EKOSISTEM DAN KEANEKARAGAMAN HAYATI

A. Soal Ujian

1. Buatlah contoh (studi kasus) terbentuknya beberapa spesies baru dari satu spesies asal (tumbuh-tumbuhan atau hewan) yang melibatkan proses mikro evolusi dan makro evolusi.

2. Buatlah contoh (studi kasus) dampak positif dan negatif aplikasi teknologi rekayasa genetika (genetic and genering) pada tumbuhan atau hewan terhadap keanekaragaman hayati dan ekosistem.

B. Jawaban soal Ujian

1. Jawaban soal ujian nomor 1.

a. KETERANGAN PEMBENTUKAN SPESIES BARU

Spesiasi atau terbentuknya spesies baru dapat diakibatkan oleh adanya isolasi geografi, isolasi reproduksi, dan perubahan genetika (Campbell, 2003). Adapun proses spesiasi ini dapat berlangsung secara cepat atau lama hingga berjuta-juta tahun.

Isolasi geografis merupakan bentuk pembatasan alam yang berupa pemisahan populasi oleh kondisi alam. Hal ini dapat terjadi jika populasi makhluk hidup yang sama bermigrasi dari lingkungan lama menuju lingkungan baru yang terpisah dengan lingkungan awal dan menetap membentuk populasi tersendiri. Jika sistem populasi yang mula-mula kontinu dipisahkan oleh kondisi geografis sehingga terbentuk hambatan bagi penyebaran spesiesnya, maka sistem populasi yang demikian tidak akan lagi bertukar susunan gen, dan evolusinya berlangsung secara sendiri-sendiri. Seiring dengan berjalannya waktu, kedua populasi tadi akan semakin berbeda sebab masing-masing menjalani evolusi dengan caranya sendiri.

Isolasi geografis suatu populasi kecil, umumnya terjadi pada daerah pinggiran tempat hidup populasi tetua. Populasi yang memisahkan diri inilah yang disebut isolat periferal adalah suatu calon yang baik untuk terjadinya spesiasi karena tiga alasan berikut:

1. Kumpulan gen isolat periferal mungkin berbeda dengan kumpulan gen permulaaan populasi tetua. Hidup dekat perbatasan, isolat periferal mewakili sisi ekstrim setiap cline genotip yang berada di populasi tersebut. Jika jumlah isolat cukup kecil, maka akan terdapat efek pendiri yang menghasilkan suatu kumpulan gen populasi tetuanya.

2. Sampai isolat periferal menjadi populasi yang besar, hanyutan genetik akan terus merubah kumpulan gennya secara acak. Mutasi baru atau kombinasi alel yang ada saat ini bersifat netral dalam nilai adaptasinya bisa menjadi tetap dalam populasi semata-mata hanya faktor kebetulan. Sehingga menyebabkan perbedaan genotip dan fenotip dari populasi tetua.

3. Evolusi yang disebabkan karena seleksi alam bisa mengambil arah yang berbeda dalam isolat periferal dibandingkan dengan isolat di dalam populasi tetua. Karena isolat periferal menempati daerah perbatasan dimana lingkungannya agak berbeda, maka isolat periferal ini mungkin akan mengalami faktor seleksi yang berbeda dari dan umumnya lebih keras dibandingkan faktor seleksi yang berpengaruh pada populasi tetua.

b. PROSES TERBENTUKNYA SPESIES BARU DARI SPESIES ASAL DAN CONTOH.

· Speciasi adalah proses suatu spesies berdivergen menjadi dua atau lebih spesies.

· Speciasi telah terpantau berkali-kali pada kondisi laboratorium yang terkontrol maupun di alam bebas.

· Pada organisme yang berkembang biak secara seksual, spesiasi dihasilkan oleh isolasi reproduksi yang diikuti dengan divergensi genealogis.

Terdapat empat mekanisme spesiasi. Yang paling umum terjadi pada hewan adalah

1. Speciasi Allopatrik

2. Speciasi Peripatrik

3. Speciasi Parapatrik

4. Speciasi Sympatrik

1. Speciasi Allopatrik :

· Speciasi yang terjadi pada populasi yang awalnya terisolasi secara geografis,

· Barier geografis ini memungkinkan populasi terpengaruh oleh faktor lingkungan sperti makanan dll

· Maka terjadi fragmentasi habitat atau migrasi.

· Seleksi di bawah kondisi demikian dapat menghasilkan perubahan yang sangat cepat pada penampilan dan perilaku organisme.

· Karena seleksi dan hanyutan bekerja secara bebas pada populasi yang terisolasi

· Hal yang tegas terlihat ketika ini berjalan dalam waktu yang lama maka akan terjadi variasi yang mutasinya semakin besar , menyebabkan terjadinya isolasi intrinsik yang akan mengarah ke isolasi reproduksi sehingga akan menghalangi percampuran gen ,

· Pemisahan pada akhirnya akan menghasilkan organisme yang tidak akan dapat berkawin campur maka terbentuklah speciasi

· Contoh Xylocopa nobilis ( kumbang kayu) di Menado

2. Speciasi Peripatrik

· Speciasi yang terjadi ketika sebagaian kecil populasi organisme menjadi terisolasi dalam sebuah lingkungan yang baru.

· Ini berbeda dengan spesiasi alopatrik dalam hal ukuran populasi yang lebih kecil dari populasi tetua.

· Dalam hal ini, adalah hilangnya variasi genetik yang terjadi ketika suatu populasi baru didirikan oleh sejumlah individu yang sangat kecil.

· Akibat dari hilangnya variasi genetik, populasi baru dapat berubah, baik secara genotipe ataupun fenotif dari populasi asalnya.

· Dalam kasus ekstrem ini menyebabkan speciasi yang nantinya mengarah ke terbentuknya evolusi

· Hilangnya variasi genetik ini, menyebabkan spesiasi cepat

· Karena melalui hanyutan genetika yang cepat dan seleksi terhadap gen yang kecil. segeralah terjadi speciasi

c. Speciasi Parapatrik

· Speciasi ini mirip dengan spesiasi peripatrik dalam hal ukuran populasi kecil yang masuk ke habitat yang baru,

· Namun berbeda dalam hal tidak adanya pemisahan secara fisik antara dua populasi.

· Spesiasi ini dihasilkan dari evolusi mekanisme yang mengurangi aliran genetika antara dua populasi.

· Secara umum, ini terjadi ketika terdapat perubahan drastis pada lingkungan habitat tetua spesies.

· Salah satu contohnya adalah rumput Anthoxanthum odoratum , yang dapat mengalami spesiasi parapatrik sebagai respon terhadap polusi logam terlokalisasi yang berasal dari pertambangan.

· Pada kasus ini, tanaman berevolusi menjadi resistan terhadap kadar logam yang tinggi dalam tanah.

· Seleksi keluar terhadap kawin campur dengan populasi tetua menghasilkan perubahan pada waktu pembungaan, menyebabkan isolasi reproduksi.

· Seleksi keluar terhadap hibrid antar dua populasi dapat menyebabkan "penguatan", yang merupakan evolusi sifat yang mempromosikan perkawinan dalam spesies,

· serta peralihan karakter yang terjadi ketika dua spesies menjadi lebih berbeda pada penampilannya.

4. Speciasi Simpatrik

· Mekanisme spesiasi adalah spesies yang bebrbeda menghuni tempat yang sama berdivergen tanpa adanya isolasi geografis atau perubahan pada habitat.

· Mekanisme ini cukup langka karena hanya dengan aliran gen yang sedikit akan meng hilangkan perbedaan genetika antara satu bagian populasi dengan bagian populasi lainnya.

· Secara umum, spesiasi simpatrik pada hewan memerlukan evolusi perbedaan genetika dan terjadinya perkawinan acak

· Contoh bebek dengan Mentok yang berada pada habitat yang sama

· Dampak dari mekanisme ini akan membawa isolasi reproduksi

· Salah satu jenis spesiasi simpatrik melibatkan perkawinan silang dua spesies yang berkerabat, menghasilkan spesies hibrid.

· Hal ini tidaklah umum terjadi pada hewan karena hewan hibrid bisanya mandul. Sebaliknya, perkawinan silang umumnya terjadi pada tanaman, karena tanaman sering menggandakan jumlah kromosomnya, membentuk poliploid

· Ini membuat kromosom dari tiap spesies tetua membentuk pasangan yang sepadan selama meiosis.

· Salah satu contoh Speciaisi dengan mekanisme simpatrik adalah kketika tanaman Arabidopsis thaliana dan Arabidopsis arenosa

· dari Perkawinan menghasilkan spesies baru Arabidopsis suecica.

· Hal ini terjadi sekitar 20.000 tahun yang lalu, dan proses spesiasi ini telah diulang dalam laboratorium, mengijinkan kajian mekanisme genetika yang terlibat dalam proses ini.

· Sebenarnya, penggandaan kromoson dalam spesies merupakan sebab utama isolasi reproduksi, karena setengah dari kromoson yang berganda akan tidak sepadan ketika kawin dengan organisme yang kromosomnya tidak berganda.

Isolasi geografis burung Finch di Kepulauan Galapagos menghasilkan lebih dari satu lusin spesies baru hal ini merupalan petunjuk bahwa variasi yang mengarah ke speciasi terjadi disini.

1. Jawaban soal ujian nomor 2.

Rekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang bertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Rekayasa genetika merupakan salah satu pokok bahasan dalam ilmu Bioteknologi (cabang ilmu Biologi).

Mahluk hidup terdiri atas gen, gen mengandung protein yang menjadi pusat atau sumber informasi. Gen merupakan pembawa informasi turun-temurun dari generasi ke generasi dan bertanggung jawab atas pewarisan genotipik (sifat yang diturunkan) dan fenotipik (sifat yang tampak) dari seorang individu.

Secara ilmiah, rekayasa genetika adalah manipulasi atau perubahan susunan genetik dari suatu organisme. Rekayasa genetika merupakan proses buatan/sintetis dengan menggunakan Teknologi DNA rekombinan. Hasil dari rekayasa genetika adalah sebuah organisme yang memiliki sifat yang diingingkan atau organisme dengan sifat unggul, organisme tersebut sering disebut sebagai organisme transgenik. Rekayasa genetika sangat terkait dengan bidang bioteknologi lain seperti kloning hewan dan kloning manusia.

Rekayasa genetika telah memiliki aplikasi luas di hampir semua bidang yang berkaitan dengan bioteknologi dimana genom organisme yang terlibat. Proses transfer materi genetik dari satu organisme ke organisme lain menggunakan vektor atau pembawa secara ilmiah disebut sebagai transformasi. Bahkan, semua percobaan telah dilakukan pada bakteri, tanaman dan sebagian besar banyak hewan tikus, meskipun eksperimen manusia belum mungkin karena alasan yang jelas.

Metode Transformasi Langsung

Injeksi, macroinjection, teknik / biolistics, elektroporasi, transformasi dimediasi liposome, dan transformasi dengan menggunakan bahan kimia seperti serat silikon karbida pemboman.

Metode Transformasi tidak langsung

Transformasi berbasis vektor, vektor meliputi plasmid bakteri (dimediasi mentransfer Agrobacterium), lamba fag, dan bakteriofag (partikel fag yang sangat efisien dalam mengubah).