Teori Evolusi Menurut Para Ahli

Teori Evolusi Menurut Para Ahli - Berdasarkan hasil penghitungan menggunakan karbon aktif, serangga pada gambar di atas telah berusia kurang lebih 35 juta tahun. Ia mati terjebak di dalam getah yang dikeluarkan oleh tumbuhan pinus. Berkat lapisan resin yang menutupinya, serangga ini masih tetap berada dalam keadaan yang utuh sehingga membantu peneliti untuk mempelajari banyak hal di masa tersebut.

Tidak hanya serangga ini yang telah mendiami bumi selama jutaan tahun, ada juga makhluk hidup lain yang telah berkembang dari bentuk sederhana sehingga akhirnya menjadi bentuk yang kompleks dan unik. Sungguh kekuasaan Maha Pencipta yang tiada bandingannya.

Satu hal yang perlu Anda ingat, perubahan ini berlangsung dalam waktu yang lama, jutaan tahun. Selama perjalanan waktu tersebut, banyak hal yang terjadi dalam rangkaian kejadian evolusi. Evolusi merupakan suatu teori ilmu sains, sama seperti teori relativitas. Anda akan mempelajari tentang teori evolusi, mekanisme dari evolusi, serta bukti-bukti evolusi.

A. Teori Evolusi

Teori evolusi, sejak kemunculannya merupakan suatu hal yang meng- gemparkan. Hingga kini, bukti-bukti mengenai evolusi terus dicari. Charles Darwin sebagai salah seorang tokoh teori evolusi dianggap sebagai bapak evolusi. Apa yang dimaksud dengan evolusi? Apa yang mendasari teori ter- sebut? Adakah bukti-bukti bahwa evolusi terjadi? Pelajarilah uraian berikut ini.

1. Sejarah Teori Evolusi

Gagasan mengenai teori evolusi, dimulai oleh seorang naturalis ber- kebangsaan Inggris bernama Charles Darwin. Pemikirannya mulai muncul setelah ia menerima tawaran dari Angkatan Laut Inggris untuk berkelana mengelilingi dunia menggunakan kapal layar HMS Beagle selama 5 tahun tanpa bayaran (Gambar 7.1).

(a) Replika kapal layar HMS Beagle yang ditumpangi oleh Darwin. (b) Alur perjalanan Darwin.(c) Kepulauan Galapagos

Suatu saat di akhir tahun 1835, rombongan kapal ini mendarat di se- buah pulau di Amerika Selatan yang dikenal dengan nama Pulau Galapagos. Selama tiga minggu di pulau ini, Darwin telah banyak mengambil sampel tumbuhan, reptil, dan hewan-hewan lainnya. Hal yang paling mengesankan bagi Darwin adalah adanya burung-burung dari famili Fringilidae yang memiliki paruh dengan bentuk yang beraneka ragam. Variasi yang dimiliki burung tersebut ternyata tidak hanya terlihat pada bentuk paruhnya saja, tetapi juga dari jenis makanannya. Setiap jenis makanan ternyata telah menjadi makanan utama bagi salah satu jenis burung famili Fringilidae ini. Darwin juga menemukan bahwa hanya sedikit burung jenis lain selain famili Fringilidae yang terdapat di pulau tersebut.

Lihat juga Materi Mutasi Biologi Kelas 12

Setelah pulang kembali ke Inggris, Darwin menemukan permasalahan dalam menjelaskan mengapa setiap daerah yang dia kunjungi memiliki keanekaragaman yang berbeda. Hal yang selalu paling membuatnya ter- tarik adalah kenyataan mengenai bentuk-bentuk paruh dari burung finch yang dia temukan di Pulau Galapagos (Gambar 7.2).

Keanekaragaman dari bentuk paruh burung finch yang terdapat di pulau Galapagos

Gagasan tentang asal-usul organisme ini ternyata tidak dikemukakan oleh Darwin seorang. Seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris lainnya, yakni Alfred Russel Wallace (Gambar 7.3a) juga menyatakan hal yang sama mengenai konsep asal-usul organisme.

Wallace berlayar ke Malaysia untuk mengamati keanekaragaman di wilayah tersebut. Kemudian, Wallace melanjutkan penelitannya di Kalimantan. Untuk penelitiannya lebih lanjut, Wallace pun kemudian pergi ke Sulawesi dan Maluku. Di sana Wallace melihat banyaknya perbedaan jenis flora dan fauna yang ada di Indonesia bagian barat dan Indonesia bagian timur.

Di Kepulaan Aru, Wallace menderita malaria. Pada saat itu, belum ditemukan obat untuk menyembuhkan penyakit tersebut. Ketika pada suatu hari Wallace tiba-tiba sembuh, timbullah pemikiran mengenai kesembuhan- nya tersebut. Dari kejadian itu, timbullah ide mengenai hukum alam siapa yang kuat, dialah yang menang (survival of the fittest). Pemikirannya ini, ternyata serupa dengan pemikiran Darwin (Iskandar, 2001: 18-19).

Darwin kemudian bersama-sama dengan Wallace memublikasikan hasil pengamatannya di suatu pertemuan Linnean Society di London pada tahun 1859. Darwin menuliskan sebuah buku yang berjudul The Origin of Spesies by Means of Natural Selection.

Sebelum Darwin mengemukakan teori evolusinya, banyak ilmuwan yang sudah mengemukakan teori evolusi (Gambar 7.3). Berikut adalah beberapa teori evolusi yang telah dicetuskan berbagai ilmuwan.

Tokoh-tokoh yang mengemukakan teori evolusi, yakni (a) Alfred Russel Wallace, (b) George Cuvier, dan (c) Jean Baptiste de Lamarck

a. Teori Cuvier

Teori ini dikemukakan oleh George Cuvier (Gambar 7.3b). George Cuvier (1769–1832) menyatakan bahwa setiap spesies tercipta secara terpisah. Ia menjelaskan bahwa anak seorang atlet tidak serta merta memiliki otot yang kuat begitu dilahirkan tanpa adanya latihan dan olahraga. Namun, Cuvier tidak membantah mengenai adanya faktor yang diturunkan dari generasi ke generasi dan ia tidak mengetahui faktor penyebabnya.

b. Teori Lamarck

Teori ini dikemukakan oleh Jean Baptiste de Lamarck (Gambar 7.3c). Lamarck merupakan ahli dalam hal studi perbandingan dan evolusi. Lamarck mengemukakan teori bahwa perkembangan struktur suatu organisme berhubungan dengan perubahan lingkungannya. Teori Lamarck kemudian dikenal dengan teori use dan disuse. Dalam pandangan Lamarck, evolusi terjadi karena adanya organ yang dipakai dan tidak dipakai. Secara seder- hana, Lamarck mencontohkan bahwa evolusi leher zarafah yang panjang disebabkan tingginya pohon yang menjadi sumber makanan zarafah. Zarafah harus terus-menerus menjulurkan lehernya untuk menggapai makanan. Oleh karena itu, zarafah memiliki leher yang panjang. Kemudian, struktur leher panjang ini diturunkan pada generasi selanjutnya hingga kini.

c. Teori Darwin

Dalam bukunya yang berjudul ''The Orgin of Species by Means of Natural Selection,'' Charles Darwin mengungkapkan teorinya mengenai evolusi. Pokok utama dari teori Darwin tersebut adalah sebagai berikut.

Perubahan-perubahan yang terjadi pada suatu organisme disebabkan oleh seleksi alami (natural selection).
''Survival of the fittest'', artinya siapa yang paling kuat dia akan bertahan. Darwin mengemukakan bahwa individu yang kuat akan bertahan dan akan mewariskan sifat ke generasi berikutnya.
''Struggle for existance'', artinya berjuang keras untuk bertahan hidup. Individu yang tidak dapat bertahan akan mati dan terjadi kepunahan, sedangkan yang bertahan akan melanjutkan hidupnya dan bereproduksi.

d. Teori Weismann

Orang yang mengemukakan teori ini adalah August Weismann (1834– 1914). Weismann adalah seorang ahli biologi berkebangsaan Jerman. Dalam teorinya dinyatakan bahwa evolusi terjadi karena adanya seleksi alam terhadap faktor genetis.

2. Perdebatan Ilmuwan Tentang Evolusi

Banyaknya ahli yang mengajukan teori-teori evolusinya, menimbulkan pertentangan pendapat di antara ilmuwan-ilmuwan tersebut. Hasil pengamatan setiap ilmuwan berbeda. Hal tersebut dapat dipahami karena teori evolusi yang dikemukakan hanya didasarkan atas pengamatan bukti- bukti evolusi, bukan berdasarkan eksperimen di laboratorium sehingga hasilnya belum pasti.

a. Teori Lamarck dan Teori Darwin

Lamarck mengemukakan bahwa zarafah berleher panjang karena kebiasaan menjulurkan lehernya terus-menerus untuk mencari makanan di pohon yang tinggi. Darwin membantahnya dengan mengemukakan bahwa zarafah yang berleher panjang dan zarafah yang berleher pendek sudah ada sebelumnya. Seleksi alam menyebabkan zarafah berleher pendek punah dan menyisakan zarafah yang berleher panjang. Pendapat manakah yang sesuai dengan pendapatmu? Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah Gambar 7.4.

Perbedaan teori mengenai leher zarafah yang dikemukakan oleh (a) Lamarck dan (b) Darwin Apa perbedaannya?

b. Teori Lamarck dan Teori Weismann

Teori yang dikemukakan oleh Lamarck juga dibantah oleh Weismann. Weismann menyanggah teori Lamarck ini dengan melakukan percobaan pemotongan ekor tikus dan mengawinkan sesamanya selama 22 generasi. Ternyata setiap generasi tidak pernah menghasilkan tikus yang berekor pendek. Generasi tikus yang ke-23 tetap berekor panjang. Dengan berbekal informasi ini, Weismann menggugurkan teori yang diajukan oleh Lamarck.

Weismann mengungkapkan bahwa pengaruh genetis merupakan faktor lain yang menyebabkan adanya variasi. Hal ini ia temukan pada saat mengamati proses pembelahan sel. Faktor genetis inilah yang kemudian diwariskan kepada keturunannya.

c. Teori Darwin dan Teori Weismann

Sebenarnya, teori yang dikemukakan oleh kedua tokoh ini tidak bertentangan. Teori Weismann bahkan lebih menjelaskan teori seleksi alam yang dikemukakan oleh Charles Darwin. Weismann berpendapat bahwa perubahan sel tubuh akibat pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan. Proses evolusi akan terjadi jika ada perubahan pada sel kelamin. Per- bedaannya dengan Darwin adalah Darwin berpendapat bahwa evolusi terjadi melalui seleksi alam. Adapun Weismann, mengatakan bahwa evolusi merupakan gejala seleksi alam terhadap faktor genetis.

3. Definisi Teori Evolusi

Pada materi sebelumnya, Anda telah mengenal istilah evolusi. Apakah itu evolusi? Sebagai suatu ilmu, teori evolusi berkembang sesuai dengan perkembangan ilmu yang menyertainya.

Evolusi adalah ilmu tentang perubahan-perubahan organisme yang berangsur-angsur menuju kepada kesesuaian dengan waktu dan tempat. Dari definisi tersebut, evolusi tidak akan pernah membuktikan bagaimana kera berubah menjadi manusia. Evolusi bukan proses perubahan dari suatu organisme (spesies) ke organisme (spesies) yang lain.

Evolusi merupakan perubahan frekuensi alel suatu populasi per satuan waktu. Menurut teori evolusi, kera mempunyai hubungan kekerabatan yang dekat dengan manusia. Teori evolusi tidak menerangkan bahwa kera adalah nenek moyang langsung dari manusia. Pada dasarnya, teori evolusi men- jelaskan bahwa perubahan frekuensi alel dari suatu populasi merupakan proses evolusi. Dengan demikian, semua organisme berevolusi dari waktu ke waktu (Iskandar, 2001: 85). Untuk lebih jelas tentang frekunsi alel, dapat Anda pelajari pada subbab selanjutnya.

Pada zaman Aristoteles hingga zaman Linnaeus, suatu spesies dianggap tetap, tidak mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Akan tetapi, setelah teori evolusi muncul, pendapat itu berubah. Suatu populasi organisme berubah dari waktu ke waktu sesuai dengan kondisi lingkungannya (seleksi alami). Oleh karena itu, organisme akan tetap berada dalam kondisi yang cocok dengan lingkungannya. Apakah manusia mengalami perubahan?

4. Perkembangan Teori Evolusi

Teori evolusi, seperti ilmu lainnya, juga berkembang sesuai dengan perkembangan ilmu yang terkait dengannya. Lamarck, sesuai dengan perkembangan ilmu saat itu, menyimpulkan bahwa evolusi dipengaruhi oleh adaptasi makhluk hidup tersebut terhadap lingkungannya. Contoh, zarafah yang tadinya berleher pendek akan berkembang menjadi zarafah yang berleher panjang. Mengapa hal ini menurut Lamarck dapat terjadi? Menurut Lamarck, hal yang diperoleh dari latihan dapat diturunkan kepada anaknya. Setelah sekitar lima puluh tahun Lamarck mengemukakan teorinya, Darwin mengemukakan teori evolusi menurut hasil penelitiannya. Teori evolusi Darwin ini dimuat dalam bukunya yang berjudul On The Origin of Species by Means of Natural Selection. Dalam bukunya ini, Darwin mengemukakan dua pokok teori evolusinya, yakni sebagai berikut.

Spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies yang sebelumnya.
Evolusi terjadi melalui seleksi alami.

Pendapat yang hampir sama dengan Darwin dikemukakan oleh Wallace. Teori evolusi pun semakin berkembang seiring dengan berkembangnya ilmu genetika. Hukum pewarisan sifat yang dikenal dengan Hukum Mendel telah menerangkan banyak hal yang tidak dapat diterangkan oleh teori evolusi pada waktu itu. Faktor genetis pun memberi pengaruh besar dalam teori evolusi. Apakah teori evolusi akan berkembang lagi?

Saat ini, setelah struktur DNA ditemukan dan majunya perkembangan komputer, teori evolusi pun berkembang dengan pesat. Kajian evolusi tidak hanya dilihat dari bentuk fisik (morfologi), tetapi sudah dilihat dari tingkat DNAnya. Ilmu-ilmu lainnya pun ikut terlibat dalam teori evolusi, seperti Kimia dan Matematika.

Dengan melihat kajian evolusi dari tingkat molekuler (DNA), maka kekerabatan dan asal-usul makhluk hidup tampak lebih jelas dan pasti. Hal ini memberi pengaruh besar juga terhadap Biologi, misalnya dalam penentuan klasifikasi makhluk hidup.

5. Bukti-Bukti Terjadinya Evolusi

Evolusi sulit dibuktikan. Namun, banyak hal yang dapat dijadikan petunjuk adanya evolusi. Untuk meyakinkan adanya suatu proses perubahan dari bentuk yang sederhana menjadi bentuk yang lebih kompleks tersebut, kita memerlukan suatu bukti atau petunjuk yang dapat mendukung atau membantah fakta dari suatu teori.

Uraian berikut ini akan menjelaskan beberapa petunjuk bahwa evolusi memang terjadi, di antaranya adalah variasi dalam satu spesies, adanya fosil, kesamaan kimia, perbandingan anatomi (homologi dan analogi).

a. Variasi dalam Satu Spesies

Apakah Anda dapat membedakan teman-teman Anda? Tidak ada yang sama persis, bukan? Tentu, karena mereka memiliki karakter wajah atau postur yang berbeda satu sama lain.

Perbedaan di antara teman-temanmu tersebut dapat dikatakan sebagai variasi. Variasi individu dalam satu spesies terjadi karena pengaruh beberapa faktor, yakni genetis dan lingkungan (perhatikan Gambar 7.5).

Beberapa contoh variasi yang terdapat pada satu spesies kumbang

b. Fosil

Sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang ditemukan pada batuan sedimen memberikan informasi mengenai peristiwa yang terjadi di masa lalu (Gambar 7.6). Bukti-bukti ini menunjukkan fakta bahwa telah ada variasi makhluk hidup. Beberapa spesies yang telah punah memiliki karakter transisional antarkelompok utama organisme yang masih ada. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah spesies tidak tetap, tetapi bisa berubah berkurang atau bertambah dalam jangka waktu yang panjang.

Fosil merupakan salah satu bukti evolusi. Contohnya (a) fosil daun dan (b) fosil Archaeoptery yang memiliki morfologi seperti reptil dan burung

Bukti-bukti yang ada juga menunjukkan bahwa terdapat celah pada catatan fosil disebabkan tidak lengkapnya data. Semakin banyak kita mem- pelajari evolusi dari spesies yang spesifik, celah tersebut atau "rantai yang hilang" dapat terisi dengan spesimen fosil transisional. Salah satu masalah yang sering diperdebatkan sehubungan dengan penelitian mengenai fosil adalah seberapa akurat pengukuran umur fosil.

Berdasarkan umur geologi, pengukuran pada fosil dapat bersifat relatif atau pasti. Relatif ini dilakukan berdasarkan fosil mana yang dianggap lebih tua dari yang lain. Sementara itu, pengukuran umur fosil secara lebih pasti dilakukan dengan bantuan pelapukan radioaktif.

Pengukuran secara radioaktif ini telah dilakukan mulai tahun 1920-an. Semenjak pengukuran pertama pada batuan bumi, telah dikembangkan lebih dari 10.000 jenis radioisotop yang dapat berfungsi mengukur umur dari batuan atau fosil. Dengan begitu, pengukuran terhadap fosil tidak hanya dilakukan dengan satu jenis isotop saja, tetapi juga diuji kembali dengan menggunakan jenis isotop yang lain untuk mendapatkan kepastian mengenai umur suatu fosil. Dengan cara ini, para ilmuwan yang terlibat dalam pengerjaan fosil dapat memublikasikan revisi umur skala geologi setiap beberapa tahun sekali. Dari setiap revisi ini, diketahui bahwa pergeseran umur-umur batuan (masa geologi) hanya terjadi untuk beberapa ratus tahun, sedangkan pembagian umur pada batuan muda relatif stabil.

c. Kemiripan Susunan Biokimia

Pada dasarnya, makhluk hidup di bumi serupa apabila dilihat struktur anatomi dasar dan komposisi kimianya. Baik itu sel sederhana seperti protozoa maupun organisme dengan jutaan sel? Semua makhluk hidup bermula dari sel tunggal yang bereproduksi sendiri dengan proses pembelahan yang serupa. Dalam waktu hidup yang terbatas, mereka juga tumbuh menua dan mati.

Semua hewan dan tumbuhan menerima karakter spesifik dari induknya dengan cara mendapatkan kombinasi gen tertentu. Ahli biologi molekular menemukan bahwa gen merupakan segmen molekul DNA dalam sel-sel. Segmen-segmen DNA ini mengandung kode-kode kimia untuk membentuk protein dengan berikatan bersama asam amino tertentu dengan urutan yang spesifik.

Semua jenis protein pada makhluk hidup hanya disusun oleh 20 jenis asam amino. Kode DNA memiliki bahasa sederhana yang sama untuk semua makhluk hidup. Ini merupakan bukti yang menjadi dasar kesatuan kehidupan molekular.

Sebagai tambahan, kebanyakan makhluk hidup mendapatkan energi yang diperlukan untuk berbagai kegiatan secara langsung atau tidak langsung dari matahari. Ada yang melalui proses fotosintesis atau memperoleh dengan mengonsumsi tumbuhan hijau dan organisme lainnya yang memakan tumbuhan.

d. Perbandingan Anatomi (Homologi dan Analogi)

Jika Anda perhatikan dengan saksama organ-organ tubuh hewan Vertebrata, organ-organ tersebut memiliki struktur dasar yang sama, tetapi memiliki fungsi yang berbeda. Perbedaan fungsi ini terjadi karena adaptasi terhadap lingkungan yang berbeda. Contohnya, tangan manusia dan sayap burung. Tangan manusia lebih cocok untuk memegang, sedangkan sayap burung lebih cocok untuk terbang.

Ahli evolusi berpendapat bahwa kedua organ tersebut awalnya memiliki struktur yang sama. Organ yang memiliki bentuk asal yang sama, namun memiliki fungsi yang berbeda disebut homologi (Gambar 7.7).

Anggota tubuh yang homologi memiliki bentuk asal yang sama, namun memiliki fungsi yang beda.Dari struktur apakah organ organ tersebut?

Adaptasi juga menyebabkan adanya organ yang memiliki fungsi sama, tetapi memiliki struktur dasar berbeda. Hal demikian disebut analogi (Gambar 7.8).

Analogi yang terdapat pada (a) burung, (b) kelelawar, dan (c) kupu-kupu menunjukkan kesamaan fungsi, yakni untuk terbang, tetapi berasal dari struktur dasar yang berbeda

e. Perbandingan Embrio

Bukti evolusi dapat juga dilihat dari perkembangan dan pertumbuhan organisme. Zigot yang merupakan hasil peleburan antara gamet jantan dan gamet betina akan berkembang menjadi embrio. Pada hewan vertebrata, ternyata perkembangan dan pertumbuhan embrio tersebut memperlihatkan bentuk yang mirip satu sama lain. Pada perkembangan lebih lanjut, barulah embrio-embrio tersebut menunjukkan adanya perbedaan. Perhatikan Gambar 7.9 berikut.

Perkembangan embrio (a) ikan hiu, (b) ayam, dan (c) simpanse Pada tahap manakah perbedaan mulai terjadi?

Berdasarkan gambar tersebut, awal perkembangan embrio ikan hiu, ayam, dan simpanse cukup mirip, meskipun hasil akhirnya berbeda. Pada organisme dengan kekerabatan yang dekat, umumnya memiliki pola pertumbuhan dan perkembangan embrio yang mirip.

Di bab sebelumnya Anda telah mempelajari tentang materi mutasi. Dalam materi mutasi tersebut dipelajari tentang penyebab dan macam-macam mutasi. Apakah ada kaitannya antara mutasi dan evolusi?

B. Mekanisme Evolusi

Bagaimanakah evolusi terjadi? Adanya seleksi alami dan variasi genetis merupakan hal utama yang menyebabkan terjadinya evolusi. Perlu dingat kembali bahwa evolusi terjadi dalam populasi, bukan individu.

1. Seleksi Alami

Pernahkah Anda memerhatikan katak atau penyu yang bertelur? Biasanya katak dan penyu bertelur dalam jumlah yang banyak. Akan tetapi, dari jumlah yang banyak itu tidak semuanya akan tumbuh dan berkembang menjadi individu dewasa. Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Apa yang terjadi jika semua telur katak atau penyu dapat tumbuh dewasa?

Evolusi melalui seleksi alami terjadi pada populasi suatu spesies yang berubah dari waktu ke waktu. Seleksi alami dapat memengaruhi populasi melalui tiga macam seleksi alam, yakni seleki alami mengarah, seleksi alami stabilisasi, dan seleksi alami disruptif (Starr and Taggart, 1995: 278-281; Iskandar, 2201; 179–180).

a. Seleksi Mengarah

Pada seleksi alami ini terjadi seleksi terhadap suatu variasi sifat pada populasi yang menyebabkan perubahan frekuensi sifat menuju sifat tertentu. Seleksi mengarah mengakibatkan frekuensi alel akan mengarah pada salah satu ciri. Perubahan ini merupakan respons terhadap keadaan lingkungan. Akibat dari seleksi tersebut, terjadi perubahan frekuensi alel ke salah satu keadaan homozigot.

Contohnya, pada populasi ular bandotan. Ular ini terdiri atas dua fenotipe. Satu fenotipe bergaris, sedangkan fenotipe yang satunya lagi berbercak-bercak. Oleh karena hidup di daerah yang beralang-alang maka ular bandotan yang berfenotipe bergaris memiliki kemampuan yang baik untuk menghindar dari predatornya. Bandingkan dengan ular yang bandotan yang berbercak-bercak. Akibatnya, untuk beberapa waktu, di daerah tersebut hanya dapat ditemukan ular bandotan yang bergaris.

Kondisi sebaliknya ditemukan di daerah yang tidak beralang-alang, tetapi berbatu kerikil. Pada daerah berbatu kerikil ini, ular bandotan berbercak- bercak lebih mendominasi. Mengapa demikian?

b. Seleksi Stabilisasi

Pada seleksi stabilisasi, sifat yang paling umum merupakan sifat yang lebih mampu bertahan hidup. Sifat yang tidak umum (ekstrim) akan selalu terkena seleksi. Misalnya, ada fenotipe siput kuning (alel homozigot) dan siput cokelat tua (alel homozigot). Siput heterozigot memiliki warna cokelat seperti tanah. Oleh karena warna kuning dan cokelat tua terlihat mencolok maka predator (burung) akan lebih banyak memangsa siput warna kuning dan cokelat tua. Bagaimana dengan siput yang berwarna cokelat seperti tanah (heterozigot)?

Oleh karena siput yang berwarna cokelat seperti tanah adalah heterozigot maka pada generasi berikutnya akan dihasilkan kembali siput berwarna kuning dan cokelat tua. Dengan demikian frekuensi alelnya akan selalu tetap mendekati 25% kuning, 50% cokelat tanah, dan 25% cokelat tua.

Macam-macam seleksi alam pada populasi kupu-kupu meliputi (a) seleksi mengarah, (b) seleksi stabilisasi, dan (c) seleksi disruptif. eleksi manakah yang dapat menghasilkan spesies baru?

c. Seleksi Disruptif

Seleksi disruptif terjadi pada individu heterozigot. Seleksi ini akan memecah populasi menjadi dua kelompok yang berbeda, tetapi miliki alel homozigot. Contohnya, pada suatu populasi kepik terdapat kepik warna kuning (homozigot), hijau (homozigot), dan merah (heterozigot). Oleh karena kepik warna merah sangat mencolok keberaadaannya di antara dedaunan, maka burung pemakan kepik akan mudah untuk menemukan dan kemudian memangsanya. Akibatnya, untuk jangka waktu tertentu, keberadaan kepik warna merah sukar untuk ditemukan. Bagaimana kalau kondisi ini berlanjut terus?

Untuk lebih jelas memamahami seleki alam mengarah, seleksi alam stabilisasi, dan seleksi alam disruptif, Anda dapat mempelajari Gambar 7.10. Pada ilustrasi tersebuit, contoh populasinya adalah kupu-kupu.

2. Variasi Genetis

Di dalam suatu populasi, terdapat variasi di antara individu-individunya. Hal tersebut menunjukkan adanya perubahan genetis. Mutasi dapat mening- katkan frekuensi alel pada individu di dalam populasi. Dengan demikian, setiap populasi dapat mengembangkan variasi-variasi yang ada di dalam populasinya.

Contoh variasi ini terlihat pada ayam yang memiliki jengger berbeda- beda (Gambar 7.11). Lantas apakah hubungan atau kaitan antara variasi, evolusi, dan mutasi?

Variasi yang terdapat pada bentuk jengger ayam, meliputi bentuk (a) single, (b) walnut, (c) pea, dan (d) ros

Variasi timbul akibat mutasi, baik mutasi gen maupun mutasi kromosom. Terjadinya mutasi gen menyebabkan terbentuknya alel baru. Alel baru ini merupakan sumber terbentuknya variasi. Variasi dalam suatu populasi merupakan bahan mentah (raw materials) terjadinya evolusi.

Berdasarkan pengetahuan terbaru terdapat dua penyebab terjadinya variasi genetis, yakni mutasi gen dan rekombinasi gen dalam keturunan. Hal ini sesuai dengan yang dikatakan Hugo De Vries (Gambar 7.12) bahwa variasi genetis merupakan akibat dari mutasi gen dan rekombinasi gen-gen pada keturunan baru.

a. Mutasi Gen

Mutasi gen dapat diartikan sebagai suatu perubahan struktur kimia DNA yang menyebabkan perubahan sifat pada suatu organisme dan bersifat menurun. Mutasi gen yang tidak dipengaruhi oleh faktor luar tersebut sangat jarang dan umumnya tidak menguntungkan.

Mengapa mutasi gen merupakan salah satu mekanisme evolusi? Untuk menjawabnya Anda perlu memahami terlebih dahulu pengertian angka laju mutasi. Angka laju mutasi adalah angka yang menunjukkan jumlah gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh satu individu dari suatu spesies.

Pada umumnya, angka laju mutasi suatu populasi spesies sangat rendah, yaitu secara rata-rata 1 : 100.000. Artinya, dalam setiap 100.000 gamet terdapat satu gen yang bermutasi. Meskipun sangat kecil, mutasi merupakan salah satu mekanisme evolusi yang sangat penting karena:

setiap gamet mengandung beribu-ribu gen;
setiap individu mampu menghasilkan ribuan bahkan jutaan gamet;
banyaknya generasi yang dihasilkan satu spesies selama spesies itu belum punah.

Secara umum mutasi itu merugikan. Peluang mutasi yang menguntung- kan hanya 1/1.000 dari kemungkinan yang bermutasi. Walaupun peluang ini kecil, tetapi karena jumlah spesies dan generasinya sangat besar maka peluang mutasi yang menguntungkan juga menjadi besar.

b. Rekombinasi Gen

Rekombinasi gen merupakan mekanisme yang sangat penting dalam proses evolusi. Proses rekombinasi gen terjadi melalui reproduksi seksual. Apakah yang dimaksud dengan rekombinasi gen?

Anda dapat membuka kembali materi tentang Genetika. Di sana dijelaskan tentang huku pewarisan sifat, yaitu Hukum I Mendel dan Hukum II Mendel. Jika individu dihibrid dikawinkan antarsesamanya, berapakah perbandingan genotipe F1-nya? Berapakah perbandingan genotipe F2-nya? Ternyata dapat disimpulkan bahwa jika individu-individu dari suatu populasi melakukan perkawinan secara acak dan setiap genotipe memiliki peluang yang sama maka perbandingan genotipe-genotipenya dari generasi- generasi akan tetap sama. Hal ini sejalan dengan Hukum Hardy-Weinberg yang akan dipelajari berikutnya.

3. Spesiasi

Dalam evolusi, proses spesiasi merupakan proses yang cukup penting setelah keanekaragaman. Hal ini dikarenakan salah satu hasil akhir dari semua proses evolusi adalah suatu spesies yang sesuai dengan keadaan alam yang ditinggalinya. Apakah itu spesiasi?

Suatu spesies terbentuk melalui mekanisme tertentu. Proses pembentukan spesies disebut spesiasi. Para ilmuwan membedakan spesies berdasarkan kemampuan organisme untuk dapat melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan yang fertil (subur) atau memiliki kemampuan untuk melakukan hal tersebut. Memiliki kemampuan berarti kedua organisme tersebut dapat melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan fertil, meskipun hal tersebut tidak terjadi di alam.

a. Isolasi Reproduktif

Berdasarkan hal tersebut, kata kunci dari definisi spesies adalah adanya isolasi repoduktif. Adanya isolasi reproduktif menyebabkan perkawinan antarspesies tidak dapat terjadi. Suatu kelompok dalam satu spesies dapat kehilangan kemampuan untuk melakukan perkawinan dengan kelompok lain. Jika hal ini terjadi maka spesies baru sedang terbentuk.

Terdapat beberapa mekanisme isolasi reproduktif, yakni isolasi prazigotik dan isolasi postzigotik. Mekanisme isolasi prazigotik mencegah pembentukan zigot. Karena suatu hal, gamet jantan tidak pernah dapat melakukan fertilisasi atau gagal melakukan fertilisasi dengan gamet betina. Adapun mekanisme isolasi postzigotik memengaruhi zigot yang telah terbentuk. Zigot tersebut dapat berkembang menjadi embrio, tetapi tidak dapat bertahan hidup atau dilahirkan menjadi individu steril. Berikut ini tabel mekanisme isolasi reproduktif yang dapat terjadi.

Mekanisme isolasi prazigotik mencegah terjadinya reproduksi dapat terjadi secara ekologi dan melibatkan penghalang lingkungan sehingga tidak tejadi perkawinan. Isolasi dapat juga terjadi karena perilaku (Gambar 7.13) dan melibatkan aktivitas yang memengaruhi waktu dan kesiapan fisiologi organ reproduksi. Isolasi perilaku menyebabkan dua spesies yang hidup pada dua habitat yang berbeda tidak dapat melakukan perkawinan walaupun tidak terpisah secara geografi (Starr and Taggart, 1995: 290).

Contoh perilaku sebelum kawin burung albatros ini termasuk isolasi perilaku

Isolasi perilaku merupakan penghalang reproduksi penting. Contohnya, ketika burung jantan dan betina akan kawin, mereka sebelumnya melakukan ritual perkawinan yang hanya dapat dimengerti oleh pasangan satu spesies. Ritual tersebut dapat berupa tingkah laku, suara, atau ekskresi zat kimia.

Isolasi mekanis menghalangi perkawinan akibat ketidakcocokan struktur reproduksi. Misalnya pada dua spesies bunga sage, penyerbukan kedua bunga sangat bergantung pada serangga, seperti lebah. Akan tetapi, kedua spesies memiliki perbedaan bentuk dan ukuran petal yang hanya dapat dihinggapi polinator tertentu. Satu spesies polinator cenderung hanya membantu penyerbukan tumbuhan yang masih satu spesies (Gambar 7.14).

Bunga sage kecil hanya dapat dihinggapi polinator kecil, sedangkan (b) bunga sage besar memiliki struktur yang kuat untuk dihinggapi polinator besar

Isolasi temporal terjadi karena perbedaan waktu reproduksi. Hewan dan tumbuhan umumnya memiliki musim kawin yang singkat, bahkan ada yang kurang dari satu hari. Contohnya pada tonggeret (Cicada). Satu spesies tonggeret menjadi dewasa, melakukan reproduksi, dan menghasilkan gamet setiap 13 tahun. Spesies lain setiap 17 tahun. Hanya satu kali dalam 221 tahun kedua spesies ini menghasilkan gamet bersamaan. Oleh karena itu, pertemuan gamet antarspesies ini sulit terjadi.

Mekanisme isolasi postzigotik mencegah pertukaran gen antarspesies. Meskipun dua spesies dapat melakukan perkawinan dan keturunan hasil persilangan (hibrid) dapat hidup, hibrid biasanya mati sebelum mampu bereproduksi (inviabilitas hibrid) atau steril (sterilitas hibrid).

Kuda dan keledai dapat melakukan perkawinan, namun hibrid yang dihasilkan steril. Hibrid ini disebut dengan mule (Gambar 7.15).

Seekor mule hasil perkawinan kuda dan keledai Apakah mule dapat menghasilkan keturunan?

Ketika ahli genetis mengawinkan dua spesies lalat buah (Drosophila pseudoobscura dan D. persimilis), generasi pertama sehat dan menghasilkan banyak telur fertil. Akan tetapi, pada generasi kedua menghasilkan keturunan yang lemah dan cenderung steril. Hal ini disebut dengan penurunan kualitas hibrid.

b. Model Spesiasi

Populasi suatu spesies dapat terpisahkan misalnya menjadi dua kelompok oleh penghalang (barier) fisik maupun geografis. Setiap kelompok akan terisolasi dan memiliki jalur evolusi yang berbeda sebagai akibat perubahan frekuensi alel oleh seleksi alami dan mutasi pada masing-masing kelompok. Pemisahan ini dapat menghasilkan dua spesies yang berbeda. Model spesiasi ini disebut dengan spesiasi allopatrik. Hal ini terjadi pada tupai Scuriurus alberti dan Scuriurus kaibabensis di Grand Canyon yang dibatasi oleh sungai Colorado. Perhatikan Gambar 7.16.

Mekanisme spesiasi alopatrik pada tupai albert. curiurus alberti (kiri gambar) dan curiurus kaibabensi (kanan gambar) terpisah oleh sungai Colorado.Dapatkah Anda menjelaskan model spesiasi yang terjadi?

Pada model spesiasi kedua, pembelahan spesies tidak terjadi karena adanya penghalang fisik maupun geografis. Model spesiasi ini disebut spesiasi simpatrik. Pada spesiasi simpatik, spesies baru terbentuk meskipun berada dalam populasi spesies induk. Isolasi reproduksi terjadi tanpa isolasi geografis. Hal ini dapat terjadi jika berlangsung mutasi pada suatu generasi yang menghasilkan penghalang reproduktif antarmutan dan populasi induk. Pada spesiasi simpatrik, terjadi penggandaan jumlah kromosom dalam suatu spesies. Umumnya, spesiasi ini terjadi pada tumbuhan melalui peristiwa poliploidi. Tumbuhan yang poliploid ini hanya dapat dikawinkan dengan poliploid lagi. Jika tumbuhan poliploid ini dikawinkan dengan tumbuhan yang diploid, keturunannya akan steril (mandul). Hal tersebut menunjukkan, bahwa poliploid merupakan salah satu cara spesiasi simpatrik.

4. Hukum Hardy-Weinberg

Definisi evolusi dipelajari secara terpisah pada saat bersamaan yaitu pada awal abad 20 oleh Godfrey Hardy, seorang ahli matematika Inggris, dan Wilhelm Weinberg, seorang ahli fisika Jerman. Melalui permodelan matematika yang berdasarkan pada probabilitas, mereka menyimpulkan bahwa frekuensi kolam gen (gene pool) bisa stabil, tetapi evolusi dapat saja muncul pada semua populasi kapan saja.

Ahli-ahli genetika lain yang mengikuti mereka mendapatkan penger- tian bahwa evolusi tidak akan terjadi dalam populasi yang memiliki syarat- syarat sebagai berikut.

Tidak ada mutasi.
Tidak ada seleksi alam.
Ukuran populasi sangat besar.
Semua anggota populasi dapat berkembang biak.
Semua anggota populasi dapat kawin secara acak.
Semua anggota populasi menghasilkan keturunan dalam jumlah yang sama.
Tidak ada migrasi keluar atau masuk dari dan ke populasi.

Dengan kata lain, jika tidak ada mekanisme ini pada populasi, evolusi tidak akan terjadi dan frekuensi kolam gen akan tetap. Bagaimanapun, ketujuh syarat-syarat tersebut sangat sulit untuk dipenuhi sehingga dalam dunia nyata evolusi tetap terjadi.

Hardy dan Weinberg menemukan suatu rumus sederhana yang dapat digunakan untuk menemukan probabilitas frekuensi genotipe pada suatu populasi dan untuk mengetahui perubahan yang terjadi dari satu generasi ke generasi lainnya. Rumus tersebut dikenal sebagai persamaan kesetim- bangan Hardy-Weinberg. Persamaan ini adalah p² + 2pq + q² = 1, p adalah frekuensi alel dominan dan q adalah frekuensi alel resesif untuk suatu sifat yang diatur oleh sepasang alel misalkan A dan a.

Dengan kata lain, p adalah semua alel dalam individu-individu yang dominan homozigot (AA) dan setengahnya adalah individu-individu yang heterozigot (Aa) dalam populasi. Persamaan untuk p adalah :

p = AA + ½Aa

q merupakan semua alel dalam individu-individu yang resesif homozigot (aa) dan setengahnya adalah alel dalam individu-individu heterozigot (Aa).

q = aa + ½Aa

Karena hanya ada dua alel dalam kasus ini, frekuensi keseluruhan harus berjumlah 100%, maka :

p + q = 1

dan secara logika

p = 1 – q

q = 1 – p

Dari persamaan yang didapatkan, dapat diketahui bahwa semua kemungkinan kombinasi alel yang muncul secara acak adalah atau secara lebih sederhana

(p + q)² = 1

p² + 2pq + q² = 1

Pada persamaan tersebut, p2 adalah prediksi frekuensi gen homozigot dominan (AA) pada populasi, 2pq adalah prediksi frekuensi gen heterozigot (Aa), dan q2 adalah prediksi frekuensi gen homozigot resesif (aa). Dari observasi fenotipenya, biasanya dapat diketahui frekuensi gen homozigot resesif dalam persamaan dilambangkan dengan q2 karena mereka tidak memiliki sifat yang dominan. Huruf yang mengekspresikan sifat pada fenotipenya adalah yang homozigot dominan (p2) atau heterozigot (2pq). Hukum Hardy-Weinberg memungkinkan kita untuk memprediksinya. Karena p = 1 – q dan q diketahui maka akan mudah didapatkan nilai p. Dengan mengetahui p dan q, maka dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam persamaan (p² + 2pq + q² = 1). Kemudian, frekuensi ketiga genotipe dapat diketahui.

Dengan membandingkan antara frekuensi genotipe dari generasi berikut- nya dan generasi yang sudah ada dalam suatu populasi, seseorang akan dapat mempelajari arah dan tingkatan sifatnya serta apakah evolusi terjadi atau tidak dalam populasi tersebut. Namun, persamaan Hardy-Weinberg tidak dapat menentukan semua kemungkinan yang menunjukkan evolusi sebagai faktor yang bertanggung jawab dalam perubahan frekuensi kolam gen.

Sangat penting untuk mengingat fakta bahwa frekuensi kolam gen stabil secara alami. Mereka tidak mengubah dirinya sendiri. Dengan menyamping- kan fakta bahwa evolusi merupakan hal yang umum terjadi dalam populasi alami, frekuensi alel akan tetap kecuali ada mekanisme evolusi seperti mutasi, seleksi alami, dan kawin tidak secara acak.

Sebelum Hardy-Weinberg, dipercaya bahwa alel dominan menghapus- kan alel resesif. Teori yang salah ini dikenal sebagai "genophagy" (artinya pemakan gen). Berdasarkan teori ini, frekuensi alel dominan selalu ber- tambah dari waktu ke waktu. Hardy dan Weinberg berhasil membuktikan bahwa dengan persamaan mereka, alel dominan bisa saja berkurang frekuensinya dengan mudah. Perhatikan contoh perhitungan berikut ini yang menerapkan hukum Hardy-Weinberg.

Penerapan Hukum Hardy-Weinberg tentang Buta Warna. Suatu populasi terdiri atas laki-laki buta warna atau color blind (cb) sebanyak 30%. Berapakah persentase wanita carrier dan wanita buta warna?

Jawab :

Jumlah orang normal dan buta warna = 100%

Frekuensi orang nomal adalah 100 – 30% = 70%

Laki-laki buta warna XcbY = 30% = 0,30

Anggap gen normal = X = p dan gen buta warna Xcb = q

Karena p + q = 1

maka p = 1 – q

p = 1 – 0,30 = 0,70

Persentase wanita carrier XcbX atau 2 pq = 2(0,70 × 0,30)

= 2(0,21) = 0,42

= 42%

Persentase wanita buta warna atau XcbXcb = q2

= (0,30)2 = 0,09

= 9%

C. Asal - Usul Kehidupan

Bagaimanakah kehidupan dapat terjadi? Apakah terjadi secara tiba-tiba atau ada penyebabnya? Para ilmuwan sejak dulu sudah menyelidiki masalah tersebut. Untuk mengetahui asal-usul kehidupan, para ilmuwan menyelidiki dan melakukan eksperimen. Selain penelitian, teori-teori dikemukakan oleh beberapa ilmuwan berdasarkan bukti-bukti yang ada (Gambar 7.17).

Gambaran seniman terhadap pembentukan bumi dan keadaan bumi ketika bakteri prokariot berkembang

1. Teori Abiogenesis

Teori abiogenesis disebut juga teori generatio spontanea. Pokok dari teori ini menyatakan bahwa kehidupan berasal dari benda atau materi tidak hidup dan kehidupan terjadi secara spontan (generatio spontanea).

Ilmuwan yang mengemukakan teori ini adalah seorang filsafat Yunani kuno, yakni Aristoteles (384–322 SM). Dengan melihat organisme di sekeliling- nya, Aristoteles berkesimpulan bahwa makhluk hidup muncul secara tiba- tiba. Contohnya, seekor cacing yang keluar dari dalam tanah, maka cacing tersebut berasal dari tanah. Contoh lainnya, katak yang keluar dari lumpur, maka katak tersebut berasal dari lumpur.

Ilmuwan lain yang mendukung teori ini adalah John Needham (1700). Ilmuwan dari Inggris ini melakukan percobaan dengan merebus sebentar air kaldu yang berasal dari sepotong daging. Air kaldu tersebut menjadi keruh karena adanya mikroorganisme. Ilmuwan tersebut kemudian ber- kesimpulan bahwa mikroorganisme berasal dari air kaldu.

2. Teori Biogenesis

Teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup lagi. Teori biogenesis merupakan lawan dari teori abiogenesis.

Para ilmuwan yang mendukung teori biogenesis adalah Francesco Redi (1626–1697), Abbe Lazzaro Spallanzani (1729–1799), dan Louis Pasteur (1822–1895). Ketiga ilmuwan ini melakukan percobaan dan membuktikan teori biogenesis.

a. Percobaan Francesco Redi

Francesco Redi adalah orang pertama yang melakukan percobaan untuk menentang teori abiogenesis. Redi melakukan percobaan dengan meng- gunakan daging segar dan dua stoples (Gambar 7.18). Stoples pertama diisi dengan daging dan dibiarkan terbuka (tidak ditutup), sedangkan stoples kedua diisi daging dan ditutup rapat.

Untuk membuktikan teori biogenesis, Redi melakukan dua percobaan, yakni membiarkan satu stoples terbuka dan lainnya tertutup. Apa yang terjadi pada kedua daging pada stoples stoples tersebut?

Setelah beberapa hari, di dalam stoples yang terbuka terdapat larva. Redi berkesimpulan bahwa larva tersebut berasal dari lalat yang masuk ke dalam stoples kemudian bertelur. Untuk meyakinkan kesimpulannya tersebut, Redi melakukan percobaan yang kedua. Kali ini stoples ditutupi dengan kain kasa sehingga masih terjadi hubungan dengan udara, tetapi lalat tetap tidak dapat masuk. Setelah beberapa hari, didapatkan daging dalam stoples tersebut membusuk, tetapi dalam daging tersebut tidak terdapat larva. Redi mengemukakan tidak adanya larva ini karena lalat tidak bisa menyimpan telurnya dalam daging. Oleh karena itu, Redi berkesimpulan bahwa larva lalat bukan berasal dari daging yang membusuk.

b. Percobaan Lazzaro Spallanzani

Pada percobaan Spallanzani, digunakan air rebusan dari daging atau (air kaldu). Air kaldu tersebut dimasukkan ke dalam dua labu, kemudian dipanaskan. Setelah dipanaskan, labu I dibiarkan terbuka. Sementara itu, setelah air kaldu dalam labu II dipanaskan, labu kemudian ditutup rapat menggunakan gabus.

Setelah beberapa hari, air kaldu dalam labu I menjadi keruh dan berbau busuk yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut berasal dari udara bebas yang masuk ke labu I karena tidak ditutup. Pada labu II, ternyata tidak ada perbedaan dari sebelumnya. Air kaldu tetap jernih. Jernihnya air kaldu ini disebabkan tidak adanya udara yang masuk ke dalam labu.

Percobaan Spallanzani menunjukkan bahwa pada labu terbuka terdapat kehidupan yang berasal dari mikroorganisme yang ada di udara. Pada labu yang ditutup tidak terdapat kehidupan. Berdasarkan hal tersebut, Spallanzani berkesimpulan bahwa kehidupan bukan berasal dari air kaldu, tetapi berasal dari makhluk hidup lainnya. Akan tetapi, para penganut abiogenesis menyanggah penelitian ini dan mengatakan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh karena tidak terdapat udara. Udara dibutuhkan untuk menyokong kehidupan.

b. Percobaan Louis Pasteur

Louis Pasteur adalah seorang ahli biokimia dari Perancis yang berhasil menumbangkan teori abiogenesis. Hasil percobaannya tidak dapat disang- gah lagi oleh pendukung teori abiogenesis. Percobaan yang dilakukan Louis Pasteur ini sebenarnya penyempurnaan dari percobaan yang dilakukan oleh Spallanzani.

Pasteur menggunakan labu berleher seperti angsa dalam percobaannya (Gambar 7.19). Labu berleher seperti angsa ini diisi dengan air kaldu. Fungsi dari labu leher angsa ini adalah agar hubungan antara labu dan udara luar masih ada, artinya masih terdapat oksigen. Labu ini dipanaskan untuk men- sterilkan air kaldu dari mikroorganisme. Setelah dipanaskan, labu kemudian didinginkan dan disimpan.

Percobaan Louis Pasteur. Hasilnya, (a) air kaldu yang terdapat di dalam labu yang tidak berbentuk leher angsa, mengandung mikroorganisme. (b) Adapun labu yang berbentuk leher angsa dan berhubungan dengan udara luar, tidak terdapat mikroorganisme. Mengapa air kaldu pada labu leher angsa tidak terkontaminasi mikroorganisme?

Setelah beberapa hari, ternyata air kaldu dalam labu leher angsa tetap jernih, namun di bagian lehernya banyak terdapat debu dan partikel-partikel, sedangkan di labu lainnya yang tidak berleher angsa, air kaldunya mengan- dung mikroorganisme. Berdasarkan hasil percobaannya, Louis Pasteur menyimpulkan bahwa mikroorganisme yang ada dalam air kaldu bukan berasal dari air kaldu itu sendiri, melainkan dari mikroorganisme yang ada di udara.

Hasil percobaan Louis Pasteur berhasil menumbangkan teori abiogenesis. Dari hasil percobaannya, Pasteur mengajukan teori baru tentang asal-usul kehidupan. Isi teori disebut menyatakan beberapa hal, di antaranya omne vivum ex ovo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari telur, omne ovum ex vivo, yakni setiap telur berasal dari makhluk hidup, dan omne vivum ex vivo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya.

3. Teori Evolusi Kimia

Ternyata gugurnya teori abiogenesis oleh teori biogenesis tidak membuat ilmuwan berhenti menyelidiki tentang asal-usul kehidupan. Sekarang, timbul pertanyaan, jika makhluk hidup berasal dari makhluk hidup, dari manakah asal mula makhluk hidup yang pertama? Untuk menjawab itu, muncullah teori evolusi kimia. Ilmuwan yang menyatakan teori tersebut adalah Harold Urey. Urey menyatakan bahwa pada periode tertentu, atmosfer bumi mengan- dung molekul metana (CH4), amonia (NH4), air (H2O), dan karbon dioksida (CO2). Karena pengaruh dari energi petir dan sinar kosmis, zat-zat tadi bereaksi. Hasil reaksi tersebut menghasilkan suatu zat hidup yang diduga virus. Zat hidup tersebut berkembang selama jutaan tahun membentuk makhluk hidup. Teori yang dikemukakannya tersebut, kemudian dikenal dengan teori Urey.

Untuk membuktikan teori ini, Stanley Miller melakukan sebuah percobaan (Gambar 7.20). Peralatan yang dirancang Miller, yakni ruang bunga api diisi dengan campuran gas meniru atmosfer purba, sementara botol kaca kecil diisi dengan air murni seperti sup purba. Miller membuat kilat buatan dengan bunga api listrik di antara dua elektroda dalam atmosfer buatan tersebut. Ia juga memanaskan air laut tiruannya. Percobaan ini berlangsung selama seminggu dan dapat menghasilkan beragam senyawa organik.

(a) Peralatan yang digunakan Stanley Miller untuk membuktikan teori Urey. (b) Miller bekerja keras di laboratoriumnya untuk membuktikan teori Urey. Apa fungsi bunga api listrik pada percobaan ini?

Di alam nyata, reaksi kimia ini akan berjalan selama jutaan tahun sehingga dapat membentuk hasil yang lebih kompleks. Pada titik tertentu dari proses yang panjang ini, senyawa kimia dapat terbentuk dengan sendirinya. Jika pada proses membentuk diri ini terkadang terdapat kesalahan, senyawa kimia ini dapat menyesuaikan diri dan berevolusi melalui proses seleksi kimiawi. Jadi, kehidupan tidak terbentuk secara tiba- tiba melainkan timbul secara bertahap dari senyawa tidak hidup.

4. Teori Evolusi Biologi

Alexander Ivanovich Oparin (Gambar 7.21) mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia terjadi sebelum di bumi terdapat kehidupan. Seperti sebelumnya, zat anorganik berupa air, metana, karbon dioksida, dan amonia terkandung dalam atmosfer bumi. Zat anorganik tersebut membentuk zat- zat organik akibat adanya radiasi dari energi listrik yang berasal dari petir.

Suhu di bumi terus menurun. Ketika sampai pada titik kondensasi, terjadi hujan yang mengikis batuan di bumi yang banyak mengandung zat-zat anorganik. Zat-zat anorganik tersebut terbawa ke lautan yang panas. Di lautan ini terbentuk sup purba atau sup primordial. Sup purba terus berkembang selama berjuta-juta tahun. Di dalam sup purba, terkandung zat anorganik, RNA, dan DNA. RNA yang dibutuhkan dalam proses sintesis protein dapat terbentuk dari DNA. Akibatnya, terbentuklah sel pertama. Sel pertama tersebut mampu membelah diri sehingga jumlahnya semakin banyak. Sejak saat itulah evolusi biologi berlangsung.

a. Terbentuknya Makhluk Hidup Prokariotik

Sejarah kesuksesan makhluk hidup prokariotik dimulai sedikitnya pada 3,5 miliar tahun yang lalu. Prokariotik merupakan bentuk kehidupan pertama dan paling sederhana. Mereka hidup dan berevolusi di bumi selama 2 miliar tahun. Prokariotik dianggap paling primitif, karena selnya hanya memiliki membran sel. DNA, RNA hasil transkripsi, dan molekul-molekul organik berada dalam sitoplasma tanpa dibatasi membran. Prokariotik pertama kemungkinan merupakan kemoautrotof yang menyerap molekul organik bebas dan ATP di sup purba melalui sintesis abiotik. Seleksi alam menyebabkan prokariotik yang dapat mengubah ADP menjadi ATP melalui glikolisis bertambah. Akhirnya, prokariotik yang dapat melakukan fermentasi berkembang dan hal tersebut menjadi cara hidup organisme di bumi karena belum tersedianya O2. Beberapa Archaebacteria dan beberapa bakteri obligat anerob yang sekarang hidup melalui fermentasi, mirip dengan prokariotik terdahulu.

b. Terbentuknya Organisme Fotoautotrof

Ketika kecepatan konsumsi bahan organik oleh fermentasi prokariotik melebihi kecepatan sintesis untuk menggantikan molekul organik, berkembanglah prokariotik yang dapat membuat molekul organiknya sendiri. Pada prokariotik awal, pigmen yang dapat menyerap cahaya digunakan untuk menyerap kelebihan energi cahaya (terutama dari sinar ultraviolet) yang membahayakan bagi sel yang hidup di permukaan. Selanjutnya, pigmen ini mampu melakukan transfer elektron untuk sintesis ATP. Prokariotik ini mirip dengan Archaebacteria yang disebut bakteri halofik. Pigmen yang menangkap cahaya dikenal dengan bakteriorhodopsin yang dibuat pada membran plasma.

Prokariotik lain memiliki pigmen yang dapat menggunakan cahaya untuk transfer elektron dari hidrogen sulfida (H2S) menjadi NADP+ dan dapat memfiksasi CO2. Akhirnya, Eubacteria memiliki cara untuk menggunakan H2O sebagai sumber elekton dan hidrogen. Bakteri ini adalah Cyanobacteria pertama yang mampu membuat molekul organik dari air dan CO2. Cyanobacteria berkembang dan mengubah bumi dengan melepaskan O2 sebagai efek fotosintesis.

Cyanobacteria berkembang antara 2,5 miliar hingga 3,4 miliar tahun yang lalu. Mereka hidup bersama prokariotik lain membuat koloni. Fosil koloni ini disebut stromatolit yang banyak ditemukan di perairan air tawar dan air laut (Gambar 7.22).

Fosil stromatolit berusia 2,7 miliar tahun

c. Bangkitnya Organisme Eukariotik

Eukariotik berkembang sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu. Hal yang sangat membedakan eukariotik dengan prokariotik adalah adanya organel- organel yang memiliki membran. Bagaimana sel eukariotik yang kompleks dapat terbentuk dari prokariotik yang sederhana?

Sistem membran organel-organel pada eukariotik dapat terbentuk dari invaginasi yang terspesialisasi. Pada eukariotik terdahulu, invaginasi (pelekukan ke dalam) dapat terjadi sehingga membentuk membran inti dan retikulum endoplasma (Gambar 7.23).

Kemungkinan pembentukan membran inti dan retikulum endoplasma

Proses lain yang disebut endosimbiosis menjelaskan pembentukan mitokondria, kloroplas, dan beberapa organel eukariotik lain. Teori ini di- kemukakan oleh Lynn Margulis. Endo berarti di dalam dan simbiosis berarti hidup bersama. Endosimbiosis terjadi ketika sel simbion hidup secara permanen di dalam sel lain (sel inang) dan interaksi ini menguntungkan keduanya (Gambar 7.24). Berdasarkan teori ini, eukariotik berkembang setelah sel fotosintesis muncul dan oksigen melimpah di atmosfer.

Proses endosimbiosis Apakah yang terjadi pada proses ini?

Kloroplas dan mitokondria tampaknya merupakan evolusi sel prokariotik yang melakukan endosimbiosis dengan sel prokariotik besar. Nenek moyang mitokondria kemungkinan besar adalah sel prokariotik heterotrof yang mampu menggunakan oksigen dan menghasilkan energi. Adapun nenek moyang kloroplas kemungkinan adalah Cyanobacteria.

Sel eukariotik hasil endosimbiosis ini sekarang kita kenal dengan nama Protista. Makhluk hidup eukariotik satu sel ini sangat beranekaragam. Beberapa Protista dapat berfotosintesis, sebagian lagi bersifat heterotrof dan dapat aktif bergerak. Sebagian mirip jamur dan mendapatkan makanan dengan menyerap secara absorpsi.

Makhluk hidup eukariotik banyak sel, seperti rumput laut, tumbuhan dan hewan kemungkinan berasal dari Protista yang berkoloni. Koloni Protista tersebut mengalami spesialisasi dan saling bergantung satu sama lain, namun semakin efisien dalam melakukan aktivitasnya. Hal ini terus terjadi hingga kehidupan memasuki daratan dan muncullah makhluk hidup banyak sel yang lebih kompleks.

Bukti-bukti evolusi ini semakin diperkuat oleh sistematika molekuler berdasarkan perbandingan DNA organisme (Gambar 7.25). Perbandingan gen RNA mengidentifikasikan bahwa alpha proteobacteria adalah kerabat dekat mitokondria dan Cyanobacteria adalah kerabat dekat kloroplas. Sistematika molekuler memberikan cara baru mengungkap evolusi dan kekerabatan makhluk hidup.

Perbandingan DNA memberikan cara baru untuk mengetahui kekerabatan antarmakhluk hidup

5. Waktu Geologis

Berdasarkan catatan geologis, bumi ini telah ada kurang lebih 4,5 miliar tahun yang lalu sebagai hasil dari sebuah ledakan mahadahsyat di angkasa. Kehidupan diperkirakan mulai hadir 1 miliar tahun dan oleh para ahli percaya bahwa lautan merupakan tempat awal mula hadirnya kehidupan. Keberadaan organisme multiseluler dimulai kira-kira 600 juta tahun yang lalu pada awal masa Paleozoic.

Ada empat masa yang dikenal berdasarkan kehadiran makhluk hidup. Masa tersebut adalah proterozoik, paleozoik, mesozoik, dan senozoik (Gambar 7.26).

Empat masa kehadiran makhluk hidup

a. Proterozoik

Awal mula hadirnya kehidupan, masa ini ada sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Sebuah fosil batuan pada masa ini, ditemukan mengandung fosil mikroorganisme primitif yang dikenal dengan bakteri (prokariotik). Organisme eukariotik kemudian muncul sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu.

b. Paleozoik (Kehidupan Kuno)

Pada masa ini, diperkirakan mulai munculnya tumbuhan, invertebrata, dan hewan vertebrata pertama, masa ini terjadi sekitar 230 juta sampai dengan 600 juta tahun yang lalu. Perkembangan masa ini dimulai dengan semakin banyaknya kehadiran organisme invertebrata di lautan. Beberapa jenis di antaranya masih tersisa hingga kini, di antaranya adalah kelompok Echinodermata, Arthropoda, dan Mollusca. Pada masa ini juga mulai hadirnya zaman karbon sehingga diduga mulai terjadi invasi tumbuhan di daratan.

Selama zaman karbon ini, cuacanya sangat panas dan lembap. Di daratan banyak terdapat tumbuhan dan konifer. Jenis tumbuhan dan hewan pada masa inilah yang memberikan kita ketersediaan bahan bakar fosil pada masa sekarang. Serangga juga diduga mulai mengisi daratan. Ukuran serangga yang hidup pada masa itu lebih besar dari serangga yang umum kita lihat saat ini. Selain itu, ikan pertama pun mulai muncul di laut.

c. Mesozoik (Zaman Reptilia)

Zaman ini merupakan awal mula hadirnya tumbuhan berbunga, dinosaurus, burung, dan mamalia. Masa ini terjadi antara 250 sampai dengan 60 juta tahun yang lalu. Pada masa ini, banyak spesies reptil dari masa zaman karbon mengalami kepunahan tanpa sebab yang pasti dan digantikan dengan jenis dinosaurus. Masa ini dipenuhi dengan jenis-jenis dinosaurus herbivora dan karnivora. Pada zaman jurasik dan cretaceous, jenis reptil yang hidup berukuran sangat besar. Beberapa jenis Sauropods, seperti Brontosaurus dan Brachiosaurus merupakan organisme terbesar yang pernah hidup di daratan bumi kita.

d. Senozoik (Zaman Mammalia)

Pada masa ini mulai terjadi penyebaran makhluk hidup sehingga terjadi diversifikasi tumbuhan berbunga, serangga, burung dan mamalia. Selain itu, masa ini juga merupakan awal mula hadirnya manusia (sekitar 3 juta tahun yang lalu).