Mekanisme Spesiasi dan Kepunahan

Kelompok 51) Mahendra noor F.

(4411413019)2) Fatimatuz zahroh

(4411413020)3) Adtri kusfitasari

(4411413025)4) Eva faradella

(4411413008)5) Agustin dian k.

(4411413022)

Darwin menemukan bahwa tumbuhan dan hewan yang terdapat di kepulauan Galapagos tidak dapat ditemukan di tempat lainnya. Darwin kemudian menyadari bahwa tumbuhan dan hewan tersebut merupakan spesies yang baru muncul, seperti juga kepulauan Galapagos yang memiliki usia muda.

Darwin menuliskan dalam bukunya bahwa fenomena diatas merupakan “misteri dari misteri”, yang sekarang dikenal dengan istilah spesiasi yaitu proses dimana satu spesies terpisah menjadi dua atau lebih spesies.

Spesiasi tidak hanya menjelaskan perbedaan antar spesies tetapi juga persamaan antar spesies. Ketika satu spesies terpisah, spesies-spesies yang dihasilkan memiliki persamaan karakteristik karena berasal dari satu spesies nenek moyang yang sama.

Spesiasi juga membentuk jembatan konsep antara mikroevolusi (yaitu frekuensi perubahan alel selama periode waktu) dan makroevolusi (pola evolusi yang lebih luas dalam periode waktu yang panjang).

Contoh dari perubahan makroevolusi adalah asal usul dari sekelompok organisme baru seperti mamalia dan tumbuhan berbunga melalui serangkaian spesiasi.

The Biological Species Concept Menurut konsep biologi spesies (Mayr, 1942), spesies adalah

sekelompok populasi yang anggotanya memiliki potensi untuk saling kawin (interbreed) di alam dan menghasilkan keturunan yang fertil. Jadi, anggota dari kelompok spesies biologi disatukan melalui reproduksi yang kompatibel.

Menurut KBBI, kompatibel adalah mampu bergerak dan bekerja dengan keserasian, kesesuaian.

Pertukaran material genetik antara kelompok tersebut melalui mekanisme isolasi (baik sebelum mau pun setelah perkawinan).

Similarity between different species. The eastern meadowlark (Sturnella magna, left) and the western meadowlark (Sturnella neglecta, right) have similar body shapes and colorations. Nevertheless, they are distinct biological species because their songs and other behaviors are different enough to prevent interbreeding should they meet in the wild.

(a)

Diversity within a species. As diverse as we may be in appearance, all humans belong to a single biological species (Homo sapiens), defined by our capacity to interbreed.

(b)

Isolasi sebelum perkawinan(Pre-mating isolation/prezygotic barrier) :Isolasi sebelum perkawinan menghalangi perkawinan antara spesies atau merintangi pembuahan telur jika anggota-anggota spesies yang berbeda berusaha untuk saling mengawini. Terdiri dari : Isolasi musiman atau habitat:

lawan jenis tidak dapat ditemui karena matang kawin pada musim yang berbeda atau terdapat pada habitat berbeda.

Isolasi seksual atau pola laku:kedua jenis kelamin dari dua spesies binatang mungkin terdapat pada lokasi dan waktu yang sama tetapi pola “berpasangannya” berbeda sehingga mencegah perkawinan. Misal, Drosophila melanogaster dan Drosophila simulans tidak berkawin meskipun dalam lokasi yang sama karena polalaku yang berbeda.

Isolasi setelah perkawinan(Post-mating isolation/Postzigotic barrier) :Hal ini terjadi jika sel sperma dari satu spesies membuahi ovum dari spesies yang lain, maka barier postzigot akan mencegah zigot hibrida itu untuk berkembang menjadi organisme dewasa yang bertahan hidup dan fertil. Mekanisme ini dapat terjadi melalui: Mortalitas gametik:

sperma atau telur dibinasakan karena perkawinan antara spesies. Tepung sari tidak mampu tumbuh pada stigma dari spesies lain.

Mortalitas sigotik dan inviabilitas hibrid:telur mengalami fertilisasi tetapi tidak dapat berkembang, atau berkembang menjadi organisme tetapi dengan viabilitas yang menurun.

Sterilitas hibrid:hibrid memiliki viabilitas normal tetapi steril secara reproduktif.

viabilitas/vi·a·bi·li·tas/ n kemungkinan untuk dapat hidup

Isolasi Reproduktif Karena biologi spesies didefinisikan berdasarkan kompatibilitas

reproduksinya, maka terbentuknya spesies baru terpusat pada isolasi reproduktif (keberadaan faktor biologi/barier yang menghalangi anggota dari dua spesies dalam menghasilkan keturunan yang fertile).

Barier yang ada akan memblokir aliran gen diantara spesies dan membatasi terbentuknya hybrid (anak yang dihasilkan dari perkawinan antar spesies).

Barier dapat dikelompokkan berdasarkan perannya dalam isolasi reproduktif sebelum fertilisasi atau sesudah fertilisasi.

Barier prezigotik memblokir terjadinya fertilisasi dengan cara:o menghalangi terjadinya perkawinan dari dua spesies yang

berbeda,o mencegah terjadinya perkawinan yang sukses dari dua spesies

berbeda, dano menghalangi terjadinya fertilisasi jika terjadi perkawinan dari

dua spesies berbeda. Jika sel sperma dari satu spesies berhasil menembus barier

prezigotik dan membuahi ovum dari spesies lain, barier postzigotik akan berperan. Sebagai contoh, kesalahan dalam perkembangan embrio akan menurunkan sukses hidup hybrid, atau jika hybrid hidup akan menyebabkan infertilitas atau daya hidupnya rendah sehingga tidak mampu bereproduksi.

Prezygotic and postzygotic barriers

Prezygotic barriers impede mating or hinder fertilization if mating does occur

Individualsof different

species Matingattempt

Habitat isolation

Temporal isolation

Behavioral isolation

Mechanical isolation

HABITAT ISOLATION TEMPORAL ISOLATION BEHAVIORAL ISOLATION MECHANICAL ISOLATION(b)

(a)(c)

(d)

(e)(f)

(g)

Viablefertile

offspring

Reducehybrid

viability

Reducehybridfertility

Hybridbreakdown

Fertilization

Gameticisolation

GAMETIC ISOLATION REDUCED HYBRID VIABILITY

REDUCED HYBRID FERTILITY HYBRID BREAKDOWN

(h) (i)

(j)

(k)

(l)

(m)

Batasan dari the Biological Species Concept Konsep biologi spesies tidak dapat diterapkan pada :

o Organisme aseksualo Fosilo Organisme yang sedikit diketahui mengenai reproduksi

mereka

Other Definitions of Species Konsep Morfologi Spesies

Ciri spesies dalam hal bentuk, ukuran, dan fitur struktural lainnya

Konsep Paleontologi Spesies Fokus pada morfologi spesies yang hanya dikenal dari

catatan fosil Konsep Ekologi Spesies

Melihat spesies dalam hal niche ekologinya Konsep Filogenetik Spesies

Mendefinisikan spesies sebagai seperangkat organisme dengan sejarah genetik yang unik

Mekanisme Spesiasi Terdapat empat mekanisme spesiasi. Yang paling umum terjadi pada hewan

adalah : Spesiasi Allopatrik Spesiasi Peripatrik Spesiasi Parapatrik Spesiasi Simpatrik

1) Spesiasi Allopatrik Spesiasi yang terjadi pada populasi yang awalnya terisolasi secara

geografis, Barier geografis ini memungkinkan populasi terpengaruh oleh faktor lingkungan seperti makanan dll, maka terjadi fragmentasi habitat atau migrasi.

Seleksi di bawah kondisi demikian dapat menghasilkan perubahan yang sangat cepat pada penampilan dan perilaku organisme, karena seleksi dan hanyutan bekerja secara bebas pada populasi yang terisolasi.

Hal yang tegas terlihat ketika ini berjalan dalam waktu yang lama maka akan terjadi variasi yang mutasinya semakin besar , menyebabkan terjadinya isolasi intrinsik yang akan mengarah ke isolasi reproduksi sehingga akan menghalangi percampuran gen.

Pemisahan pada akhirnya akan menghasilkan organisme yang tidak akan dapat berkawin campur maka terbentuklah spesiasi.

Contoh Xylocopa nobilis ( kumbang kayu) di Menado

2) Spesiasi Peripatrik Spesiasi 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, adalah hilangnya variasi genetik yang terjadi ketika suatu populasi baru didirikan oleh sejumlah individu yang sangat kecil. Akibat dari hilangnya variasi genetik, populasi baru dapat berubah, baik secara genotipe ataupun fenotif dari populasi asalnya.

Dalam kasus ekstrem ini menyebabkan spesiasi yang nantinya mengarah ke terbentuknya evolusi. Kemudian terjadilah spesiasi.

3) Spesiasi Parapatrik Spesiasi ini 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. 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. 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.

4) Spesiasi Simpatrik Mekanisme spesiasi adalah spesies yang berbeda menghuni

tempat yang sama berdivergen tanpa adanya 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.

Secara umum, spesiasi simpatrik pada hewan memerlukan evolusi perbedaan genetika dan terjadinya perkawinan acak.

Contoh bebek dengan Mentok yang berada pada habitat yang sama

Dampak dari mekanisme ini akan membawa isolasi reproduksi. 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 membuat kromosom dari tiap spesies tetua membentuk pasangan yang sepadan selama meiosis.

Salah satu contoh speciasi dengan mekanisme simpatrik adalah ketika tanaman Arabidopsis thaliana dan Arabidopsis arenosa. Dari perkawinan ini akan menghasilkan spesies baru yaitu Arabidopsis suecica.

Spesiasi Allopatrik : spesiasi melalui isolasi geografisSpesiasi Simpatrik : spesiasi tanpa melaui isolasi geografis

Allopatric (“Other Country”) SpeciationPada spesiasi alopatrik, aliran gen terinterupsi ketika satu populasi terpisah secara geografis menjadi subpopulasi yang terisolasi.Sebagai contoh, permukaan air danau yang surut menghasilkan dua atau lebih danau-danau kecil yang menjadi habitat bagi populasi yang terpisah.Aliran sungai yang berpindah akan memisahkan populasi hewan yang tidak dapat menyeberangi sungai.Individu-individu yang mengkoloni wilayah terisolir sehingga keturunannya menjadi terisolasi secara geografis dari populasi induknya.

Sympatric (“Same Country”) SpeciationPada spesiasi simpatrik, spesiasi terjadi dalam populasi yang hidup dalam area geografik yang sama.Bagaimana barier reproduktif dapat terbentuk diantara populasi simpatrik padahal anggotanya saling berinteraksi?Spesiasi simpatrik dapat terjadi jika aliran gen berkurang karena factor seperti poliploidi, diferensiasi habitat, dan seleksi seksual.

1) Poliploidi. Satu spesies dapat terbentuk karena kejadian selama pembelahan sel sehingga menghasilkan extra set kromosom (disebut poliploidi). Terdapat dua bentuk poliploidi yang berbeda.

AutopoliploidAutopolyploid adalah individu memiliki lebih dari dua set kromosom yang semuanya berasal dari satu spesies. Sebagai contoh kegagalan dalam pembelahan sel dapat menggandakan jumlah kromosom dalam sel dari diploid (2n) menjadi tetraploid (4n)

2n = 6 4n = 12 2n 4n

Failure of cell divisionin a cell of a growing diploid plant afterchromosome duplicationgives rise to a tetraploidbranch or other tissue.

Gametes produced by flowers on this branch will be diploid.

Offspring with tetraploid karyotypes may be viable and fertile—a new biological species.

AllopolyploidBentuk poliploidi yang kedua dapat terjadi jika dua spesies berbeda melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan hybrid. Sebagian besar hybrid bersifat steril karena satu set kromosom dalam satu spesies tidak mendapat pasangan selama meiosis dengan kromosom spesies lain. Namun demikian, hybrid infertile dapat memperbanyak diri secara aseksual. Pada generasi selanjutnya, mekanisme yang bervariasi mampu mengubah hybrid steril menjadi poliploidi fertile (disebut allopolyploid).

Alopoliploid bersifat fertile jika melakukan perkawinan dengan sesamanya tetapi tidak dapat melakukan perkawinan dengan spesies induknya.

Meiotic error;chromosomenumber notreduced from2n to n

Unreduced gametewith 4 chromosomes

Hybrid with7 chromosomes

Unreduced gametewith 7 chromosomes Viable fertile hybrid

(allopolyploid)

Normal gameten = 3

Normal gameten = 3

Species A 2n = 4

Species B 2n = 6

2n = 10

2) Diferensiasi HabitatSpesiasi simpatrik dapat pula terjadi jika faktor genetik meningkatkan kemampuan suatu subpopulasi dalm mengexploitasi habitat atau sumber daya yang tidak digunakan oleh populasi induk. Sebagai contoh, lalat Rhogoletis pomonella memiliki habitat asli pada pohon howthorn, tetapi 200 tahun yang lalu , sebagian dari populasi mengkoloni pohon apel. Apel yang masak lebih awal dari pada buah pohon hawthorn memicu seleksi alam yang menguntungkan lalat pemakan apel dengan memberikan perkembangan yang lebih cepat. Populasi lalat pemakan apel sekarang menunjukkan isolasi temporal dari lalat pemakan buah hawthorn.

3) Seleksi SeksualTerdapat bukti ilmiah bahwa spesiasi simpatrik juga dikendalikan oleh seleksi seksual. Petunjuk tentang mekanismenya, dapat ditemukan pada ikan Cichlid.

In cichlid fish Sympatric speciation has resulted from nonrandom mating due to sexual selection

Researchers from the University of Leiden placed males and females of Pundamilia pundamilia and P. nyererei together in two aquarium tanks, one with natural light and one with a monochromatic orange lamp. Under normal light, the two species are noticeably different in coloration; under monochromatic orangelight, the two species appear identical in color. The researchers then observed the mating choices of the fish in each tank.

EXPERIMENT

P. nyererei

Normal lightMonochromatic

orange light

P. pundamilia

Under normal light, females of each species mated only with males of their own species. But under orange light, females of each species mated indiscriminately with males of both species. The resulting hybrids were viable and fertile.

RESULTS

The researchers concluded that mate choice by females based on coloration is the main reproductive barrier that normally keeps the gene pools of these two species separate. Since the species can still interbreed when this prezygotic behavioral barrier is breached in the laboratory, the genetic divergence between the species is likely to be small. This suggests that speciation in nature has occurred relatively recently.

CONCLUSION

KEPUNAHANKEPUNAHAN MASAL Data fosil menunjukkan banyaknya spesies yang sekarang

punah. Kepunahan spesies dapat disebabkan oleh beberapa hal, seperti rusaknya habitat atau lingkungan habitat yang ditinggali berubah tidak menguntungkan kehidupan. Sebagai contoh, jika temperatur lautan turun beberapa derajad, spesies yang telah teradaptasi dengan baik pada temperature sebelumnya dapat musnah. Walaupun factor fisik lingkungan tetap stabil, factor biologi dapat berubah.

Kepunahan dapat terjadi dari waktu ke waktu, namun dalam kurun waktu tertentu gangguan terhadap lingkungan global mampu meningkatkan kepunahan secara dramatis. Jika hal ini terjadi, akan timbul kepunahan masal dimana sejumlah besar spesies punah dari muka bumi.

KONSEKUENSI KEPUNAHAN MASAL Kepunahan masal mampu menghilangkan lineage evolusi

sehingga mengubah arah evolusi. Selain itu, juga dapat mengubah komunitas ekologi dengan cara mengubah tipe organisme. Sebagai contoh, sesudah kepunahan jaman Permian dan Cretaceus, persentasi organisme marine predator meningkan. Meningkatnya jumlah predator merupakan tekanan bagi mangsa dan meningkatkan kompetisi makanan diantara predator.

PENYEBAB KEPUNAHAN Daya Regenerasi Yang Rendah Campur Tangan Manusia Perubahan areal hutan menjadi pemukiman, pertanian dan

perkebunan Bencana Alam Besar Didesak Populasi Lain Yang Kuat Perburuan Satwa Liar / Satwa Langka Perdagangan Satwa Liar / Satwa Langka Pembalakan Hutan Kebakaran Hutan Pembangunan Pemukiman Satwa Liar dianggap sebagai pengganggu atau ancaman

Kepunahan merupakan proses alami. Bukti-bukti fosil mengindikasikan bahwa umur hidup

suatu spesies berkisar antara satu sampai sepuluh juta tahun. Bumi juga pernah mengalami periode kepunahan masal (mass extinction), periode dimana banyak takson yang punah dalam kurun waktu yang relatif singkat (1–10 juta tahun).

Telah tercatat pernah terjadi lima kali kepunahan masal dalam proses evolusi planet bumi ini :

Kepunahan masal pertama, (lebih kurang 440 juta tahun yang lalu/jtl): Perubahan iklim (suhu mendadak menjadi

lebih dingin) diduga yang menyebabkan kepunahan masal Ordovician yang menyebabkan perubahan drastik kehidupan di lautan (pada saat itu kehidupan daratan berlum berkembang). Diperkirakan 25 % suku kehidupan punah.

Kepunahan masal kedua, (lebih kurang 370 jtl): Terjadi pada akhir periode Devonian dan

memusnahkan 19 suku, belum diketahui penyebabnya, lebih diduga karena perubahan iklim.

Kepunahan masal ketiga, (lebih kurang 245 jtl): terjadi pada akhir periode Permian dan diduga

merupakan kepunahan masal terbesar yang telah memusnahkan 54% suku.

Kepunahan masal keempat, (lebih kurang 210 jtl): terjadi pada akhir periode Triasic, telah

memusnahkan 23 % suku, belum diketahui apa penyebabnya

Kepunahan masal kelima, (lebih kurang 65 jtl): merupakan kepunahan masal pada akhir

Cretaceous, memusnahkan reptil yang mendominasi bumi saat itu (dinosarus daratan) dan ammonoidea (~ 17% suku).

Contoh Kepunahan :Kepunahan Dinosaurus

DiskusiTiti Alfath : Konsep Biologi Spesies itu seperti apa?Novi Latifa : Faktor kepunahan regenerasi rendah, desakan dari populasi lain itu yang bagaimana?