Tugas-2: Dari Labsky Untuk Indonesia

BIOLOGI SEMESTER 6 KELAS XII/12

Bab 7 EVOLUSI

Evolusi berasal dari kata to evolve (bahasa inggris) yang berarti  berkembang atau berubah secara perlahan-lahan.  Asal katanya adalah evolut (Latin) yang berarti menggulir. Biologi Evolusi adalah disiplin ilmu cabang biologi yang membahas bumi sejak awal mula sejarah bumi, sampai menimbulkan kehidupan (sel), dan keanekaaragaman makhluk hidup dewasa ini. Dalam Biologi, alam kehidupan di permukaan bumi ini bukan suatu yang selesai dan sekali jadi, melainkan bertahap, berevolusi dari waktu ke waktu.

ASAL USUL KEHIDUPAN

1.       Teori Abiogenesis Klasik

Teori abisnogenesis klasik disebut juga teori generatio spontanea. Teori tersebut menerangkan bahwa asal mula makhluk hidup adalah dari benda mati. Orang menyusun teori itu berdasarkan fakta-fakta yang tidak terlalu sulit ditemukan. Contohnya, ikan dan katak berasal dari luput, cacing berasal dari tanah, lalat berasal dari belatung dan belatung dari daging yang busuk, serta kuman berasal dari makanan yang basi.

2.       Teori Biogenesis

Teori abiogenesis klasik disanggah sejak abad ke-19. Sanggahan utama dikemukakan oleh Louis Pasteur, Lazzaro Spallanzani, dan Frasisco Redi. Pengamatan mereka yang lebih terencana, teliti, dan sabar dalam eksperimen membuktikan bahwa kuman yang tumbuh pada daging adalah karena induk kuman sudah ada di daging busuk dan kalau belatung lalat tumbuh dari daging busuik itu disebabkan oleh induk lalat bertelur di daging tersebut. Jadi teori generatio spontanea dibantah dan digantikan dengan teori biogenesis dengan bukti-bukti eksperimen Redi, Spallanzani, dan Pasteur.

·         Percobaan Redi: kesimpulannya adalah belatung hanya tumbuh dari daging yang disinggahi lalat (untuk bertelur).

·         Percobaan Lazzaro: kesimpulannya adalah  kaldu keruh karena tidak steril, yang menyebabkannya adalah pertumbuhan kuman yang terbawa oleh udara.

·         Percobaan Pasteur:  memiliki 3 semboyan, yaitu omne vivum ex ovo (semua makhluk hidup berasal dari telur), omne ovum ex vito (semua telur berasal dari makhluk hidup), omne vivum ex vivo (semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup).

3.       Teori Abiogenesis Modern: Evolusi Kimia

Evolusi kimia menerangkan bahwa bahan-bahan organik berasal dari bahan-bahan anorganik yang mengalami perubahan secara erlahan-lahan. Teori ini didukung oleh A. J. Oparin, J.B. S. Haldane, Stanley Miller, dan Harold Urey.

Tahapan Evolusi Kimia

1.       Pembentukan senyawa kimia organik sederhana dari zat-zat anorganik dengan bantuan energi kosmis di atmosfer purba: H₂O + H₂ + NH₃⁺ + HCN à urea, formaldehid, asetat, dan sebagainya.

2.       Pembentukan senyawa kimia yang lebih kompleks: urea, formaldehid, asetat, dan sebagainya à asam amino, glukosa, asam lemak, nukleotida.

3.       Pembentukan senyawa kompleks dengan cara polimerisasi senyawa monomer organik:

·         Asam amino à polimer protein

·         Glukosa à polimer amilum, selulosa

·         Asam lemak + gliserol à lemak

·         Nukleotidaà RNA

4.       Beberapa molekul sederhana dan molekul polimer berinteraksi menjadi agregat seluler. Beberapa molekul berfungsi secara struktural dan menjadi substrat reaksi untuk menghasilkan energi bagi reaksi-reaksi sintesis.

5.       Beberapa molekul (nukleotida) mengalami polimerisasi menjadi RNA yang mampu bertindak sebagai enzim untuk sintesis, sekaligus mengarahkan jalannya reaksi-reaksi dalam kompartemen (koaservat atau protobion).

6.       RNA menjadi cukup stabil untuk bertindak sebagai molekul pembawa informasi genetis.

7.       Reaksi-reaksi kimia agrerat cikal bakal seluler tersebut tersekat atau terjebak dalam sekat hidrofobik (lemak) dan ini menjadi cikal bakal sel.

4.       Teori Abiotik yang Lain: Teori Panspermia

Sejauh ini teori-teori tentang terbentuknya bahan kimia kehidupan di planet bumi didasarkan atas teori-teori modern yang dibuktikan dengan eksperimen laboratorium yang menyerupai kondisi atmosfer pirba. Namun demikian, percobaan laboratorium hanya membuktikan secara parsial kejadian kunci. Akan tetapi, kejadian yang sesungguhnya tetap penuh dengan spekulasi ilmiah. Oleh karena spekulasi tidak memberi kepuasan ilmiah, para ahli mengembangkan teori abotik lain yang menjelaskannya, yaitu Teori Panspermia. Teori ini menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik berasal dari meteorit dan komet yang masuk ke atmosfer bumi sambil membawa zat-zat organik yang diperlukan bagi evolusi makhluk hidup. Molekul organik itu telah terbentuk dari proses-proses abiotik di luar memang telah ditemukan pada metorit yang masuk ke bumi. Teori Panspermia dan teori evolusi kimia telah menerangkan bagaimana alam bumi pada awalnya menyediakan material organik.

EVOLUSI BIOLOGI

Teori evaluasi biologi menyatakan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (Evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur  kehidupan (sel). Berdasarkan hasil perbocaan Oparin HaldaneBerdasarkan hasil perbocaan Oparin, Haldane, dan Urey asal-usul kehidupan berasal dari Sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik. Molekul yang dihasilkan secara abiotik disebut protobion. Protobion tidak dapat melakukan reproduksi namun dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari pengaruh lingkungan luar. Protobion menunjukan ciri-ciri hidup lainnya, yaitu mengalami metabolisme. Protobion dibedakan menjadi koaservat, mikrosfir dan liposom.

Koaservat

Koaservat merupakan tetesan stabil yang cenderung terbentuk pada suspensi makromoelekul (polimer), misalnya polipeptida, asam nuklea, dan polisakarida yang dikocok.  Setiap koaservat, merupakan agrerat 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 substrak dari sekelilingnya dan membebaskan produk dari hasil katalisis oleh enzim.

Mikrosfir

Merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil saat didinginkan. Mikrosfir tersusun dari beberapa proteinoid. Mikrosfir dikelilingi membran dua lapis dan akan mengalami pembengkakan atau penciutan osmotik saat ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi yang berbeda.

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 atau disebut progenot. Progenot merupakan cikal bakal universal semua jenis sel yang ada sekarang.

Diagram alir kemunculan sel hidup:

H2O, H2, CH2, NH3

↓

Monomer organik

↓

Polimer organik (protenoid)

↓

Protobion

↓

Progenot (sel purba)

↓

Sel prokariot purba

ASAL USUL SEL EUKARIOTIK

Teori emdosimbiotik: sel tunggal yang kompleks berevolusi dari dua atau lebih sederhana, yang hidup simbiotik dengan inangnya.

Evolusi Tumbuhan

Organisasi satu sel eukariot autotrofik

↓

Membentuk koloni sel

↓

Organisasi antar sel membentuk jaringan

↓

Tumbuhan talus (belum memiliki akar, batang, dan daun)

↓

Tumbuhan kormus (memiliki akar, batang, dan daun)

                                                ↓                                           ↓                           ↓

                                             Tumbuhan lumut     tumbuhan paku         tumbuhan berbungan

Evolusi Hewan

Organisasi satu sel eukariot heterotrofik

                                                        ↓                                                                    ↓

                                     Membentuk koloni sel                             organisasi tingkat protoplasma

                                                     ↓                                                                      ↓

                           Terjadi pembagian organisasi antar sel                                 Protozoa

                                                       ↓

·         Organisasi tingkat seluler: porifera

·         Organisasi tingkat jaringan: coelenterata

·         Organisasi tingkat organ: platyhelminthes, nemathelminthes, annelida, arthropoda, mollusca

·         Organisasi tingkat sistem organ: echinodermata, chordata

TEORI-TEORI EVOLUSI

Teori-Teori Evolusi Pra-Darwin

1.       Teori Kreasionisme

2.       Teori Katastropisme

3.       Teori Gradualisme

4.       Teori Uniformitarianisme

5.       Teori Lamarck

Teori Evolusi Darwin (Teori Seleksi Alam)

Mencangkup 3 hal penting:

o   Seleksi alam terjadi karena adanya perbedaan keberhasilan pada reproduksi organisme.

o   Seleksi alam terbentuk dari interaksi antara lingkungan dengan variasi yang dimiliki oleh organisme.

o   Produk seleksi alam merupakan adaptasi organisme terhadap lingkungannya.

Fakta langsung evolusi = adanya variasi makhluk hidup, adanya fosil.

Fakta tidak langsung evolusi = kajian biogeografi, kajian paleontologi, homologi (perbandingan struktur) anatomi, homologi molekul, homologi embriologi.

SPESIASI

Syarat terjadinya spesiasi:

·         Adanya perubahan lingkungan

·         Adanya relung (Niche) yang kosong

·         Adanya keanekaragaman suatu kelmpok organisme

Proses spesiasi:

1.       Isolasi Geografi (suatu batas alam)

-          Proses spesiasi simpatri

-          Proses spesiasi tidak simpatri ; spesiasi alopatri, spesiasi parapatri, spesiasi peripatri.

2.       Isolasi Reproduksi

-          Kromosomal

-          Musim

-          Partenogenesis

-          Morfologi atau struktural

-          Letalitas

-          Sterilitas

-          Semi-letal

MEKANISME EVOLUSI

Anggun Gen (kolam gen atau ‘Gene Pool’) adalah jumlah total alel di dalam semua individu yang menyusun populasi. Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan genotip suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi dengan kondisi tertentu. Kondisi tersebut adalah:

-          Ukuran populasi cukup besar

-          Populasi terisolasi

-          Jumlah mutasi gen dalam alel setimbang

-          Perkawinan acak

-          Kemampuan reproduksi antar individu sama

Proses seleksi alam:  seleksi alam à menghasilkan ketidakseimbangan genetik à menyebabkan perubahan adaptif à menyebabkan evolusi.

Evolusi mikro = Perubahan bertahap pada tingkat gen yang menimbulkan perubahan fenotip organisme. Contohnya adalah perubahan frekuensi gen-gen pada ngengat Inggris, Biston betularia.

Evolusi makro = perubahan secara bertahap yang menyebabkan terbentuknya suatu kelompok taksonomi seperti spesies baru, genus baru, aili baru, bahkan kingdom atau divisio baru.

Macam-macam seleksi alam pada evolusi mikro.

1.       Seleksi alam yang menyeimbangkan alel rata-rata. Aell-alel ekstrim yang tidak tahan terhadap seleksi alam akan punah. Yang dapat hidup adalah alel sifat rata-rata dalam populasi.

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. Wariasi disebabkan oleh:

-          Variasi lingkungan, misalnya kulit hitam karena selalu berjemur matahari, kaki lebar dan kokoh karena mengayuh becak.

-          Variasi genetis, disebabkan karena faktor keturunan. Conthonya, rambut keriting (bukan karena masuk salon, tetapi karena orang tuanya atau kakeknya ada yang keriting.)

Poligeni adalah variasi kontinum yang disebabkan oleh banyak gen mempengaruhi satu fenotip. Contohnya warna kulit, disebabkan oleh banyak gen yang mempengaruhi.

KECENDERUNGAN BARU TENTANG TEORI EVOLUSI

Teori netral adalah teori yang menerangkan bahwa pada level molekul, seleksi alam tidak selalu bekerja.

Evolusi netral adalah evolusi yang menghasilkan keanekaragaman tanpa fungsi tertentu. Contoh keanekaragaman isozim.

Mutasi netral adalah mutasi yang melahirkan sifat baru tanpa dibebani seleksi alam.

BAB 8 BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi berasal dari istilah latin yaitu bio (hidup), teknos (teknologi = penerapan), dan logos (ilmu), yang secara harfiah berarti ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi. Pengertian yang lebih lengkapnya adalah pemanfaatan prinsip-prinsip dan kerekayasaan terhadap organism, system, atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organism maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

ILMU-ILMU YANG DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI

·         Mikrobiologi

Merupakan cabang biologi yang mempelajari mikroba atau jasad renik.

Bakteri digolongkan sebagai: psikrofil (tumbuh pada suhu 0⁰C hingga 30⁰C), mesofil (tumbuh pada suhu 25⁰C hingga 40⁰C), termofil (tumbuh pada suhu 50⁰C atau lebih).

·         Biologi Sel

Totipotensi: kemampuan sel-sel tanaman muda dan hidup untuk berdiferensiasi menjadi berbagai organ tanaman yang baru.

·         Genetika

Merupakan cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat-sifat genetic makhluk hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya.

·         Biokimia

Merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari makhluk hidup dari aspek kimia.

PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi Tradisional (Kenvensional)

Merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan proses genetic alami seperti mutasi dan rekombinasi genetic.

-          Pangan = pembuatan tempe (jamur Rhizopus), oncom (jamur Neurospora sitophila), kecap (jamur Aspergillus).

-          Pertanian = hidroponik (bercocok tanam tanpa menggunakan tanah), tanaman jenis mustard alami (contoh: brokoli, kubis, kembang kol).

-          Peternakan = domba ankon; domba berkaki pendek dan bengkok, sapi “Jersey” memiliki kandungan krim lebih banyak.

-          Kesehatan dan pengobatan = antibiotic dan vaksin.

Bioteknologi Modern

Merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia.

-          Pangan = buah tomat hasil manipulasi genetic sehingga tahan lama.

-          Pertanian = tanaman kedelai Tengger, tanaman jagung dan kapas yang resisten terhadap serangan penyakit gen tertentu.

-          Peternakan = pembelahan embrio secara fisik mampu menghasilkan kembar identik pada kuda dan domba, ternak unggul hasil manipulasi genetik.

-          Kesehatan dan pengobatan = hormone pertumbuhan somatotropin yang dihasilkan oleh Escheria coli.

BIOTEKNOLOGI DENGAN MENGGUNAKAN MIKROORGANISME

1.       Mikroorganisme pengubah dan penghasil makanan/minuman

2.       Mikroorganisme penghasil obat à antibiotic (Penisilin, Sefalosporin, Tetrasiklin, Eritrimisin), vaksin.

3.       Mikroorganisme pembasmi serangga

4.       Mikroorganisme pengolah limbah à pengolahan dengan lumpur aktif, pengolahan dengan saringan tetes, penguraian lumpur.

5.       Mikroorganisme pemisah logam dari bijih logam

BIOTEKNOLOGI MENGGUNAKAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN

Kultur jaringan tumbuhan adalah bentuk perbanyakan (propagasi) tumbuhan secara vegetatif dengan memanipulasi jaringan somatic (jaringan tubuh) tumbuhan di dalam kultur aseptic (bebas kuman) dengan lingkungan terkontrol.

BIOTEKNOLOGI DENGAN MENGGUNAKAN REKAYASA GENETIK

Rekayasa genetic adalah suatu kumpulan teknik-teknik eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifikasi, dan melipatgandakan suatu fragmen DNA dalam bentuk murninya.

Enzim ligase: dapat menggabungkan potongan DNA yang digunting dari suatu gen dengan potongan DNA gen lain dari makhluk yang tidak berkaitan.

Manfaat rekayasa genetic:

-          Bidang kedokteran dan farmasi: pembuatan insulin manusia, terapi gen manusia, antibody monoclonal

-          Bidang pertenakan dan pertanian: organism transgenic (transfer gen pada hewan, klona embrio, klona dengan transfer inti, tanaman hasil rekayasa genetic (transgenic).

PENANGGULANGAN DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI

·         ALERGI

·         HILANGNYA PLASMA NUTFAH

·         RUSAKNYA EKOSISTEM