Seleksi alam: mekanisme, bukti, jenis dan contohnya

Seleksi alam: mekanisme, bukti, jenis dan contohnya

seleksi alam merupakan mekanisme evolusi yang diajukan oleh naturalis Inggris Charles Darwin , di mana ada adalah sebuah keberhasilan reproduksi diferensial antara individu-individu dalam suatu populasi.

Seleksi alam bertindak dalam hal reproduksi individu yang membawa alel tertentu, meninggalkan lebih banyak keturunan daripada individu lain dengan alel yang berbeda. Individu-individu ini bereproduksi lebih banyak dan karenanya meningkatkan frekuensi mereka. Proses seleksi alam Darwinian memunculkan adaptasi.

Sumber: lihat Sumber [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], melalui Wikimedia Commons

Dalam terang genetika populasi, evolusi didefinisikan sebagai variasi frekuensi alel dalam populasi. Ada dua proses atau mekanisme evolusioner yang menimbulkan perubahan ini: seleksi alam dan pergeseran gen .

Charles Darwin

Seleksi alam telah disalahtafsirkan sejak Darwin pertama kali mengumumkan ide-ide inovatifnya. Mengingat konteks politik dan sosial pada waktu itu, teori-teori naturalis secara keliru diekstrapolasikan ke masyarakat manusia, frasa-frasa yang muncul saat ini menjadi viral di media dan film dokumenter seperti “survival of the fittest.”

Indeks artikel

Apa itu seleksi alam?

Seleksi alam adalah mekanisme yang diusulkan oleh naturalis Inggris Charles Darwin pada tahun 1859. Subjek dibahas dengan sangat rinci dalam karya besarnya Origin of Species .

Ini adalah salah satu ide terpenting dalam bidang biologi , karena menjelaskan bagaimana semua bentuk kehidupan yang dapat kita hargai hari ini berasal. Hal ini sebanding dengan ide-ide ilmuwan besar dalam disiplin ilmu lain, seperti Isaac Newton , misalnya.

Darwin menjelaskan melalui banyak contoh yang diamati selama perjalanannya bagaimana spesies bukanlah entitas abadi dalam waktu dan mengusulkan bahwa mereka semua berasal dari nenek moyang yang sama.

Meskipun ada lusinan definisi seleksi alam, yang paling sederhana dan paling konkret adalah definisi Stearns & Hoekstra (2000): “seleksi alam adalah variasi dalam keberhasilan reproduksi yang terkait dengan sifat yang dapat diwariskan”.

Harus disebutkan bahwa evolusi, dan seleksi alam, tidak mengejar tujuan atau sasaran tertentu. Ini hanya menghasilkan organisme yang disesuaikan dengan lingkungannya, tanpa jenis spesifikasi konfigurasi potensial yang akan dimiliki organisme ini.

Mekanisme

Beberapa penulis menyatakan bahwa seleksi alam adalah keniscayaan matematis, karena itu terjadi selama tiga postulat terpenuhi, yang akan kita lihat di bawah ini:

Variasi

Individu yang termasuk dalam populasi menunjukkan variasi. Faktanya, variasi adalah sine qua non untuk terjadinya proses evolusi.

Variasi organisme terjadi pada tingkat yang berbeda, dari variasi nukleotida yang membentuk DNA hingga morfologi dan variasi perilaku. Saat kita menurunkan level, kita menemukan lebih banyak variasi.

heritabilitas

Karakteristik harus diwariskan. Variasi yang ada dalam populasi ini harus diturunkan dari orang tua ke anak-anak. Untuk memverifikasi apakah suatu sifat dapat diwariskan, digunakan parameter yang disebut “heritabilitas”, yang didefinisikan sebagai proporsi varians fenotipik karena variasi genetik.

Secara matematis, dinyatakan sebagai h 2 = V G / ( V G + V E ). Dimana V G adalah varians genetik dan V E adalah produk varians dari lingkungan.

Ada cara yang sangat sederhana dan intuitif untuk mengukur heritabilitas: ukuran karakter tetua vs. karakter pada anak. Misalnya, jika kita ingin memastikan heritabilitas ukuran paruh pada burung, kita mengukur ukuran y pada induk dan memplotnya versus ukuran pada keturunannya.

Jika kita amati bahwa grafiknya cenderung garis ( r 2 mendekati 1), kita dapat menyimpulkan bahwa sifat-sifat tersebut dapat diturunkan.

Karakter yang bervariasi terkait dengan kebugaran

Kondisi terakhir seleksi alam untuk bertindak dalam populasi adalah hubungan sifat dengan kebugaran – parameter ini mengukur kemampuan individu untuk bereproduksi dan bertahan hidup, dan bervariasi dari 0 hingga 1.

Dengan kata lain, sifat ini harus meningkatkan keberhasilan reproduksi pembawanya.

Contoh hipotetis: ekor tupai

tupai kaibaba

Mari kita ambil populasi tupai hipotetis dan pikirkan apakah seleksi alam akan bertindak terhadapnya atau tidak.

Hal pertama yang harus kita lakukan adalah memeriksa apakah ada variasi dalam populasi. Hal ini dapat kita lakukan dengan mengukur karakter-karakter yang diminati. Misalkan kita menemukan variasi pada ekor: ada varian dengan ekor panjang dan ekor pendek.

Kemudian, kita harus mengkonfirmasi apakah karakteristik “ukuran antrian” dapat diwariskan. Untuk melakukan ini, kita mengukur panjang ekor orang tua dan memplotnya terhadap panjang ekor anak-anak. Jika ditemukan hubungan linier antara kedua variabel tersebut, berarti memang heritabilitasnya tinggi.

Akhirnya, kita harus memastikan bahwa ukuran ekor meningkatkan keberhasilan reproduksi pembawa.

Mungkin ekor yang lebih pendek memungkinkan individu untuk bergerak lebih mudah (ini belum tentu benar, ini murni untuk tujuan pendidikan), dan memungkinkan mereka untuk melarikan diri dari pemangsa lebih berhasil daripada pembawa ekor panjang.

Dengan demikian, dari generasi ke generasi, karakteristik “short strain” akan lebih sering terjadi pada populasi. Ini adalah evolusi melalui seleksi alam. Dan hasil dari proses yang sederhana – tetapi sangat kuat ini – adalah adaptasi.

Bukti

Seleksi alam, dan evolusi secara umum, didukung oleh bukti yang luar biasa kuat dari berbagai disiplin ilmu, termasuk paleontologi, biologi molekuler, dan geografi.

Catatan fosil

Catatan fosil adalah bukti paling jelas bahwa spesies bukanlah entitas yang tidak dapat diubah, seperti yang diperkirakan sebelum zaman Darwin.

Homologi

Keturunan dengan modifikasi yang dibesarkan dalam asal usul spesies, menemukan dukungan dalam struktur homolog – struktur dengan asal yang sama, tetapi itu mungkin menghadirkan variasi tertentu.

Misalnya, lengan manusia, sayap kelelawar, dan sirip paus adalah struktur yang homolog satu sama lain, karena nenek moyang yang sama dari semua garis keturunan ini memiliki pola tulang yang sama di bagian atasnya. Di setiap kelompok, strukturnya telah dimodifikasi tergantung pada gaya hidup organisme.

Biologi molekuler

Dengan cara yang sama, kemajuan dalam biologi molekuler memungkinkan kita untuk mengetahui urutan pada organisme yang berbeda dan tidak ada keraguan bahwa ada asal yang sama.

Observasi langsung

Akhirnya, kita dapat mengamati mekanisme seleksi alam yang bekerja. Kelompok tertentu dengan waktu generasi yang sangat singkat, seperti bakteri dan virus, memungkinkan untuk mengamati evolusi kelompok dalam waktu singkat. Contoh tipikal adalah evolusi antibiotik.

Apa yang bukan seleksi alam?

Meskipun evolusi adalah ilmu yang membuat biologi masuk akal – mengutip ahli biologi terkenal Dobzhansky “tidak ada yang masuk akal dalam biologi kecuali dalam terang evolusi” – ada banyak kesalahpahaman dalam biologi evolusioner dan mekanisme yang terkait dengannya.

Seleksi alam tampaknya menjadi konsep yang populer, tidak hanya di kalangan akademisi, tetapi juga masyarakat umum. Namun, selama bertahun-tahun, gagasan tersebut telah terdistorsi dan disalahartikan baik di dunia akademis maupun media.

Ini bukan survival of the fittest

Saat menyebutkan “seleksi alam”, hampir tidak mungkin untuk tidak membayangkan frasa seperti “kelangsungan hidup yang paling cocok atau yang paling cocok”. Meskipun frasa ini sangat populer dan telah digunakan secara luas dalam film dokumenter dan sejenisnya, frasa tersebut tidak secara akurat mengungkapkan makna seleksi alam.

Seleksi alam berhubungan langsung dengan reproduksi individu dan secara tidak langsung berhubungan dengan kelangsungan hidup. Logikanya, semakin lama seseorang hidup, semakin besar kemungkinannya untuk bereproduksi. Namun, hubungan langsung mekanisme ini adalah dengan reproduksi.

Dengan cara yang sama, organisme yang “lebih kuat” atau “lebih atletis” tidak selalu bereproduksi dalam jumlah yang lebih besar. Untuk alasan ini perlu untuk meninggalkan frase terkenal.

Itu tidak identik dengan evolusi

Evolusi adalah proses dua langkah: satu yang menyebabkan variasi (mutasi dan rekombinasi), yang acak, dan langkah kedua yang menentukan perubahan frekuensi alel dalam populasi.

Tahap terakhir ini dapat terjadi melalui seleksi alam atau oleh penyimpangan genetik atau genetik. Oleh karena itu, seleksi alam hanyalah bagian kedua dari fenomena yang lebih besar yang disebut evolusi.

Jenis dan contohnya

Ada berbagai klasifikasi seleksi. Yang pertama mengklasifikasikan peristiwa seleksi menurut pengaruhnya terhadap rata-rata dan varians dalam distribusi frekuensi dari karakter yang dipelajari. Ini adalah: menstabilkan, seleksi terarah dan mengganggu

Kita juga memiliki klasifikasi lain yang tergantung pada variasi kebugaran menurut frekuensi berbagai genotipe dalam populasi. Ini adalah seleksi tergantung frekuensi positif dan negatif.

Terakhir, ada seleksi keras dan lunak. Klasifikasi ini tergantung pada adanya persaingan antar individu dalam populasi dan besarnya tekanan seleksi. Kita akan menjelaskan tiga jenis seleksi yang paling penting di bawah ini:

Menstabilkan seleksi

Ada seleksi yang menstabilkan ketika individu-individu dengan karakter “rata-rata” atau lebih sering (mereka yang berada pada titik tertinggi dalam distribusi frekuensi) adalah mereka yang memiliki fitness tertinggi .

Sebaliknya, individu yang ditemukan di ekor lonceng, jauh dari rata-rata, tersingkir dari generasi ke generasi.

Dalam caral seleksi ini, mean tetap konstan sepanjang generasi, sedangkan varians menurun.

Contoh klasik untuk menstabilkan seleksi adalah berat badan anak saat lahir. Meskipun kemajuan medis telah melonggarkan tekanan selektif ini dengan prosedur seperti operasi caesar, ukuran seringkali menjadi faktor penentu.

Bayi kecil kehilangan panas dengan cepat, sementara bayi yang secara signifikan lebih berat dari rata-rata memiliki masalah dengan persalinan.

Jika seorang peneliti berusaha mempelajari jenis seleksi yang terjadi pada populasi tertentu dan hanya mengkuantifikasi rata-rata karakteristik, ia mungkin mencapai kesimpulan yang salah, percaya bahwa evolusi tidak terjadi dalam populasi. Untuk alasan ini, penting untuk mengukur varians karakter.

Pemilihan arah

Model pemilihan arah mengusulkan bahwa individu yang berada di salah satu ekor distribusi frekuensi bertahan hidup sepanjang generasi, baik itu sektor kiri atau kanan.

Dalam caral pemilihan terarah, mean bergeser dari generasi ke generasi, sedangkan varians tetap konstan.

Fenomena seleksi buatan yang dilakukan manusia pada hewan dan tumbuhan domestiknya merupakan seleksi terarah yang khas. Umumnya, diusahakan agar hewan (misalnya, sapi) lebih besar, menghasilkan lebih banyak susu, lebih kuat, dll. Hal yang sama terjadi pada tumbuhan.

Dengan berlalunya generasi, rata-rata karakter yang dipilih dari populasi bervariasi sesuai dengan tekanan. Dalam kasus sapi yang lebih besar dicari, rata-rata akan meningkat.

Dalam sistem biologis alami, kita dapat mengambil contoh bulu mamalia kecil tertentu. Jika suhu terus-menerus menurun di habitatnya, varian yang memiliki mantel lebih tebal, karena mutasi acak, akan dipilih.

Seleksi yang mengganggu

Seleksi yang mengganggu bekerja dengan memilih individu yang terjauh dari rata-rata. Seiring berjalannya generasi, antrian meningkat frekuensinya, sementara individu yang sebelumnya mendekati rata-rata mulai berkurang.

Dalam caral ini, rata-rata dapat dipertahankan konstan, sementara varians meningkat – kurva menjadi lebih lebar dan lebih lebar sampai akhirnya membagi dua.

Disarankan bahwa jenis seleksi ini dapat menyebabkan peristiwa spesiasi, asalkan isolasi yang memadai terjadi antara dua morfologi yang terletak di ujung ekor.

Misalnya, spesies burung tertentu mungkin memiliki variasi yang mencolok pada paruhnya. Misalkan ada benih yang optimal untuk paruh yang sangat kecil dan benih yang optimal untuk paruh yang sangat besar, tetapi paruh perantara tidak mendapatkan makanan yang sesuai.

Dengan demikian, dua ekstrem akan meningkat frekuensinya dan, jika kondisi yang sesuai diberikan yang mendukung peristiwa spesiasi, mungkin dengan berlalunya waktu individu dengan variasi puncak yang berbeda akan menjadi dua spesies baru.

Sumber: Ealbert17 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], dari Wikimedia Commons

Referensi

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: ilmu pengetahuan dan alam . Pendidikan Pearson.
  2. Darwin, C. (1859). Tentang asal usul spesies melalui seleksi alam. Murray.
  3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisis evolusioner . Aula Prentice.
  4. Futuyma, DJ (2005). Evolusi. Sinauer.
  5. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
  6. Beras, S. (2007). Ensiklopedia Evolusi . Fakta di File.
  7. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: Ilmu Dinamis. Pendidikan Nelson.
  8. Soler, M. (2002). Evolusi: dasar Biologi . Proyek Selatan.