Mekanisme Evolusi 1 A ( Ch 22)

1

Mekanisme Evolusi (1)Mekanisme Evolusi (1)

Pewarisan dengan Modifikasi: Pandangan Darwinian tentang Kehidupan

Overview: Endless Forms Most Beautiful

• Era baru biologi dimulai pada tahun 1859 ketika Charles Darwin menerbitkan buku The Origin of Species

• BukuThe Origin of Species menfokuskanperhatian pada keanekaragaman organisme

Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings

• Darwin menyatakan bahwa spesies sekarangberevolusi dari spesies nenek moyangnya

• Evolusi dapat didefinisikan oleh Darwinsebagai “pewarisan dengan modifikasi”

• Evolusi dapat dipandang sebagai pola danproses


Fig. 22-1

Bagaimana kumbang ini dapat bertahanhidup di padang pasir, dan apa yang ialakukan?

• Untuk memahami, mengapa pandanganDarwin dianggap revolusioner, kita harusmengkaji ide-ide Darwin yang berhubungandengan kebudayaan barat tentang bumi dankehidupannya pada saat itu

Concept 22.1: Revolusi Darwinian menantangpandangan tradisional bahwa bumi baru dihunioleh spesies yang tidak berubah


Fig. 22-2

American Revolution French Revolution U.S. Civil War1900185018001750

1795

18091798

18301831–1836

1837

1859

18371844

1858The Origin of Species is published.Wallace sends his hypothesis to Darwin.

Darwin begins his notebooks.Darwin writes essay on descent with modification.

Darwin travels around the world on HMS Beagle.

Malthus publishes “Essay on the Principle of Population.”

Lyell publishes Principles of Geology.Lamarck publishes his hypothesis of evolution.

Hutton proposes his theory of gradualism.

Linnaeus (classification)

Cuvier (fossils, extinction)Malthus (population limits)

Lamarck (species can change)Hutton (gradual geologic change)

Lyell (modern geology)Darwin (evolution, natural selection)

Wallace (evolution, natural selection)

Gambar 22,2 Konteks historis dari kehidupan dangagasan-gagasan Darwin

2

Skala Alam dan Klasifikasi Spesies

• Filsuf Yunani, Aristoteles memandang spesiessebagai tetap dan tersusun dalam skala alam

• Kitab Perjanjian Lama menyatakan bahwasetiap spesies telah diciptakan secarasempurna


• Carolus Linnaeus menafsirkan adaptasiorganisme sebagai bukti bahwa Pencipta telahmenciptakan setiap spesies untuk tujuan tertentu

• Linnaeus adalah pendiri taksonomi, cabangbiologi yang membahas penamaan danpengelompokan organisme


Ide Tentang Perubahan Sepanjang Waktu

• Kajian fosil membantu untuk meletakkan dasargagasan Darwin

• Fosil adalah sisa-sisa atau jejak organismemasa lalu, biasanya ditemukan pada batuansedimen, yang muncul di lapisan atau strata

Video: Grand CanyonVideo: Grand Canyon


Fig. 22-3

Lapisan sedimen terdeposisi

Gambar 22,3 Pembentukan strata sedimen dengan fosil

Stratum lebih muda dengan fosil yang lebih baru

Stratum lebih tua dengan fosil yang lebih tua

• Paleontologi, penelitian fosil, sebagian besardikembangkan oleh ilmuwan Perancis GeorgesCuvier

• Cuvier menganjurkan catastrofisme, yangmenduga (spekulasi) bahwa setiap batasantara strata mewakili sebuah bencana


• Ahli geologi James Hutton dan Charles Lyellmenyatakan bahwa perubahan di permukaanbumi berlangsung terus-menerus dan lambatyang terus beroperasi sampai saat ini

• Prinsip Lyell uniformitarianisme menyatakanbahwa mekanisme perubahan berlangsungkonstan dari waktu ke waktu

• Pandangan ini sangat mempengaruhipemikiran Darwin


3

Hipotesis Evolusi Lamarck

• Lamarck menduga bahwa spesies berevolusimelalui penggunaan dan tidak digunakannyabagian-bagian tubuh dan pewarisankarakteristik yang diperlukan

• Mekanisme yang diusulkan tidak didukung olehbukti


Fig. 22-4

Apakah karakteristik bonsai dapat diwariskan?

• Pada abad ke-19, pada umumnya percayabahwa spesies telah tetap (tidak berubah)sejak diciptakan

• Namun, beberapa keraguan tentang ketetapanspesies mulai muncul

Concept 22.2: Pewarisan dengan modifikasi melalui seleksi alam menjelaskan adaptasi organisme dan kesatuan dan keragaman kehidupan


Darwin’s Research

• Charles Darwin memiliki minat perhatiantentang alam

• Darwin pertama belajar ilmu kedokteran(gagal), dan kemudian teologi di UniversitasCambridge

• Setelah lulus, ia bekerja tanpa dibayar sebagainaturalis dan pendamping Kapten kapalBeagle, Robert FitzRoy, berlayar selama 5tahun menjelajahi dunia dengan


The Voyage of the Beagle

• Selama perjalanannya dengan kapal Beagle,Darwin mengumpulkan spesimen tumbuhandan hewan Amerika Selatan

• Ia mengamati adaptasi tanaman dan hewanyang menghuni lingkungan beragam

• Darwin dipengaruhi oleh Prinsip Lyell Geologidan berpikir bahwa umur bumi itu lebih dari6000 tahun


• Distribusi geografis spesies di KepulauanGalapagos dekat khatulistiwa barat AmerikaSelatan membingungkan Darwin, terutamasebaran faunanya.


4

Fig. 22-5

NORTHAMERICA

EUROPE

AFRICA

AUSTRALIA

GREATBRITAIN

SOUTHAMERICA

ATLANTICOCEAN

PACIFICOCEAN Cape of

Good Hope

Tierra del FuegoCape Horn

TasmaniaNewZealand

Equator

TheGalápagosIslands

Pinta

MarchenaGenovesa

Santiago DaphneIslands

PinzónFernandina

IsabelaSan

Cristobal

SantaFe

SantaCruz

Florenza Española

Fig. 22-5b

TheGalápagosIslands

Pinta

MarchenaGenovesa

Santiago DaphneIslands

PinzónFernandina

IsabelaSan

Cristobal

SantaFe

SantaCruz

Florenza Española

Darwin in 1840

Video: Galápagos Marine IguanaVideo: Galápagos Marine Iguana

Video: Galápagos TortoisesVideo: Galápagos Tortoises

Video: Galápagos Sea LionVideo: Galápagos Sea Lion

Video: Galápagos Islands OverviewVideo: Galápagos Islands Overview

Video: BlueVideo: Blue--footed Boobies Courtship Ritualfooted Boobies Courtship Ritual

Video: Albatross Courtship RitualVideo: Albatross Courtship Ritual

Video: Soaring HawkVideo: Soaring Hawk


Darwin’s Focus on Adaptation

• Setelah mengevaluasi kembali pengamatannya,Darwin memahami bahwa adaptasi denganlingkungan dan asal-usul spesies barumerupakan proses yang saling berkaitan

• Dari studi yang dilakukan tahun setelahpelayaran Darwin, ahli biologi telahmenyimpulkan bahwa perbedaan (paruh)burung finch Galapagos disebabkan prosesadaptasi terhadap makanan khas yang tersedia


Fig. 22-6

(a) Cactus-eater (c) Seed-eater

(b) Insect-eater

• Pada tahun 1844, Darwin menulis sebuah esaitentang asal-usul spesies dan seleksi alam tetapi“tidak berani” mempublikasikan teorinya, karenakuatir akan menimbulkan kegemparan

• Pada Juni 1858, Darwin menerima naskah dariAlfred Russel Wallace, yang telahmengembangkan teori seleksi alam yang miripdengan Darwin

• Darwin dengan cepat menyelesaikan buku TheOrigin of Species dan menerbitkannya tahunberikutnya


5

The Origin of Species

• Darwin mengembangkan dua ide utama:

– Pewarisan dengan modifikasi menjelaskankesatuan dan keragaman kehidupan

– Seleksi alam merupakan penyebab evolusiadaptif


Descent with Modification

• Darwin tidak pernah menggunakan kataevolusi dalam edisi pertama dari The Origin ofSpecies

• Ungkapan pewarisan dengan modifikasidiringkas menjadi kesatuan kehidupan

• Frasa mengacu pada pandangan bahwasemua organisme berkerabat melalui garisketurunan dari nenek moyang yang hidup dimasa lalu yang tidak diketahui


• Dalam pandangan Darwin, sejarah kehidupanadalah seperti pohon dengan cabang-cabangyang mewakili keanekaragaman kehidupan

• Teori Darwin merefleksikan hierarki alamiahdari skema Linnaeus


Fig. 22-7

Fig. 22-8Hyracoidea(Hyraxes)

Sirenia(Manateesand relatives)

Moeritherium

Barytherium

Deinotherium

Mammut

Elephas maximus(Asia)

Stegodon

Mammuthus

Loxodontaafricana(Africa)

Loxodonta cyclotis(Africa)

010425.52434

Millions of years ago Years ago

Platybelodon

Fig. 22-8a

Elephas maximus(Asia)

Stegodon

Mammuthus

Loxodontaafricana(Africa)

Loxodonta cyclotis(Africa)

010425.52434

Millions of years ago Years ago

Platybelodon

6

Artificial Selection, Natural Selection, and Adaptation

• Darwin mencatat bahwa manusia telahmemodifikasi spesies lain dengan menyeleksidan mengawinkan individu dengan sifat-sifatyang diinginkan, sebuah proses yang disebutseleksi buatan

• Darwin kemudian menggambarkan empatpengamatan alam dan dua kesimpulan


Fig. 22-9

Kale

Kohlrabi

Brussels sprouts

Leaves

Stem

Wild mustard

Flowersand stems

Broccoli

Cauliflower

Flowerclusters

Cabbage

Terminalbud

Lateralbuds

Fig. 22-10

Figure 22.10 Variation in a population

• Pengamatan # 1: Anggota dari populasi sangat sering bervariasi sifatnya

• Pengamatan # 2: Ciri-ciri diwariskan dari orangtua ke anaknya



• Pengamatan # 3: Semua jenis mampu menghasilkanbanyak keturunan melebihi daya dukung lingkungan

Figure 22.11 Overproduction of offspring

• Pengamatan # 4: Karena makanan atau sumber daya lain,kurang, banyak turunannya tidak bertahan


http://www.dinosaurtheory.com/baby_ducks2.jpg

7

• Kesimpulan # 1: Warisan ciri-ciri Individu yangmemberi mereka kemungkinan yang lebihtinggi bertahan hidup dan bereproduksi dalamlingkungan tertentu cenderung untukmeninggalkan lebih banyak keturunan dariindividu lain


• Kesimpulan # 2: kemampuan individu yangtidak setara untuk bertahan hidup danbereproduksi akan mengakibatkan akumulasiciri-ciri yang menguntungkan dalam populasidari generasi ke generasi


• Darwin dipengaruhi oleh Thomas Malthus yangmencatat potensi populasi manusia untukmeningkat lebih cepat daripada makanan dansumber daya lain yang tersedia

• Jika beberapa sifat diwariskan, sifat-sifat yangmenguntungkan, akan terakumulasi dalampopulasi, dan akan meningkatkan frekuensiindividu beradapatasi

• Proses ini menjelaskan penyesuaian (match)antara organisme dan lingkungan


Natural Selection: A Summary

• Individu dengan karakteristik tertentu bertahan hidupdan bereproduksi pada tingkat yang lebih tinggidaripada orang lain

• Seleksi alam meningkatkan adaptasi organismepada lingkungan mereka dari waktu ke waktu

• Jika lingkungan berubah dari waktu ke waktu, seleksialam dapat mengakibatkan adaptasi terhadapkondisi-kondisi baru ini dan dapat memunculkanspesies baru

Video: Seahorse CamouflageVideo: Seahorse Camouflage


Fig. 22-12a

(a) A flower mantid in Malaysia

Fig. 22-12b

(b) A stick mantidin Africa

8

• Perhatikan bahwa individu tidak berevolusi,tetapi populasi berevolusi dari waktu ke waktu

• Seleksi alam hanya dapat menambah ataumengurangi sifat-sifat yang diwariskan dalamsuatu populasi

• Adaptasi bervariasi tergantung padalingkungan


Concept 22.3: Evolusi didukung oleh banyak buktiilmiah

• Penemuan-penemuan baru terus mengisikesenjangan yang diidentifikasi oleh Darwindalam The Origin of Species


Pengamatan langsung perubahan evolusioner

• Dua contoh memberikan bukti untuk seleksialam: efek predasi diferensial pada populasiguppy dan evolusi resisten HIV terhadap obat


Predasi dan Pewarnaan pada Guppies : Scientific Inquiry

• John Endler telah mempelajari efek predasiterhadap populasi guppy liar

• Guppy jantan berwarna cerah lebih menarikbagi Guppy betina

• Namun, guppy jantan berwarna cerah lebihrentan terhadap predasi

• Populasi guppy dalam “pools” denganpemangsa lebih sedikit memiliki jantanberwarna cerah lebih banyak


Fig. 22-13

Predator: Killifish; preysmainly on juvenileguppies (which do notexpress the color genes)

Guppies: Adult males havebrighter colors than thosein “pike-cichlid pools”

Experimentaltransplant ofguppies

Pools withkillifish,but noguppies priorto transplant

Predator: Pike-cichlid; preys mainly on adult guppiesGuppies: Adult males are more drab in colorthan those in “killifish pools”

Sourcepopulation

Transplantedpopulation

Sourcepopulation


Num

ber o

fco

lore

d sp

ots

1212101088

6 64 4

220 0

RESULTS

EXPERIMENT

Fig. 22-13a

Predator: Killifish; preysmainly on juvenileguppies (which do notexpress the color genes)

Guppies: Adult males havebrighter colors than thosein “pike-cichlid pools”

Experimentaltransplant ofguppies

Pools withkillifish,but noguppies priorto transplant

Predator: Pike-cichlid; preys mainly on adult guppiesGuppies: Adult males are more drab in colorthan those in “killifish pools”

EXPERIMENT

9

Fig. 22-13b

Sourcepopulation


Sourcepopulation


Num

ber

ofco

lore

d sp

ots

12121010

886 64 4

220 0

RESULTS

• Endler memindahkan guppies berwarna cerah (denganbeberapa predator) ke “pools” dengan banyak predator

• Seperti yang diperkirakan, dengan berjalannya waktupopulasi guppies berwarna cerah menjadi berkurang

• Endler juga mentransfer guppies berwarna kusam(dengan banyak predator) ke “pools” dengan beberapapredator

• Seperti yang diperkirakan, dengan berjalannya waktupopulasi guppies berwarna cerah lebih banyak


The Evolution of Drug-Resistant HIV

• Penggunaan obat untuk memerangi virus HIVmemilih untuk virus yang resisten terhadapobat-obatan

• HIV menggunakan enzim reverse transcriptaseuntuk membuat versi DNA dari genom RNAsendiri

• Obat 3TC dirancang untuk mengganggu danmenyebabkan kesalahan dalam pembuatanDNA dari virus


• Beberapa individu virus HIV memiliki variasi yangmemungkinkan mereka untuk memproduksi DNA tanpakesalahan

• Virus ini memiliki keberhasilan reproduksi yang lebih besardan peningkatan jumlah dibanding virus rentan

• Oleh karenanya, populasi virus HIV telah menjadi resistansiterhadap 3TC

• Kemampuan bakteri dan virus untuk berkembang dengancepat menimbulkan tantangan bagi masyarakat


Fig. 22-14

Weeks

Patient No. 3

Patient No. 2

PatientNo. 1

00

25

50

75

100

2 4 6 8 10 12

• Seleksi alam tidak menciptakan sifat-sifat baru,tetapi memilih atau mengedit ciri sudah adadalam populasi

• Lingkungan setempat menentukan ciri-ciri yangakan dipilih untuk atau memilih untuk melawandalam setiap populasi tertentu


10

The Fossil Record

• Catatan fosil memberikan bukti tentangkepunahan spesies, asal-usul kelompok-kelompok baru, dan perubahan dalamkelompok-kelompok dari waktu ke waktu


Fig. 22-15

Bristolia insolens

Bristolia bristolensis

Bristolia harringtoni

Bristolia mohavensis

Latham Shale dig site, SanBernardino County, California

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1

2

3

3

3

1

2

44

Fig. 22-15b

Bristolia harringtoni

Bristolia mohavensis

Latham Shale dig site, SanBernardino County, California

12

14

16

18

2

Dep

th (m

eter

s)

1

1

2

Fig. 22-15c

Bristolia insolens

10

8

0

Dep

th (m

eter

s)

4

Bristolia bristolensis

2

4

6

3

4

3

• Pandangan hidup Darwinian memprediksibahwa transisi evolusi harus meninggalkantanda-tanda dalam catatan fosil

• Ahli paleontologi telah menemukan banyakfosil dari bentuk-bentuk peralihan tersebut


Fig. 22-16

(a) Pakicetus (terrestrial)

(b) Rhodocetus (predominantly aquatic)

(c) Dorudon (fully aquatic)

Pelvis andhind limb

Pelvis andhind limb

(d) Balaena (recent whale ancestor)

11

Fig. 22-16ab

(a) Pakicetus (terrestrial)

(b) Rhodocetus (predominantly aquatic)

Fig. 22-16cd

(c) Dorudon (fully aquatic)

Pelvis andhind limb

Pelvis andhind limb

(d) Balaena (recent whale ancestor)

Homologi

• Homologi adalah kesamaan yang berasal darinenek moyang


Homologi Anatomis dan Molekuler

• Struktur homolog adalah kemiripan anatomis yangmewakili variasi pada tema struktural yang ada dalamnenek moyang


Humerus

Radius

Ulna

Carpals

Metacarpals

PhalangesHuman WhaleCat Bat

• Perbandingan anatomi menunjukkan homologi embriologitidak terlihat pada organisme dewasa


Human embryoChick embryo (LM)

Pharyngealpouches

Post-analtail

• Struktur vestigial adalah sisa-sisa fitur yangmempunyai fungsi penting dalam organismeleluhur

• Contoh-contoh homologi pada tingkatmolekuler adalah gen nenek moyangdiwariskan ke turuanannya


12

Homologies and “Tree Thinking”

• Konsep Darwinian tentang pohon evolusikehidupan dapat menjelaskan homologi

• Pohon evolusi adalah hipotesis tentanghubungan di antara kelompok-kelompok yangberbeda

• Pohon evolusioner dapat dibuat menggunakanberbagai jenis data, misalnya, data anatomidan sekuen DNA


Fig. 22-19

Hawks andother birds

Ostriches

Crocodiles

Lizardsand snakes

Amphibians

Mammals

Lungfishes

Tetrapod limbs

Amnion

Feathers

Homologouscharacteristic

Branch point(common ancestor)

Birds6

5

4

3

2

1

Evolusi konvergen

• Evolusi konvergen adalah evolusi yang sama,atau analog, ciri-ciri dalam kelompok yangberkerabat jauh

• Ciri-ciri serupa muncul ketika kelompok mandiriberadaptasi dengan lingkungan yang serupadengan cara yang serupa


Fig. 22-20

Sugarglider

Flyingsquirrel

AUSTRALIA

NORTHAMERICA

Biogeografi

• Pengamatan biogeografi Darwin, distribusigeografis spesies, membentuk bagian pentingteori evolusi

• Pulau memiliki banyak spesies endemik yangsering berkaitan erat dengan spesies didaratan atau pulau terdekat


• Benua bumi dulunya bersatu dalam satu benuabesar yang disebut Pangea, tetapi pergeseranbenua telah memisahkannya

• Pemahaman tentang pergerakan benua dandistribusi spesies modern memungkinkan kitauntuk meramalkan kapan dan di manakelompok-kelompok yang berbeda berevolusi


13

What Is Theoretical About Darwin’s View of Life?

• Dalam sains, sebuah teori menjelaskan banyakpengamatan dan data dan upaya untukmenjelaskan dan mengintegrasikan sejumlahbesar fenomena

• teori evolusi Darwin melalui seleksi alammengintegrasikan berbagai bidang studi biologidan menstimulasi banyak pertanyaan penelitianbaru

• Penelitian berkelanjutan menambah pemahamankita mengenai evolusi


Fig. 22-UN1

Pengamatan

Kesimpulan

dan

Individu dalam populasibervariasi dalam diwariskan

karakteristik

Organisme menghasilkan lebihketurunan dari lingkunganyang dapat mendukung

Individu-individu yang cocok untuk lingkungan mereka cenderung untuk

meninggalkan lebih banyak keturunan dari individu-individu lain

Seiring waktu, sifat-sifat baik terakumulasi dalam populasi.

Fig. 22-UN2

Fig. 22-UN3

Anda sekarang seharusnya mampu:

1. menjelaskan kontribusi teori evolusi yangdibuat oleh Linnaeus, Cuvier, Lyell, Lamarck,Malthus, dan Wallace

2. menjelaskan teori Lamarck, dan menjelaskanmengapa teori tersebut ditolak

3. menjelaskan apa yang dimaksud Darwindengan "keturunan dengan modifikasi"

4. Membuat daftar dan menjelaskan empatpengamatan dan dua kesimpulan Darwin


5. menjelaskan mengapa individu organismetidak dapat berevolusi

6. menjelaskan setidaknya empat bukti bahwaevolusi disebabkan oleh seleksi alam


Mekanisme Evolusi 1 A ( Ch 22)

Documents

Transcript of Mekanisme Evolusi 1 A ( Ch 22)