Oseana, Volume XXXII, Nomor 3, Tahun 2007 : 21- 36
ISSN 0216-1877
MEMPERKENALKAN CLUSTER ANALYSIS OF VARIABLES DALAM MINITAB 11.12 UNTUK KAJIAN FILOGENI SUKU-SUKU KRUSTASEA (BRACHYURA) Oleh A'an Johan Wahyudi1) ABSTRACT INTRODUCING CLUSTER ANALYSIS OF VARIABLES ON MINITAB 11.12 FOR PHYLOGENY STUDY OF CRUSTACEAN (BRACHYURA) FAMILIES. Phylogeny study is usefull for systematic study. The recent study showed that there are many tools and results has produced. The purpose of this study are to introduce Analysis of Variables on Minitab 11.12 for determination relationship among Brachyuran families of interest to fisheries occurring in the Western Central Pacific area. The families are Homolidae, Dromiidae, Raninidae, Calappidae, Xanthidae, Eriphiidae, Carpilidae, Pilumnidae, Goneplacidae, Portunidae, Geryonidae, Majidae, Grapsidae, Gecarcinidae and Ocypodidae. The result of this study showed that there were two primary group. Homolidae, Dromiidae, Raninidae and Majidae were in the first group and other families were in different group. Minitab 11.12 is suggested to be alternative usefull tools for similarity and phylogeny study.
PENDAHULUAN
Commission. Wilayah ini meliputi perairan Asia Tenggara, Australia bagian utara, Selandia Baru, Papua Nugini dan Kepulauan Pasifik barat daya (CARPENTER & NIEM, 1998). Kajian filogeni merupakan kajian penting bagi sistematik. Saat ini telah banyak sarana piranti lunak yang dapat digunakan untuk membantu kajian filogeni. Salah satu piranti yang dapat digunakan adalah Minitab 11.12 (selanjutnya disebut Minitab 11.12). Sebagai contoh kasus digunakan suku-suku krustasea brachyura yang memiliki peran penting dalam
Terdapat 15 suku dari brachyura yang berperan penting bagi dunia perikanan di wilayah Sentral Pasifik Barat. Kelima belas suku tersebut adalah Homolidae, Dromiidae, Raninidae, Calappidae, Xanthidae, Eriphiidae, Carpilidae, Pilumnidae, Goneplacidae, Portunidae, Geryonidae, Majidae, Grapsidae, Gecarcinidae dan Ocypodidae (NQ 1998). Wilayah sentral pasifik barat meliputi wilayah perikanan FAO area 71 dan bagian barat daya area 77 berdasarkan mandat South Pacific
21
Beberapa diantaranya bahkan merevisi klasifikasi krustasea (MARTIN & DAVIS, 2001; SCHRAM & DKON, 2004 dan TAVARES, 2003).
perikanan di wilayah sentral pasifik barat (NG 1998). Piranti lunak ini merupakan piranti untuk kajian statistika. Piranti lunak ini memberikan salah satu fasilitas analisis yaitu Cluster Analysis of Variables, yang merupakan analisis multivariat berdasarkan variabel (MINITAB INC., 1996). Kajian ini merupakan analogi terhadap perhitungan statistik suatu data multivariat yang diterapkan pada data karakter morfologi suku-suku krustasea brachyura.
CLUSTER ANALYSIS OF VARIABLES MINITAB 11.12 Analisis klaster (cluster) merupakan bentuk clustering variabel yang dapat membantu pengelompokan variabel-variabel menjadi grup berdasarkan indeks similaritas. Clustering variabel diawali dengan semua variabel yang terpisah, setiap variabel membentuk klasternya sendiri. Tahap pertama, dua variabel yang memiliki kesamaan bergabung menjadi satu. Tahap berikutnya, variabel ketiga bergabung dengan dua variabel pertama yang telah bergabung sebelumnya membentuk klaster berbeda. Setiap tahap menghasilkan klaster yang berkurang dari tahap sebelumnya dan pada akhirnya, semua variabel terkombinasi menjadi satu klaster. Ketika dua variabel bergabung menjadi satu klaster, keduanya bisa bergabung dengan variabel lainnya, tetapi keduanya tetap dalam satu grup bersama. Minitab membagi klaster mana yang bergabung tergantung pada bagaimana mendefinisikan indeks kesamaan atau jarak, serta metode hubungan yang dipilih (MINITAB INC., 1996). Penjelasan detail tentang Minitab 11.12 dapat dilihat pada panduan piranti lunak tersebut (Gambar 1). Lembar kerja Minitab 11.12 terdiri atas empat jendela utama, yaitu jendela Data,
PENGERTIAN FILOGENI Filogeni menurut kamus Merriam Webster adalah sejarah perkembangan evolusi organisme atau evolusi secara genetik yang menghubungkan antar kelompok organisme (ANONIM, 2007a). Menurut FARABEE (2000), filogeni adalah kajian hubungan kekerabatan antara kelompok organisme monofiletik atau hipotesis kekerabatan organisme yang direpresentasikan sebagai dendogram atau diagram bercabang. Terminologi lainnya adalah hipotesis hubungan filogenetik. Filogenetik sendiri berarti sejarah atau hubungan antara nenek moyang dan keturunan (ANONIM, 2007b). Oleh karena itu, maka definisi filogeni adalah kajian tentang hubungan antar organisme dengan menempatkannya berdasarkan karakteristik organisme tersebut pada peta hubungan kekerabatan yang direpresentasikan sebagai suatu diagram. Filogeni memegang peranan tersendiri dalam kajian sistematika dan taksonomi. Filogeni berperan dalam menentukan similaritas yang berguna untuk menempatkan organisme ke dalam takson yang lebih tinggi, serta memungkinkan untuk menentukan hubungan kekerabatan antar takson. Kajian filogeni telah banyak berkembang dan memiliki andil besar dalam dunia sistematik dan taksonomi. Beberapa kajian telah memberikan suatu kontribusi berupa revisi atau adanya teori baru, yakni tentang hubungan kekerabatan anggota krustasea.
Session, History dan Info. Jendela Data merupakan bagian untuk memasukkan data, terdiri atas baris dan kolom. Setiap baris ditandai dengan nomor unit, dan setiap kolom ditandai dengan kode Cl sampai dengan C1000. simbol C menunjukkan kolom (dari kata 'Column'). Baris berfungsi untuk data karakter yang diamati, sedangkan kolom untuk variabel yang diamati (MINITAB INC., 1996). Dalam kajian ini, karakter yang diamati didefinisikan sebagai karakter suku dan sebagai variabel adalah nama suku krustasea.
22
23
tidak dilengkapi diagnosis mouthpart dan gonopod (NG, 1998). Masing-masing karakter dari keenam karakter tersebut, kemudian dideflnisikan lagi dalam subkarakter. Tabel 1 menunjukkan 50 subkarakter yang digunakan dalam kajian filogeni ini. Skoring adalah memberikan nilai skor terhadap keberadaan atau ketidakberadaan karakter pada masing-masing suku. Keberadaan karakter dalam kajian ini diberi skor 1 (satu), sedangkan ketidakberadaan karakter diberi skor 0 (nol). Pemberian skor ini berdasarkan model masukan data yang dikehendaki oleh piranti lunak Minitab 11.12 yang akan membaca sebagai missing data (data hilang) pada matriks yang kosong. Sehingga ketidakberadaan karakter hendaknya diberi nilai atau skor 0 (nol) dan bukan kosong. Tabel 2 adalah contoh skoring yang dilakukan. Hasil skoring secara lengkap disajikan dalam Lampiran Al.
PENENTUAN PARAMETER KARAKTER DAN SKORING
Parameter karakter ditentukan berdasarkan karakter diagnosis lima belas suku krustasea (brachyura). Karakter diagnosis merupakan karakter penting bagi identifikasi fauna krustasea. Karakter-karakter tersebut adalah : karapas, sisi anterolateral, permukaan dorsal, sisi frontal, buccal cavern/ mouthpart, alat gerak (sapit dan kaki jalan), segmen abdomen, gonopod (NG, 1998). Karakter yang digunakan dalam contoh kasus dalam tulisan ini adalah karapas, permukaan dorsal, sisi frontal, sisi anterolateral, kaki belakang dan segmen abdomen jantan. Pemilihan karakter ini berdasarkan pada karakter yang digunakan dalam diagnosis kelima belas suku tersebut. Karakter mouthpart dan gonopod tidak disertakan dalam parameter, karena pada buku panduan identifikasi, ada beberapa suku yang
24
25
Data skoring setiap subkarakter dimasukkan dalam lembar kerja Minitab 11.12 untuk menentukan hubungan kekerabatan antar suku berdasarkan kesamaan karakter-karakter tersebut. Luaran yang diperoleh adalah dendogram kesamaan karakter suku. Dendogram ini yang dapat digunakan sebagai filogeni suku-suku krustasea yang dikaji dalam kajian ini.
lembar kerja baru (Gambar 2). Langkah kedua adalah memasukkan nama suku sebagai variabel ke dalam kepala kolom pada jendela Data (Gambar 4). Selanjutnya memasukkan data sesuai Tabel Al (Lampiran 1) dengan nama suku sebagai variabel dan karakter sebagai baris (Gambar 5). Untuk mengetahui apakah terdapat data yang terlewat, maka bisa dicek melaluli jendela Info. Data hilang (missing data) disebabkan karena terlewat ketika memasukkan data akan dideteksi oleh Minitab sebagai tanda bintang. Jendela info akan memberitahukan jumlah dan letak data hilang (Gambar 6).
MEMASUKKAN DAN MENGOLAH DATA
Langkah pertama setelah menentukan karakter dan skoring adalah memasukkan data ke lembar kerja Minitab 11.12. Pertama, membuka
26
Langkah berikutnya adalah tahap analisis. Analisis untuk menentukan dendogram filogeni dilakukan dengan analisis klaster. Pilih menu Stat>Multivariate>Cluster variables (Gambar 7). Segera akan muncul kotak dialog seperti tampak pada Gambar 8. Dalam kotak dialog ini sorot semua variabel, dalam hal ini dari kolom Cl Homolidae sampai C15 Ocypodidae (Gambar 9), kemudian tekan Select dan segera muncul tampilan seperti Gambar 10.
Pilih Linkage Method Average (Gambar 11). Berikan tanda cek pada Show Dendogram. Untuk menentukan judul atau merubah aksis dapat dilakukan dengan memilih Customize (Gambar 12). Tekan OK untuk eksekusi, dan segera akan tampak jendela dendogram (Gambar 13). Sampai tahap ini proses analisis telah mendapatkan luaran. Tingkat kesamaan antar suku dapat dilihat pada jendela Session (Gambar 14).
27
28
29
30
31
82,38. Hasil tersebut juga dapat memberikan informasi, bahwa suku-suku anggota grup besar pertama (Homolidae, Raninidae, Majidae, Dromiiidae) memiliki kesamaan dengan Xanthidae dan suku-suku lainnya hanya dengan nilai similaritas sebesar 50,27. Goneplacidae dan Pilumnidae memiliki nilai similaritas 76,69, berikutnya adalah Carpilidae dan Gecarcinidae yang lebih banyak memiliki kedekatan dibandingkan dengan suku lain (nilai similaritas 75,52). Nilai similaritas secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran A2. Tampak dalam Gambar 15, semakin besar nilai similaritas (semakin pendek level jarak) menunjukkan semakin banyak kesamaan antara variabel. Hal ini berarti semakin dekat hubungan kekerabatannya.
FILOGENI SUKU-SUKU KRUSTASEA BRACHYURA
Kelima belas suku yang merupakan suku-suku penting bagi perikanan di Western Central Pacific, dapat dikelompokkan dalam dua grup besar (Gambar 15). Grup pertama adalah Homolidae, Raninidae, Majidae, Dromiiidae. Grup besar kedua adalah Calappidae, Xanthidae dan Portunidae dalam satu grup serta Carpilidae, Gecarcinidae, Pilumnidae, Goneplacidae, Grapsidae, Ocypodidae dan Geryonidae dalam grup terpisah. Hasil dendogram menunjukkan bahwa Xanthidae dan Eriphiidae memiliki lebih banyak kesamaan ditunjukkan dengan nilai similaritas
32
maka dendogram tidak dapat dibuat oleh Minitab 11.12 (MINITAB INC. 1996 dan NG, 1998). Kajian terhadap contoh kasus tidak menggunakan seluruh karakter penting yang dipakai dalam diagnosis (hanya digunakan enam karakter). Hal ini juga merupakan kekurangan dalam kajian ini, karena dengan hanya sedikit karakter yang diamati maka hasil analisa masih belum bisa dipastikan validitasnya. Namun demikian, piranti Minitab 11.12 dapat menjadi sarana alternatif untuk kajian filogeni.
Berdasarkan kajian tentang kekerabatan dan evolusi, WARNER (1977) menyebutkan, bahwa Brachyura dibagi ke dalam lima kelompok yaitu Dromiacea, Oxystomata, Oxyrhyncha, Cancridea dan Brachyryncha. Empat suku, yaitu Dromiidae, Homolidae, Raninidae dan Majidae terpisah dari suku-suku lainnya. Suku-suku selain keempat suku tersebut masuk dalam kelompok Brachyryncha. Meskipun keempat suku tersebut pada akhirnya berbeda kelompok, namun masih menunjukkan kedekatan. Homolidae dan Dromiidae masuk dalam kelompok Dromiacea, sedangkan Raninidae serta Majidae masing-masing masuk dalam kelompok Oxystomata dan Oxyrhyncha. Ketiga kelompok ini memiliki kedekatan secara hierarkis. Hal ini sesuai dengan hasil kajian filogeni yang menunjukkan adanya dua grup besar yang memisahkan Homolidae, Dromiidae, Raninidae dan Majidae dari suku-suku lainnya (Gambar l5). Penggunaan Minitab 11.12 sebagai sarana untuk kajian filogeni masih memiliki beberapa kekurangan, diantaranya terdapat ketergantungan pada kemampuan untuk mengidentifikasi karakter yang diperlukan dalam kajian serta skoring. Sebagai contoh, suku tertentu memiliki bentuk karapas yang bervariasi. Disebutkan dalam diagnosis, suku Portunidae memiliki bentuk karapas hexagonal,
PENUTUP Hasil kajian terhadap contoh kasus yang digunakan menunjukkan bahwa, kelima belas suku dapat dibagi menjadi dua grup besar. Grup pertama terdiri atas Homolidae, Raninidae, Dromiidae dan Majidae. Grup kedua terbagi lagi menjadi dua grup. Calappidae, Xanthidae, Portunidae, dan Eriphiidae terpisah dari grup Carpilidae, Gecarcinidae, Pilumnidae, Goneplacidae, Grapsidae, Ocypodidae dan Geryonidae. Semakin besar nilai similaritas, menunjukkan adanya hubungan kekerabatan yang semakin dekat, karena memiliki banyak kesamaan. Minitab 11.12 secara mudah dapat digunakan sebagai sarana alternatif untuk kajian filogeni.
transversely ovate sampai transversely hexagonal. Berdasarkan hal ini, skoring karakter dengan memberikan nilai 1 (satu) dilakukan tidak hanya untuk karakter bentuk karapas hexagonal, tetapi juga untuk dua karakter lainnya. Kemampuan untuk mendefinisikan hal ini menentukan hasil secara keseluruhan. Jadi tampak bahwa Minitab 11.12 berfungsi hanya sebagai sarana menentukan perhitungan nilai similaritas. Selain itu, jumlah karakter yang dipakai harus lebih dari 30 karakter/subkarakter. Jumlah ini merupakan persyaratan program analisis ini. Jika persyaratan ini tidak dipenuhi,
DAFTARPUSTAKA ANONIM 2007a. Merriam Webster Online Dictionary. Merriam Webster, Inc.
http://www.m-w.com/dictionary/ phytogeny. Tanggal akses 15 Januari 2007. ANONIM 2007b. Phylo Code Glossary. Ohio University. http://www. ohiou. edu/ phvlocode/glossarv. html. Tanggal akses 15 Januari 2007.
33
NG, P.K.L. 1998. Crabs. In : K.E. CARPENTER and VOLKER H. NIEM (Eds). FAO Species Identification Guide for Fishery Purposes. The Living Marine Resources of the Western Central Pasific (2). Food and Agriculture Organization. Rome: 1048-1049.
CARPENTER, K.E. and V.H. NIEM 1998. Species Identification Guide for Fishery Purposes, The Living Marine Resources of the Western Central Pacific (2). Food and Agriculture Organization. Rome: 687-1396. FARABEE, M. J. 2000. Online Biology Book. http://www. emc. maricopa. edu/ facultv/farabee/BIOBK/ BioBookglossPO. Tanggal akses 15 Januari2007.
SCHRAM, F.R. and C.J. DIXON 2004. Decapod Phylogeny: Addition of Fossil Evidence to a Robust Morphological Cladistic Data Set. Bull. Mitzu. Foss. Muss. 31:1-19.
MARTIN, J.W. and G.E. DAVIS 2001. An Updated Classification of the Recent Crustacea. Science Series 39 Natural History Museum of Los Angeles County: 124 pp.
TAVARES, M. 2003. A New Theoretical Approach for the Study of Monophyly of the Brachyura (Crustacea : Decapoda) and its Impact on the Anomura. Memoirs of Museum Victoria, 60(1): 145-149.
MINITAB INC 1996. Minitab for Windows Release 11.12 32 Bit. Minitab Inc. USA. _PP
WARNER, G.F. 1977. The Biology of Crabs. Elek Science. London: 197 pp.
34
36
