inteligensia.

Evolusi ialah proses perubahan yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memakan waktu

yang lama.

Dikenal 2 macam evolusi:

1. Evolusi progresif : evolusi meonju pada kemungkinan dapat bertahan hidup (survive).

2. Evolusi regresif (retrogreslf) :

evolusi menuju pada kemungkinan menjadi punah.

Teori evolusi merupakan perpaduan antara ide (gagasan) den fakta (kenyataan). Yang

dianggap sebagai pencetus ide evolusi ialah Charles Darwin (1809-1892) yang

menerbitkan buku mengenai asal mula spesies pada tahun 1859, dengan judul "On the

ofiginof species by means of natural selection" atau "The preservation of favored

races in the struggle for life".

Alfred Wallace (1823-1913) secara terpisah mengembangkan pemikirannya dan

menghasilkan konsepsi yang sama dengan pendapat Charles Darwin.

Joseph Hooker, teman Charles Darwin menggabungkan tulisan Alfred Wallace den Charles

Darwin. Judul kedua tulisan tersebut menjadi "On the tendency of species to from

vafieties and on the perpetuation of vafieties and species by natural means of selection".

Pro dan kontra tentang berbagai pendapat tentang masalah evolusi

1. Lamarck vs Weismann :

Weismann (biologiawan Jerman 1834-1912) menentang pendapat Lamarck mengenai diturunkannya sifat-sifat yang diperoleh.

Percobaannya : Dia mengawinkan 2 ekor tikus yang dipotong ekornya ternyata

keturunannya tetap berekor panjang. Keadaan ini tetap berlangsung meskipun dilakukan sampai 20 generasi.

2. Lamarck vs Darwin :

Mereka berbeda pendapat mengenai "munculnya" jerapah berleher panjang.

Menurut Lamarck : semula jerapah berleher pendek karena makanan yang berupa daun

makin berkurang maka dari generasi ke generasi leher jerapah semakin panjang untuk

menjangkau daun yang semakin tinggi letaknya.

Menurut Darwin : dalam populasi jerapah ada yang berleher panjang dan berleher pendek.

Dalam kompetisi mendapatkan makanan jerapah berleher panjang tetap bertahan hidup

jerapah berleher pendek lenyap secara perlahan-lahan.

3. Spesiasi atau terjadinya spesies baru:

Ada pendapat spesies baru bisa terjadi dari spesies yang sudah ada karena interaksi antara faktor luar dan faktor dalam. Mekanismenya dapat dijelaskan dengan rumus :

F = G + L,

F = fenotip,

G = genotip, L = lingkungan

maka bila F1 F2 F3 F4 F5 .............. F12, dimana F12 mungkin sudah jauh

berbeda dengan F1 sehingga F12 dapat dinyatakan sebagai spesies baru.

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.[1][2]

Setelah beberapa generasi, adaptasi terjadi melalui kombinasi perubahan kecil sifat yang

terjadi secara terus menerus dan acak ini dengan seleksi alam.[3]

Sementara itu, hanyutan genetik

(Bahasa Inggris: Genetic Drift) 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.[4]

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]

Dokumentasi fakta-fakta terjadinya evolusi dilakukan oleh cabang biologi yang dinamakan

biologi evolusioner. Cabang ini juga mengembangkan dan menguji teori-teori yang menjelaskan

penyebab evolusi. Kajian catatan fosil dan keanekaragaman hayati organisme-organisme hidup

telah meyakinkan para ilmuwan pada pertengahan abad ke-19 bahwa spesies berubah dari waktu

ke waktu.[5][6]

Namun, mekanisme yang mendorong perubahan ini tetap tidaklah jelas sampai

pada publikasi tahun 1859 oleh Charles Darwin, On the Origin of Species yang menjelaskan

dengan detail teori evolusi melalui seleksi alam.[7]

Karya Darwin dengan segera diikuti oleh

penerimaan teori evolusi dalam komunitas ilmiah.[8][9][10][11]

Pada tahun 1930, teori seleksi alam

Darwin digabungkan dengan teori pewarisan Mendel, membentuk sintesis evolusi modern,[12]

yang menghubungkan satuan evolusi (gen) dengan mekanisme evolusi (seleksi alam). Kekuatan

penjelasan dan prediksi teori ini mendorong riset yang secara terus menerus menimbulkan

pertanyaan baru, di mana hal ini telah menjadi prinsip pusat biologi modern yang memberikan

penjelasan secara lebih menyeluruh tentang keanekaragaman hayati di bumi.[9][10][13]

Meskipun teori evolusi selalu diasosiasikan dengan Charles Darwin, namun sebenarnya biologi

evolusioner telah berakar sejak zaman Aristoteles. Namun demikian, Darwin adalah ilmuwan

pertama yang mencetuskan teori evolusi yang telah banyak terbukti mapan menghadapi

pengujian ilmiah. Sampai saat ini, teori Darwin mengenai evolusi yang terjadi karena seleksi

alam dianggap oleh mayoritas komunitas sains sebagai teori terbaik dalam menjelaskan peristiwa

evolusi.[14]

Evolusi organisme terjadi melalui perubahan pada sifat-sifat yang terwariskan. Warna mata pada

manusia, sebagai contohnya, merupakan sifat-sifat yang terwariskan ini.[28]

Sifat terwariskan

dikontrol oleh gen dan keseluruhan gen dalam suatu genom organisme disebut sebagai

genotipe.[29]

Keseluruhan sifat-sifat yang terpantau pada perilaku dan struktur organisme disebut sebagai

fenotipe. Sifat-sifat ini berasal dari interaksi genotipe dengan lingkungan.[30]

Oleh karena itu,

tidak setiap aspek fenotipe organisme diwariskan. Kulit berwarna gelap yang dihasilkan dari

penjemuran matahari berasal dari interaksi antara genotipe seseorang dengan cahaya matahari;

sehingga warna kulit gelap ini tidak akan diwarisi ke keturunan orang tersebut. Walaupun begitu,

manusia memiliki respon yang berbeda terhadap cahaya matahari, dan ini diakibatkan oleh

perbedaan pada genotipenya. Contohnya adalah individu dengan sifat albino yang kulitnya tidak

akan menggelap dan sangat sensitif terhadap sengatan matahari.[31]

Sifat-sifat terwariskan diwariskan antar generasi via DNA, sebuah molekul yang dapat

menyimpan informasi genetika.[29]

DNA merupakan sebuah polimer yang terdiri dari empat jenis

basa nukleotida. Urutan basa pada molekul DNA tertentu menentukan informasi genetika.

Bagian molekul DNA yang menentukan sebuah satuan fungsional disebut gen; gen yang berbeda

mempunyai urutan basa yang berbeda. Dalam sel, unting DNA yang panjang berasosiasi dengan

protein, membentuk struktur padat yang disebut kromosom. Lokasi spesifik pada sebuah

kromosom dikenal sebagai lokus. Jika urutan DNA pada sebuah lokus bervariasi antar individu,

bentuk berbeda pada urutan ini disebut sebagai alel. Urutan DNA dapat berubah melalui mutasi,

menghasilkan alel yang baru. Jika mutasi terjadi pada gen, alel yang baru dapat memengaruhi

sifat individu yang dikontrol oleh gen, menyebabkan perubahan fenotipe organisme. Walaupun

demikian, manakala contoh ini menunjukkan bagaimana alel dan sifat bekerja pada beberapa

kasus, kebanyakan sifat lebih kompleks dan dikontrol oleh interaksi banyak gen.[32][33]

[sunting] Variasi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Keanekaragaman genetik dan Genetika populasi

Fenotipe suatu individu organisme dihasilkan dari genotipe dan pengaruh lingkungan organisme

tersebut. Variasi fenotipe yang substansial pada sebuah populasi diakibatkan oleh perbedaan

genotipenya.[33]

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.[34]

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.[35]

Walaupun terdapat variasi yang terjadi secara terus menerus melalui proses-proses

ini, kebanyakan genom spesies adalah identik pada seluruh individu spesies tersebut.[36]

Namun,

bahkan perubahan kecil pada genotipe dapat mengakibatkan perubahan yang dramatis pada

fenotipenya. Misalnya simpanse dan manusia hanya berbeda pada 5% genomnya.[37]

[sunting] Mutasi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Mutasi dan Evolusi molekuler

Penggandaan pada kromosom

Variasi genetika berasal dari mutasi acak yang terjadi pada genom organisme. Mutasi merupakan

perubahan pada urutan DNA sel genom dan diakibatkan oleh radiasi, virus, transposon, bahan

kimia mutagenik, serta kesalahan selama proses meiosis ataupun replikasi DNA.[38][39][40]

Mutagen-mutagen ini menghasilkan beberapa jenis perubahan pada urutan DNA. Hal ini dapat

mengakibatkan perubahan produk gen, mencegah gen berfungsi, atupun tidak menghasilkan efek

sama sekali. Kajian pada lalat Drosophila melanogaster menunjukkan bahwa jika sebuah mutasi

mengubah protein yang dihasilkan oleh sebuah gen, 70% mutasi ini memiliki efek yang

merugikan dan sisanya netral ataupun sedikit menguntungkan.[41]

Oleh karena efek-efek

merugikan mutasi terhadap sel, organisme memiliki mekanisme reparasi DNA untuk

menghilangkan mutasi.[38]

Oleh karena itu, laju mutasi yang optimal untuk sebuah spesies

merupakan kompromi bayaran laju mutasi tinggi yang merugikan, dengan bayaran metabolik

sistem mengurangi laju mutasi, seperti enzim reparasi DNA.[42]

Beberapa spesies seperti

retrovirus memiliki laju mutasi yang tinggi, sedemikian rupanya keturunannya akan memiliki

gen yang bermutasi.[43]

Mutasi cepat seperti ini dipilih agar virus ini dapat secara konstan dan

cepat berevolusi, sehingga dapat menghindari respon sistem immun manusia.[44]

Mutasi dapat melibatkan duplikasi fragmen DNA yang besar, yang merupakan sumber utama

bahan baku untuk gen baru yang berevolusi, dengan puluhan sampai ratusan gen terduplikasi

pada genom hewan setiap satu juta tahun.[45]

Kebanyakan gen merupakan bagian dari famili gen

leluhur yang sama yang lebih besar.[46]

Gen dihasilkan oleh beberapa metode, umumnya melalui duplikasi dan mutasi gen leluhur

ataupun dengan merekombinasi bagian gen yang berbeda, membentuk kombinasi baru dengan

fungsi yang baru.[47][48]

Sebagai contoh, mata manusia menggunakan empat gen untuk

menghasilkan struktur yang dapat merasakan cahaya: tiga untuk sel kerucut, dan satu untuk sel

batang; keseluruhannya berasal dari satu gen leluhur tunggal.[49]

Keuntungan duplikasi gen (atau

bahkan keseluruhan genom) adalah bahwa tumpang tindih atau fungsi berlebih pada gen ganda

mengijinkan alel-alel dipertahankan (jika tidak akan membahayakan), sehingga meningkatkan

keanekaragaman genetika.[50]

Perubahan pada bilangan kromosom dapat melibatkan mutasi yang bahkan lebih besar, dengan

segmen DNA dalam kromosom terputus kemudian tersusun kembali. Sebagai contoh, dua

kromosom pada genus Homo bersatu membentuk kromosom 2 manusia; pernyatuan ini tidak

terjadi pada garis keturunan kera lainnya, dan tetap dipertahankan sebagai dua kromosom

terpisah.[51]

Peran paling penting penataan ulang kromosom ini pada evolusi kemungkinan adalah

untuk mempercepat divergensi populasi menjadi spesies baru dengan membuat populasi tidak

saling berkembang biak, sehingga mempertahankan perbedaan genetika antara populasi ini.[52]

Urutan DNA yang dapat berpindah pada genom, seperti transposon, merupakan bagian utama

pada bahan genetika tanaman dan hewan, dan dapat memiliki peran penting pada evolusi

genom.[53]

Sebagai contoh, lebih dari satu juta kopi urutan Alu terdapat pada genom manusia,

dan urutan-urutan ini telah digunakan untuk menjalankan fungsi seperti regulasi ekspresi gen.[54]

Efek lain dari urutan DNA yang bergerak ini adalah ketika ia berpindah dalam suatu genom, ia

dapat memutasikan atau mendelesi gen yang telah ada, sehingga menghasilkan keanekaragaman

genetika.[55]

[sunting] Jenis kelamin dan rekombinasi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Rekombinasi genetika dan Reproduksi seksual

Pada organisme aseksual, gen diwariskan bersama, atau ditautkan, karena ia tidak dapat

bercampur dengan gen organisme lain selama reproduksi. Keturunan organisme seksual

mengandung campuran acak kromosom leluhur yang dihasilkan melalui pemilahan bebas. Pada

proses rekombinasi genetika terkait, organisme seksual juga dapat bertukarganti DNA antara dua

kromosom yang berpadanan.[56]

Rekombinasi dan pemilahan ulang tidak mengubahan frekuensi

alel, namun mengubah alel mana yang diasosiasikan satu sama lainnya, menghasilkan keturunan

dengan kombinasi alel yang baru.[57]

Manakala proses ini meningkatkan variasi pada keturunan

individu apapun, pencampuran genetika dapat diprediksi untuk tidak menghasilkan efek,

meningkatkan, ataupun mengurangi variasi genetika pada populasi, bergantung pada bagaimana

ragam alel pada populasi tersebut terdistribusi. Sebagai contoh, jika dua alel secara acak

terdistribusi pada sebuah populasi, maka jenis kelamin tidak akan memberikan efek pada variasi.

Namun, jika dua alel cenderung ditemukan sebagai satu pasang, maka pencampuran genetika

akan menyeimbangkan distribusi tak-acak ini, dan dari waktu ke waktu membuat organisme

pada populasi menjadi lebih mirip satu sama lainnya.[57]

Efek keseluruhan jenis kelamin pada

variasi alami tidaklah jelas, namun riset baru-baru ini menunjukkan bahwa jenis kelamin

biasanya meningkatkan variasi genetika dan dapat meningkatkan laju evolusi.[58][59]

Rekombinasi mengijinkan alel sama yang berdekatan satu sama lainnya pada unting DNA

diwariskan secara bebas. Namun laju rekombinasi adalah rendah, karena pada manusia dengan

potongan satu juta pasangan basa DNA, terdapat satu di antara seratus peluang kejadian

rekombinasi terjadi per generasi. Akibatnya, gen-gen yang berdekatan pada kromosom tidak

selalu disusun ulang menjauhi satu sama lainnya, sehingga cenderung diwariskan bersama.[60]

Kecenderungan ini diukur dengan menemukan bagaimana sering dua alel gen yang berbeda

ditemukan bersamaan, yang disebut sebagai ketakseimbangan pertautan (linkage disequilibrium).

Satu set alel yang biasanya diwariskan bersama sebagai satu kelompok disebut sebagai haplotipe.

Reproduksi seksual membantu menghilangkan mutasi yang merugikan dan mempertahankan

mutasi yang menguntungkan.[61]

Sebagai akibatnya, ketika alel tidak dapat dipisahkan dengan

rekombinasi (misalnya kromosom Y mamalia yang diwariskan dari ayah ke anak laki-laki),

mutasi yang merugikan berakumulasi.[62][63]

Selain itu, rekombinasi dan pemilahan ulang dapat

menghasilkan individu dengan kombinasi gen yang baru dan menguntungkan. Efek positif ini

diseimbangkan oleh fakta bahwa proses ini dapat menyebabkan mutasi dan pemisahan

kombinasi gen yang menguntungkan.[61]

[sunting] Genetika populasi

Biston Betularia putih

Biston Betularia hitam

Dari sudut pandang genetika, evolusi ialah perubahan pada frekuensi alel dalam populasi yang

saling berbagi lungkang gen (gene pool) dari generasi yang satu ke generasi yang lain.[64]

Sebuah populasi merupakan kelompok individu terlokalisasi yang merupakan spesies yang sama.

Sebagai contoh, semua ngengat dengan spesies yang sama yang hidup di sebuah hutan yang

terisolasi mewakili sebuah populasi. Sebuah gen tunggal pada populasi ini dapat mempunyai

bentuk-bentuk alternatif yang bertanggung jawab terhadap variasi antar fenotipe organisme.

Contohnya adalah gen yang bertanggung jawab terhadap warna ngengat mempunyai dua alel:

hitam dan putih. Lungkang gen merupakan keseluruhan set alel pada sebuah populasi tunggal,

sehingga tiap alel muncul pada lungkang gen beberapa kali. Fraksi gen dalam lungkang gen yang

merupakan alel tertentu disebut sebagai frekuensi alel. Evolusi terjadi ketika terdapat perubahan

pada frekuensi alel dalam sebuah populasi organisme yang saling berkembangbiak; sebagai

contoh alel untuk warna hitam pada populasi ngengat menjadi lebih umum.

Untuk memahami mekanisme yang menyebabkan sebuah populasi berevolusi, adalah sangat

berguna untuk memperhatikan kondisi-kondisi apa saja yang diperlukan oleh suatu populasi

untuk tidak berevolusi. Asas Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel (variasi pada

sebuah gen) pada sebuah populasi yang cukup besar akan tetap konstan jika gaya dorong yang

terdapat pada populasi tersebut hanyalah penataan ulang alel secara acak selama pembentukan

sperma atau sel telur dan kombinasi acak alel sel kelamin ini selama pembuahan.[65]

Populasi

seperti ini dikatakan sebagai dalam kesetimbangan Hardy-Weinberg dan tidak berevolusi.[66]

[sunting] Aliran gen

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Aliran gen, Hibrida, dan transfer gen horizontal

Singa jantan meninggalkan kelompok tempat ia lahir, dan menuju ke kelompok yang baru untuk

berkawin. Hal ini menyebabkan aliran gen antar kelompok singa.

Aliran gen merupakan pertukaran gen antar populasi, yang biasanya merupakan spesies yang

sama.[67]

Contoh aliran gen dalam sebuah spesies meliputi migrasi dan perkembangbiakan

organisme atau pertukaran serbuk sari. Transfer gen antar spesies meliputi pembentukan

organisme hibrid dan transfer gen horizontal.

Migrasi ke dalam atau ke luar populasi dapat mengubah frekuensi alel, serta menambah variasi

genetika ke dalam suatu populasi. Imigrasi dapat menambah bahan genetika baru ke lungkang

gen yang telah ada pada suatu populasi. Sebaliknya, emigrasi dapat menghilangkan bahan

genetika. Karena pemisahan reproduksi antara dua populasi yang berdivergen diperlukan agar

terjadi spesiasi, aliran gen dapat memperlambat proses ini dengan menyebarkan genetika yang

berbeda antar populasi. Aliran gen dihalangi oleh barisan gunung, samudera, dan padang pasir.

Bahkan bangunan manusia seperti Tembok Raksasa Cina dapat menghalangi aliran gen

tanaman.[68]

Bergantung dari sejauh mana dua spesies telah berdivergen sejak leluhur bersama terbaru

mereka, adalah mungkin kedua spesies tersebut menghasilkan keturunan, seperti pada kuda dan

keledai yang hasil perkawinan campurannya menghasilkan bagal.[69]

Hibrid tersebut biasanya

mandul, oleh karena dua set kromosom yang berbeda tidak dapat berpasangan selama meiosis.

Pada kasus ini, spesies yang berhubungan dekat dapat secara reguler saling kawin, namun hibrid

yang dihasilkan akan terseleksi keluar, dan kedua spesies ini tetap berbeda. Namun, hibrid yang

berkemampuan berkembang biak kadang-kadang terbentuk, dan spesies baru ini dapat memiliki

sifat-sifat antara kedua spesies leluhur ataupun fenotipe yang secara keseluruhan baru.[70]

Pentingnya hibridisasi dalam pembentukan spesies baru hewan tidaklah jelas, walaupun

beberapa kasus telah ditemukan pada banyak jenis hewan,[71]

Hyla versicolor merupakan contoh

hewan yang telah dikaji dengan baik.[72]

Hibridisasi merupakan cara spesiasi yang penting pada tanaman, karena poliploidi (memiliki

lebih dari dua kopi pada setiap kromosom) dapat lebih ditoleransi pada tanaman dibandingkan

hewan.[73][74]

Poliploidi sangat penting pada hibdrid karena ia mengijinkan reproduksi, dengan

dua set kromosom yang berbeda, tiap-tiap kromosom dapat berpasangan dengan pasangan yang

identik selama meiosis.[75]

Poliploid juga memiliki keanekaragaman genetika yeng lebih, yang

mengijinkannya menghindari depresi penangkaran sanak (inbreeding depression) pada populasi

yang kecil.[76]

Transfer gen horizontal merupakan transfer bahan genetika dari satu organisme ke organisme

lainnya yang bukan keturunannya. Hal ini paling umum terjadi pada bakteri.[77]

Pada bidang

pengobatan, hal ini berkontribusi terhadap resistansi antibiotik. Ketika satu bakteri mendapatkan

gen resistansi, ia akan dengan cepat mentransfernya ke spesies lainnya.[78]

Transfer gen

horizontal dari bakteri ke eukariota seperti khamir Saccharomyces cerevisiae dan kumbang

Callosobruchus chinensis juga dapat terjadi.[79][80]

Contoh transfer dalam skala besar adalah pada

eukariota bdelloid rotifers, yang tampaknya telah menerima gen dari bakteri, fungi, dan

tanaman.[81]

Virus juga dapat membawa DNA antar organisme, mengijinkan transfer gen antar

domain.[82]

Transfer gen berskala besar juga telah terjadi antara leluhur sel eukariota dengan

prokariota selama akuisisi kloroplas dan mitokondria.[83]

[sunting] Mekanisme

Mekanisme utama untuk menghasilkan perubahan evolusioner adalah seleksi alam dan hanyutan

genetika. Seleksi alam memfavoritkan gen yang meningkatkan kapasitas keberlangsungan dan

reproduksi. Hanyutan genetika merupakan perubahan acak pada frekuensi alel, disebabkan oleh

percontohan acak (random sampling) gen generasi selama reproduksi. Aliran gen merupakan

transfer gen dalam dan antar populasi. Kepentingan relatif seleksi alam dan hanyutan genetika

dalam sebuah populasi bervariasi, tergantung pada kuatnya seleksi dan ukuran populasi efektif,

yang merupakan jumlah individu yang berkemampuan untuk berkembang biak.[84]

Seleksi alam

biasanya mendominasi pada populasi yang besar, sedangkan hanyutan genetika mendominasi

pada populasi yang kecil. Dominansi hanyutan genetika pada populasi yang kecil bahkan dapat

menyebabkan fiksasi mutasi yang sedikit merugikan.[85]

Karenanya, dengan mengubah ukuran

populasi dapat secara dramatis memengaruhi arah evolusi. Leher botol populasi, di mana

populasi mengecil untuk sementara waktu dan kehilangan variasi genetika, menyebabkan

populasi yang lebih seragam.[34]

Leher botol disebabkan oleh perubahan pada aliran gen, seperti

migrasi yang menurun, ekspansi ke habitat yang baru, ataupun subdivisi populasi.[84]

[sunting] Seleksi alam

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Seleksi alam dan Kebugaran (biologi)

Seleksi alam populasi berwarna kulit gelap.

Seleksi alam adalah proses di mana mutasi genetika yang meningkatkan keberlangsungan dan

reproduksi suatu organisme menjadi (dan tetap) lebih umum dari generasi yang satu ke genarasi

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.

Konsep pusat seleksi alam adalah kebugaran evolusi organisme. Kebugaran evolusi mengukur

kontribusi genetika organisme pada generasi selanjutnya. Namun, ini tidaklah sama dengan

jumlah total keturunan, melainkan kebugaran mengukur proporsi generasi tersebut untuk

membawa gen sebuah organisme.[86]

Karena itu, jika sebuah alel meningkatkan kebugaran lebih

daripada alel-alel lainnya, maka pada tiap generasi, alel tersebut menjadi lebih umum dalam

populasi. Contoh-contoh sifat yang dapat meningkatkan kebugaran adalah peningkatan

keberlangsungan hidup dan fekunditas. Sebaliknya, kebugaran yang lebih rendah yang

disebabkan oleh alel yang kurang menguntungkan atau merugikan mengakibatkan alel ini

menjadi lebih langka.[2]

Adalah penting untuk diperhatikan bahwa kebugaran sebuah alel

bukanlah karakteristik yang tetap. Jika lingkungan berubah, sifat-sifat yang sebelumnya bersifat

netral atau merugikan bisa menjadi menguntungkan dan yang sebelumnya menguntungkan bisa

menjadi merugikan.[1]

.

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.[87]

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 menengah tidak.

Ketiga, seleksi pemantap (stabilizing selection), yaitu seleksi terhadap nilai-nilai ektrem,

menyebabkan penurunan variasi di sekitar nilai rata-rata.[88]

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.[89]

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),[90]

Ketidakuntungan keberlangsungan hidup ini diseimbangkan oleh keberhasilan

reproduksi yang lebih tinggi pada penjantan.[91]

Bidang riset yang aktif dalam bidang biologi evolusi pada saat ini adalah satuan seleksi, dengan

seleksi alam diajukan bekerja pada tingkat gen, sel, organisme individu, kelompok organisme,

dan bahkan spesies.[92][93]

Dari model-model ini, tiada yang eksklusif, dan seleksi dapat bekerja

pada beberapa tingkatan secara serentak.[94]

Di bawah tingkat individu, gen yang disebut

transposon berusaha menkopi dirinya di seluruh genom.[95]

Seleksi pada tingkat di atas individu,

seperti seleksi kelompok, dapat mengijinkan evolusi ko-operasi.[96]

[sunting] Hanyutan genetika

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Hanyutan genetika dan Ukuran populasi efektif

Simulasi hanyutan genetika 20 alel yang tidak bertaut pada jumlah populasi 10 (atas) dan 100 (bawah).

Hanyutan mencapai fiksasi lebih cepat pada populasi yang lebih kecil.

Hanyutan genetika atau ingsut genetik merupakan perubahan frekuensi alel dari satu generasi ke

generasi selanjutnya yang terjadi karena alel pada suatu keturunan merupakan sampel acak

(random sample) dari orang tuanya; selain itu ia juga terjadi karena peranan probabilitas dalam

penentuan apakah suatu individu akan bertahan hidup dan bereproduksi atau tidak.[34]

Dalam

istilah matematika, alel berpotensi mengalami galat percontohan (sampling error). Karenanya,

ketika gaya dorong selektif tidak ada ataupun secara relatif lemah, frekuensi-frekuensi alel

cenderung "menghanyut" ke atas atau ke bawah secara acak (langkah acak). Hanyutan ini

berhenti ketika sebuah alel pada akhirnya menjadi tetap, baik karena menghilang dari populasi,

ataupun menggantikan keseluruhan alel lainnya. Hanyutan genetika oleh karena itu dapat

mengeliminasi beberapa alel dari sebuah populasi hanya karena kebetulan saja. Bahkan pada

ketidadaan gaya selektif, hanyutan genetika dapat menyebabkan dua populasi yang terpisah

dengan stuktur genetik yang sama menghanyut menjadi dua populasi divergen dengan set alel

yang berbeda.[97]

Waktu untuk sebuah alel menjadi tetap oleh hanyutan genetika bergantung pada ukuran populasi,

dengan fiksasi terjadi lebih cepat dalam populasi yang lebih kecil.[98]

Pengukuran populasi yang

tepat adalah ukuran populasi efektif, yakni didefinisikan oleh Sewall Wright sebagai bilangan

teoretis yang mewakili jumlah individu berkembangbiak yang akan menunjukkan derajat

perkembangbiakan terpantau yang sama.

Walaupun seleksi alam bertanggung jawab terhadap adaptasi, kepentingan relatif seleksi alam

dan hanyutan genetika dalam mendorong perubahan evolusioner secara umum merupakan

bidang riset pada biologi evolusioner.[99]

Investigasi ini disarankan oleh teori evolusi molekuler

netral, yang mengajukan bahwa kebanyakan perubahan evolusioner merupakan akibat dari

fiksasi mutasi netral yang tidak memiliki efek seketika pada kebugaran suatu organisme.[100]

Sehingga, pada model ini, kebanyakan perubahan genetika pada sebuat populasi merupakan

akibat dari tekanan mutasi konstan dan hanyutan genetika.[101]

[sunting] Akibat evolusi

Evolusi memengaruhi setiap aspek dari bentuk dan perilaku organisme. Yang paling terlihat

adalah adaptasi perilaku dan fisik yang diakibatkan oleh seleksi alam. Adaptasi-adaptasi ini

meningkatkan kebugaran dengan membantu aktivitas seperti menemukan makanan, menghindari

predator, dan menarik lawan jenis. Organisme juga dapat merespon terhadap seleksi dengan

berkooperasi satu sama lainnya, biasanya dengan saling membantu dalam simbiosis. Dalam

jangka waktu yang lama, evolusi menghasilkan spesies yang baru melalui pemisahan populasi

leluhur organisme menjadi kelompok baru yang tidak akan bercampur kawin.

Akibat evolusi kadang-kadang dibagi menjadi makroevolusi dan mikroevolusi. Makroevolusi

adalah evolusi yang terjadi pada tingkat di atas spesies, seperti kepunahan dan spesiasi.

Sedangkan mikroevolusi adalah perubahan evolusioner yang kecil, seperti adaptasi yang terjadi

dalam spesies atau populasi. Secara umum, makroevolusi dianggap sebagai akibat jangka

panjang dari mikroevolusi.[102]

Sehingga perbedaan antara mikroevolusi dengan makroevolusi

tidaklah begitu banyak terkecuali pada waktu yang terlibat dalam proses tersebut.[103]

Namun,

pada makroevolusi, sifat-sifat keseluruhan spesies adalah penting. Misalnya, variasi dalam

jumlah besar di antara individu mengijinkan suatu spesies secara cepat beradaptasi terhadap

habitat yang baru, mengurangi kemungkinan terjadinya kepunahan. Sedangkan kisaran geografi

yang luas meningkatkan kemungkinan spesiasi dengan membuat sebagian populasi menjadi

terisolasi. Dalam pengertian ini, mikroevolusi dan makroevolusi dapat melibatkan seleksi pada

tingkat-tingkat yang berbeda, dengan mikroevolusi bekerja pada gen dan organisme, versus

makroevolusi yang bekerja pada keseluruhan spesies dan memengaruhi laju spesiasi dan

kepunahan.[104][105][106]

Terdapat sebuah miskonsepsi bahwa evolusi bersifat "progresif", namun seleksi alam tidaklah

memiliki tujuan jangka panjang dan tidak perlulah menghasilkan kompleksitas yang lebih

besar.[107]

Walaupun spesies kompleks berkembang dari evolusi, hal ini terjadi sebagai efek

samping dari jumlah organisme yang meningkat, dan bentuk kehidupan yang sederhana tetap

lebih umum.[108]

Sebagai contoh, mayoritas besar spesies adalah prokariota mikroskopis yang

membentuk setengah biomassa dunia walaupun bentuknya yang kecil,[109]

serta merupakan

mayoritas pada biodiversitas bumi.[110]

Organisme sederhana oleh karenanya merupakan bentuk

kehidupan yang dominan di bumi dalam sejarahnya sampai sekarang. Kehidupan kompleks

tampaknya lebih beranekaragam karena ia lebih mudah diamati.[111]

[sunting] Adaptasi

Untuk detail lebih lanjut tentang topik ini, lihat Adaptasi.

Adaptasi merupakan struktur atau perilaku yang meningkatkan fungsi organ tertentu,

menyebabkan organisme menjadi lebih baik dalam bertahan hidup dan bereproduksi.[7]

Ia

diakibatkan oleh kombinasi perubahan acak dalam skala kecil pada sifat organisme secara terus

menerus yang diikuti oleh seleksi alam varian yang paling cocok terhadap lingkungannya.[112]

Proses ini dapat menyebabkan penambahan ciri-ciri baru ataupun kehilangan ciri-ciri leluhur.

Contohnya adalah adaptasi bakteri terhadap seleksi antibiotik melalui perubahan genetika yang

menyebabkan resistansi antibiotik. Hal ini dapat dicapai dengan mengubah target obat ataupun

meningkatkan aktivitas transporter yang memompa obat keluar dari sel.[113]

Contoh lainnya

adalah bakteri Escherichia coli yang berevolusi menjadi berkemampuan menggunakan asam

sitrat sebagai nutrien pada sebuah eksperimen laboratorium jangka panjang,[114]

ataupun

Flavobacterium yang berhasil menghasilkan enzim yang mengijinkan bakteri-bakteri ini tumbuh

di limbah produksi nilon.[115][116]

Namun, banyak sifat-sifat yang tampaknya merupakan adapatasi sederhana sebenarnya

merupakan eksaptasi, yakni struktur yang awalnya beradaptasi untuk fungsi tertentu namun

secara kebetulan memiliki fungsi-fungsi lainnya dalam proses evolusi.[117]

Contohnya adalah

cicak Afrika Holaspis guentheri yang mengembangkan bentuk kepala yang sangat pipih untuk

dapat bersembunyi di celah-celah retakan, seperti yang dapat dilihat pada kerabat dekat spesies

ini. Namun, pada spesies ini, kepalanya menjadi sangat pipih, sehingga hal ini membantu spesies

tersebut meluncur dari pohon ke pohon.[117]

Contoh lainnya adalah penggunaan enzim dari

glikolisis dan metabolisme xenobiotik sebagai protein struktural yang dinamakan kristalin

(crystallin) dalam lensa mata organisme.[118][119]

Kerangka paus balin, label a dan b merupakan tulang kaki sirip yang merupakan adaptasi dari tulang kaki

depan; sedangkan c mengindikasikan tulang kaki vestigial.[120]

Ketika adaptasi terjadi melalui modifikasi perlahan pada stuktur yang telah ada, struktur dengan

organisasi internal dapat memiliki fungsi yang sangat berbeda pada organisme terkait. Ini

merupakan akibat dari stuktur leluhur yang diadaptasikan untuk berfungsi dengan cara yang

berbeda. Tulang pada sayap kelelawar sebagai contohnya, secara struktural sama dengan tangan

manusia dan sirip anjing laut oleh karena struktur leluhur yang sama yang mempunyai lima jari.

Ciri-ciri anatomi idiosinkratik lainnya adalah tulang pada pergelangan panda yang terbentuk

menjadi "ibu jari" palsu, mengindikasikan bahwa garis keturunan evolusi suatu organisme dapat

membatasi adaptasi apa yang memungkinkan.[121]

Selama adaptasi, beberapa struktur dapat kehilangan fungsi awalnya dan menjadi struktur

vestigial.[122]

Struktur tersebut dapat memiliki fungsi yang kecil atau sama sekali tidak berfungsi

pada spesies sekarang, namun memiliki fungsi yang jelas pada spesies leluhur atau spesies

lainnya yang berkerabat dekat. Contohnya meliputi pseudogen,[123]

sisa mata yang tidak

berfungsi pada ikan gua yang buta,[124]

sayap pada burung yang tidak dapat terbang,[125]

dan

keberadaan tulang pinggul pada ikan paus dan ular.[126]

Contoh stuktur vestigial pada manusia

meliputi geraham bungsu,[127]

tulang ekor,[122]

dan umbai cacing (apendiks vermiformis).[122]

Bidang investigasi masa kini pada biologi perkembangan evolusioner adalah perkembangan yang

berdasarkan adaptasi dan eksaptasi.[128]

Riset ini mengalamatkan asal muasal dan evolusi

perkembangan embrio, dan bagaimana modifikasi perkembangan dan proses perkembangan ini

menghasilkan ciri-ciri yang baru.[129]

Kajian pada bidang ini menunjukkan bahwa evolusi dapat

mengubah perkembangan dan menghasilkan struktur yang baru, seperti stuktur tulang embrio

yang berkembang menjadi rahang pada beberapa hewan daripada menjadi telinga tengah pada

mamalia.[130]

Adalah mungkin untuk struktur yang telah hilang selama proses evolusi muncul

kembali karena perubahan pada perkembangan gen, seperti mutasi pada ayam yang

menyebabkan pertumbuhan gigi yang mirip dengan gigi buaya.[131]

Adalah semakin jelas bahwa

kebanyakan perubahan pada bentuk organisme diakibatkan oleh perubahan pada tingkat dan

waktu ekspresi sebuah set kecil gen yang terpelihara.[132]

[sunting] Koevolusi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Koevolusi

Interaksi antar organisme dapat menghasilkan baik konflik maupuan koopreasi. Ketika interaksi

antar pasangan spesies, seperti patogen dengan inang atau predator dengan mangsanya, spesies-

spesies ini mengembangkan set adaptasi yang bersepadan. Dalam hal ini, evolusi satu spesies

menyebabkan adaptasi spesies ke-dua. Perubahan pada spesies ke-dua kemudian menyebabkan

kembali adaptasi spesies pertama. Siklus seleksi dan respon ini dikenal sebagai koevolusi.[133]

Contohnya adalah produksi tetrodotoksin pada kadal air Taricha granulosa dan evolusi resistansi

tetrodotoksin pada predatornya, ular Thamnophis sirtalis. Pada pasangan predator-mangsa ini,

persaingan senjata evolusioner ini mengakibatkan kadar racun yang tinggi pada mangsa dan

resistansi racun yang tinggi pada predatornya.[134]

[sunting] Kooperasi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Kooperasi (evolusi)

Namun, tidak semua interaksi antar spesies melibatkan konflik.[135]

Pada kebanyakan kasus,

interaksi yang saling menguntungkan berkembang. Sebagai contoh, kooperasi ekstrem yang

terdapat antara tanaman dengan fungi mycorrhizal yang tumbuh di akar tanaman dan membantu

tanaman menyerap nutrien dari tanah.[136]

Ini merupakan hubungan timbal balik, dengan tanaman

menyediakan gula dari fotosintesis ke fungi. Pada kasus ini, fungi sebenarnya tumbuh di dalam

sel tanaman, mengijinkannya bertukar nutrien dengan inang manakala mengirim sinyal yang

menekan sistem immun tanaman.[137]

Koalisi antara organisme spesies yang sama juga berkembang. Kasus ekstrem ini adalah

eusosialitas yang ditemukan pada serangga sosial, seperti lebah, rayap, dan semut, di mana

serangga mandul memberi makan dan menjaga sejumlah organisme dalam koloni yang dapat

berkembang biak. Pada skala yang lebih kecil sel somatik yang menyusun tubuh seekor hewan

membatasi reproduksinya agar dapat menjaga organisme yang stabil, sehingga kemudian dapat

mendukung sejumlah kecil sel nutfah hewan untuk menghasilkan keturunan. Dalam kasus ini, sel

somatik merespon terhadap signal tertentu yang menginstruksikannya untuk tumbuh maupun

mati. Jika sel mengabaikan signal ini dan kemudian menggandakan diri, pertumbuhan yang tidak

terkontrol ini akan menyebabkan kanker.[38]

Kooperasi dalam spesies diperkirakan berkembang melalui proses seleksi sanak (kin selection),

di mana satu organisme berperan memelihara keturunan sanak saudaranya.[138]

Aktivitas ini

terseleksi karena apabila individu yang "membantu" mengandung alel yang mempromosikan

aktivitas bantuan, adalah mungkin bahwa sanaknya "juga" mengandung alel ini, sehingga alel-

alel tersebut akan diwariskan.[139]

Proses lainnya yang mempromosikan kooperasi meliputi

seleksi kelompok, di mana kooperasi memberikan keuntungan terhadap kelompok organisme

tersebut.[140]

[sunting] Pembentukan spesies baru (Spesiasi)

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Spesiasi

Empat mekanisme spesiasi.

Spesiasi adalah proses suatu spesies berdivergen menjadi dua atau lebih spesies.[141]

Ia telah

terpantau berkali-kali pada kondisi laboratorium yang terkontrol maupun di alam bebas.[142]

Pada

organisme yang berkembang biak secara seksual, spesiasi dihasilkan oleh isolasi reproduksi yang

diikuti dengan divergensi genealogis. Terdapat empat mekanisme spesiasi. Yang paling umum

terjadi pada hewan adalah spesiasi alopatrik, yang terjadi pada populasi yang awalnya terisolasi

secara geografis, misalnya melalui fragmentasi habitat atau migrasi. Seleksi di bawah kondisi

demikian dapat menghasilkan perubahan yang sangat cepat pada penampilan dan perilaku

organisme.[143][144]

Karena seleksi dan hanyutan bekerja secara bebas pada populasi yang

terisolasi, pemisahan pada akhirnya akan menghasilkan organisme yang tidak akan dapat

berkawin campur.[145]

Mekanisme kedua spesiasi adalah spesiasi peripatrik, yang terjadi ketika sebagian kecil populasi

organisme menjadi terisolasi dalam sebuah lingkungan yang baru. Ini berbeda dengan spesiasi

alopatrik dalam hal ukuran populasi yang lebih kecil dari populasi tetua. Dalam hal ini, efek

pendiri menyebabkan spesiasi cepat melalui hanyutan genetika yang cepat dan seleksi terhadap

lungkang gen yang kecil.[146]

Mekanisme ketiga spesiasi adalah spesiasi parapatrik. Ia mirip dengan spesiasi peripatrik dalam

hal ukuran populasi kecil yang masuk ke habitat yang baru, namun berbeda dalam hal tidak

adanya pemisahan secara fisik antara dua populasi. Spesiasi ini dihasilkan dari evolusi

mekanisme yang mengurangi aliran genetika antara dua populasi.[141]

Secara umum, ini terjadi

ketika terdapat perubahan drastis pada lingkungan habitat tetua spesies. Salah satu contohnya

adalah rumput Anthoxanthum odoratum, yang dapat mengalami spesiasi parapatrik sebagai

respon terhadap polusi logam terlokalisasi yang berasal dari pertambangan.[147]

Pada kasus ini,

tanaman berevolusi menjadi resistan terhadap kadar logam yang tinggi dalam tanah. Seleksi

keluar terhadap kawin campur dengan populasi tetua menghasilkan perubahan pada waktu

pembungaan, menyebabkan isolasi reproduksi. Seleksi keluar terhadap hibrid antar dua populasi

dapat menyebabkan "penguatan", yang merupakan evolusi sifat yang mempromosikan

perkawinan dalam spesies, serta peralihan karakter, yang terjadi ketika dua spesies menjadi lebih

berbeda pada penampilannya.[148]

Isolasi geografis burung Finch di Kepulauan Galapagos menghasilkan lebih dari satu lusin spesies baru.

Mekanisme keempat spesiasi adalah spesiasi simpatrik, di mana spesies berdivergen tanpa isolasi

geografis atau perubahan pada habitat. Mekanisme ini cukup langka karena hanya dengan aliran

gen yang sedikit akan menghilangkan perbedaan genetika antara satu bagian populasi dengan

bagian populasi lainnya.[149]

Secara umum, spesiasi simpatrik pada hewan memerlukan evolusi

perbedaan genetika dan perkawinan tak-acak, mengijinkan isolasi reproduksi berkembang.[150]

Salah satu jenis spesiasi simpatrik melibatkan perkawinan silang dua spesies yang berkerabat,

menghasilkan spesies hibrid. Hal ini tidaklah umum terjadi pada hewan karena hewan hibrid

bisanya mandul. Sebaliknya, perkawinan silang umumnya terjadi pada tanaman, karena tanaman

sering menggandakan jumlah kromosomnya, membentuk poliploid. Ini mengijinkan kromosom

dari tiap spesies tetua membentuk pasangan yang sepadan selama meiosis.[151]

Salah satu contoh

kejadian spesiasi ini adalah ketika tanaman Arabidopsis thaliana dan Arabidopsis arenosa

berkawin silang, menghasilkan spesies baru Arabidopsis suecica.[152]

Hal ini terjadi sekitar

20.000 tahun yang lalu,[153]

dan proses spesiasi ini telah diulang dalam laboratorium,

mengijinkan kajian mekanisme genetika yang terlibat dalam proses ini.[154]

Sebenarnya,

penggandaan kromosom dalam spesies merupakan sebab utama isolasi reproduksi, karena

setengah dari kromosom yang berganda akan tidak sepadan ketika berkawin dengan organisme

yang kromosomnya tidak berganda.[74]

[sunting] Kepunahan

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Kepunahan

Fosil tarbosaurus. Dinosaurus non-aves yang mati pada peristiwa kepunahan Kapur-Tersier pada akhir

periode Kapur.

Kepunahan merupakan kejadian hilangnya keseluruhan spesies. Kepunahan bukanlah peristiwa

yang tidak umum, karena spesies secara reguler muncul melalui spesiasi dan menghilang melalui

kepunahan.[155]

Sebenarnya, hampir seluruh spesies hewan dan tanaman yang pernah hidup di

bumi telah punah,[156]

dan kepunahan tampaknya merupakan nasib akhir semua spesies.[157]

Kepunahan telah terjadi secara terus menerus sepanjang sejarah kehidupan, walaupun kadang-

kadang laju kepunahan meningkat tajam pada peristiwa kepunahan massal.[158]

Peristiwa

kepunahan Kapur-Tersier adalah salah satu contoh kepunahan massal yang terkenal, di mana

dinosaurus menjadi punah. Namun peristiwa yang lebih awal, Peristiwan kepunahan Perm-Trias

lebih buruk, dengan sekitar 96 persen spesies punah.[158]

Peristiwa kepunahan Holosen

merupakan kepunahan massal yang diasosiasikan dengan ekspansi manusia ke seluruh bumi

selama beberapa ribu tahun. Laju kepunahan masa kini 100-1000 kali lebih besar dari laju latar,

dan sampai dengan 30 persen spesies dapat menjadi punah pada pertengahan abad ke-21.[159]

Aktivitas manusia sekarang menjadi penyebab utama peristiwa kepunahan yang sedang

berlangsung ini.[160]

Selain itu, pemanasan global dapat mempercepat laju kepunahan lebih

lanjut.[161]

Peranan kepunahan pada evolusi tergantung pada jenis kepunahan tersebut. Penyebab persitiwa

kepunahan "tingkat rendah" secara terus menerus (yang merupakan mayoritas kasus kepunahan)

tidaklah jelas dan kemungkinan merupakan akibat kompetisi antar spesies terhadap sumber daya

yang terbatas (prinsip hindar-saing).[12]

Jika kompetisi dari spesies lain mengubah probabilitas

suatu spesies menjadi punah, hal ini dapat menghasilkan seleksi spesies sebagai salah satu

tingkat seleksi alam.[92]

Peristiwa kepunahan massal jugalah penting, namun daripada berperan

sebagai gaya selektif, ia secara drastis mengurangi keanekaragaman dan mendorong evolusi

cepat secara tiba-tiba serta spesiasi pada makhluk yang selamat dari kepunahan.[158]

[sunting] Sejarah evolusi kehidupan

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Sejarah evolusi kehidupan

[sunting] Asal usul kehidupan

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Abiogenesis dan hipotesis dunia RNA

Asal usul kehidupan merupakan prekursor evolusi biologis, namun pemahaman terhadap evolusi

yang terjadi seketika organisme muncul dan investigasi bagaimana ini terjadi tidak tergantung

pada pemahaman bagaimana kehidupan dimulai.[162]

Konsensus ilmiah saat ini adalah bahwa

senyawa biokimia yang kompleks, yang menyusus kehidupan, berasal dari reaksi kimia yang

lebih sederhana. Namun belumlah jelas bagaimana ia terjadi.[163]

Tidak begitu pasti bagaimana

perkembangan kehidupan yang paling awal, struktur kehidupan pertama, ataupun identitas dan

ciri-ciri dari leluhur universal terakhir dan lungkang gen leluhur.[164][165]

Oleh karena itu, tidak

terdapat konsensus ilmiah yang pasti bagaimana kehidupan dimulai, namun terdapat beberapa

proposal yang melibatkan molekul swa-replikasi (misalnya RNA)[166]

dan perakitan sel

sederhana.[167]

[sunting] Nenek moyang bersama

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Bukti nenek moyang bersama, Nenek moyang bersama, dan

Homologi (biologi)

Hominoid merupakan keturunan dari nenek moyang yang sama.

Semua organisme di bumi merupakan keturunan dari leluhur atau lungkang gen leluhur yang

sama.[168]

Spesies masa kini yang juga berada dalam proses evolusi dengan keanekaragamannya

merupakan hasil dari rentetan peristiwa spesiasi dan kepunahan.[169]

Nenek moyang bersama

organisme pertama kali dideduksi dari empat fakta sederhana mengenai organisme. Pertama,

bahwa organisme-organisme memiliki distribusi geografi yang tidak dapat dijelaskan dengan

adaptasi lokal. Kedua, bentuk keanekaragaman hayati tidaklah berupa organisme yang berbeda

sama sekali satu sama lainnya, melainkan berupa organisme yang memiliki kemiripan

morfologis satu sama lainnya. Ketiga, sifat-sifat vestigial dengan fungsi yang tidak jelas

memiliki kemiripan dengan sifat leluhur yang berfungsi jelas. Terakhir, organisme-organisme

dapat diklasifikasikan berdasarkan kemiripan ini ke dalam kelompok-kelompok hirarkis.[7]

Spesies-spesies lampau juga meninggalkan catatan sejarah evolusi mereka. Fosil, bersama

dengan anatomi yang dapat dibandingkan dengan organisme sekarang, merupakan catatan

morfologi dan anatomi.[170]

Dengan membandingkan anatomi spesies yang sudah punah dengan

spesies modern, ahli paleontologi dapat menarik garis keturunan spesies tersebut. Namun

pendekatan ini hanya berhasil pada organisme-organisme yang mempunyai bagian tubuh yang

keras, seperti cangkang, kerangka, atau gigi. Lebih lanjut lagi, karena prokariota seperti bakteri

dan arkaea hanya memiliki kemiripan morfologi bersama yang terbatas, fosil-fosil prokariota

tidak memberikan informasi mengenai leluhurnya.

Baru-baru ini, bukti nenek moyang bersama datang dari kajian kemiripan biokimia antar spesies.

Sebagai contoh, semua sel hidup di dunia ini mempunyai set dasar nukleotida dan asam amino

yang sama.[171]

Perkembangan genetika molekuler telah menyingkap catatan evolusi yang

tertinggal pada genom organisme, sehingga dapat diketahui kapan spesies berdivergen melalui

jam molekul yang dihasilkan oleh mutasi.[172]

Sebagai contoh, perbandingan urutan DNA ini

telah menyingkap kekerabatan genetika antara manusia dengan simpanse dan kapan nenek

moyang bersama kedua spesies ini pernah ada.[173]

[sunting] Evolusi kehidupan

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Garis waktu evolusi

Pohon evolusi yang menunjukkan divergensi spesies-spesies modern dari nenek moyang bersama yang

berada di tengah[174] Tiga domain diwarnai berbeda, dengan warna biru adalah bakteri, hijau adalah

arkaea, dan merah adalah eukariota.

Walaupun terdapat ketidakpastian bagaimana kehidupan bermula, adalah umumnya diterima

bahwa prokariota hidup di bumi sekitar 3–4 milyar tahun yang lalu.[175][176]

Tidak terdapat

perubahan yang banyak pada morfologi atau organisasi sel yang terjadi pada organisme ini

selama beberapa milyar tahun ke depan.[177]

Eukariota merupakan perkembangan besar pada evolusi sel. Ia berasal dari bakteri purba yang

ditelan oleh leluhur sel prokariotik dalam asosiasi kooperatif yang disebut endosimbiosis.[83][178]

Bakteri yang ditelan dan sel inang kemudian menjalani koevolusi, dengan bakteri berevolusi

menjadi mitokondria ataupun hidrogenosom.[179]

Penelanan kedua secara terpisah pada

organisme yang mirip dengan sianobakteri mengakibatkan pembentukan kloroplas pada

ganggang dan tumbuhan.[180]

Tidaklah diketahui kapan sel pertama eukariotik muncul, walaupun

sel-sel ini muncul sekitar 1,6 - 2,7 milyar tahun yang lalu.

Sejarah kehidupan masih berupa eukariota, prokariota, dan arkaea bersel tunggal sampai sekitar

610 milyar tahun yang lalu, ketika organisme multisel mulai muncul di samudra pada periode

Ediakara.[175][181]

Evolusi multiselularitas terjadi pada banyak peristiwa yang terpisah, terjadi

pada organisme yang beranekaragam seperti bunga karang, ganggang coklat, sianobakteri, jamur

lendir, dan miksobakteri.[182]

Segera sesudah kemunculan organisme multisel, sejumlah besar keanekaragaman biologis

muncul dalam jangka waktu lebih dari sekitar 10 juta tahun pada perstiwa yang dikenal sebagai

ledakan Kambria. Pada masa ini, mayoritas jenis hewan modern muncul pada catatan fosil,

demikian pula garis silsilah hewan yang telah punah.[183]

Beberapa faktor pendorong ledakan

Kambria telah diajukan, meliputi akumulasi oksigen pada atmosfer dari fotosintesis.[184]

Sekitar

500 juta tahun yang lalu, tumbuhan dan fungi mengkolonisasi daratan, dan dengan segera diikuti

oleh arthropoda dan hewan lainnya.[185]

Hewan amfibi pertama kali muncul sekitar 300 juta

tahun yang lalu, diikuti amniota, kemudian mamalia sekitar 200 juta tahun yang lalu, dan aves

sekitar 100 juta tahun yang lalu. Namun, walaupun terdapat evolusi hewan besar, organisme-

organisme yang mirip dengan organisme awal proses evolusi tetap mendominasi bumi, dengan

mayoritas biomassa dan spesies bumi berupa prokariota.[110]

[sunting] Tanggapan sosial dan budaya

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Efek sosial teori evolusi

Seiring dengan penerimaan "Darwinisme" yang meluas pada 1870-an, karikatur Charles Darwin dengan

tubuh kera atau monyet menyimbolkan evolusi.[186]

Pada abad ke-19, terutama semenjak penerbitan buku Darwin "The Origin of Species",

pemikiran bahwa kehidupan berevolusi mendapat banyak kritik dan menjadi tema yang

kontroversial. Namun demikian, kontroversi ini pada umumnya berkisar pada implikasi teori

evolusi di bidang filsafat, sosial, dan agama. Di dalam komunitas ilmuwan, fakta bahwa

organisme berevolusi telah diterima secara luas dan tidak mendapat tantangan.[12]

Walaupun

demikian, evolusi masih menjadi konsep yang diperdebatkan oleh beberapa kelompok

agama.[187]

Manakala berbagai kelompok agama berusaha menyambungkan ajaran mereka dengan teori

evolusi melalui berbagai konsep evolusi teistik, terdapat banyak pendukung ciptaanisme yang

percaya bahwa evolusi berkontradiksi dengan mitos penciptaan yang ditemukan pada ajaran

agama mereka.[188]

Seperti yang sudah diprediksi oleh Darwin, implikasi yang paling

kontroversial adalah asal usul manusia. Di beberapa negara, terutama di Amerika Serikat,

pertentangan antara agama dan sains telah mendorong kontroversi penciptaan-evolusi, konflik

keagamaan yang berfokus pada politik dan pendidikan.[189]

Manakala bidang-bidang sains

lainnya seperti kosmologi[190]

dan ilmu bumi[191]

juga bertentangan dengan interpretasi literal

banyak teks keagamaan, biologi evolusioner mendapatkan oposisi yang lebih signifikan.

Beberapa contoh kontroversi tak beralasan yang diasosiasikan dengan teori evolusi adalah

"Darwinisme sosial", istilah yang diberikan kepada teori Malthusianisme yang dikembangkan

oleh Herbert Spencer mengenai sintasan yang terbugar (survival of the fittest) dalam masyarakat,

dan oleh lainnya mengklaim bahwa kesenjangan sosial, rasisme, dan imperialisme oleh karena

itu dibenarkan.[192]

Namun, pemikiran-pemikiran ini berkontradiksi dengan pandangan Darwin

itu sendiri, dan ilmuwan berserta filsuf kontemporer menganggap pemikiran ini bukanlah amanat

dari teori evolusi maupun didukung oleh data.[193][194]

[sunting] Aplikasi

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Seleksi buatan dan komputasi evolusi

Aplikasi utama evolusi pada bidang teknologi adalah seleksi buatan, yakni seleksi terhadap sifat-

sifat tertentu pada sebuah populasi organisme yang disengajakan. Manusia selama beberapa ribu

tahun telah menggunakan seleksi buatan pada domestikasi tumbuhan dan hewan.[195]

Baru-baru

ini, seleksi buatan seperti ini telah menjadi bagian penting dalam rekayasa genetika, dengan

penanda terseleksi seperti gen resistansi antibiotik digunakan untuk memanipulasi DNA pada

biologi molekuler.

Karena evolusi dapat menghasilkan proses dan jaringan yang sangat optimal, ia memiliki banyak

aplikasi pada ilmu komputer. Pada ilmu komputer, simulasi evolusi yang menggunakan

algoritma evolusi dan kehidupan buatan dimulai oleh Nils Aall Barricelli pada tahun 1960-an,

dan kemudian diperluas oleh Alex Fraser yang mempublikasi berbagai karya ilmiah mengenai

simulasi seleksi buatan.[196]

Seleksi buatan menjadi metode optimalisasi yang dikenal luas oleh

hasil kerja Ingo Rechenberg pada tahun 1960-an dan awal tahun 1970-an, yang menggunakan

strategi evolusi untuk menyelesaikan masalah teknik yang kompleks.[197]

Algoritma genetika

utamanya, menjadi populer oleh karya tulisan John Holland.[198]

Seiring dengan meningkatnya

ketertarikan akademis, peningkatan kemampuan komputer mengijinkan aplikasi yang praktis,

meliputi evolusi otomatis program komputer.[199]

Algoritma evolusi sekarang digunakan untuk

menyelesaikan masalah multidimensi. Penyelesaian menggunakan algoritma ini lebih efisien

daripada menggunakan perangkat lunak yang diproduksi oleh perancang manusia. Selain itu, ia

juga digunakan untuk mengoptimalkan desain sistem.[200]