Teori Evolusi dan asal usul kehidupan

Teori Asal Usul Kehidupan

Teori Abiogenesis (Generatio Spontania)
Teori Abiogenesis menyatakan bahwa kehidupan berasal dari benda mati. Slah satu pendukung teori ini adalah Aristoteles.

Teori Biogenesis
Teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup hanya berasal dari sesuatu yang hidup. Tokoh pendukung teori biogenesis antara lain Francesco Redi (Italia), Lazzaro Spallanzani (Italia, dan Louis Pasteur (Prancis).

1. Percobaan Francesco Redi
   
   • Redi melakukan percobaan dengan menggunakan 3 kerat daging segar yang diletakkan dalam 3 buah tabung
   • Tabung I diisi sekerat daging, kemudian ditutup rapat-rapat. Tabung II diisi sekerat daging, kemudian ditutup dengan kain kasa. Tabung III diisi sekerat daging, kemudian dibiarkan tetap terbuka.
   • Setelah beberapa hari:
   • Tabung I: tidak terdapat lalat maupun belatung di dalamnya.
   •  Tabung II: terdapat belatung pada jaring, tetapi tidak ada lalat atau belatung pada daging
   • Tabung III: terdapat lalat pada tabung dan belatung pada daging
   • Redi berkesimpulan bahwa belatung tidak terbentuk dari daging yang membusuk, melainkan berasal dari telur lalat yang tertinggal pada daging dan kain kasa pada saat lalat hinggap


2. Percobaan Lazzaro Spallanzani
   
   • Spallanzani menggunakanair kaldu dan dua buah labu erlenmeyer.
   • Labu pertama diisi air kaldu dan dipanaskan selama beberapa menit, kemudian dibiarkan tetap terbuka. Labu kedua diisi air kaldu, kemudian ditutup dengan rapat dan dipanaskan selama beberapa menit.
   • Setelah beberapa lama:
   • Labu I: air kaldu berubah menjadi keruh dan baunya tidak enak
   • Labu II: air kaldu tidak mengalami perubahan
   • Spallanzani berkesimpulan bahwa mikroba yang terdapat pada air kaldu labu I bukan berasal dari air kaldu tetapi berasal dari mikroba sebelumnya yang tersebar di udara.


3. Percobaan Louis Pasteur
   
   • Louis Pasteur melakukan percobaan dengan menggunakan tabung berleher angsa.
   • Louis Pasteur merebus kaldu hingga mendidih, kemudian mendiamkannya di dalam tabung berleher angsa. Setelah sekian lama didiamkannya ternyata tidak ada bakteri yang tumbuh. Namun, setelah tabung dimiringkan hingga air kaldu mencapai ujung pipa tabung tersebut, air kaldu kemudia ditumbuhi mikroba.
   • Louis Pasteur berkesimpulan bahwa kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya.

Dengan tumbangnya teori abiogenesis, berkembanglah teori biogenesis dengan pernyataan terkenal, yaitu omne vivum ex ovo (setiap makhluk hidup berasal dari telur) dan omne ovum ex vivo (setiap telur berasal ari makhluk hidup) atau disebut juga omne vivum ex vivo (makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya).

Teori Evolusi Kimia

• 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.
• 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.


3. A.l. Oparin 
   
   • Oparin menyatakan bahwa pada suatu ketika atmosfer bumi kaya akan metana (CH₄), uap air (H₂O), amonia (NH₃), dan karbondioksida (CO₂), dan hidrogen, tetapi tidak memiliki oksigen. Panas dari berbagai sumber energi menyebabkan senyawa-senyawa sederhana tersebut bereaksi membentuk senyawa organik. Dalam lautan yang masih panas, senyawa-senyawa ini membentuk semacam campuran yang kaya akan materi, yang disebyt primordial soup. Primordial soup melakukan sintesi dan membentuk molekul organik kecil atau monomer, misalnya asam amino dan nukleotida. Monomer tersebut kemudian bergabung membentuk polimer. 
   • Kondisi atmosfer saat ini sudah tidak memungkinkan terjadinya sintesis molekul organik secara spontan karena oksigen di atmosfer akan memecah ikatan kimia dan mengekstraksi elektron.

Pandangan Baru Tentang Evolusi

• Teori evolusi Darwin banyak mendapat tentangan. Pihak yang tidak setuju dengan teori tersebut mengemukakan teori penciptaan (creationism), yaitu makhluk hidup tercipta dengan bentuk yang ada seperti saat ini. Salah satu teori penciptaan adalah teori Intelligent Design yang menyatakan bahwa semua makhluk hidup dan alam semesta diciptakan secara terencana dan bukan dengan ketidaksengajaan.
• Teori penciptaan cenderung berkembang dengan adanya fakta-fakta sebagai berikut.
1. Penemuan Model DNA oleh Watson dan Crick 
   Dari penemuan ini diketahui bahwa tidak mungkin sel berubah menjadi makhluk hidup yang lebih kompleks dan seleksi alam bukanlah pendorong terjadinya evolusi.


2. Hukum Penurunan Sifat Menurut Mendel 
   Komposisi gen ditentukan separuh oleh induk jantan (spermatozoa) dan separuh oleh induk betina (ovum). Penurunan sifat dari induk ke keturunannya berjalan terus-menerus da teratur. Jadi, materi genetik dari induk kepada keturunannya dijamin sama.


3. Paleontologi 
   Tidak ada organisme masa kini yang berbeda dengan fosil nenek moyang.

Evolusi

Evolusi merupakan proses pembentukan suatu organisme ke organisme lain yang lebih sempurna organisasinya, dalam jangka waktu yang lama.

Tokoh - Tokoh Evolusi

1. Lamarck
   Lamarck berpendapat bahwa perubahan pada suatu individu disebabkan oleh lingkungan dan bersifat diturunkan. Makhluk hidup beradaptasi terhadap lingkungannya dengan menggunakan organ tubuhnya. Perubahan organ tersebut akan diwariskan kepada keturunannya.


2. Charles Darwin
   Charles Darwin berpendapat bahwa evolusi terjadi karena seleksi alam. Hanya makhluk hidup yang mampu beradaptasi terhadap lingkungannya yang akan tetap bertahan hidup, sedangkan yang tidak mampu beradaptasi akan punah. Teori evolusi Darwin diterbitkan dalam buku The Origin of Species by Means of Natural Selection.


3. August Weismann
   
   • Weismann berpendapat bahwa perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak diwariskan ke generasi selanjutnya. Evolusi merupakan masalah pewarisan gen melalui sel kelamin.
   • Hal ini dibuktikan oleh Weismann melalui percobaan. Weismann mengawinkan dua ekor tikus yang masing-masing dipotong ekornya. Tetapi anak-anaknya tetap berekor. Anak-anak tikus itu setelah dewasa dipotong ekornya dan dikawinkan sesamanya, tenyata anak-anaknya tetap berekor. Percobaan tersebut dilakukan sebanyak 21 kali, ternyata hasilnya tetap.

Mutasi Gen

Mutasi merupakan peruahan genetik dari suatu indicidu yang bersifat menurun. Angka laju mutasi merupakan angka yang menunjukkan jumlah gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh suatu individu dari suatu spesies.

Hukum Hardy Weinberg

• Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel / gen dalam populasi dapat stabil dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi ke generasi. Syarat dari Hukum Hardy Weinberg adalah:
1. jumlah populasi besar
2. terjadi perkawinan acak
3. tidak terjadi mutasi
4. tidak ada seleksi
5. tidak ada migrasi


• Jika frekuensi Alel A di dalam populasi diumpamakan p dan frekuensi alel a diumpamakan dengan q, frekuensi dua buah alel di dalam suatu populasi dapat dicari dengan menggunakan Hukum Hardy Weinberg yang dirumuskan sebagai berikut:
  

  p²(AA) + 2pq(Aa) + q²(aa) = 1 atau p² + 2pq + q² = 1
  (p + q)² = 1 sehingga p + q = 1



• Untuk menghitung frekuensi alel ganda digunakan rumus:
  

  p² + 2pr + q² + 2qr + 2pq + r² = 1



• Untuk menghitung frekuensi gen terangkai -X digunakan rumus:
  

  laki-laki: p + q = 1; karena genotipe laki-laki adalah X^AY dan X^aY
  perempuan: p² + 2pq + q² = 1; karena genotipe perempuan adalah X^AX^A, X^AX^a, dan X^aX^a



• Contoh 1:
  Frekuensi genotipe aa dalam suatu populasi adalah 0,16. Tentukan frekuensi gen A serta frekuensi genotipe AA, Aa, dan aa!
  Jawab:
  Diketahui: frekuensi genotipe aa (q²) = 0,16
  Ditanya: a. frekuensi alel A
                    b. frekuensi genotipe AA dan Aa
  Jawaban:
  Frekuensi alel a (q) = √frekuensi genotipe aa = √q² = √0,16 = 0,4
  a. Frekuensi alel A (p) = 1 - q = 1 - 0,4 = 0,6
  b. Frekuensi genotipe AA = p² = (0,6)² = 0.36
       Frekuensi genotipe Aa = 2pq = 2 x 0.6 x 0.4 = 0,48


• Contoh 2:
  Sebuah desa dihuni oleh 10.000 orang penduduk. 16% diantaranya membawa sifat albino. Berapakah jumlah orang yang membawa sifat normal?
  Jawab:
  Diketahui: jumlah penduduk = 10.000 orang
  albino (q²)= 9%
  Ditanya: jumlah pembawa sifat normal
  Jawaban:
  q² = 0.09
  q = √0.09 = 03
  p = 1 - q = 1 - 0,3 = 0.7
  Jumlah carrier albino = 2pq x 10.000 = 2 x 0,7 x 0,3 x 10.000 = 4.200 orang
  Jumlah orang yang membawa sifat normal = p² x 10.000 = (0,7)² x 10.000 = 4900 orang

Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen atau Alel pada Populasi
Faktor yang menyebabkan perubahan keseimbangan genetik di dalam suatu populasi antara lain:

1. Mutasi
   Apabila ada atau satu lebih gen yang bermutasi, akan terjadi perubahan keseimbangan gen dalam populasi.


2. Seleksi alam
   Individu yang tidak dapat menghadapi seleksi alam akan mengurangi alel dalam populasi karena individu itu tidak memiliki keturunan yang mewariskan alel tersebut.


3. Migrasi
   Individu yang meninggalkan populasi (emigrasi) akan membawa alel keluar dan individu yang masuk ke dalam populasi (imigrasi) akan membawa alel yang berpotensi menjadi alel baru.


4. Rekombinasi
   Rekombinasi gen adalah munculnya keturunan yang mempunyai kombinasi gen yang tidak terdapat pada induknya. Rekombinasi gen terjadi karena perkawinan dan memingkinkan terbentuknya varietas baru.


5. Hanyutan Genetik (genetic drift)
   
   • Hanyutan genetik adalah perubahan frekuensi alel karena adanya populasi kecil yang memisah dari populasi besar.
   • Hanyutan genetik dapat disebabkan oleh founder effect danbottleneck effect.
   • Founder effect mengacu pada kelompok individu yang menempati tempat baru dan membentuk koloni sendiri. Koloni baru ini dapat memiliki frekuensi alel yang berbeda dari populasi induknya karena mereka menikah dengan sesama anggota koloninya.
   • Bottleneck effect mengacu pada kondisi dimana banyak anggota populasi yang mati dan sisanya saling kawin hingga jumlah populasinya kembali seperti semula, tetapi variasi alelnya lebih sedikit.

Timbulnya Spesies Baru (Spesiasi) 

• Spesies baru dapat timbul karena adanya isolasi.
• Isolasi dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
• Isolasi geografi: isolasi yang terjadi karena keadaan alam.
• Isolasi reproduksi: mengahlangi terjadinya percampuran gen dari dua individu.
• Mekanisme isolasi reproduksi ada beberapa macam, antara lain:
1. Mekanisme yang mencegah terjadinya perkawinan, sehingga mencegah terjadinya fertilisasi. Contoh:
• Isolasi habitat: dua spesies yang berkerabat dekat terdapat di daerah geografis yang sama, tetapi di habitat yang berbeda.
• Isolasi musim (temporal): masa kawin atau kematangan gamet yang berbeda.
• Isolasi tingkah laku (perilaku): perbedaan pola tingkah laku atau ritual sebelum kawin.
• Isolasi mekanik: perbedaan morfologi alat reproduksi.
2. Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida
• Contohnya adalah isolasi gamet. Isolasi gamet menghalangi terbentuknya zigot karena sel gamet jantan tidak dapat hidup pada saluran kelamin betina.
• Spesies baru dapat juga terbentuk melalui poliploidi dan domestikasi. Domestikasi merupakan usaha manusia untuk menjinakkan hewan liar dan menumbuhkan tanaman budidaya dari tumbuhan liar.

Petunjuk Evolusi
Bukti-bukti atau petunjuk terjadinya evolusi dapat dilihat dari:

1. Adanya variasi individu dalam satu keturunan.
2. Homologi organ tubuh, yaitu organ-organ dari berbagai makhluk hidup yang mempunyai bentuk asal sama, tetapi mengalami perubahan struktur sehingga fungsinya berbeda.
3. Perbandingan embrio. Hal ini dapat dilihat pada embrio semua anggota vertebrata yang perkembangan embrionya menunjukka adanya persamaan.
4. Fosil sebagai catatan sejarah