Seleksi dan evolusi

Variasi berarti perbedaan antar individu. Memiliki tiga kemungkinan penyebab:

• faktor genetik saja — ditentukan oleh alel yang Anda warisi (misalnya golongan darah manusia).
• faktor lingkungan saja — ditentukan oleh lingkungan sekitar Anda (misalnya bekas luka, atau bahasa yang Anda bicara).
• kombinasi keduanya — sebagian besar fitur, seperti tinggi badan dan massa tubuh, bergantung pada gen dan diet serta gaya hidup.

Ada dua pola variasi:

• variasi diskontinu — kelompok yang jelas dan terpisah tanpa di antaranya (misalnya golongan darah A, B, AB, atau O). Biasanya dikendalikan oleh satu atau beberapa gen, dengan sedikit pengaruh dari lingkungan.
• variasi kontinu — rentang halus dari satu ekstrem ke ekstrem lainnya (misalnya tinggi badan). Dikendalikan oleh banyak gen bersama-sama, ditambah lingkungan.

Untuk membandingkan rata-rata dua sampel (misalnya tinggi tanaman di bawah sinar matahari dan di tempat teduh), Anda menggunakan uji-t, yang memberi tahu Anda apakah perbedaannya cukup besar untuk nyata, atau hanya akibat kebetulan.

Sebuah populasi menghasilkan banyak keturunan yang lebih besar daripada yang dapat bertahan hidup, sehingga keturunan harus berkompetisi untuk sumber daya seperti makanan dan ruang. Ini adalah "perjuangan untuk kelangsungan hidup". Individu yang paling baik teradaptasi memiliki kemungkinan terbesar untuk bertahan hidup, bereproduksi, dan mewariskan alel mereka ke generasi berikutnya. Selama banyak generasi, alel yang bermanfaat menjadi lebih umum dalam populasi. Ini disebut seleksi alam.

Kondisi lingkungan dapat mendorong seleksi dengan tiga cara:

• seleksi stabilisasi mendukung rata-rata dan menyingkirkan nilai ekstrem (populasi tetap sama).
• seleksi arah mendukung salah satu ekstrem, sehingga rata-rata bergeser ke arah tersebut.
• seleksi disrupsi mendukung kedua ekstrem dan menyingkirkan nilai rata-rata.

Frekuensi alel juga dapat berubah melalui cara lain:

• efek pendiri — beberapa individu memulai populasi baru, sehingga mereka hanya membawa sebagian alel dari kelompok asli.
• hancuran genetik — dalam populasi kecil, frekuensi alel berubah secara kebetulan dari generasi ke generasi.
• efek bottleneck — penurunan drastis ukuran populasi meninggalkan sedikit penyintas, mengurangi variasi alel.

Resistensi antibiotik sebagai seleksi alam

Mutasi kebetulan membuat beberapa bakteri resisten terhadap antibiotik. Ketika antibiotik digunakan, bakteri non-resisten mati, tetapi yang resisten bertahan hidup dan bereproduksi. Seiring waktu resistensi menyebar di seluruh populasi. Ini adalah seleksi alam yang sedang berlangsung.

Prinsip Hardy–Weinberg memungkinkan Anda menghitung frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi. Prinsip ini hanya berlaku jika populasinya besar, perkawinan acak, dan tidak ada mutasi, migrasi, maupun seleksi alam.

Misalkan frekuensi alel dominan adalah $p$ dan frekuensi alel resesif adalah $q$. Karena hanya ada dua alel, maka:

Maka frekuensi genotipe akan berjumlah 1, di mana $p^2$ adalah homozigot dominan, $2pq$ adalah heterozigot (pembawa sifat), dan $q^2$ adalah homozigot resesif:

Contoh terpecahkan. Suatu kondisi resesif memengaruhi $1$ dari setiap $100$ orang. Temukan frekuensi pembawa sifat.

Hanya genotipe homozigot resesif ($q^2$) yang menunjukkan kondisi tersebut, sehingga $q^2 = \tfrac{1}{100} = 0.01$, memberikan $q = \sqrt{0.01} = 0.1$. Kemudian $p = 1 - q = 0.9$. Pembawa sifat adalah heterozigot:

Jadi sekitar $18\%$ dari populasi adalah pembawa sifat — jauh lebih banyak daripada $1\%$ yang menunjukkan kondisi tersebut.

Dalam pemuliaan terpilih, juga disebut seleksi buatan, manusia (bukan alam) memilih organisme mana yang akan kawin, agar sifat-sifat berguna dapat diwariskan. Contoh:

• membiakkan resistensi penyakit ke dalam varietas gandum dan beras.
• menggunakan pemuliaan inbreeding dan hibridisasi (persilangan garis berbeda) untuk menghasilkan jagung yang vigor dan seragam.
• membiakkan sapi perah untuk meningkatkan hasil susu mereka.

Evolusi adalah pembentukan lambat spesies baru dari spesies sebelumnya, seiring dengan kolam gen (semua alel dalam populasi) berubah dari generasi ke generasi.

Data urutan DNA dapat menunjukkan seberapa dekat hubungan antar dua spesies: semakin mirip urutan DNA mereka, semakin baru mereka berbagi nenek moyang bersama.

Spesiasi terjadi ketika dua populasi terpisah secara genetik, sehingga tidak dapat lagi kawin bersama. Isolasi genetik ini dapat terjadi melalui dua cara:

• spesiasi alopatrik — populasi dipisahkan oleh pemisahan geografis, seperti lautan atau pegunungan.
• spesiasi simpatrik — populasi hidup di area yang sama tetapi dipisahkan oleh perbedaan perilaku atau gaya hidup.

• Jelaskan seleksi alam sebagai sebuah urutan: variasi → tekanan seleksi → yang lebih teradaptasi bertahan hidup dan bereproduksi → perubahan frekuensi alel.
• Gunakan persamaan Hardy–Weinberg ($p+q=1$, $p^2+2pq+q^2=1$); $q^2$ adalah frekuensi fenotipe resesif — perhitungan yang umum.
• Bedakan antara seleksi stabilisasi, arah, dan disrupsi dengan contoh masing-masing.
• Bedakan spesiasi allopatric vs sympatric (isolasi geografis vs isolasi reproduktif).