Evolusi ialah proses perubahan yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memakan waktu yang lama. Dikenal 2 macam evolusi: 1. Evolusi progresif : evolusi menuju pada kemungkinan dapat bertahan hidup (survive).2. Evolusi regresif (retrogreslf) : evolusi menuju pada kemungkinan menjadi punah.

Mekanismenya dapat digambarkan dengan skema berikut:

Mutasi gen adalah perubahan struktur kimia DNA sehingga menyebabkan terjadinya perubahan sifat pada suatu organisme dan bersifat menurun. Pemahaman tentang mutasi gen dapat dijelaskan dengan mempelajari angka laju mutasi dan frekwensi gen dalam populasi

Angka laju mutasi banyaknya gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan satu individu suatu spesies (1:100.000)Peluang terjadinya mutasi menguntungkan = 1 : 1000

Meskipun demikian, jika semuanya diperhitungkan, maka mutasi yang menguntungkan tersebut akan menghasilkan angka kemungkinan yang cukup besar, Misalnya:angka laju mutasi per gamet adalah 1 : 100.000Jumlah gen yang mampu bermutasi dalam individu adalah 1000mutasi yang menguntungkan : merugikan = 1 : 1000 Jumlah individu dalam populasi spesies adalah 100.000.000jumlah generasi selama spesies itu ada adalah 5.000 generasiBerdasarkan angka-angka di atas, maka jumlah mutan selama spesies itu ada adalah:Jumlah mutasi menguntungkan yang mungkin terjadi pada spesies individu adalah; 1/100.000 x 1.000 x 1/1000 = 1/100.000Dalam setiap generasi akan terjadi mutasi gen yang menguntungkan sebesar : 1/100.000 x 100.000.000 = 1.000Selama spesies itu ada yaitu selama 5000 generasi, mutasi menguntungkan yang mungkin terjadi adalah: 1.000 x 5.000 = 5.000.000

Beberapa mutasi yang menguntungkan antara lain : dihasilkannya spesies yang adaptif dan spesies yang memiliki vitalitas dan viabilitas yang tinggi.

Sedangkan mutasi yang merugikan adalah dihasilkannya gen lethal, keturunan yang memiliki viabilitas dan vitalitas yang rendah serta keturunan yang tidak adaptif.

Population GeneticsIlmu tentang Perubahan Genetik dalam populasi.Sintesis evolusioner modern yang menggabungkan konsep seleksi Darwinian dengan konsep pewarisan MendelianStruktur genetik suatu populasi ditentukan oleh frekuensi alel dan genotifnyaPopulasi yaitu suatu kumpulan individu yang terlokalisir dan termasuk ke dalam spesies yang sama, disatukan oleh kumpulan gennya (gen Pool) Hukum kesetimbangan Hardy-Weinberg; menjelaskan suatu populasi yang tidak berevolusi

Frekuensi alel dan frekuensi gen (genotif) di dalam populasiFrekuensi alel adalah perbandingan antara alel yang satu dengan alel yang lainnya untuk suatu sifat atau karakter tertentu dalam suatu populasi.frekuensi gen atau genotif adalah perbandingan antara satu gen atau genotif yang satu dengan gen atau genotif yang lain dalam suatu populasi. Misalnya : Di suatu daerah terdapat populasi tumbuhan berbunga merah (MM) dan tumbuhan berbunga putih (mm), yang sama-sama adaptif. Jika dilakukan persilangan maka akan diperoleh tumbuhan dengan genotif dan fenotif tertentu. P1 : MM x mmF1 : Mm (100%)P2 : Mm x MmF2 : MM ; Mm ; mm 1/4 (25 %) : 2/4 (50%) : 1/4 (25%)Berdasarkan hasil tersebut maka frekuensi kesetimbangan genotif F2 = hasil kali frekuensi gen dari masing-masing induknya, apabila diformulasikan: (M+m) (M+m) = MM + 2Mm + mm atau M2 + 2Mm + m2

Bila dicari frekuensi gen generasi ke F3 berdasarkan formulasi di atas maka akan diperoleh hasil seperti diagram berikut; Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa kesetimbangan frekuensi gen MM : Mm : mm pada generasi F3 = F2 yaitu 1:2:1

Hal ini membuktikan bahwa frekuensi gen suatu populasi dari generasi ke generasi tetap sama.

BETINAJANTAN MM2/4 Mm mm MM2/4 Mm mm1/16 MM XMM2/16 MM X Mm1/16 MM X mm2/16 MM X Mm4/16 Mm X Mm2/16 Mm X mm1/16 MM X mm2/16 Mm X mm1/16 Mm X mm

Frekuensi alel dan genotip suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi dengan kondisi sebagai berikut : 1.Populasinya besar2.Tidak terjadi migrasi3.Tidak terjadi mutasi4.Perkawinan terjadi secara acak5.Tidak terjadi seleksi alam Hukum kesetimbangan Hardy- Weinberg

Rumus aljabar Hardy- Weinberg adalah: (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 AA 2Aa aap = frekuensi gen dominan q = frekuensi gen resesif p2 = frekuensi genotif homozigot dominanq2 = frekuensi genotif homozigot resessif2pq = frekuensi genotif heterozigot

Apabila p dan q merupakan sepasang alel satu-satunya yang mempengaruhi suatu sifat, maka; p + q = 1 (100%) p = 1 - q atau q = 1 - pUntuk menghitung alel ganda (misalnya untuk gol darah sistem ABO) yang memiliki 3 alel yaitu A, B dan O, maka apabila p untuk alel A, q untuk alel B, dan r untuk alel O akan di dapat persamaan sebagai berikut:(p + q + r) = 1 (100%)Rumus aljabar Hardy- Weinberg untuk golongan darah sistem ABO adalah:P2 + 2pr + q2 + 2pr + 2pq + r2 AA AO BB BO AB OO

Distribusi kesetimbangan genotif-genotif untuk sifat yang tertaut kelamin, dengan p + q = 1 adalah sebagai berikut:Untuk laki-laki = p+ q karena xBy dan xbySedangkan........Untuk perempuan = p2 + 2pq + q2 karena XBXB, XBXb dan XbXb

Penerapan hukum Hardy- Weinberg

Pada suatu hari di pelabuhan, sebuah kapal membongkar muatan domba Australia. Populasi domba itu berjumlah 1296 ekor dan diantara-nya terdapat 1215 ekor berwarna putih, dan sisanya berwarna hitam. Andaikan populasi domba itu dalam kesetimbangan, maka tentukan:a. Frekuensi gen warna putih dan hitam (p = W putih dan q = w hitam)b. Berapa ekor yang diduga heterozigot di antara domba putih? (2Ww atau 2pq)Jawab: Diketahui Putih 1215, hitam 1296 1215 = 81, makaa. q2 = 81/1296 = 0,0625 q = 0,25 p = q - 1 = 1 - 0,25 = 0,75b. 2pq = 2 (0.75 X 0.25) = 0.3750 X 1296 = 486 ekor

Diketahui frekuensi orang albino pada suatu masyarakat adalah 16 di antara 10.000 orang. Berapa persenkah orang pembawa sifat albino yang heterozigot?

Jawab ; q2 = 16/10.000 = 0.0016 q = 0.04 p = 1 q = 1 - 0.04 = 0.96 2pq = 2 ( 0.96 X 0.04) = 0.0768 X 100% = 7.68%Prosentasi laki-laki buta warna di Indonesia 8 % , tentukan berapa persen wanita carier dan wanita buta warna?Jawab : q = 0.08 p = 1 q = 1 0.08 = 0.92 q2 = 0.082 = 0.0064 X 100% = 0.64% 2pq = 2 (0.92 X 0.08) = 0.1472 X 100% = 14.72%

Frekuensi alel dan frekuensi gen (genotip) populasiMisalnya:Diketahui bahwa Alel A pada jagung membentuk klorofil, dan Alel a tidak membentuk klorofil (letal), terdapat Jagung homozigot dominan (AA) = 320 batang, Jagung heterozigot dominan (Aa) = 160 batang, dan Jagung homozigot resesif (aa) = 20 batang, bagamana frekuensi genotifnya?Jawab:Frekuensi genotip AA = 320/500 = 0,64Frekuensi genotip Aa = 160/500 = 0,32Frekuensi genotip aa = 20/500 = 0,04

Menghitung Persentase Populasi Manusia yang Membawa Alel Untuk Penyakit Keturunan Tertentu.Misalnya:Frekuensi individu penderita PKU (phenylketonuria)(q2) = 1 tiap 10.000Maka:Frekuensi alel q (resesif) = 0,0001 = 0,01Frekuensi alel p (dominan) = 1 q = 1 0,01 = 0,99Frekuensi heterozigot karier : 2pq = 2 0,99 0,01 2pq = 0,0198Berarti sekitar 2 % dari suatu populasi manusia membawa alel PKU.

Menghitung Frekuensi Alel GandaFrekuensi golongan darah A = 320 orangFrekuensi golongan darah B = 150 orangFrekuensi golongan darah AB = 40 orangFrekuensi golongan darah O = 490 orang

p2IAIA + 2prIAi + q2IBIB + 2qrIBi + 2pqIAIB + r2ii

r2 = frekuensi golongan darah O = 490/1000 = 0,49 r = 0,7(p + r)2 = frekuensi golongan darah A + O = (320 + 490)/1000 = 0,81(p + r) = 0,9 p = 0,9 0,7 = 0,2 q = 1 (p + r) = 1 (0,2 + 0,7) = 0,1Jadi frekuensi alel IA = p = 0,2; frekuensi alel IB = q = 0,1; frekuensi alel i = r =0,7Frekuensi genotip IAIA = p2 = 0,04 Golongan darah A (IAIA) = 0,04 1000 = 40 orangFrekuensi genotip IBi = 2qr = 2(0,1 0,7) = 0,14 Golongan darah B (IBi) = 0,14 1000 = 140 orang

Hardy-Weinberg PrincipleRemember:Menjelaskan suatu kumpulan gen (gen Pool) dalam suatu kesetimbangan.

Suatu populasi yang tidak berubah atau tidak berevolusi

MicroevolutionPerubahan dari generasi ke generasi dalam alel atau frekuensi genotif suatu populasi.

Mikroevolusi dapat terjadi ketika satu atau lebih kondisi yang diperlukan untuk kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak terpenuhi.

MacroevolutionThe origin of taxonomic groups higher than the species level.MicroevolutionA change in a populations gene pool over a secession of generations.

Evolutionary changes in species over relatively brief periods of geological time.

Lima Penyebab Mikroevolusi1. Hanyutan Genetik (Genetic drift):Change in the gene pool of a small population due to chance.

Dua contoh:a. Efek Leher Botol (Bottleneck effect)b. Founder effect

a. Bottleneck EffectGenetic drift (reduction of alleles in a population) resulting from a disaster that drastically reduces population size.

Examples:1.Earthquakes2.Volcanos

b. Founder EffectGenetic drift resulting from the colonization of a new location by a small number of individuals.

Results in random change of the gene pool.

Example:1.Islands (first Darwin finch)

5 Mechanisms of MicroevolutionGene Flow:The gain or loss of alleles from a population by the movement of individuals or gametes.

Immigration or emigration.

5 mekanisme mikroevolusi3. Mutation:perubahan dalam DNA suatu organisme dapat membentuk alel baru

4. Non-random mating:The selection of mates other thanby chance.

5. Natural selection:Differential reproduction.

Modes of ActionNatural selection has three modes of action:1.Stabilizing selection2.Directional selection3.Diversifying selection

1.Stabilizing SelectionActs upon extremes and favors the intermediate.

2.Directional SelectionFavors variants of one extreme.

3.Diversifying SelectionFavors variants of opposite extremes.

Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen (Genotip) pada Populasi Hanyutan genetikArus gen : suatu keadaan lingkungan yang menyebabkan terjadinya perubahan frekuensi alel dari suau populasi Mutasi : Adanya mutasi dapat mengubah komposisi alel dalam populasi Perkawinan tidak acak Seleksi alam

Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen (Genotip) pada Populasi Hanyutan genetikArus gen : suatu keadaan lingkungan yang menyebabkan terjadinya perubahan frekunsi alel dari suau populasi Mutasi : Perkawinan tidak acak Seleksi alam

SPESIASIProses pembenutkan spesies baru

Spesies : suatu kelompok organisme yang mempunyai keserupaan bentuk, berinteraksi bersama dan dapat melakukan perkawinan secara bebas di alam dan menghaslkan keturunan yang fertil dan bervitalitas serupa dengan induknya atau terpisah secara reproduktif dari spesies yang lain.

Syarat Terjadinya SpesiasiAdanya perubahan lingkungan, Adanya relung (niche) yang kosong, Adanya keanekaragaman suatu organisme

MEKANISME SPESIASI

Barier (hambatan) geografik dapat memungkinkan terjadinya pemisahan dua populasi (allopatric) keadaan ini memungkinkan terjadinya isolasi reproduksi meskipun kedua populasi tersebut berada dalam satu lingkungan kembali (sympatrik).

Isolasi ReproduksiProses spesiasi prakawinProses spesiasi pascakawinTemporalTingkah lakuHabitatGametMekanikLetalitasSterilitasSemi lethal

Isolasi GeografiProses Spesiasi Simpatri Proses Spesiasi Alopatri Proses Spesiasi Parapatri Proses Spesiasi Peripatri Tidak simpatri

Spesiasi Sebagai Akibat Adanya Poliploid (simpatri) Contoh : pada tanaman bunga Oenothera lamarckiana yang mempunyai 14 kromosom, karena adanya peristiwa gagal berpisah (non-disjungtion) terjadi keturunan dengan 28 kromosom yang kemudian diberi nama Oenothera gigas. Kedua Oenothera tersebut dibedakan spesiesnya oleh karena pada persilangan antara keduanya akan menghasilkan keturunan yang tetraploid dan kemudian ternyata steril.

Adaptive Radiationmerupakan peristiwa dimana dari satu spesies timbul dua atau beberapa spesies Contoh klasik radiasi adaptif adalah variasi dari burung finch di kepulauan Gallapagos, perbedaannya pada besar dan bentuk paruh, kebiasaan makan dan pada kelakuan yang lain.

Contoh evolusi pada paruh burung finchDengan berjalannya waktu, modifikasi dapat terakumulasi pada populasi yang terpisah secara geografis, menghasilkan spesies baru. Darwin memperkirakan burung finch Galapagos berevolusi dengan cara ini. Burung-burung finch Galapagos berasal dari satu spesies finch inggris . Finch ini kemudian terisolasi di berbagai pulau Galapagos menghasilkan 13 spesies yang berbeda.

Gradualism Theory (Neo-Darwinism)Perubahan kecil pada spesies secara bertahap (gradual) ditambahkan pada perubahan besar dalam periode waktu yang sangat lamData fosil yang hilang merupakan bentuk intermediatPunctuated Equilibria TheoryDikembangkan oleh Stephen Jay Gould dan Niles EldridgeSejalan dengan data fosilSpecies evolve during short periods of rapid behavior separated by long periods of little or no change

**********; menyatakan bahwa frekuensi alel/gen dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi berikutnya dengan syarat: Jumlah populasinya besar. Karena pada populasi kecil hanyutan genetik (getetic drift) yang merupakan kesempatan fluktuasi dalam gen pool dapat mengubah frekuensi alelPerkawinan terjadi secara acak. Jika individu-individu memilih pasangannya dengan sifat-sifat tertentu (yang diturunkan, maka percampuran secara acak gamet-gamet seper-ti yang diharapkan pada kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak dapat terjadiTidak terjadi mutasi, perubahan satu alel menjadialel lainnya akibat mutasi dapat mengubah gene pool.Tidak terjadi seleksi, Keberhasilan mempertahankan hidup dan reproduksi dapat mengubah gene pool karena mendukung adanya perpindahan beberapa alel dengan mengorbankan alel lainnya.Tidak terjadi migrasi, Arus gen (gene flow) merupakan transfer alel antar populasi yang berhubungan dengan perpindahan individu atau gamet, dapat merubah gene pool

*; menyatakan bahwa frekuensi alel/gen dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi berikutnya dengan syarat: Jumlah populasinya besar. Karena pada populasi kecil hanyutan genetik (getetic drift) yang merupakan kesempatan fluktuasi dalam gen pool dapat mengubah frekuensi alelPerkawinan terjadi secara acak. Jika individu-individu memilih pasangannya dengan sifat-sifat tertentu (yang diturunkan, maka percampuran secara acak gamet-gamet seper-ti yang diharapkan pada kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak dapat terjadiTidak terjadi mutasi, perubahan satu alel menjadialel lainnya akibat mutasi dapat mengubah gene pool.Tidak terjadi seleksi, Keberhasilan mempertahankan hidup dan reproduksi dapat mengubah gene pool karena mendukung adanya perpindahan beberapa alel dengan mengorbankan alel lainnya.Tidak terjadi migrasi, Arus gen (gene flow) merupakan transfer alel antar populasi yang berhubungan dengan perpindahan individu atau gamet, dapat merubah gene pool

***************************Isolasi geografiProses simpatri : proses spesiasi yang terjadi dalam suatu area geografi yang sama dari suatu spesies yang paling berkerabatProses tidak simpatri proses spesiasi yang terdapat dalam area geografi yang berbeda dibandingkan dengan area geografi suatu spesies yang paling berkerabatAlopatri: Proses spesiasi yang terjadi di daerah yang berjauhan atau belainan yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Example: Macaca brunesceans (monyet sulawesi) di pulau buton dan p.muna dianggap jenis berbeda dari Macaca ochreata

Paratri: proses spesiasi yang terjadi di daerah yang besebelahan dengan daerah dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannyaPeripatri: proses spesiasi yang terjadi di daerah pinggir dari daerah suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya

*****