Tanpa variasi (yang timbul dari mutasi molekul DNA untuk menghasilkan alel baru) seleksi alam tidak akan bertindak. Populasi adalah sekelompok individu yang hidup di daerah geografis yang sama dan berbagi kolam gen umum. Kolam gen adalah jumlah dari semua informasi genetik yang dibawa oleh anggota suatu populasi.
Semua variasi genetik dalam suatu populasi yang dihasilkan oleh mutasi. Mutasi adalah setiap perubahan diwariskan dalam DNA. Mutasi dapat terjadi perubahan dari basis nukleotida tunggal atau mungkin melibatkan perubahan jumlah kromosom. Apakah mutasi yang baik, netral, atau berbahaya tergantung pada bagaimana hal itu mempengaruhi keberhasilan kelangsungan hidup dan reproduksi.
Populasi Genetika
Populasi adalah sekelompok organisme yang berpotensi kawin campur dari spesies yang sama menempati daerah tertentu. Anggota populasi bervariasi dari satu sama lain. Variasi ini merupakan bahan baku yang seleksi alam beroperasi.
Ada beberapa jenis mutasi, baik di tingkat gen dan kromosom-tingkat. Mutasi gen menyediakan alel baru, membuat mutasi ini sumber utama dari variasi. Sebuah mutasi gen adalah perubahan pada urutan nukleotida DNA, menghasilkan urutan alternatif, disebut alel. Mutasi terjadi secara acak, dan dapat bermanfaat, netral, atau berbahaya. Beberapa mutasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom diwariskan, sementara yang lain perubahan dalam susunan alel pada kromosom akibat translokasi dan inversi.
Dalam reproduksi seksual organisme, rekombinasi genetik adalah asi realloc alel dan kromosom. Rekombinasi hasil dari crossing-over selama meiosis, pemisahan acak kromosom untuk gamet selama pembelahan meiosis, dan kombinasi acak gamet selama pembuahan. Genotipe seluruhnya diatur pada seleksi alam sejak kombinasi baru alel mungkin telah meningkatkan keberhasilan reproduksi organisme. Untuk sifat poligenik, kombinasi yang paling menguntungkan dapat terjadi ketika kelompok kanan alel oleh rekombinasi.
Tidak hanya variasi diciptakan, mereka juga dilestarikan dan diwariskan dari satu generasi ke kolam gen next.The adalah total dari semua alel dalam suatu populasi, dalam konteks frekuensi gen. Baik dominasi atau reproduksi seksual akan mengubah frekuensi alel.
Hukum Hardy-Weinberg
Hukum ini menyatakan keseimbangan frekuensi alel dalam kolam gen (menggunakan rumus + p2 + q2 2pq) tetap berlaku dalam setiap generasi berikutnya dari populasi yang bereproduksi secara seksual jika lima persyaratan tersebut dipenuhi.
1. Tidak ada mutasi: tidak ada perubahan alel terjadi.
2. Tidak ada aliran gen: migrasi alel masuk atau keluar dari populasi tidak terjadi.
3. Kawin acak: individu pasangan secara kebetulan dan tidak sesuai dengan genotipe atau fenotipe.
4. Tidak ada pergeseran genetik: populasi besar sehingga perubahan frekuensi alel karena kebetulan tidak signifikan.
5. Belum ada pilihan: tidak ada kekuatan selektif nikmat satu genotipe atas yang lain.
Kondisi hukum Hardy-Weinberg jarang bertemu, sehingga alel frekuensi dalam kelompok gen suatu populasi melakukan perubahan dari satu generasi ke generasi berikutnya, menghasilkan evolusi. Kita sekarang dapat mempertimbangkan bahwa setiap perubahan frekuensi alel dalam kolam gen menunjukkan bahwa evolusi telah terjadi. Hukum Hardy-Weinberg mengusulkan faktor-faktor yang melanggar kondisi seperti yang menyebabkan evolusi. Sebuah keseimbangan Hardy-Weinberg memberikan dasar yang digunakan untuk menilai apakah telah terjadi evolusi. Hardy-Weinberg equilibrium adalah keteguhan frekuensi gen yang tetap lintas generasi, dan terbaik mungkin ditemukan di antara populasi yang stabil tanpa seleksi alam atau di mana seleksi stabil. Evolusi mikro adalah akumulasi perubahan kecil dalam kolam gen selama periode yang relatif singkat.
Tingkat Mutasi
Mutasi gen menghasilkan alel baru, dan merupakan sumber variasi dalam populasi. Mutasi gen pada akhirnya balik mekanisme lain yang menyediakan variasi. Karena replikasi DNA dan mekanisme perbaikan DNA, mutasi tingkat gen individu rendah, tapi karena setiap organisme memiliki banyak gen, dan populasi yang memiliki banyak individu, mutasi baru muncul pada populasi sepanjang waktu. Dengan demikian, mutasi relatif umum, dan tingkat mutasi merupakan sumber yang memadai alel baru. Tingginya kadar variasi molekuler yang umum dalam populasi alami, meskipun banyak mutasi (biasanya resesif) tersembunyi.
Laju mutasi sangat bervariasi di antara spesies dan bahkan di antara gen individu. Mutasi disebabkan oleh kesalahan dalam replikasi DNA, bahan kimia, atau radiasi. Efek skala besar mutasi mengakibatkan mutasi hanya ketika dikombinasikan dengan faktor lain yang Reshuffle kolam gen.
Seleksi bekerja pada individu, bukan gen masing-masing. Reproduksi seksual meningkatkan variasi dengan reshuffle informasi genetik dari orang tua ke dalam kombinasi baru pada keturunan mereka. Mutasi menghasilkan alel yang baru.
Tambahan Sumber Variasi
Aliran gen alel bergerak antara populasi melalui perkawinan maupun oleh migrasi individu berkembang biak. Aliran gen meningkatkan variasi dalam suatu populasi dengan memperkenalkan alel baru yang diproduksi dalam populasi lain. Aliran gen Lanjutan cenderung menurun keragaman antara populasi, menyebabkan kolam gen untuk menjadi serupa. Pengurangan atau pembatasan aliran gen antara populasi sangat penting untuk pengembangan spesies baru.
Frekuensi alel dapat berubah dari generasi ke generasi sebagai akibat dari kebetulan saja di kolam gen kecil. Fenomena ini dikenal sebagai pergeseran genetik.
Kawin acak melibatkan individu pasangan secara kebetulan, tidak sesuai dengan genotipe atau fenotipe. Kawin kawin sedarah nonrandom melibatkan individu dan kawin asortatif. Kawin sedarah yang kawin antar saudara untuk sebagian besar dari kebetulan; kawin sedarah dapat terjadi jika penyebaran sangat rendah sehingga pasangan cenderung berhubungan dan tidak mengubah frekuensi alel, tapi itu tidak mengurangi proporsi heterozigot dan meningkatkan proporsi dari kedua homozigot di semua lokus gen.
Kawin asortatif terjadi ketika individu cenderung untuk kawin dengan mereka yang memiliki fenotipe yang sama. Kawin asortatif membagi populasi menjadi dua kelas fenotipik dengan pertukaran gen berkurang.
Pergeseran genetik adalah perubahan pada frekuensi alel dari gen karena kebetulan atau kejadian acak. Hal ini dapat terjadi pada populasi besar atau kecil. Pergeseran genetik menyebabkan kolam gen dari dua populasi yang terisolasi untuk menjadi berbeda karena beberapa alel hilang dan lainnya adalah tetap.
Pergeseran genetik terjadi ketika pendiri (atau penjajah) membuat populasi baru, atau setelah hambatan genetik dan kawin campur yang dihasilkan. Efek pendiri adalah kasus penyimpangan genetik di mana alel langka, atau kombinasi alel, terjadi pada frekuensi yang lebih tinggi pada populasi terisolasi dari populasi umum. Individu Pendiri mengandung sebagian kecil dari keanekaragaman genetik total gen asli. Alel yang dibawa oleh pendiri ditentukan oleh kebetulan saja. Pertimbangkan kolonis Pilgrim di New England. Dengan tidak apakah mereka mewakili semua variasi genetik dari spesies manusia atau bahkan variasi genetik di antara orang Eropa.
Ketika populasi dimulai oleh satu atau beberapa individu yang secara acak terpisah dari populasi yang lebih besar, kesempatan mungkin mendikte bahwa alel frekuensi dalam populasi baru mungkin sangat berbeda dengan penduduk asli. Banyak spesies di pulau-pulau (seperti kutilang terkenal Darwin di Galapagos) tampilan efek pendiri. Kepulauan Galapagos adalah pulau vulkanik di lepas pantai Amerika Selatan. Mereka memiliki lebih sedikit jenis organisme dari daratan Amerika Selatan. Spesies Pulau ini bervariasi dari spesies daratan, dan dari pulau ke pulau. Setiap pulau memiliki variasi kura-kura yang berkorelasi dengan vegetasi yang berbeda dan kondisi lingkungan di pulau itu.
Kura-kura Galapagos, perhatikan perbedaan ketinggian cangkang antara gambar atas dan bawah.
burung Pipit di kepulauan Galapagos mirip dengan burung finch daratan tapi ada lebih banyak jenis. Galápagos finch spesies bervariasi oleh situs bersarang, ukuran paruh, dan kebiasaan makan. Satu finch tidak biasa menggunakan ranting atau duri untuk mengorek keluar serangga, pekerjaan yang biasanya dilakukan oleh sebuah pelatuk. Pipit mengajukan pertanyaan ke Darwin: apakah mereka turun dari satu nenek moyang daratan, apakah pulau memungkinkan populasi terisolasi untuk berkembang secara mandiri, dan bisa kini spesies telah dihasilkan dari perubahan yang terjadi di setiap populasi yang terisolasi.
Perbedaan burung pipit Galapagos dari penjajah leluhur dari daratan Amerika Selatan.
Seleksi Alam
Tidak semua anggota populasi harus memiliki kesempatan yang sama untuk bertahan hidup dan bereproduksi (karena kompetisi untuk sumber daya dan teman). Berdasarkan variasi fenotipik kecil, beberapa individu yang lebih baik disesuaikan dengan lingkungan mereka daripada orang lain. Individu-individu yang beradaptasi lebih baik lebih "cocok" dan cenderung bertahan hidup dan bereproduksi, menyampaikan adaptasi mereka untuk generasi berikutnya dalam frekuensi yang lebih besar daripada adaptasi yang kurang "pas" anggota populasi.
Kebugaran adalah ukuran dari kemampuan individu untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Mereka yang memiliki kebugaran tinggi lebih mungkin untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Dengan demikian, mereka memberikan kontribusi yang lebih besar ke kolam gen, generasi berikutnya dibandingkan mereka yang kurang "pas".
Seleksi alam adalah proses kelangsungan hidup dan reproduksi diferensial yang mau tidak mau menyebabkan perubahan frekuensi alel dari waktu ke waktu sebagai orang-orang yang adalah "cocok" yang paling bertahan dan meninggalkan lebih banyak keturunan. Ada tiga pola, atau jenis, seleksi alam.
menstabilkan Seleksi
Menstabilkan seleksi fenotip menengah dari berbagai fenotipe. The ekstrem dalam variasi yang dipilih melawan. Bayi dengan berat secara signifikan kurang atau lebih dari £ 7,5 memiliki tingkat lebih tinggi dari kematian bayi. Seleksi bekerja terhadap kedua ekstrem.
Menstabilkan seleksi, seleksi terhadap ekstrem dalam variasi.
Seleksi directional
Seleksi Directional cenderung menguntungkan fenotipe pada satu ekstrim dari berbagai variasi. Resistensi insektisida adalah contoh. DDT adalah insektisida banyak digunakan. Setelah beberapa tahun penggunaan luas, DDT kehilangan efektivitasnya pada serangga. Resistensi terhadap DDT adalah sifat genetik bahwa kehadiran DDT di lingkungan dibuat menjadi suatu sifat yang disukai. Hanya mereka serangga resisten terhadap DDT selamat, yang mengarah dari waktu ke waktu untuk populasi sangat resistan terhadap DDT.
Contoh lain adalah ngengat biston betularia (Biston betularia). Sebelum Revolusi Industri pada abad 18 dan awal ke-19, hanya ngengat berwarna terang dikumpulkan dalam cahaya berwarna hutan di Inggris. Ada suatu bentuk, langka gelap. Dengan polusi yang disebabkan oleh Buring batubara, lampu berwarna batang pohon menjadi lebih gelap karena jelaga. Berwarna gelap sekali jarang ngengat menjadi lebih umum, sedangkan sekali umum ngengat berwarna terang menjadi semakin langka. Alasan: predasi oleh burung. Warna yang memiliki kontras terbesar dengan latar belakang (batang pohon) adalah menguntungkan. Pembersihan hutan selama tahun 1950 disebabkan frekuensi alel dari ngengat terang dan gelap untuk membalikkan ke pra-Revolusi Industri tingkat, ngengat gelap sekarang langka, ngengat terang sekarang umum.
Hambatan dari banyak spesies bakteri terhadap antibiotik IA contoh lain dari seleksi terarah. Lebih dari 200 speciews menunjukkan beberapa derajat resistensi antibiotik, yang memerlukan pengembangan dan penggunaan lebih bijaksana dari generasi baru dari obat antibiotik.
Seleksi yang mengganggu
Seleksi Mengganggu individu di kedua ekstrem variasi: seleksi bertentangan ditengah kurva. Hal ini menyebabkan diskontinuitas variasi, menyebabkan dua atau lebih morphs atau fenotipe yang berbeda. Para Swallowtail Afrika kupu-kupu (Papilo dardanus) menghasilkan dua morphs berbeda, baik yang menyerupai kupu-kupu berwarna cerah tetapi tidak menyenangkan dari spesies lain. Setiap morph memperoleh perlindungan dari predator meskipun sebenarnya cukup dimakan.
Spesiasi
Sebagai populasi berbeda, mereka membentuk spesies yang sama tetapi terkait. Ketika dua populasi spesies baru? Ketika populasi tidak lagi saling kawin mereka dianggap spesies terpisah. Seperti seleksi alam menyesuaikan populasi menempati lingkungan yang berbeda, mereka akan menyimpang ke dalam ras, subspesies, dan spesies akhirnya terpisah.
Sebuah spesies dapat didefinisikan sebagai satu atau lebih populasi organisme antar pembiakan yang terisolasi secara reproduktif di alam dari semua organisme lain. Genetik perbedaan hasil ketika adaptasi, hanyut dan mutasi bertindak atas populasi. Hambatan aliran gen antara populasi mengisolasi populasi tersebut, akhirnya menyebabkan pembentukan spesies baru dan terpisah.
Allopatric Spesiasi
Populasi mulai menyimpang ketika aliran gen antara mereka dibatasi. Isolasi geografis sering langkah pertama dalam spesiasi allopatric. Mekanisme lain dapat mengembangkan yang lebih membatasi reproduksi antara populasi: ini adalah mekanisme isolasi reproduksi.
Sympatric Spesiasi
Spesiasi Sympatric terjadi ketika anggota populasi mengembangkan beberapa perbedaan genetik yang mencegah mereka berkembang biak dengan jenis induk. Mekanisme ini paling baik dipahami dalam tanaman, di mana kegagalan untuk mengurangi jumlah kromosom hasil pada tanaman polyploid yang mereproduksi berhasil hanya dengan polyploids lainnya. Reproduksi dengan populasi orang tua mereka (diploid) menghasilkan keturunan steril.
Mekanisme isolasi Reproduksi
Mekanisme mengisolasi reproduksi merupakan karakteristik struktural, fungsional, atau perilaku yang mencegah reproduksi sukses dari terjadi. Mekanisme ini dibagi menjadi premating dan postmating jenis.
Mekanisme mengisolasi Premating perbedaan anatomis atau perilaku antara dua spesies yang mencegah kemungkinan kawin. Isolasi habitat terjadi ketika dua spesies menempati habitat yang berbeda, bahkan dalam rentang geografis yang sama, sehingga mereka cenderung untuk bertemu dan mencoba untuk mereproduksi. Isolasi temporal terjadi ketika dua spesies hidup di lokasi yang sama, tetapi masing-masing mereproduksi pada waktu yang berbeda tahun ini, mencegah perkawinan yang sukses. Isolasi perilaku terjadi ketika ada perbedaan dalam perilaku kawin antara dua spesies. Isolasi mekanik adalah hasil dari perbedaan antara dua spesies dalam struktur reproduksi atau bagian tubuh lain, sehingga kawin yang dicegah.
Mekanisme mengisolasi Postmating adalah hasil dari perbedaan perkembangan atau fisiologis antara anggota dua spesies setelah kawin. Isolasi gamet adalah ketidakcocokan fisik atau kimia gamet dari dua spesies yang berbeda. Jika gamet tidak memiliki reseptor untuk memfasilitasi fusi, mereka tidak dapat membentuk zigot. Telur mungkin memiliki reseptor hanya untuk sperma spesies sendiri. Kematian zigot adalah mekanisme yang bekerja ketika hibrida (keturunan orang tua dari dua spesies yang berbeda) tidak hidup untuk bereproduksi. Kemandulan Hybrid terjadi ketika keturunan hibrida steril
Pengembangan spesies baru dengan poliploidi
Poliploidi dan hibridisasi adalah mekanisme spesiasi penting pada tanaman. Sedangkan hewan cenderung berkelamin tunggal, tanaman sering memiliki kedua jenis kelamin fungsional dalam individu yang sama. Akibatnya, tanaman bisa (jika mereka tidak memiliki mekanisme self-incompatability) mereproduksi dengan diri mereka sendiri (baik secara seksual maupun aseksual), mendirikan spesies terisolasi secara reproduktif sangat cepat.
Pace Evolusi
Laju evolusi sering lambat, sangat lambat sehingga semua tahap dalam pembentukan spesies tidak dapat diamati. Pandangan tradisional, atau Darwin, evolusi adalah bahwa itu adalah proses yang sangat lambat, hasil dari akumulasi bertahap dari perbedaan-perbedaan kecil. Baru-baru ini, pandangan-pandangan alternatif beberapa langkah dan peristiwa dalam pembentukan spesies telah diusulkan. Ini kolektif disebut spesiasi kuantum.
punctuated Equilibrium
Menurut model lain berdasarkan catatan fosil, spesiasi terjadi cepat selama waktu yang singkat, diikuti dengan periode panjang perubahan sedikit atau tidak ada. Ribuan berarti "pendek" atau ratusan ribu tahun. Ini sangat berbeda dari pandangan asli Darwin tentang perubahan yang lambat dan bertahap terus selama periode yang sangat lama.
Bukti bagi Evolusi
Evolusi, yang dimulai sebagai hipotesis, sekarang didukung oleh bukti dari berbagai bidang ilmu pengetahuan.
Fosil: Bukti Kehidupan Masa Lalu
Rekaman fosil sejarah kehidupan direkam oleh sisa-sisa dari masa lalu. Fosil termasuk kerangka, kerang, biji, serangga terjebak dalam damar, kotoran, DNA dan bahan kimia lainnya, cetakan daun, dan trek organisme yang hidup di masa lalu. Kebanyakan fosil setidaknya 10.000 tahun.
Catatan fosil jejak sejarah kehidupan dan memungkinkan kita untuk mempelajari sejarah organisme tertentu. Bukti fosil mendukung hipotesis keturunan umum; fosil bisa dihubungkan dari waktu ke waktu karena mereka mengungkapkan kesamaan bentuk, meskipun perubahan yang diamati. Bentuk peralihan yang mengungkapkan hubungan antara kelompok: Archaeopteryx adalah antara reptil dan burung; Eustheopteron adalah ikan amfibi; Seymouria adalah reptil seperti amfibi; Therapsida adalah mamalia seperti reptil.
Perbandingan kerangka ikan bersirip lobus-crossopterygian dan amfibi awal.
Rekaman fosil memungkinkan kita untuk menelusuri sejarah kuda modern Equus. Fosil paling awal dalam garis keturunan ini adalah Hyracotherium, yang merupakan ukuran anjing, dengan cusp rendah dinobatkan geraham, empat jari pada setiap kaki depan, tiga di setiap kaki belakang - semua adaptasi untuk hidup hutan. Ketika hutan digantikan oleh padang rumput, intermediet dipilih untuk gigi grinding tahan lama, kecepatan, dll dengan peningkatan ukuran dan penurunan jari kaki. Organisme hidup menyerupai fosil terbaru dalam garis keturunan; persamaan mendasar memungkinkan kita untuk menelusuri garis keturunan dari waktu ke waktu.
Biogeografi: Pemisahan dan Divergence
Biogeografi adalah studi tentang distribusi tanaman dan hewan di seluruh dunia. Distribusi organisme dijelaskan oleh bentuk-bentuk terkait berkembang dalam satu lokal dan menyebar ke area lain yang dapat diakses. Darwin mengamati Amerika Selatan tidak punya kelinci, ia menyimpulkan kelinci berasal di tempat lain. Biogeografi menjelaskan mengapa spesies pipit banyak di Kepulauan Galápagos tetapi tidak daratan.
Faktor fisik, seperti lokasi benua, menentukan di mana populasi dapat menyebar. Cacti dibatasi untuk gurun Amerika Utara dan Euphorbia tumbuh di padang pasir Afrika. Marsupial muncul ketika Amerika Selatan, Antartika, dan Australia semuanya bergabung, Australia dipisahkan sebelum mamalia plasenta muncul, sehingga marsupial hanya diversifikasi di Australia.
Perbandingan Anatomi: Kemiripan Karena Ancestry Umum
Organisme memiliki kesamaan anatomi ketika mereka berhubungan erat karena keturunan umum, seperti dibuktikan dengan anatomi komparatif. Struktur-struktur homolog pada organisme yang berbeda diwariskan dari satu nenek moyang. Vertebrata forelimbs berisi set yang sama dari tulang diselenggarakan dengan cara yang sama, meskipun berbeda fungsi mereka.
Struktur vestigial adalah sisa-sisa struktur yang fungsional dari beberapa leluhur tapi tidak lagi fungsional dalam organisme yang bersangkutan. Sebagian besar burung memiliki sayap yang berkembang dengan baik, meskipun beberapa burung telah mengurangi sayap dan tidak terbang. Manusia memiliki tulang ekor (tulang ekor) tapi ekor. Kehadiran struktur vestigial dijelaskan oleh hipotesis keturunan umum.
Perkembangan embrio mengungkapkan rencana kesatuan . Selama pengembangan, semua vertebrata memiliki kantong faring notochord dan dipasangkan. Pada ikan dan larva amfibi, menjadi kantung insang. Pada manusia, pasangan pertama dari kantong menjadi rongga telinga tengah dan tabung pendengaran; pasangan kedua menjadi amandel, sementara pasangan ketiga dan keempat menjadi timus dan kelenjar paratiroid. Ini masuk akal hanya jika ikan nenek moyang kelompok vertebrata lainnya.
Langkah-langkah dalam evolusi rahang dengan memodifikasi lengkungan insang
Biokimia: Perbedaan dan Persamaan
Hampir semua organisme hidup menggunakan molekul biokimia dasar yang sama, termasuk DNA, ATP, dan enzim yang serupa atau hampir identik banyak. Organisme memanfaatkan triplet DNA kode dasar yang sama dan sama 20 asam amino dalam protein mereka. Banyak organisme berbagi intron yang sama dan mengulangi jenis yang luar biasa karena kita tahu tidak ada alasan jelas mengapa fungsional komponen ini harus sangat mirip. Kesamaan ini dapat dijelaskan oleh keturunan dari satu nenek moyang. Hal ini dibuktikan dengan analisis tingkat kesamaan asam amino untuk sitokrom c antara organisme.
0 komentar:
Posting Komentar