Beberapa faktor utama yang mempengaruhi keseimbangan genetik dan menyebabkan variabilitas dalam populasi adalah sebagai berikut: (A) Mutasi (B) Rekombinasi selama Reproduksi Seksual (C) Pergeseran Genetik (D) Migrasi Gen (Aliran Gen) (E) Seleksi Alam .
Menurut hukum Keseimbangan Hardy-Weinberg, frekuensi relatif alel dalam populasi tetap konstan dari generasi ke generasi dalam populasi organisme yang bereproduksi secara seksual ketika:
(i) Populasinya cukup besar sehingga kecelakaan pengambilan sampel dapat diabaikan
(ii) Perkawinan terjadi secara acak;
(iii) Mutasi tidak terjadi atau jika terjadi, lajunya sama di kedua arah
(iv) Semua anggota populasi bertahan hidup dan memiliki tingkat reproduksi yang sama
Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan Hardy-Weinberg:
Ada lima faktor yang mempengaruhi keseimbangan genetik dan menginduksi variabilitas dalam populasi. Faktor-faktor ini disebut agen evolusi.
(A) Mutasi:
Ini dicirikan oleh:
(i) Ini adalah perubahan materi genetik yang tiba-tiba, besar dan dapat diwariskan.
(ii) Mutasi bersifat acak (tidak pandang bulu) dan terjadi ke segala arah.
(iii) Sebagian besar mutasi berbahaya atau netral. Diperkirakan hanya satu dari 1.000 mutasi yang berguna.
(iv) Tingkat mutasi sangat rendah, yaitu satu per sejuta atau satu per beberapa juta lokus jin. Tetapi tingkat mutasi cukup untuk menghasilkan variabilitas genetik yang cukup besar.
(v) Mutasi tertentu bersifat praadaptif dan muncul bahkan tanpa terpapar lingkungan tertentu. Ini mengungkapkan dan menjadi menguntungkan hanya ketika setelah terpapar ke lingkungan baru yang hanya memilih mutasi praadaptif yang terjadi sebelumnya.
Keberadaan mutasi preadaptif pada Escherichia coli secara eksperimental ditunjukkan oleh Esther Lederberg (1952) dalam percobaan pelapisan replika (Dijelaskan dalam Neo-Darwinisme).
(vi) Berdasarkan jumlah materi genetik yang terlibat, mutasi ada tiga jenis (Tabel 7.15):
(vii) Berdasarkan asalnya, mutasi ada dua jenis (Tabel 7.16):
Tabel 7.16. Perbedaan antara mutasi Spontan dan Induksi.
|
Karakter |
Mutasi spontan |
Mutasi yang diinduksi |
|
1. Disebabkan oleh 2. Frekuensi mutasi 3. Penyebab |
Oleh agen alami, disebut juga mutasi alami atau mutasi latar belakang. Sangat rendah (sekitar satu per juta gen atau bahkan lebih). Tidak pasti, banyak produk seluler misalnya formaldehida, asam nitrat, peroksida, dll. Bertindak sebagai mutagen. |
Oleh manusia Lebih cepat Fisik tertentu (misalnya suhu radiasi, dll) dan bahan kimia yang disebut mutagen. |
(viii) Signifikansi mutasi:
(a) Mutasi menciptakan dan mempertahankan variasi dalam suatu populasi.
(b) Ini juga memperkenalkan gen dan alel baru dalam kumpulan gen (Gambar 7.45).
(c) Akumulasi mutasi selama beberapa generasi dapat menyebabkan spesiasi.
(B) Rekombinasi selama Reproduksi Seksual:
Rekombinasi melibatkan perombakan gen kromosom. Peluang rekombinasi lebih banyak pada organisme yang menjalani reproduksi seksual yang melibatkan gametogenesis diikuti dengan pembuahan.
Reproduksi seksual melibatkan rekombinasi selama tiga tahap:
(i) Menyeberang (Gbr. 7.46):
Ini melibatkan pertukaran materi genetik antara kromatid non-saudara dari kromosom homolog.
Mekanisme pindah silang melibatkan tahapan berikut:
(a) Sinapsis melibatkan pasangan kromosom homolog selama tahap zigoten dari profase 1 meiosis untuk membentuk bivalen.
(b) Pembentukan tetrad karena setiap bivalen terbentuk dari empat kromatid selama tahap pakiten meiosis I.
(c) Pembentukan kiasma akibat penggulungan kromatid bukan saudara dari kromosom homolog membentuk titik-titik berbentuk X, yang disebut kiasma.
(d) Persilangan melibatkan pertukaran materi genetik.
(ii) Dengan bermacam-macam kromosom:
Selama metafase-I, bivalen tersusun di ekuator spindel dalam dua pelat ekuator atau metafase. Selama anafase I, kromosom homolog bergerak menuju kutub yang berlawanan. Ini disebut disjungsi dan menghasilkan pengurangan jumlah kromosom. Variasi terjadi selama pengaturan kebetulan bivalen selama metafase I meiosis.
Jumlah rekombinasi yang dihasilkan bergantung pada jumlah bivalen dalam organisme dan diberikan dengan rumus 2 n (di mana n menyatakan jumlah bivalen) misalnya pada manusia, jumlah kemungkinan kombinasi gamet adalah 8,6 x 10 6 (2 23 ).
(iii) Dengan pemupukan acak:
Ini melibatkan kemungkinan fusi gamet misalnya, pada manusia, jumlah jenis zigot yang mungkin terbentuk adalah 70 x 10 12 . Hal ini agar setiap sperma dengan kombinasi gen apapun dapat melebur dengan ovum apapun dengan kombinasi gen apapun.
Makna:
Karena rekombinasi, meskipun hanya perombakan karakter yang sudah ada yang terjadi dan tidak ada gen baru yang diproduksi tetapi hal itu mengarah pada redistribusi sifat yang berbeda ke individu yang berbeda dalam suatu populasi. Kombinasi yang berbeda membawa keragaman genotipe dan fenotipe organisme yang berbeda. Jadi rekombinasi adalah agen evolusi.
(C) Pergeseran Genetik:
Ini adalah perubahan acak dalam frekuensi alel yang terjadi karena fluktuasi kebetulan. Ini ditandai dengan:
(i) Ini adalah kesalahan pengambilan sampel binomial dari lungkang gen, yaitu bahwa alel yang membentuk lungkang gen generasi berikutnya adalah sampel alel populasi saat ini.
(ii) Pergeseran genetik selalu mempengaruhi frekuensi alel dan berbanding terbalik dengan ukuran populasi. Jadi pergeseran genetik paling penting dalam populasi yang sangat kecil di mana terdapat peningkatan kemungkinan perkawinan sedarah yang meningkatkan frekuensi individu homozigot untuk alel resesif, banyak di antaranya mungkin merusak.
(iii) Penyimpangan genetik terjadi ketika kelompok kecil terpisah dari populasi yang lebih besar dan mungkin tidak memiliki semua alel atau mungkin berbeda dari populasi induk dalam frekuensi gen tertentu. Ini menjelaskan perbedaan antara populasi pulau dan populasi daratan.
(iv) Dalam populasi kecil, peristiwa kebetulan (misalnya badai salju) dapat meningkatkan frekuensi karakter yang memiliki nilai adaptif kecil.
(v) Pergeseran genetik juga dapat terjadi melalui efek pendiri. Dalam hal ini, pergeseran genetik dapat menyebabkan perubahan dramatis dalam frekuensi alel dalam suatu populasi yang berasal dari kelompok kecil penjajah, yang disebut pendiri, ke habitat baru.
Para pendiri ini tidak memiliki semua alel yang ditemukan dalam populasi sumbernya. Pendiri ini dengan cepat menjadi berbeda dari populasi tetua dan dapat membentuk spesies baru, misalnya evolusi kutilang Darwin di Kepulauan Galapagos yang mungkin berasal dari beberapa pendiri awal.
(vi) Kemacetan penduduk (Gambar 7.47):
Ini adalah pengurangan frekuensi alel yang disebabkan oleh penurunan drastis dalam ukuran populasi yang disebut kecelakaan populasi misalnya penurunan populasi cheetah di Afrika karena perburuan yang berlebihan. Karena kumpulan gen yang diberikan terbatas, kemacetan populasi sering mencegah spesies untuk membangun kembali kekayaan sebelumnya sehingga populasi baru memiliki kumpulan gen yang jauh lebih terbatas daripada populasi induk yang lebih besar.
(D) Migrasi Gen (Aliran Gen):
Sebagian besar populasi hanya terisolasi sebagian dari populasi lain dari spesies yang sama. Biasanya beberapa migrasi-emigrasi (keluar dari beberapa individu keluar dari suatu populasi) atau imigrasi (masuknya beberapa anggota populasi ke populasi lain dari spesies yang sama) terjadi di antara populasi.
Imigrasi menghasilkan penambahan alel baru ke dalam kumpulan gen yang ada dan mengubah frekuensi alel. Tingkat perubahan frekuensi alel tergantung pada perbedaan antara genotipe imigran dan penduduk asli.
Jika tidak banyak perbedaan genetik, maka masuknya sejumlah kecil migran tidak akan banyak mengubah frekuensi alel. Namun, jika populasi secara genetik sangat berbeda, sejumlah kecil imigrasi dapat menyebabkan perubahan frekuensi alel yang besar.
Jika individu yang bermigrasi kawin silang dengan anggota populasi lokal, yang disebut hibridisasi, hal ini dapat membawa banyak alel baru ke dalam kumpulan gen lokal populasi inang. Ini disebut migrasi gen. Jika hibrida interspesifik subur, maka ini dapat memulai tren baru dalam evolusi yang mengarah pada pembentukan spesies baru.
Penambahan atau penghilangan alel ketika individu memasuki atau meninggalkan populasi dari lokasi lain disebut aliran gen. Aliran gen yang tidak dibatasi mengurangi perbedaan antara kumpulan gen dan mengurangi perbedaan antara populasi yang berbeda.
Tabel 7.17. Perbedaan antara Evolusi Mikro dan Evolusi Makro.
|
Karakter |
Mikro-evolusi |
Makro-evolusi |
|
1. Tingkat perubahan 2. Sifat kategori yang berkembang 3. Contoh |
Pada tingkat genetik. Varietas atau spesies. Asal berbagai jenis tanaman budidaya dan hewan peliharaan. |
Pada skala dasar waktu geologis. Kategori yang lebih tinggi seperti Genus, Keluarga, Ordo, Kelas atau Filum, disebut juga evolusi kuantum. Evolusi berbagai jenis mamalia dari insektivora primitif leluhur bersama melalui radiasi adaptif. |
(E) Seleksi Alam:
(i) Definisi:
Proses di mana individu-individu yang beradaptasi lebih baik secara komparatif dari populasi heterogen disukai oleh Alam daripada individu-individu yang kurang beradaptasi disebut seleksi alam.
(ii) Mekanisme:
Proses seleksi alam beroperasi melalui reproduksi diferensial.
Ini berarti bahwa individu-individu yang paling baik beradaptasi dengan lingkungan bertahan lebih lama dan bereproduksi pada tingkat yang lebih tinggi dan menghasilkan lebih banyak keturunan daripada mereka yang kurang beradaptasi.
Jadi, yang pertama menyumbang persentase gen yang lebih besar secara proporsional ke kumpulan gen generasi berikutnya, sementara individu yang kurang beradaptasi menghasilkan keturunan yang lebih sedikit. Jika reproduksi diferensial berlanjut selama beberapa generasi, maka gen dari individu-individu yang menghasilkan lebih banyak keturunan akan menjadi dominan dalam kumpulan gen populasi (Gambar 7.48):
Karena komunikasi seksual, terjadi aliran bebas gen sehingga variabilitas genetik yang muncul pada individu tertentu, secara bertahap menyebar dari satu deme ke deme lain, dari deme ke populasi dan kemudian ke populasi saudara tetangga dan akhirnya ke sebagian besar anggota suatu kelompok. jenis. Jadi seleksi alam menyebabkan perubahan frekuensi gen yang progresif, yaitu frekuensi gen adaptif meningkat sedangkan frekuensi gen kurang adaptif menurun.
Jadi seleksi alam Neo-Darwinisme bertindak sebagai kekuatan kreatif dan bekerja melalui keberhasilan reproduktif komparatif. Akumulasi variasi semacam itu mengarah pada asal mula spesies baru.
(iii) Jenis-jenis seleksi alam:
Tiga jenis seleksi alam yang diamati adalah:
- Menstabilkan atau menyeimbangkan pilihan:
Ini mengarah pada penghapusan organisme yang memiliki karakter terspesialisasi dan mempertahankan populasi homogen yang secara genetik konstan. Ini mendukung fenotipe rata-rata atau normal, sambil menghilangkan individu dengan ekspresi ekstrim. Dalam hal ini, lebih banyak individu memperoleh nilai karakter yang berarti.
Ini mengurangi variasi tetapi tidak mengubah nilai rata-rata. Ini menghasilkan tingkat evolusi yang sangat lambat. Jika kita menggambar kurva grafis populasi, itu berbentuk lonceng. Kurva berbentuk lonceng menyempit karena penghapusan varian ekstrem (Gbr. 7.49).
Contoh:
Anemia sel sabit pada manusia (Dijelaskan dalam Neo-Darwinisme).
- Pilihan terarah atau Progresif:
Dalam seleksi ini, populasi berubah menuju satu arah tertentu seiring dengan perubahan lingkungan. Saat lingkungan mengalami perubahan terus menerus, organisme yang telah memperoleh karakter baru bertahan dan yang lainnya dihilangkan secara bertahap (Gbr. 7.50).
Dalam hal ini, individu pada satu ekstrem (kurang beradaptasi) dihilangkan sementara individu pada ekstrem lainnya (lebih beradaptasi) disukai. Ini menghasilkan lebih banyak individu yang beradaptasi dalam populasi ketika seleksi semacam itu beroperasi selama beberapa generasi. Dalam jenis seleksi ini, lebih banyak individu memperoleh nilai selain nilai karakter rata-rata.
Contoh:
Melanisme industri (Dijelaskan dalam Neo-Darwinisme):
Dalam hal ini, jumlah ngengat berwarna terang {Biston betularia) menurun secara bertahap sedangkan ngengat melanik (B. carbonaria) meningkat menunjukkan seleksi terarah.
Nyamuk yang tahan DDT (Dijelaskan dalam Neo-Darwinisme):
Dalam hal ini, nyamuk yang sensitif dihilangkan dan nyamuk yang resisten bertambah jumlahnya. Sehingga populasi nyamuk resisten meningkat menunjukkan seleksi terarah.
- Seleksi yang mengganggu:
Ini adalah jenis seleksi alam yang menyukai ekspresi ekstrim dari sifat-sifat tertentu untuk meningkatkan varians dalam suatu populasi. Itu memecah populasi homogen menjadi banyak bentuk adaptif. Ini menghasilkan polimorfisme seimbang.
Dalam jenis seleksi ini, lebih banyak individu memperoleh nilai karakter periferal di kedua ujung kurva distribusi. Jenis seleksi ini jarang dan mengeliminasi sebagian besar anggota dengan ekspresi rata-rata sehingga menghasilkan dua puncak dalam distribusi suatu sifat (Gambar 7.51).
Contoh:
Di laut, tiga jenis siput yaitu yang berwarna putih; berwarna coklat dan berwarna hitam hadir. Siput berwarna putih tidak terlihat ketika ditutupi oleh teritip. Siput berwarna hitam tidak terlihat saat batu gundul. Tapi siput berwarna coklat dimakan oleh predator di kedua kondisi tersebut. Jadi ini dihilangkan secara bertahap.
