Evolusi Genetika Populasi

Kuliah I

Jalan Pengetahuan/The Way of Knowing

Otoritas

Personal/Pandangan

Sains

Epistemology

Wahyu

“Science is limited to explaining trying anatural world using naturalprocesses/mechanism”

“Sains terbatas untuk menjelaskan alamasli dengan melihat proses ataumekanisme alami”

Science

Fosil fosil baru yang lebihmendekati pada bagian‘family tree’ bagian sini

• Pada 24 November 24, 1859, CharlesDarwin mempublikasikan buku On theOrigin of Species by Means of NaturalSelection.

• Buku Darwin memberikan gambarantentang kepaduan kehidupan denganmenghubungkan fakta yang mengejutkanbanyak pihak.

• Darwin mengetengahkan dua hal dalamThe Origin of Species:– Organisme yang ada sekarang ini berasal dari spesies

nenek moyangnya terdahulu.– Seleksi alam menyediakan mekanisme perubahan

evolusi dalam satu populasi.

Pendahuluan

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as BenjaminCummings

• Pandangan Darwin dipengaruhi oleh adanyatemuan –temuan fossils, relik atau impresi(penampakan) of organisme dari masa lalu,yang mejadi mineral atau mengendap padabebatuan.– Batuan sedimen terbentuk ketika lumpur dan pasir

menumpuk di dasar laut, danau atau rawa.– Lapisan baru menutupi bagian sedimen yang tus,

membuat lapisan (layer) batu yang disebut strata.– Fossil diantara lapisan tersebut menunjukkan adanya

suksesi organisme yang menghuni bumi dari masake masa.

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as BenjaminCummings

Fig. 22.2

Fig. 22.4

• Paleontology, the study of fossils, was largelydeveloped by Georges Cuvier, a French anatomist.

• In particular, Cuvier documented the succession offossil species in the Paris Basin.– Cuvier recognized that extinction had been a common

occurrence in the history of life.– Instead of evolution, Cuvier advocated catastrophism,

that boundaries between strata were due to local floodor drought that destroyed the species then present.

– Later, this area would be repopulated by speciesimmigrating from other unaffected areas.

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Seleksi Alam Mekanisme Evolusi (Darwin)

Pemahaman Pewarisan (Mendel)

• DarwinSifat Kuantitatif sbg bahan dasarSeleksi Alam, yaitu, sifat dalam suatu populasiyg terus bervariasipanjang rambut mamalia, kecepatan hewanberlari menghindari pemangsaSifat Kuantitatif, dipengaruhi oleh Lokus genganda

• Mendel & ahli genetikasifat yg jelas terlihatwarna bunga ungu/putih pd kacang kapri ygdiwariskanVariasi Genetik

• Mendel & Darwin Genetika Populasi• “luasnya variasi genetik di dalam populasi &

arti penting sifat kuantitatif”• Sintesis modern (paleontolog, geografer,

population genetics;1940) :• Populasi sebagai unit evolusi, berperan sangat

penting pada proses seleksi alam (mekanismeevolusi)

• Gradualismemenjelaskan bagaimanaperubahan besar dapat berkembang sebagaisuatu akumulasi perubahan kecil yg terjadiselama periode waktu yg panjang

Struktur genetik suatu populasi ditentukanoleh freq alel & genotipnya

• Populasi: suatu kelompok individu terlokalisir ygdigolongkan sbg spesies yg sama

• Spesies: suatu kelompok pop yg tiap individunyamemp. potensi utk slg mengawini & menghasilkanketurunan yg subur di alam bebas

• Masing2 spesies memiliki suatu wilayah geografistempat individu tersebar secara tidak merata, tetapiterpusat pd bbrp pop yg terlokalisir;

• Terkadang terisolasijarang sekali dapatmempertukarkan materi genetiknya (pulau ygberjauhan, danau yg tidak terhubung, pegunungan)

• Individu di pusat populasi mempunyai.Hubungan kekerabatan yg lebih erat

• Kumpulan genkumpulan total gen dlmsuatu populasi pd suatu periode tertentu

• Umumnya terdpt 2 atau lebih alel utk suatugen, msg2 memiliki frek. relatif (proporsi) dlmkumpulan gen:

• A merah muda, a putih• ada 500 bunga1000 salinan gen (diploid)• aa=20 (homozigot resesif) sisanya 480 (320

AA + 160 Aa)

• Struktur genetik populasi induk

• Struktur genetik populasi generasi ke-2

Teorema Equilibrium(Hardy & Weinberg)

• Struktur genetik suatu populasi yg tidak ber-evolusi masih tetap konstan selama beberapagenerasi

• Rekombinasi seksual saja tidak akanmengubah frekuensi relatif alel/genotype

• Jika: p + q =1, maka p=1-q dan q=1-p

• Homozigot: AA atau aaA p=0.8 p² =0.64 AA (besarnya peluang sperma A membuahitelur A utk menghasilkan zigot AA)a q=0.2 q² =0.04 aa

• Heterozigot: AaFrek.individu heterozigot dlm populasi:2 pq=2x0.8x0.20.32

• Jika kita masukan semua genotip yg mungkin terjadi = 1(persamaan Hardy-Weinberg)

p² + 2pq + q² = 1

AA + Aa dan aA + aa = 10.64 + 0.32 + 0.04 =1

• Untuk menghitung frek. Alel dlm suatu kumpulangen, jika kita menghitung frek. genotip &sebaliknya

• Gunanya utk menghitung % populasi manusia ygmembawa alel penyakit keturunan tertentu, ygbiasanya disebabkan oleh 1 alel resesif q²

• Per 10.000 kelahiran q² = 0.0001Frek alel resesifnya: q = √0.0001= 0.01Frek alel dominan: p = 1-q 1-0.01= 0.99Frek pembawa sifat (heterozigot):2 pq = 2 x 0.99 x 0.01 0.0198 (2%)

• 5 syarat hukum kesetimbangan Hardy-Weinberg:

1. Ukuran pop yg sangat besar (jk pop kecil, mudahtjd genetic driftfluktuasi acak dlm kumpulan gen yg dptmerubah frek alel)

2. Terisolasi dari pop lain (jk ada aliran gen, mrk dptmengubah kumpulan gen)

3. Tidak ada mutasi netto (dg mengubah 1 alelalellain, mutasi akan mengubah kumpulan gen)

4. Perkawinan acak5. Tidak ada Seleksi Alam (semua individu memiliki

kemampuan yg sama)

• Mikroevolusi: perubahan dari generasigenerasi dlm alel/frek genotip suatu pop

• Mikroevolusi tetap berlangsung; sekalipun frekalel berubah hanya utk sebuah lokus genetiktunggal

• Mikroevolusi yg disbbkan oleh sbb lain diluar SAdpt mempengaruhi pop dg cara yg positif, negatif& netral

• Pengaruh SA hampir selalu positif, krn secaratidak proporsional SA akan mendorongperbanyakan sifat yg lebih disukai (cocok dengankondisi lingkungan)

• 5 agen penyebab Mikroevolusi:1. Hanyutan genetik (genetic drift) adl.• Perubahan dlm kumpulan gen pop kecil akibat

kejadian acak; ada 2 situasi yg mengakibatkantjdnya pergeseran genetik:

a. Efek Pendiri (hanyutan gen dlm sebuahkumpulan baru)Hanyutan genetik dpt tjd kapan saja pd bebrpindividu yg menempati pulau, danau, habitat ygterisolir pembentukan pulau baru o/ hewan hamil

• Efek pendiri jg mengubah frek banyak alel ygmempengaruhi sifat yg lebih tersembunyi

b. Efek Leher Botol(penyempitan):Bencana alam: gempabumi, tsunami,kebakaran, perburuandpt mengurangi popsecara drastis

- susunan gen pop kecil ygselamat tidak mungkinlagi mewakili pop semula

2. Aliran Genetik (gene flow) adl.• Pertukaran genetik akibat migrasi individu yg

subur (perpindahan gamet antar populasi) angin badai meniup serbuk sari ke pop lainmanusia menjelajahi dunia dg bebas

• Aliran gen cenderung mengurangi perbedaanantar pop yg terakumulasi akibat SA/hanyutangen

3. Mutasi adl.• Perubahan DNA suatu organisme dg cara

menggantikan 1 alel dengan alel lainnya• Kejadian mutasi pd 1 lokus gen tertentu

sangat jarang• Jika suatu alel memiliki freq 0.5 dlm kumpulan

gen bermutasi ke alel lain dg laju 0.00001mutasi per generasi, maka diperlukan 2000generasi u/ mengurangi frek alel aslinya dari0.5 0.49

• Dampak kumulatif mutasi pd semua lokus bisasgt nyata, karena setiap individu memilikiribuan gen & banyak pop memiliki ribuan/jutaan individu

• Dalam jangka panjang, mutasi sgt penting bgevolusi, karena mutasi mrpkan sumber aslivariasi genetik yg berfungsi sbg bahan mentahutk SA

4. Perkawinan yg tidak acak• Kawin antar kerabat (inbreeding), akan msbbkan

frek gen relatif menyimpang dari kesetimbangan ‘selfing’ fertilisasi sendiri (tumbuhan)

• Kawin berdasarkan pilihan (Asortatif), individuakan memilih psgan yg sama spt dirinya dlm sifatfenotip tertentuBufo—mengawini berdasarkan ukuran tubuhyg sama

• Perkawinan ini akan memperbyk jml gen dlm pophomozigot & menggeser frek genotipe yg lainpop ber-evolusi

5. Seleksi Alam adl.• Seleksi menurunkan alel ke generasi berikutnya

dlm jumlah yg tidak proporsional dg frek relatifpd generasi saat ini/ keberhasilan yg berbeda dlmreproduksi

• Populasi tdd individu yg bervariasi & rata2 bebrpvarian menghasilkan lebih banyak keturunan drpdyg lain

• SA mengakumulasi & mempertahankan gen ygmenguntungkan dlm suatu pop

• Jika lingkungan berubah, SA akan merespons dgmenguntungkan gen yg beradaptasi dg kondisibaru

Terima Kasih