0
YAYASAN WIDYA BHAKTI SMA SANTA ANGELA Jl. Merdeka 24, Bandung 4214714
BIOLOGI-XII-IPA
EVOLUSI Disusun oleh
:
Lucia
Sri Istanti, S.Si
STANDAR KOMPETENSI : 4. Memahami teori evolusi serta implikasinya pada Salingtemas KOMPETENSI DASAR : 4.1 Menjelaskan teori, prinsip, dan mekanisme evolusi biologi 4.2 Mengkomunikasikan hasil studi evolusi biologi 4.3 Mendeskripsikan kecenderungan baru tentang teori evolusi INDIKATOR : 1. Menjelaskan berbagai teori evolusi 2. Menjelaskan pokok-pokok pikiran teori evolusi Darwin 3. Menemukan faktor-faktor dan petunjuk-petunjuk pendukung terjadinya teori evolusi 4. Menemukan faktor-faktor dan petunjuk-petunjuk pendukung terjadinya teori evolusi 5. Menjelaskan berbagai teori asal usul kehidupan. 6. Menjelaskan teori Abiogenesis. 7. Mendeskripsikan teori Biogenesis yang meliputi percobaan Francesco Redi, Spallanzani, Louis Pasteur. 8. Mendeskripsikan teori evolusi kimia (teori Biologi Modern) 9. Menunjukkan prestasi yang baik dalam kemampuan akademis 10. Mengerjakan tugas dan ulangan dengan jujur dan tepat waktu TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari bab ini siswa diharapkan dapat: 1. Menjelaskan berbagai teori evolusi 1
2. Menjelaskan pokok-pokok pikiran teori evolusi Darwin 3. Menemukan faktor-faktor dan petunjuk-petunjuk pendukung terjadinya teori evolusi 4. Menemukan faktor-faktor dan petunjuk-petunjuk pendukung terjadinya teori evolusi 5. Menjelaskan berbagai teori asal usul kehidupan. 6. Menjelaskan teori Abiogenesis. 7. Mendeskripsikan teori Biogenesis yang meliputi percobaan Francesco Redi, Spallanzani, Louis Pasteur. 8. Mendeskripsikan teori evolusi kimia (teori Biologi Modern) 9. Menunjukkan prestasi yang baik dalam kemampuan akademis 10. Mengerjakan tugas dan ulangan dengan jujur dan tepat waktu PETA KONSEP
2
ASAL-USUL KEHIDUPAN Semua makhluk hidup tersusun atas sel. Berdasarkan bukti fosil yang ditemukan, sel telah ada milyaran tahun yang lalu. Namun yang menjadi pertanyaan adalah kapan dan bagaimana awal kehidupan dimulai ? Sampai sekarang belum ada seorangpun yang berhasil memecahkan masalah bagaimana asal kehidupan di bumi ini. Banyak teori atau faham yang diajukan, tapi sampai sekarang belum memberikan jawaban yang memuaskan.Usaha manusia untuk mengetahui bagaimana dan darimana asal kehidupan sudah dimulai sejak jaman Yunani kuno, tetapi kebanyakan hanya berupa mitos. Beberapa teori yang pernah diajukan untuk menjawab permasalahan tersebut diantaranya adalah: 1. Teori Kreasi Khas (Special Creation) : menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh suatu zat supranatural 2. Teori Mantap : menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal-usul (keadaan mantap) 3. Teori Kosmozoan : menyatakan bahwa kehidupan berasal dari spora kehidupan yang datangnya dari luar angkasa 4. Teori Generatio Spontanea : menyatakan bahwa makhluk hiduptercipta secara mendadak (spontan). 5. Teori Abiogenesis: menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda tak hidup. (Teori ini sering rancu dengan Generatio Spontanea, sehingga sering dikatakan bahwa menurut teori Abiogenesis makhluk hidup berasal dari benda tak hidup yang terjadi secara spontan. Sebenarnya ini dua teori yang berbeda) 6. Teori Biogenesis : menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya 7. Teori Naturalistik/Evolusi Organik/Neoabiogenesis/Oportunistik : menyatakan bahwa kehidupan tercipta melalui proses evolusi kimia dan evolusi biologi berdasarkan pada konsep biologi modern.
Asal-usul kehidupan Teori Abiogenesis Teori yang dikemukakan Aristoteles ini menyatakan bahwa makhluk hidup tercipta dari benda tak hidup yang berlangsung secara spontan (generatio spontanea).Misalnya cacing dari tanah, ikan dari lumpur, dan sebagainya.Teori ini dianut oleh banyak orang selama beberapa abad. Aristoteles (384-322 SM), adalah seorang filsuf dan tokoh ilmu pengetahuan Yunani Kuno. Sebenarnya dia mengetahui bahwa telurtelur ikan yang menetas akan menjadi ikan yang sifatnya sama seperti induknya. Telur-telur tersebut merupakan hasil perkawinan dari induk-induk ikan.Walau demikian, Aristoteles berkeyakinan bahwa ada ikan yang berasal dari Lumpur. Menurut penganut paham abiogenesis, makhluk hidup tersebut terjadi begitu saja secara spontan.Itu sebabnya, teori abiogenesis ini disebut juga generation spontanea. Bila pengertian 3
abiogenesis dan generation spontanea digabung, maka konsepnya menjadi: makhluk hidup yang pertama kali di bumi berasal dari benda mati / tak hidup yang terjadinya secara spontan (sebenarnya ini adalah dua teori yang berbeda, tetapi orang sudah kadung salah kaprah).
Paham abiogenesis bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani Kuno (ratusan tahun sebelum Masehi) hingga pertengahan abad ke-17, dimana Antonie Van Leeuwenhoek menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk mengamati makhluk-makhluk aneh yang amat kecil yang terdapat pada setetes air rendaman jerami. Oleh para pendukung paham abiogenesis, hasil pengamatan Antonie Van Leeuwenhoek ini seolah-olah memperkuat pendapat mereka tentang abiogenesis.Hasil pengamatan Anthoni ditulisnya dalam sebuah catatan ilmiah yang diberi judul “Living in a drop of water“. Tokoh lain pendukung teori ini adalah John Needham. Teori Biogenesis Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis, karena menganggap bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup yang sudah ada sebelumnya.Tiga tokoh terkenal pendukung teori ini adalah Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur. 1. Francesco Redi
Redi merupakan orang pertama yang melakukan eksperimen untuk membantah teori abiogenesis. Dia melakukan percobaan dengan menggunakan bahan daging segar yang ditempatkan dalam labu dan diberi perlakuan tertentu. Labu I : diisi daging segar dan dibiarkan terbuka Labu III : diisi daging segar dan ditutup dengan kain kasa Labu II : diisi daging segar dan ditutup rapat
4
Ketiga labu diletakkan di tempat yang sama selama beberapa hari. Hasilnya adalah sebagai berikut: Labu I : dagingnya busuk, banyak terdapat belatung Labu II : dagingnya busuk, terdapat sedikit belatung Labu III : dagingnya tidak busuk, tidak terdapat belatung Menurut Redi belatung yang terdapat pada daging berasal dari telur lalat.Labu ke III tidak terdapat belatung karena tertutup rapat sehingga lalat tidak bisa masuk.Sayangnya, meskipun tertutup rapat ternyata pada labu tersebut bisa muncul belatung.Ini disebabkan karena Redi tidak melakukan sterilisasi daging pada disain percobaannya. 2. Lazzaro Spallanzani Spallanzani juga melakukan percobaan untuk membantah teori abiogenesis, tetapi menggunakan bahan kaldu. Disainnya sebagai berikut: Labu I : diisi kaldu lalu dipanaskan dan dibiarkan terbuka Labu II : diisi kaldu, lalu ditutup dengan gabus yang disegel dengan lilin, kemudian dipanaskan
Setelah dingin kedua labu diletakkan di tempat yang sama. Beberapa hari kemudian hasilnya sebagai berikut. Labu I : berubah busuk dan keruh, banyak mengandung mikroba (bakteri) Labu II : tetap jernih, tidak mengandung mikroba Menurut Spallanzani mikroba yang tumbuh dan menyebabkan busuknya kaldu berasal dari mikroba yang beraada di udara. Pendukung paham abiogenesis keberatan dengan disain Spallanzani karena menurut anggapan mereka, labu yang tertutup menyebabkan gaya hidup (elan vital) dari udara tidak dapat masuk, sehingga tidak memungkinkan munculnya makhluk hidup (mikroba).
5
3. Louis Pasteur
Pasteur menyempurnakan percobaan Redi dan Spallanzani. Ia menggunakan kaldu dalam labu yang disumbat dengan gabus. Selanjutnya gabus tersebut ditembus dengan pipa berbentuk leher angsa (huruf S), kemudian dipanaskan.Setelah dingin dibiarkan beberapa hari kemudian diamati.Ternyata air kaldu tetap jernih dan tidak ditemukan mikroba. Disain pipa yang berbentuk leher angsa tersebut memungkinkan masuknya gaya hidup dari udara, tetapi ternyata tidak didapati makhluk hidup dalam kaldu. Menurut Pasteur, mikroorganisme yang tumbuh dalam kaldu berasal dari udara. Mereka tidak bisa masuk karena terhambat oleh bentuk pipa.Hal ini bisa dibuktikan bila labu dimiringkan sedemikian rupa sehingga kaldu mengalir melalui pipa dan menyentuh ujung pipa, ternyata beberapa hari kemudian menyebabkan busuknya kaldu.
Dengan demikian Pasteur telah membuktikan bahwa teori biogenesislah yang benar. Muncullah ungkapan : “ omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo” yang artinya: makhluk hidup berasal dari telur, telur berasal dari makhluk hidup, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. Teori Evolusi Kimia/Teori Abiogenesis Modern Teori ini menyatakan bahwa senyawa organik yang ada di atmosfer mengalami perubahan sedikit demi sedikit membentuk senyawa organik. Senyawa organik inilah yang merupakan komponen dasar makhluk hidup. 6
Teori pendukung teori ini adalah Harold Urey, Stanley Miller, dan A.I. Oparin 1. Teori Evolusi Kimia Menurut Harold Urey Harold Ureymenyatakan bahwa dahulu atmosfer bumi kaya akan molekul zat seperti metana (CH4), uap air (H2O), amonia (NH3), dan karbondioksida (CO2), yang semuanya berbentuk uap. Energi radiasi sinar kosmis serta aliran listrik halilintar menyebabkan terjadinya reaksi di antara zat-zat tersebut. Reaksi ini menghasilkan senyawa organik Menurut Urey, terbentuknya makhluk hidup dari berbagai molekul zat di atmosfer didukung kondisi sebagai berikut: 1. Tersedia molekul metana, amonia, uap air, dan hidrogen yang sangat banyak di atmosfer bumi 2. Ada bantuan energi yang timbul dari aliran listrik halilintar dan radiasi kosmik yang menyebabkan zat-zat bereaksi membentuk molekul zat yang lebih besar 3. Terbentuknya zat hidup yang paling sederhana 4. Zat hidup yang terbentuk berkembang menjadi sejenis organisme yang lebih kompleks dalam jangka waktu yang lebih lama (berjuta-juta) tahun 2.
Eksperimen Stanley Miler Ke dalam alat ciptaannya, Miller memasukkan gas hidrogen, metan, amonia, dan uap air dari air yang dipanaskan. Alat itu dipanaskan selama seminggu sehingga gas-gastersebut dapat bercampur di dalamnya. Sebagai pengganti energi listrik dari halilintar, pada alat tersebut dialirka listrik 75.000 volt. Setelah seminggu, Miller mendapatkan zat organik berupa asam amino.
Percobaan Stanly Miller 4. Teori Oparin (1936) Seorang Sarjana Rusia mempunyai pandangan yang sama dengan teori Urey. Tetapi akibat tidak berhasil membuktikan bahwa reaksi gas-gas metana, amonia, hidrogen dan uap air membentuk 7
asam amino, ia merasa bahwa asam amino terbentuk secara alami. menurutnya, lautan bumi mulanya mempunya persediaan cukup bahan-bahan organik, kemudian dalam kurun waktu yang lama, bahan-bahan organik berikatan satu sama lainnya, dan terbentuklah selaput-selaput. Gabungan molekul-molekul organik yang memiliki selaput ini memiliki kemampuan mengikat molekul lainnya dan menyatukan diri sehingga terbentuk gabungan molekul baru yang karakteristik. Ikatan atau gabungan kompleks semacam inilah yang diduga merupakan kehidupan yang pertama.
Teori Oparin
TEORI ABIOTIK LAIN: TEORI PANSPERMIA Teori ini menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organic berasal dari meteorit dan komet yang masuk ke atmosfer bumi sambil membawa zat-zat organic yang diperlukan bagi evolusi makhluk hidup. Molekul organik itu telah terbentuk dari proses-proses abiotik di luar angkasa. Beberapa material organik (termasuk asam amino) memang telah ditemukan pada meteorit yang masuk ke bumi. Teori Panspermia dan teori evolusi kimia telah menerangkan bagaimana alam bumi pada awalnya menyediakan material organik. EVOLUSI BIOLOGI Teori evolusi biologi menyatakan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan (sel). Berdasarkan hasil percobaan Oparin, Haldane, dan Urey, asal-usul kehidupan berasal dari sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik. Molekul dihasilkan secara abiotik disebut protobion.Sel-sel hidup dapat berasal dari protobion. Protobion tidak dapat melakukan reproduksi namun dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari pengaruh lingkungan luar. Protobion menunjukkan ciri-ciri hidup lainnya, yaitu mengalami metabolisme. Ada beberapa tipe protobion, yaitu koaservat, mikrosfir, dan liposom. Koaservat Koaservat merupakan tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspense makromolekul (polimer), misalnya polipeptida, asam nukleat, dan polisakarida yang dikocok. Setiap koaservat merupakan agregat makromolekul yang sangat hidrofobik (tidak suka air), dikelilingi dan distabilkan oleh molekul air. Jika pada koaservat ditambahkan enzim, enzim tersebut akan diserap. Kemudian koaservat dapat menyerap substrat dari sekelilingnya dan membebaskan produk dari hasil katalisis oleh enzim. 8
Mikrosfir Mikrosfir merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tets-tetes kecil saat didinginkan. Mikrosfir tersusun dari beberapa proteinoid. Mikrosfir dikelilingi membrane dua lapis dan akan mengalami pembengkakan atau penciutan osmotik saat ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi yang berbeda. Liposom Liposom merupakan protobion yang langsung terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu. Lipid tersebut terorganisasi menjadi dua lapisan molekul pada permukaan tetes tersebut, seperti halnya dua lapis membran lipid pada membran plasma sel. ASAL-USUL SEL PROKARIOTIK
Protobion dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba (progenot). Progenot merupakan cikal bakal universal semmua jenis sel yang ada sekarang. Progenot berkembang menjadi kelompok sel prokariotik purba, seperti: 1. Archaebacteria. Archaebacteria merupakan bakteri yang beradaptasi terhadap suhu sekitar 100C, kadar garam tinggi, atau kadar asam tinggi. Bersifat anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari berbagai jenis protein, memiliki pigmen fotosintetik berupa bakteriorodopsin, dan mampu menghasilkan ATP sendiri. 2. Eubacteria. Eubacteria merupakan bakteri yang hidup pada kondisi lingkungan yang tidak seekstrim kondisi tempat hidup Archaebacteria. Ada yang bersifat anaerob dan aerob, 9
memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, memiliki pigmen fotosintetik berupa bekterioklorofil, dna mampu menghasilkan ATP secara lebih efisien karena sistem transport elektronnya lebih berkembang. Sel prokariotik merupakan sel yang memiliki struktur lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Oleh karena itu, para ahli menduga bahwa makhluk hidup yang pertama kali muncul merupakan prokariot. Bagaimana munculnya bakteri atau Cyanobacteria tersebut? Seperti kita ketahui, kehidupan tidak muncul secara spontan dari materi yang tidak hidup dan tidak berwujud seperti yang ada sekarang ini. Namun, kondisi bumi sekarang sangat berbeda dengan kondisi bumi saat baru berusia satu juta tahun. Kondisi atmosfernya berbeda (misalnya kondisi oksigen yang minimal), banyak petir, aktivitas gunung berapi, hantaman-hantaman meteor, serta raidasi UV sangat tinggi dibandingkan dengan keadaan bumi saat ini. Oleh karenanya, lingkungan pada kondisi dulu memungkinkan bermulanya kehidupan ini. Namun, masih banyak perdebatan mengenai asal-usul kehidupan di bumi. ASAL-USUL SEL EUKARIOTIK
Sampai dengan sekitar tahun 1970, diyakini bahwa sel-sel eukariotik berevolusi dari sel-sel prokariotik melalui suatu proses evolusi perlahan-lahan, yaitu organel pada sel prokariotik perlahan-lahan berkembang menjadi lebih kompleks. Konsep ini berubah setelah penemuan Lynn Margulis dari Universitas Boston. Margulis membuktikan teori yang sebelumnya diabaikan, yaitu organel-organel tertentu pada sel eukariotik, terutama mitokondria dan kloroplas berasal dari prokariotik yang berukuran kecil. Sel prokariotik tersebut menempati sitoplasma sel inang yang berukuran lebih besar sehingga terbentuk sel eukariotik. Hipotesis ini disebut sebagai teori endosimbiotik. Teori endosimbiotik bermakna bahwa sel tunggal yang kompleks berevolusi dari dua atau lebih sel yang lebih sederhana, yang hidup simbiotik dengan sel inangnya. 10
Bagaimana sel eukariotik sederhana berevolusi menjadi tumbuhan atau hewan? Berikut adalah tahapannya. EVOLUSI TUMBUHAN Berdasarkan dugaan bergabungnya endosimbion, terutama Cyanobacteria, diperkirakan nenek moyang tumbuhan merupakan konversi organism eukariot heterotrof. Sel eukariotik yang bagian flagelnya menghilang dan membentuk kloroplas akan membentuk tumbuhan. Dari bentuk ini berkembang menjadi Algae. Kebanyakan Algae (ganggang) merupakan organism perairan. Beberapa ganggang bertalus dan berfilamen. Jenis ganggang ini menutupi danau atau rawa. Pada awal periode Silurian, ganggang secara periodic mengalami genangan dan kekeringan. Pada saat kering yang panjang, ganggang rawa atau laut dangkal mulai beradaptasi untuk melangsungkan hidupnya di darat. Cara beradaptasi yang mungkin dilakukan adalah dengan membentuk organ berkutikula tebal dan bermanterl, untuk melindungi sel gamet dari kekeringan. Diduga jenis-jenis ganggang ini berevolusi menjadi tumbuhan lamut dan paku, dan pada evolusi tahap lanjut menjadi tumbuhan berpembuluh. EVOLUSI HEWAN Hewan berevolusi dari Protista (kelompok ganggang) berflagel menjadi organisme kelompok Protozoa, seperti Trypanosoma dan Protozoa bersilia. Pada evolusi hewan, yang terjadi selanjutnya adalah perubahan hewan bersel satu menjadi hewan bersel banyak (multiseluler). Hewan bersel banyak ini diperkirakan pada mulanya berbentuk bola berongga yang terdiri dari satu lapis sel (blastea). Beberapa hewan invertebrate laut melakukan adaptasi untuk dapat hidup di darat. Adaptasi yang dilakukan berupa penyesuaian alat pernapasan untuk menghirup oksigen dari udara, dan alat gerak agar dapat bergerak di darat. TEORI-TEORI EVOLUSI Teori evolusi dibentuk berdasarkan bukti-bukti yang terbatas mengenai evolusi seperti Rekaman fosil sebagai bukti langsung Keanekaragaman makhluk hidup sekarang tersebar di berbagai daerah biogeografi yang berbeda Homologi (perbandingan) struktur tubuh organisme Homologi embrio à konsep atau hukum rekapitulasi Homologi molekul informasi (DNA dan protein) Teori-Teori Evolusi Pra-Darwin Tidak didukung oleh bukti yang cukup di lapangan ataupun di laboratorium 1. Teori Kreasionisme · Penciptaan : Terjadi dalam sekali saja secara lengkap, tidak ada evolusi atau perubahan lagi terhadap makhluk hidup. · Tokoh yang mendukung teori ini adalah Aristoteles · TIDAK VALID, karena beberapa makhluk hidup pada zaman yang berbeda 2. Teori Katatropisme 11
· Penciptaan : Keanekaragaman makhluk hidup asal : nenek moyang yang umum · Kepunahan karena Bencana alam · Tokoh : George Cuvier, ia menemukan lapisan batuan fosil yang mewakili tiap zaman yang berbeda yang menjadi petunjuk dari teori ini. 3. Teori Gradualisme · Evolusi : Perubahan geologis berlangsung pelan-pelan tapi pasti · Tokoh : James Hutton 4. Teori Uniformitarianisme · Evolusi : Proses geologis, pola seragam, kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu · Contoh: terbentuknya gunung serta erosi gunung yang terjadi membuktikan keseimbangan · Tidak menjelaskan terbentuknya spesies. · Tokoh : Charles Lyell 5. Teori Lamarck · Evolusi : Pewarisan sifat genetis dari lingkungan diwariskan secara genetic · Bagian tubuh yang tidak digunakan akan mengalami retardasi, yang digunakan akan semakin kuat dan besar · Tokoh : Lamarck Teori Lanmarck mengandung kesalahan yang dapat dibuktikan dengan percobaan. Percobaan yang paling sederhana adalah percobaan Weissman : Percobaan induk ekor tikus yang dipotong, tidak mewariskan pengalaman tanpa ekornya tersebut kepada keturunannya.
Teori Evolusi Darwin (Teori Seleksi Alam) Teori ini dikemukakan oleh Charles Darwin (1809-1882). Teorinya menyatakan bahwa evolusi disebabkan oleh proses seleksi alam. Teori ini disusun berdasarkan fakta yang ia kumpulkan selama perjalanannya mengelilingi dunia dengan kapal Beagle. Fakta yang ia temukan untuk mendasari teorinya ditemukan pada saat ia menjelajah Kepulauan Galapagos serta beberapa tempat di Amerika Selatan. Tujuan awal pelayaran tersebut sebenarnya adalah untuk memetakan pesisir pantai Amerika Selatan yang masih belum jelas. Namun, di tengah-tengah pengamatan itu ternyata Darwin menemukan hal lain yang lebih menarik yakni berbagai macam spesimen fauna serta flora yang endemik. Ia melihat bahwa flora dan fauna di wilayah Amerika Selatan memiliki karakteristik khusus yang sangat berbeda dengan flora-fauna Eropa.
12
Teori : Darwin Yang membuat Darwin semakin tertarik adalah spesies di Kepulauan Galapagos yang kebanyakan tidak ditemui di tempat lain. Pengamatannya terutama fokus kepada evolusi burung finch. Menurut pengamatannya, Kepulauan Galapagos memiliki total 14 spesies burung finch yang berkerabat dekat. Kekerabatan itu dibatasi oleh perbedaan pada paruhnya. Paruh burung finch tersebut beradaptasi terhadap makanan tertentu.
Setelah melalui pengamatannya yang mendalam, Charles Darwin mengemukakan teori evolusinya dalam bukunya yang berjudul On the Origin of Species by Means of Neutral Selection atau Asal Mula Spesies yang Terjadi Melalui Seleksi Alam. Buku ini diterbitkan tanggal 24 November 1859. Dua buku yang memengaruhi pembentukan teorinya adalah: 13
Principles of Geology karya Charles Lyell. Buku tersebut menguraikan bahwa perubahan geologis bersifat gradual (perlahan-lahan tapi pasti), konsisten, serta terus menerus Buku Malthus, yang menerangkan bahwa penduduk dunia bertambah menurut deret ukur (2,4,6,8,…) sedangkan jumlah makanan bertambah menurut deret hitung (1,2,3,4…). Oleh karena jumlah makanan yang tidak dapat mencukupi seluruh penduduk, maka akan ada kecenderungan perebutan sumber daya melalui perjuangan untuk hidup (struggle for existence). Teori Darwin pertama kali dikemukakan pada forum ilmiah Linnean Society (tahun 1958). Ide Darwin mengenai evolusi biologis ternyata serupa dengan ide Wallace yang memisahkan distribusi hewan-hewan di Sulawesi. Teori Darwin melalui seleksi alam mencakup tiga hal penting yaitu : Seleksi alam terjadi karena adanya perbedaan keberhasilan reproduksi organisme Seleksi alam terbentuk dari interaksi antara lingkungan dengan variasi yang dimiliki oleh organisme Produk seleksi alam merupakan adaptasi organisme terhadap lingkungannya. Teori Evolusi Darwin atau teori seleksi alam mengandung dua pemahaman bahwa : Spesies sekarang berasal dari spesies dahulu Terbentuknya spesies karena seleksi alam. Teori Darwin menguraikan bahwa variasi yang cocok dengan lingkungannya saja yang dapat hidup dan mewariskan sifat-sifat menurunnya yang cocok kepada anak keturunannya. Keturunan yang cocok hidup inilah yang dapat berkembang baik dan menguasai habitatnya. Sedangkan yang tidak cocok akan mati dan punah (terseleksi). FAKTA EVOLUSI A. Fakta Langsung Evolusi Adanya variasi makhluk hidup Makhluk hidup yang satu dengan yang lain memiliki hubungan kekerabatan , hubungan filogenetis. Filogeni adalah sejarah asal usul suatu spesies atau kelompok organisme yang berkerabat. Adanya fosil B.
Fakta Tidak Langsung Evolusi Kajian Biogeografi Biogeografi : pengetahuan geografi makhluk hidup yang mencoba menerangkan mengapa suatu jenis organisme (hewan atau tumbuhan) berada dan hidup di suatu tempat tetapi tidak di tempat lain. Contoh : mengapa badak bercula satu hanya ada di Ujung Kulon. Tiap lingkungan geografis dengan iklim dan topografinya memberi tekanan seleksi terhadap makhluk hidup secara khas, sehingga setiap spesies yang hidup pada habitatnya memiliki survival (kemampuan makhluk hidup untuk melangsungkan hidupnya) yang berbeda disbanding spesies yang sama yang hidup di tempat lainnya. Biogeografi hewan à zoogeografi. Biogeografi tumbuhan à fitogeografi Kajian Paleontologi
14
Paleontologi : ilmu tentang fosil. Fosil adalah sisa tubuh makhluk hidup yang telah membatu karena proses-proses geologis yang membentuknya. Proses geologis tersebut ialah : Proses fisika à akibat : bangkai mengalami pengawetan secara fisik. Contoh: pembekuan bangkai oleh salju abadi dan pengeringan bangkai akibat penimbunan tanah. Proses kimiawi. Contoh: adanya zat pengawet alami sehingga bangkai tidak dapat didekomposisi oleh mikroba. Macam Fosil · Fosil biologis : fosil tubuh makhluk hidup, baik yang utuh maupun yang tidak utuh. · Fosil sisa : (tanda adanya kehidupan) contohnya jejak telapak kaki, alat, dan perkakas. Kelemahan Fosil 1. Rekaman fosil selalu tidak lengkap. Bagian yang menjadi fosil umumnya adalah bagian yang keras seperti tulang, cangkang, dan gigi. 2. Urutan fosil tidak selalu menggambarkan urutan filogeni yang utuh. Ada mata rantai yang hilang (missing link). Contoh fosil yang dapat ditemukan secara lengkap sehingga dapat menceritakan kembali urutan filogeni adalah : · Archaeptra, yaitu bentuk antara reptilia purba dengan burung purba · Seymoria, yaitu bentuk transisi antara amfibi purba dengan reptilia purba · Fosil kuda yang menggambarkan bentuk-bentuk transisi lengkap, sejak dari Hyracotherium, Mesohippus, Pliohippus, dan Equus (kuda modern) Penentuan Usia Fosil 1. Menaksir umur relatif Ditentukan dengan cara penentuan usia sedimen batuan dimana fosil ditemukan. Tumpukan sedimen secara superposisi dapat memberi informasi urutan usia fosil. Umur relatif dapat ditentukan pula dengan prinsip korelasi fosil, yaitu dengan cara mempelajari kandungan fosil pada tiap sedimen. Sedimen dengan kandngan fosil yang sama pastinya memiliki usia geologis yang sama. 2. Umur absolut Umur absolut dapat ditaksir berdasarkan waktu paruh atom-atom radioaktif yang terdapat pada fosil tersebut. Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan agar separuh atom-atom radioaktif berubah menjadi isotopnya yang lebih stabil. Homologi (Perbandingan Struktur) Anatomi Homologi adalah perbandingan struktur yang sama meskipun secara fungsional berbeda. Contohnya melalui perbandingan tungkai, dapat diketahui ide mengenai adaptasi dan 15
evolusi vertebrata. Di antara tungkai tersebut ada tungkai yang beradaptasi untuk tangan yang prehensil (dapat memegang) seperti pada manusia dan primata, ada tungkai untuk berjalan (pada kuda), ada tungkai untuk terbang (burung), dan ada tungkai untuk berenang (paus, lumbalumba). Macam-macam tungkai tersebut dapat dibandingkan dengan hewan pada berbagai macam zaman yang berbeda.
Homologi Molekul Molekul-molekul tubuh makhluk hidup (DNA, RNA, dan protein) bersifat universal dan berlaku umum pada setiap makhluk hidup, namun beraneka ragam pada tiap-tiap kelompok makhluk hidup. Molekul pembawa informasi genetik ini dapat dianggap sebagai pembawa rekaman evolusi. Pada saat struktur molekul suatu makhluk hidup dibandingkan dengan struktur molekul makhluk hidup lain, maka kita dapat mengetahui hubungan kekerabatan antara kedua makhluk hidup tersebut. Homologi Embriologi Perkembangan embrio berbagai macam makhluk hidup terdiri dari proses yang sama yaitu dari zigot, morula, blastula, gastrula, dan seterusnya. Perkembangan tersebut sama, yang berbeda hanyalah tahap diferensiasi dan spesialisasi jaringan embrional menjelang janin siap menetas atau lahir. Ini berarti semua makhluk hidup memiliki asal usul ontogeni yang sama. Ontogeni adalah perkembangan individu dari satu sel menjadi individu dewasa. Filogeni adalah sejarah perkebangan makhluk hidup dari makhluk yang hidup sebelumnya.Para ahli berpendapat bahwa ontogeni (perkembangan
16
individu) adalah ulangan dari revolusi filogeni (perkembangan hubungan kekerabatan organisme). Kaidah ini dianggap terlalu berlebihan karea tidak benar bahwa vertebrata berevolusi dari bentuk ikan menjadi bentuk reptil, kemudian menjadi bentuk berkaki empat. SPESIASI Spesiasi atau pembentukan spesies pada dasarnya dapat digunakan sebagai saksi hidup mengenai apa yang terjadi di masa lalu, maka dari itu proses spesiasi dapat pula dianggap sebagai bukti bahwa proses evolusi memang berlangsung. Syarat terjadinya spesiasi adalah : 1. Adanya perubahan lingkungan Perubahan lingkungan dapat menyebabkan perubahan evolusi. Contohnya, bencana alam dapat menyebabkan timbulnya kepunahan massal di muka bumi. 2. Adanya relung (niche) yang kosong Relung merupakan tempat hidup dan interaksi suatu organisme. Suatu spesies selalu menempati relung tertentu. Suatu relung umumnya hanya dapat ditempati oleh satu jenis spesies saja. Kepunahan massal akan menimbulkan relung-relung kosong yang akan menyebabkan relung-relung baru terisi kembali dalam jangka waktu yang panjang. Apabila relung tersebut kosong (tidak ada organisme yang menempatinya), maka akan ada banyak organisme yang berusaha menempati relung tersebut. 3. Adanya keanekaragaman suatu kelompok organisme Selalu akan ada sejumlah organisme yang mencoba mengisi relung yang kosong. Keberhasilan suatu organisme mengisi relung ditentukan oleh seberapa besar kecocokan organisme tersebut dibandingkan dengan persyaratan relung yang kosong. PROSES SPESIASI A. Isolasi Geografi Isolasi geografi : batas alam. Apabila batas alam tidak dapat dilewati, suatu populasi tidak akan pernah bertemu dengan populasi lainnya. · Proses spesiasi simpatri : proses spesiasi yang terjadi dalam area geografi yang sama dari suatu spesies yang paling berkerabat. Spesiasi terjadi karena aspek genetik, morfologi, tingkah laku, fisiologi, dan lain-lain. Contoh : populasi mencit di Eropa Barat memiliki sejumlah populasi kecil yang tidak interfertilisasi dengan populasi di sebelahnya walaupun penyebarannya sangat luas di Eropa Barat. · Spesiasi tidak simpatri : proses spesiasi yang terdapat dalam area geografi yang berbeda dibandingkan dengan area geografi suatu spesies yang paling berkerabat. Dibagi menjadi 3 yaitu : 1. Spesiasi alopatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah yang berjauhan atau berlainan dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Sebagian dari populasi suatu spesies terpisah dan hidup di daerah yang berlainan. Karena adanya pemisahan, keanekaragaman yang terbawa dari populasi yang terpisah, berbeda dalam frekuensi alelnya. Oleh karena kedua daerah memiliki perbedaan dalam banyak hal, seleksi alam yang bekerja pada masing-masing area akan berbeda pula. Ketika kedua populasi tersebut bertemu di kemudian hari, tidak ada lagi interaksi 17
social di antara kedua populasi tersebut. Contoh : Macaca brunnescens dianggap jenis berbeda dari Macaca ochreata karena terpisah secara geografi. 2. Spesiasi parapatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah yang bersebelahan dengan daerah dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Daerah penyebaran meliputi lebih dari satu macam habitat dengan persyaratan yang berbeda. Dengan berjalannya waktu, terbentuklah suatu populasi yang tetap bersebelahan tetapi kemampuan interfertilnya secara gradual menurun, berbanding lurus dengan jarak antara dua populasi. Akhirnya pada suatu keadaan akan ada dua populasi yang sudah tidak mampu berinteraksi secara interfertil, sehingga harus dianggap sebagai spesies tersendiri. 3. Spesiasi peripatri : proses spesiasi yang terjadi di daerah pinggir dari daerah suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya. Suatu organisme memiliki kisaran toleransi tertentu, akibatnya jenis tersebut akan menempati daerah tertentu. Semakin jauh dari pusat penyebarannya, maka lingkungannya pun makin berbeda. Dengan demikian spesies yang menempati daerah tersebut akan semakin berbeda dengan spesies yang menempati pusat. Dengan demikian, interaksi antara populasi tersebut dengan populasi satu spesiesnya menjadi sangat terbatas. B. Isolasi Reproduksi Proses spesiasi yang ditinjau dari : keberhasilan terjadinya pembuahan (kemungkinan pertemuan antara dua jenis sel gamet à proses pra-kawin) dan keberhasilan suatu perkawinan (proses pasca kawin). Spesiasi pra kawin meliputi : 1. Kromosomal : perbedaan jumlah, bentuk, urutan kromosom berpengaruh dalam perubahan. 2. Musim : perbedaan musim kawin atau musim berbunga menyebabkan individu hanya dapat saling membuahi individu tertentu yang cocok. 3. Parthenogenesis : individu identik dengan induk yang menghasilkannya. 4. Morfologi atau struktural : perbedaan struktur tubuh (morfologi) menyebabkan pembuahan menjadi tidak mungkin. Spesiasi pasca kawin meliputi : 1. Letalitas : adanya embrio yang letal 2. Sterilitas : individu yang dilahirkan tidak dapat memiliki keturunan. 3. Semi-letal : individu yang dihasilkan, meskipun hidup normal dan dapat memiliki keturunan, memiliki vitalitas yang sangat rendah. MEKANISME EVOLUSI KOLAM GEN (‘GENE POOL’ ATAU ANGGUN GEN) Anggun gen atau gene pool adalah jumlah total alel di dalam semua individu yang menyusun populasi. Frekuensi gen di dalam populasi bersifat tetap dari waktu ke waktu. Keadaan tetap konstan ini mentaati hukum Hardy-Weinberg. Rumus hukum Handy-Weinberg adalah sebagai berikut : · Misal alel yang dominan ditandai A dan yang resesif ditandai a. · Kedua frekuensi alel tersebut ditandai p dan q secara berurutan; 18
freq(A) = p; freq(a) = q; p + q = 1. · Apabila populasi berada dalam kesetimbangan, maka · freq(AA) = p2 untuk homozigot AA dalam populasi, · freq(aa) = q2 untuk homozigot aa, · dan freq(Aa) = 2pq untuk heterozigot.
Syarat Berlakunya Hukum Hardy-Weinberg 1. Ukuran populasi cukup besar 2. Populasi terisolasi 3. Jumlah mutasi gen dalam alel setimbang 4. Perkawinan acak 5. Kemampuan reproduksi antar individu sama
Hardy-Weinberg Faktor yang dapat menyebabkan penyimpangan Hukum Hardy-Weinberg adalah : 1.Perubahan anggun gen karena kebetulan 2.Terjadi arus gen secara tidak seimbang 3.Mutasi tidak seimbang 4.Perkawinan tidak acak. Jadi, seleksi alam dapat digambarkan sebagai berikut : Seleksi alam menghasilkan ketidakseimbangan genetik , menyebabkan perubahan adaptif , menyebabkan evolusi Empat faktor perubahan frekuensi gen di dalam populasi (yang telah disebutkan di atas) disebut sebagai factor penyebab evolusi mikro (faktor penyebab terjadinya penyimpangan Hukum HardyWeinberg). Evolusi mikro adalah perubahan bertahap pada tingkat gen yang menimbulkan 19
perubahan fenotip (penampakan fisik) organisme. Evolusi mikro merupakan bagian dari makroevolusi. Evolusi makro adalah perubahan secara bertahap yang menyebabkan terbentuknya suatu kelompok taksonomi seperti spesies baru, genus baru, dll. Contoh evolusi mikro adalah perubahan frekuensi gen-gen pada Biston betularia. ** Macam Seleksi Alam pada Evolusi Mikro 1. Seleksi alam yang menyeimbangkan alel rata-rata 2. Seleksi alam yang membagi atau memecah spesies menjadi dua spesies dengan sifat ekstrim. 3. Seleksi alam yang mengarahkan. ** Pengaruh Seleksi Alam terhadap Variasi Variasi adalah keanekaragaman individu dalam suatu spesies. Variasi disebabkan oleh variasi lingkungan dan variasi genetis. Macam-macam variasi terdiri dari : ❥Poligeni : variasi kontinum yang disebabkan oleh banyak gen memengaruhi satu fenotip ❥Polimorfisme : variasi yang disebabkan oleh aneka alel dalam satu gen. ❥Cline : perubahan genetis disebabkan oleh karakter menurun sepanjang perbedaan geografis yang berbeda secara kontinum KETERBATASAN TEORI DARWIN 1. Mekanisme seleksi alam tidak selalu berjalan 2. Sewaktu Darwin menulis teorinya, pengetahuan mengenai genetika juga baru muncul. Darwin tidak menjelaskan mekanisme evolusi secara genetis. 3. Sewaktu Darwin memunculkan teori evolusi, ilmu paleontology belum berkembang pesat, sehingga yang terjadi adalah apa yang dikatakan Darwin sebagai mata rantai yang hilang (missing link). 4. Homologi molekul lebih akurat dibandingkan dengan teori Darwin. 5. Para ahli evolusi dewasa ini menganggap bahwa evolusi biologi bukan hanya semata-mata didasari teori Darwin, tetapi juga teori evolusi pasca Darwin yang semuanya dirangkum menjadi satu teori yang dinamakan teori sintetis. KONSEP BARU TEORI EVOLUSI Konsep baru tentang evolusi yaitu teori netral, evolusi netral, dan mutasi netral. Teori netral adalah teori yang menerangkan bahwa pada level molekul, seleksi alam tidak selalu bekerja. Bagian DNA atau protein yang bebas dari tekanan seleksi alam akan mengalami evolusi netral. Evolusi netral adalah evolusi yang menghasilkan keanekaragaman tanpa fungsi tertentu (contoh: keanekaragaman isozim = kumpulan enzim yang bekerja sama untuk menghasilkan suatu substrat). Mutasi netral adalah mutasi yang menghasilkan sifat baru tanpa dibebani seleksi alam.
20
SOAL EVOLUSI Pilihlah satu jawaban yang paling tepat 1. Beberapa fakta yang terjadi di alam antara lain; 1. Semua spesies mempunyai potensi reproduksi yang tinggi 2. Terdapat variasi yang diturunkan di antara individu satu spesies 3. Terdapat banyak homologi organ 4. Ditemukannya hewan yang sama di tempat yang berbeda Fakta yang menjadi dasar teori evolusi adalah .... A. 1 dan 2 B. 1 dan 4 C. 2 dan 3 D. 2 dan 4 E. 3 dan 4 2. Pernyataan di bawah ini menyebabkan perubahan leher jerapah 1. Jerapah berleher panjang berasal dari induk jerapah berleher pendek 2. Pada masa lampau terdapat jerapah berleher panjang maupun berleher pendek 3. Memanjangnya leher jerapah karena pengaruh lingkungan 4. Jerapah berleher pendek mati, sedangkan berleher panjang tetap lestari/hidup Menurut teori evolusi Darwin yang ada hubungannya dengan evolusi jerapah adalah …. A. 1 dan 2 B. 1 dan 4 C. 2 dan 3 D. 2 dan 4 E. 3 dan 4 3. Dasar proses evolusi menurut Darwin ialah bahwa … A. nenek moyang manusia adalah kera B. spesies yang kuat membunuh yang lemah C. spesies baru timbul terus menerus D. perubahan perlahan-lahan dalam waktu yang lama E. perubahan yang bersifat menurun 4. Terbentuknya berbagai spesies burung Finch di kepulauan Galapagos disebabkan oleh … A. tersedianya berbagai jenis makanan B. lingkungan yang berbatu mendorong lahirnya keturunan yang berubah patuhnya C. seluruh populasi mengalami mutasi spontan D. terjadinya hibridisasi dengan spesies burung lainnya E.spasialisasi dalam menggunakan bahan makanan yang berbeda 5. Populasi jerapah adalah heterogen, ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Dalam kompetisi mendapatkan makanan, jerapah yang berleher panjanglah yang lestari, sedangkan jerapah berleher pendek lenyap secara perlahan-lahan. Peristiwa tersebutmengingatkan teori evolusi yang dikemukanan oleh … A. Weisman B. Erasmus Darwin C. Charles Darwin 21
D. Anaximander E. Gregor Johan Mendel 6. Pernyataan yang tepat tentang evolusi menurut Darwin dan Robert Malthus adalah …
7. Jerapah yang ada sekarang adalah jerapah yang berleher panjang, sedangkan menurut teori Evolusi, dahulu nenek moyang jerapah bervariasi ada yang berleher panjang, ada yang pendek. Manakah pernyataan yang benar yang dikemukakan oleh Lamarck dan Darwin berikut ini? a. Lamarck, karena seleksi alam, moyang jerapah yang dulu berleher pendek akhirnya menjadi panjang b. Darwin, karena seleksi alam, moyang jerapah yang dulu berleher pendek akhirnya menjadi panjang c. Lamarck,, karena beradaptasi, moyang jerapah yang dulu berleher pendek ackhirnya menjadi panjang d. Darwin, kerana beradaptasi, moyang jerapah yang dulu bervariasi akhirnya hanya yang berleher panjang yang dapat hidup e. Darwin, karena seleksi alam, semua moyang berleher pendek mati baru kemudian muncul moyang jerapah berleher panjang 8. Di dunia ini tidak pernah dijumpai dua individu yang identik sama, sehingga timbul variasi. Yang dimaksud variasi adalah … A. perubahan sifat organisme karena evolusi B. perbedaan antara individu organisme sejenis C. persamaan sifat organisme karena adaptasi D. perbedaan sifat organisme karena seleksi E. perbedaan sifat beberapa organisme liar 9. Faktor luar yang mempengaruhi adanya variasi pada makhluk hidup adalah … A. kerja faal, kebiasaan, warna alam B. makanan, penyakit, genetik C. suhu, tanah, mutasi D. ukuran, warna alam, genetik E. tanah, makanan, suhu 10. Menurut Darwin kemampuan individu bertahan hidup karena … 22
A. ukurannya kuat B. tubuhnya kuat C. cepat bereproduksi D. dapat beradaptasi E. melakukan migrasi 11. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya variasi makhluk hidup menurut Darwin adalah … A. suhu, tanah, makanan B. seleksi, hibridisasi, mutasi C. hibridisasi, rekombinasi, mutasi D. rekombinasi, seleksi, domestikasi E. variasi, seleksi, rekombinasi 12. Menurut Lamarck faktor yang berpengaruh pada evolusi organ adalah … A. perubahan gen B. perubahan kromosom C. lingkungan D. seleksi alam E. Baster 13. Menurut Lamarck faktor yang berpengaruh pada evolusi organ adalah … A. perubahan gen B. perubahan kromosom C. lingkungan D. seleksi alam E. udara 14. Sebelum berkembangnya industri di Inggris, Biston betularia warna cerah populasinya tinggi, yang berwarna gelap jarang ditemukan Setelah industri berkembang biston betularia warna gelap populasinya menjadi tinggi. Menurut hasil analisa hal ini disebabkan Biston betularia … A. warna cerah tidak tahan terhadap limbah industri B. warna cerah tidak senang dengan pohon yang berjelaga C. warna gelap senang dengan pohon yang berjelaga D. warna cerah mudah terlihat oleh mangsa jika hinggap pada batang yang berjelaga E. warna gelap resisten dengan jelaga yang ada di kulit batang 15. Burung puyuh yang warna dan bentuk tubuhnya hampir menyerupai gumpalan-gumpalan tenah, sehingga bila ia berjalan-jalan di tanah yang tanahnya bergumpal akan melindungi burung puyuh dari musuh-musuhnya. Menurut Darwin hal ini terjadi karena … A. alam akan membatasi jumlah individu B. alam akan membunuh individu-individu yang lemah C. alam melindungi akan individu-individu yang lemah D. alam akan mengadakan seleksi terhadap individu-individu yang hidup didalamnya E. alam tidak akan mempengaruhi pertumbuhan jumlah individu yang hidup di dalamnya
23
Glossary Analogi
: perbandingan struktur yang berbeda meskipun
Filogeni
: sejarah asal usul suatu spesies atau kelompok
secara fungsional sama organisme yang berkerabat. Generatio Spontanea
: Teori yang menyatakan bahwa makhluk hidup
Homologi
: perbandingan struktur yang sama meskipun secara
omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo
: makhluk hidup berasal dari telur, telur berasal dari
tercipta secara mendadak (spontan). fungsional berbeda makhluk hidup, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup.
DAFTAR PUSTAKA : 1. Aryulina Diah,dkk, Biologi SMA XII, Esis, Jakarta. 2007 2. http://biologimediacentre.com/evolusi-pemahaman-teori-dan-bukti-evolusi 3. http://gurungeblog.com/2009/01/05/evolusi-makhluk-hidup/ 4. https://id.wikipedia.org/wiki/Pengenalan_evolusi 5. Maniam, MBS, Biologi 3A, Facil-Grafindo, Bandung. 2011
***Bertekun sampai akhir *** Ketekunan merupakan awal dari Kesuksesan
24
