EVOLUSI BIOLOGIS: TEORI, PROSES, BUKTI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The evolusi biologis adalah perubahan sifat-sifat kelompok organisme dalam perjalanan generasi. Kelompok organisme dari spesies yang sama dikenal sebagai "populasi biologis".

Intinya, teori evolusi neo-Darwinian modern mengatakan bahwa evolusi terdiri dari perubahan bentuk kehidupan secara bertahap. Ini dimulai - mungkin - dengan molekul dengan kemampuan mereplikasi dirinya sendiri sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu.

Sumber: chensiyuan

Seiring waktu, percabangan garis keturunan terjadi dan spesies baru dan beragam muncul. Mekanisme perubahan evolusioner ini adalah seleksi alam dan pergeseran gen.

Biologi evolusioner berusaha memahami asal usul keanekaragaman hayati dan bagaimana hal itu dipelihara. Karena merupakan ilmu sentral biologi, umumnya dianggap sebagai pemikiran pemersatu, yang mengintegrasikan berbagai disiplin ilmu biologi.

Sifat pemersatu biologi evolusioner ini ditandai dalam ungkapan terkenal Theodosius Dobzhansky: "tidak ada yang masuk akal dalam biologi, kecuali dalam terang evolusi."

Saat ini, biologi evolusioner telah menikmati semua kemajuan dalam sains, memungkinkan rekonstruksi filogeni menggunakan banyak karakter molekuler dan analisis statistik yang kuat.

Apa proses evolusinya?

Evolusi adalah istilah yang berasal dari akar bahasa Latin evolvere, yang diterjemahkan menjadi terungkap atau mengungkapkan potensi yang tersembunyi. Saat ini, kata evolusi membangkitkan perubahan. Ini mungkin bagian dari leksikon harian kita untuk merujuk pada perubahan pada suatu objek atau seseorang.

Namun, evolusi biologis mengacu pada perubahan dalam kelompok organisme melalui perjalanan generasi. Definisi umum evolusi digunakan oleh Futuyma (2005). Penting untuk dicatat bahwa organisme sebagai individu tidak berevolusi, sedangkan kelompok organisme berkembang.

Dalam biologi, kumpulan individu dari spesies yang sama yang hidup berdampingan dalam ruang dan waktu disebut populasi. Agar suatu perubahan dalam suatu populasi dianggap evolusioner, ia harus diwariskan dari satu generasi ke generasi lainnya melalui materi genetik.

Teori ilmiah evolusi

Sejak zaman dahulu kala, manusia telah merasakan keingintahuan intrinsik tentang asal mula kehidupan dan keberadaan keanekaragaman hayati yang sangat besar yang dihadirkan oleh makhluk-makhluk hidup.

Karena naturalis Inggris Charles Darwin (1809-1882) memiliki pengaruh yang signifikan terhadap perkembangan sains ini, kami akan memeriksa teori-teori yang diajukan sebelum dan sesudah kontribusinya.

Sebelum Darwin: kreasionisme dan kekekalan spesies

Sebelum Darwin, naturalis dan ilmuwan lain dicirikan oleh pemikiran kreasionis tentang asal usul spesies.

Penglihatan esensialis ditangani, di mana setiap spesies memiliki esensi yang tidak dapat diubah dan variasi yang kami amati dalam kelompok hanya karena ketidaksempurnaan makhluk. Konsepsi ini ditangani pada masa Plato dan Aristoteles.

Beberapa waktu kemudian, orang Kristen mulai menafsirkan bagian-bagian Alkitab secara harfiah, memahami bahwa makhluk hidup diciptakan dalam satu peristiwa oleh entitas supernatural. Konsepsi ini tidak mengizinkan perubahan spesies dari waktu ke waktu, karena mereka telah diciptakan di bawah kesempurnaan ilahi.

Pada abad ke-18, tujuan para naturalis adalah membuat katalog rencana ilahi yang telah diciptakan Tuhan. Misalnya, Linnaeus meletakkan dasar untuk taksonomi saat ini dengan mengikuti alur pemikiran ini.

Belakangan pandangan ini ditantang oleh berbagai pemikir. Teori pra-Darwinian yang paling relevan pada masa itu dirumuskan oleh Jean Baptiste Lamarck. Baginya, setiap spesies berasal secara individual melalui generasi spontan dan mampu "berkembang" atau meningkat seiring waktu.

Salah satu prinsip paling relevan yang ditetapkan oleh Lamarck adalah pewarisan karakter yang diperoleh. Ahli alam ini percaya bahwa berbagai sifat yang kita peroleh sepanjang hidup kita dapat diturunkan ke keturunan kita.

Misalnya, dalam pandangan Lamarkian, seorang binaragawan yang bekerja keras di semua kelompok ototnya, harus memiliki anak dengan otot yang berkembang. Prinsip yang sama berlaku dengan tidak digunakannya organ.

Kontribusi Darwin dan Wallace pada biologi evolusi: seleksi alam

Nama Charles Darwin muncul di sebagian besar teks biologi, terlepas dari spesialisasinya. Darwin merevolusi biologi, dan sains secara umum, hingga tingkat yang luar biasa - sebanding, misalnya, dengan kontribusi Newton.

Di masa mudanya, Darwin menyimpan pemikiran yang setia pada ajaran alkitabiah. Namun, diiringi oleh pemikiran religius, Darwin mengungkapkan minatnya pada ilmu pengetahuan alam, itulah sebabnya ia mengelilingi dirinya dengan pikiran ilmiah paling cemerlang saat itu.

Perjalanan dengan Beagle

Kehidupan Darwin berubah ketika pada usia dini ia memulai perjalanan dengan HMS Beagle, sebuah kapal Inggris yang akan menjelajahi berbagai wilayah di Amerika Selatan. Setelah perjalanan yang berlangsung beberapa tahun, Darwin mengamati dan mengumpulkan keragaman fauna dan flora Amerika Selatan yang sangat beragam.

Berkat situasi keuangannya yang optimal, Darwin dapat mendedikasikan hidupnya secara eksklusif untuk pekerjaannya di ilmu biologi. Setelah meditasi ekstensif - dan juga kuliah tentang ekonomi - Darwin menghasilkan teorinya tentang seleksi alam.

Seleksi alam adalah ide yang sederhana dan kuat, menjadi mekanisme evolusi yang penting - meskipun bukan satu-satunya, seperti yang akan kita lihat nanti.

Ide ini tidak hanya disimpulkan oleh Darwin. Seorang naturalis muda bernama Alfred Wallace secara mandiri memiliki ide yang sangat mirip. Wallace berkomunikasi dengan Darwin, dan keduanya bersama-sama mempresentasikan teori evolusi melalui seleksi alam.

Asal usul spesies

Belakangan, Darwin mempresentasikan karyanya: "The Origin of Species", yang mengungkap teorinya secara rinci dan dengan bukti yang kuat. Buku ini memiliki enam edisi yang dikerjakan Darwin sepanjang hidupnya.

Teori seleksi alam berpendapat bahwa jika ada beberapa variasi yang berguna dan diwariskan dalam suatu populasi individu, akan ada reproduksi yang berbeda di antara para pemilik karakteristik. Ini akan cenderung menghasilkan lebih banyak keturunan, sehingga meningkatkan frekuensi sifat tersebut dalam populasi.

Lebih jauh, Darwin juga mengusulkan nenek moyang yang sama: semua spesies dalam waktu evolusi menyimpang dari satu moyang yang sama. Dengan demikian, semua makhluk hidup dapat diwakili dalam pohon kehidupan yang agung.

Setelah Darwin: Neo-Darwinisme dan Sintesis

Segera setelah penerbitan "The Origin", sebuah kontroversi besar meletus di antara ilmuwan paling penting saat itu. Namun, seiring berlalunya waktu, teori itu berangsur-angsur diterima.

Ada ahli biologi yang tidak pernah menerima ide-ide Darwin, jadi mereka menghasilkan teori evolusi mereka sendiri, yang saat ini hampir sepenuhnya didiskreditkan. Contohnya adalah neo-Lamarkisme, ortogenesis, dan mutationisme, antara lain.

Antara tahun 30-an dan 40-an semua teori anti-Darwinian disingkirkan dengan munculnya sintesis evolusioner. Ini terdiri dari penyatuan ide-ide Darwin dengan kontribusi dari serangkaian ahli genetika dan paleontologi seperti Fisher, Haldane, Mayr, dan Wright, dan lainnya.

Sintesis tersebut berhasil menyatukan teori evolusi dengan prinsip genetika yang benar, karena salah satu kesulitan yang harus dialami Darwin selama karyanya adalah ketidaktahuan tentang gen sebagai partikel keturunan.

Bukti evolusi: hanya teori?

Saat ini, evolusi biologis adalah fakta yang didukung oleh bukti yang kuat dan berlimpah. Meskipun para ahli biologi tidak meragukan kebenaran proses tersebut, dalam kehidupan sehari-hari kita mendengar bahwa evolusi hanyalah "teori" - dengan konotasi yang merendahkan.

Kesalahpahaman ini bermula dari fakta bahwa istilah "teori" memiliki arti yang berbeda dalam ilmu pengetahuan dan kehidupan sehari-hari. Bagi kebanyakan orang, teori adalah prediksi pasti dari sebuah fakta, yang ditandai dengan fondasi yang lemah. Bagi seorang ilmuwan, teori adalah kumpulan ide yang koheren dan terstruktur dengan baik.

Mengikuti urutan gagasan ini, kita dapat menyimpulkan bahwa evolusi adalah fakta, dan terdapat mekanisme untuk menjelaskannya, seperti teori seleksi alam. Bukti paling menonjol dari proses evolusi adalah sebagai berikut.

Homologi

Dua proses atau struktur homolog jika sifat tersebut diwarisi langsung dari nenek moyang yang sama. Dalam biologi evolusi, homologi adalah poin fundamental, karena mereka adalah satu-satunya karakteristik yang memungkinkan kita merekonstruksi hubungan keturunan-nenek moyang antar kelompok.

Homologi morfologis

Contoh homologi yang sangat terkenal adalah tulang tungkai tetrapoda. Mari kita ambil tiga hewan yang berbeda dalam cara penggeraknya untuk memahami mengapa homologi adalah bukti kuat dari proses evolusi: manusia, paus, dan kelelawar.

Ketiga kelompok ini berbagi rencana struktur dasar di kaki depan mereka, karena mereka mewarisinya dari nenek moyang yang sama. Artinya, tetrapoda leluhur memiliki humerus, diikuti oleh jari-jari dan ulna, dan akhirnya serangkaian falang.

Tidak ada alasan fungsional mengapa tiga hewan dengan gaya hidup yang berbeda harus berbagi pola tulang yang sama di anggota badan mereka.

Jika kehidupan dirancang, tidak ada alasan untuk membangun organisme air, terbang, dan terestrial dengan rencana yang sama. Tidak ada insinyur - tidak peduli betapa tidak berpengalamannya - akan menciptakan organisme terbang dan berenang dengan cara yang sama.

Cara paling logis untuk menjelaskan ini adalah dengan nenek moyang yang sama. Ketiganya mewarisi rencana struktural ini dari nenek moyang dan mengalami modifikasi adaptif yang kita lihat sekarang: sayap, sirip, dan lengan.

Homologi molekuler

Homologi tidak terbatas pada ciri-ciri anatomis makhluk hidup. Mereka juga dapat dibuktikan di tingkat molekuler. Informasi genetik makhluk hidup disimpan dalam DNA dan diterjemahkan dalam bentuk kembar tiga: tiga nukleotida berhubungan dengan satu asam amino.

Homologi molekuler universal adalah membaca kode genetik ini, karena hampir semua makhluk hidup berbagi bahasa ini - meskipun ada pengecualian yang sangat spesifik.

Catatan fosil

Ketika Darwin mengajukan teorinya tentang seleksi alam, dia berpendapat bahwa semua bentuk transisi bertahap tidak ada dalam rekaman fosil karena tidak lengkap. Sebaliknya, penentang gagasan Darwinian melihat diskontinuitas catatan sebagai bukti melawan teori tersebut.

Kita harus ingat bahwa proses fosilisasi makhluk organik adalah peristiwa yang tidak mungkin terjadi, ditambah dengan kemungkinan bahwa spesimen ditemukan dalam keadaan baik. Karena alasan ini, kurang dari 1% dari semua bentuk yang pernah hidup terwakili dalam rekaman fosil.

Meskipun demikian, fosil yang terawetkan dengan sangat baik telah ditemukan yang berfungsi sebagai "jendela ke masa lalu". Salah satu yang paling terkenal adalah Archaeopteryx. Dalam fosil ini, ciri-ciri antara reptil dan burung menonjol. Demikian pula, kita memiliki beberapa fosil hominid yang memungkinkan kita merekonstruksi evolusi manusia.

Beberapa teori alternatif telah diajukan untuk menjelaskan diskontinuitas register, seperti teori punctuated equilibrium.

Biogeografi

Meskipun evolusi didukung oleh bukti dari banyak cabang pengetahuan, biogeografi-lah yang meyakinkan Darwin tentang kebenaran proses evolusi.

Distribusi organisme hidup di planet bumi tidak homogen, dan banyak aspek dari pola ini dapat dijelaskan oleh teori evolusi - dan bukan oleh hipotesis penciptaan khusus.

Ketika kami meneliti fauna pulau-pulau samudra (elemen terisolasi yang tidak pernah bersentuhan dengan daratan), kami menemukan bahwa komposisi spesiesnya sangat aneh. Contohnya, ini bisa dilihat di pulau-pulau yang terletak di Atlantik Utara, yang disebut Kepulauan Bermuda.

Vertebrata (non-laut) asli daerah tersebut sangat sedikit, terutama burung, kelelawar migran, dan kadal, antara lain. Beberapa spesies ini menunjukkan hubungan yang signifikan dengan fauna Amerika Utara. Yang lainnya, pada bagian mereka, adalah endemik pulau itu dan tidak ditemukan di wilayah lain mana pun.

Pola distribusi ini sesuai dengan proses evolusi, karena daerah tersebut secara khusus dijajah dengan hewan yang mampu terbang dan menyebar dalam jarak yang sangat jauh.

Evolusi dalam aksi: contoh evolusi

Kesalahpahaman lain dalam biologi evolusi adalah bahwa ini terkait dengan proses yang sangat lambat.

Memang benar bahwa untuk mendapatkan adaptasi yang kompleks seperti rahang yang kuat atau mata dengan penglihatan yang sangat baik, kita harus menunggu beberapa juta tahun, ada proses evolusi tertentu yang dapat kita amati dengan mata kita sendiri dalam waktu yang relatif singkat.

Selanjutnya kita akan menganalisis kasus ngengat Biston betularia sebagai contoh evolusi yang sedang beraksi. Nanti kita akan berbicara tentang resistensi terhadap antibiotik dan pestisida, contoh evolusi lain yang dapat kita amati dalam waktu singkat.

Melanisme industri dan

Salah satu contoh paling menonjol dalam biologi evolusi adalah melanisme industri. Fenomena ini terdokumentasi pada masa revolusi industri dan berhasil menjalin hubungan antara variasi pewarnaan ngengat Biston betularia dengan kontaminasi habitatnya.

Ngengat memiliki dua morfologi: satu terang dan satu gelap. Sebelum kontaminasi, varian dominan adalah ngengat ringan, mungkin karena ia hinggap di kulit pohon birch yang ringan dan dapat luput dari perhatian predator potensial - burung.

Dengan munculnya revolusi industri, polusi meningkat ke tingkat yang signifikan. Kulit pohon mulai berwarna semakin gelap dan ini menghasilkan perubahan frekuensi varian terang dan gelap dari ngengat.

Ngengat hitam merupakan varian dominan untuk sementara waktu, karena bisa lebih baik bersembunyi di kulit kayu yang menghitam.

Selanjutnya, program pembersihan lingkungan dilaksanakan yang membantu mengurangi pencemaran lingkungan. Berkat efisiensi program ini, pepohonan mulai mendapatkan kembali warna karakteristik aslinya.

Seperti yang bisa kita tebak, frekuensi ngengat berubah lagi, varian yang jelas menjadi yang dominan. Dengan demikian, proses evolusi didokumentasikan dalam kurun waktu 50 tahun.

Mekanisme evolusi

Evolusi biologis adalah proses yang melibatkan dua langkah: generasi variasi dan kemudian reproduksi diferensial dari variasi, baik melalui seleksi alam atau melalui penyimpangan genetik. Oleh karena itu, istilah seleksi alam dan evolusi tidak boleh digunakan secara bergantian - karena memang tidak demikian.

Dari perspektif genetika populasi, evolusi adalah perubahan frekuensi alel dari waktu ke waktu dalam suatu populasi. Dengan demikian, gaya yang mengubah frekuensi alel adalah seleksi, drift, mutasi, dan migrasi.

Seleksi alam

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, sumbangan terbesar Darwin pada biologi adalah mengajukan teori seleksi alam. Ini telah disalahartikan dan disalahartikan oleh media, mengaitkannya dengan frasa yang salah seperti: "survival of the fittest."

Kondisi untuk terjadinya seleksi alam

Seleksi alam adalah ide sederhana, dengan hasil yang luar biasa. Jika suatu sistem memenuhi karakteristik berikut, ia akan berkembang - pasti - melalui seleksi alam:

Aplikasi Biologi Evolusioner

Biologi evolusioner memiliki sejumlah aplikasi, baik untuk kedokteran, pertanian, biologi konservasi, dan untuk disiplin ilmu lainnya.

Obat

Teori evolusi merupakan ilmu esensial di bidang kedokteran. Misalnya, ini memungkinkan kita untuk memprediksi hasil dari penggunaan antibiotik sembarangan untuk pengobatan penyakit menular.

Jika kita menggunakan antibiotik secara tidak perlu atau tidak menyelesaikan perawatan medis, kita akan menghilangkan varian yang tidak resisten, tetapi individu yang resisten akan meningkatkan frekuensinya dalam populasi bakteri.

Saat ini, masalah resistensi bakteri terhadap sebagian besar antibiotik menjadi topik perhatian dan perhatian global. Meningkatkan kesadaran tentang penggunaan antibiotik merupakan salah satu cara untuk mengurangi komplikasi ini.

Misalnya, bakteri Staphylococcus aureus biasa ditemukan di ruang operasi dan menyebabkan infeksi pada pasien selama operasi.

Saat ini, bakteri tersebut sepenuhnya kebal terhadap sejumlah antibiotik, seperti penisilin, ampisilin, dan obat-obatan terkait. Meskipun antibiotik baru telah dibuat untuk melawannya, obat-obatan tersebut semakin lama semakin tidak efisien.

Krisis perlawanan adalah salah satu contoh evolusi yang paling dramatis, yang dapat kita amati dengan mata kita sendiri, jadi ini juga menjadi bukti proses evolusi.

Pertanian dan Peternakan

Prinsip evolusi yang sama dapat diekstrapolasi dengan penggunaan pestisida untuk membasmi hama, pada tanaman dengan kepentingan ekonomi yang signifikan. Jika jenis pestisida yang sama diterapkan untuk waktu yang lama, kami akan mendukung peningkatan varian resisten.

Demikian pula, peternak berusaha untuk mendapatkan hewan "terbaik" yang memaksimalkan produksi (susu, daging, dll). Para peternak ini memilih individu yang menurut mereka paling berguna dalam istilah praktis. Seiring dengan berlalunya generasi, individu semakin menyerupai apa yang diinginkan oleh manusia.

Proses seleksi buatan manusia ini menyerupai seleksi alam, dalam hal keberhasilan reproduksi diferensial. Dengan perbedaan penting bahwa di alam tidak ada entitas seleksi.

Biologi konservasi

Mengenai masalah konservasi, memahami fenomena seperti "bottleneck" dan penurunan kebugaran yang disebabkan oleh perkawinan sedarah memungkinkan untuk menghindarinya dan menghasilkan rencana konservasi yang meningkatkan kebugaran dan menjaga populasi "sehat".

Referensi

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: sains dan alam. Pendidikan Pearson.
2. Darwin, C. (1859). Tentang asal usul spesies melalui seleksi alam. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisis evolusioner. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolusi. Sinauer.
5. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologi: Dasar hierarki dari biologi komparatif. Pers Akademik.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip Terpadu Zoologi. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusioner. Pers Akademik.
9. Losos, JB (2013). Panduan Princeton untuk evolusi. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Biologi Campbell. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Ensiklopedia evolusi. Infobase Publishing.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: Ilmu Dinamis. Pendidikan Nelson.
13. Soler, M. (2002). Evolusi: dasar Biologi. Proyek Selatan.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: konsep dan aplikasi tanpa fisiologi. Pembelajaran Cengage.
15. Bangun, DB, Bangun, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: dari mendeteksi pola hingga menentukan proses dan mekanisme evolusi. Sains, 331 (6020), 1032-1035.