SPECIASI - ISOLASI GEEOGRAFI

Proses Spesiasi

Isolasi Geografi

·     Mayoritas para ahli biologi berpandangan bahwa faktor awal dalam proses spesiasi adalah pemisahan geografis, karena selama populasi dari spesies yang sama masih dalam hubungan langsung maupun tidak langsung gene flow masih dapat terjadi, meskipun berbagai populasi di dalam sistem dapat menyimpang di dalam beberapa sifat sehingga menyebabkan variasi intraspesies.

·     Proses-proses geologis dapat memisahkan suatu populasi menjadi dua atau lebih terisolasi.

·     Suatu daerah pegunungan bisa muncul dan secara perlahan-lahan memisahkan populasi organisme yang hanya dapat menempati dataran rendah; suatu glasier yang yang bergeser secara perlahan-lahan bisa membagi suatu populasi; atau suatu danau besar bisa surut sampai terbentuk beberapa danau yang lebih kecil dengan populasi yang sekarang menjadi terisolasi.

·     Jika populasi yang semula kontinyu dipisahkan oleh geografis sehingga terbentuk hambatan bagi penyebaran spesies, maka populasi yang demikian tidak akan lagi bertukar susunan gennya dan evolusinya berlangsung secara sendiri-sendiri.

·     Seiring dengan berjalannya waktu, kedua populasi tersebut akan makin berbeda sebab masing-masing menjalani evolusi dengan caranya masing-masing.

 

Pada awalnya isolasi reproduksi muncul sebagai akibat adanya faktor geografis, yang sebenarnya populasi tersebut masih memiliki potensi untuk melakukan interbreeding dan masih dapat dikatakan sebagai satu spesies.

Kemudian kedua populasi tersebut menjadi begitu berbeda secara genetis, sehingga gene flow yang efektif tidak akan berlangsung lagi jika keduanya bercampur kembali.

·     Jika titik pemisahan tersebut dapat tercapai, maka kedua populasi telah menjadi dua spesies yang terpisah.

Isolasi geografi dari sistem populasi diprediksi akan mengalami penyimpangan karena

1.  kedua sistem populasi yang terpisah itu mempunyai frekuensi gen awal yang berbeda

2.  terjadi mutasi

3.  pengaruh tekanan seleksi dari lingkungan yang berbeda

4.  serta adanya pergeseran susunan genetis (genetic drift)

Sehingga ini memunculkan peluang untuk terbentuknya populasi kecil dengan membentuk koloni baru.

Suatu penghalang (barier) adalah keadaaan fisis ekologis yang mencegah terjadinya perpindahan-perpindahan spesies tertentu melewati batas ini dan suatu barier suatu spesies belum tentu merupakan barier bagi spesies lain.

Perubahan waktu yang terjadi pada isolasi geografis menyebabkan terjadinya isolasi reproduktif sehingga menghasilkan dua spesies yang berbeda.

 

Proses spesiasi Simpatri

·     Spesiasi simpatrik, spesies baru muncul di dalam lingkungan hidup populasi tetua

·     Isolasi genetik berkembang dengan berbagai cara, tanpa adanya isolasi geografis.

·     Model spesiasi simpatrik meliputi spesiasi gradual dan spontan.

·     Sebagian besar model spesiasi simpatrik masih dalam kontroversi, kecuali pada model spesiasi spontan dan spesiasi poliploidi yang terjadi pada tumbuhan.

Hugo de Vries menyatakan bahwa

·     Spesiasi simpatrik dengan autopoliploidi yang terjadi pada tumbuhan bunga primrose (Oenothera lamarckiana) yang merupakan suatu spesies diploid dengan 14 kromosom.

·     Di mana suatu saat muncul varian baru yang tidak biasanya diantara tumbuhan itu dan bersifat tetraploid dengan 28 kromosom.

·     Selanjutnya bahwa tumbuhan itu tidak mampu kawin dengan bunga mawar diploid, spesies baru itu kemudian dinamai Oenothera gigas.

·     Mekanisme lain spesiasi adalah alopoliploid yaitu kontribusi dua spesies yang berbeda terhadap suatu hibrid poliploid.

·     Misalnya rumput Spartina anglica yang berasal dari hibridisasi Spartina maritima dengan Spartina alternaflora.

·     Spesiasi simpatrik pada hewan contohnya serangga Rhagoletis sp.

 

Model-model spesiasi simpatrik didasarkan pada seleksi terpecah (distruptive selection)

·     Jika ada species dengan genotif homozigot pada satu atau lebih lokus teradaptasi dengan sumber yang berbeda dan hal itu merupakan suatu multiple-niche polymorphism.

·     Contohnya pada serangga herbivora bergenotip AA dan A’A’ teradaptasi dengan spesies tumbuhan 1 dan 2,

·     Tumbuhan 1 dimana genotip AA’ tidak teradaptasi dengan baik.

·     Masing-masing homozigot ingin mempunyai fittes lebih tinggi jika dilakukan mating secara assortative dengan genotip yang mirip dan tidak menghasilkan keturunan heterozigot yang tidak fit.

·     Assortative mating mungkin dipertimbangkan adanya lokus B yang dapat mempengaruhi perilaku kawin maupun mendorong serangga untuk memilih inang spesifik, yang pada tempat tersebut dapat ditemukan pasangan dan kemudian dapat bertelur.

·     Jika BB dan Bb kawin hanya pada inang 2, perbedaan dalam pemilihan inang dapat mendasari terjadinya pengasingan/ isolasi reproduktif.

·     Banyak dari serangga herbivora yang merupakan spesies yang berkerabat dekat dibatasi oleh perbedaan inang, terutama untuk pemenuhan kebutuhan makan, mating/kawin.

 

Proses spesiasi tidak Simpatri (Asimpatrik)

Spesiasi tidak simpatri adalah proses spesiasi yang terdapat dalam area geografi yang berbeda dibandingkan dengan area geografi suatu spesies yang paling berkerabat.

Spesiasi tidak simpatri dapat dibagi tiga, yaitu

1.  spesiasi alopatri (spesiasi yang terjadi di daerah yang berjauhan atau berlainan dari satu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya)

2.  spesiasi parapatri (spesiasi terjadi di daerah yang bersebelahan dengan daerah dari suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya)

3.  spesiasi peripatri (spesiasi yang terjadi di daerah pinggir dari daerah suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya).

 

1)      Spesiasi Alopatrik (Allopatric Speciation)

 

Terjadinya spesiasi alopatrik banyak dibuktikan melalui studi variasi geografi.

·     Spesies yang beranekaragam secara geografis dari seluruh karakter dapat menghalangi pertukaran gen antara spesies simpatrik.

·     Populasi yang terpisah secara geografis dapat terisolasi oleh kemandulan atau perbedaan perilaku dibandingkan dengan populasi yang berdekatan.

·     Populasi yang terisolasi mungkin tidak dapat melakukan interbreeding jika mereka bertemu, karena bentuknya sangat menyimpang (divergent) dan kemudian masuk ke dalam simpatrik tetapi tidak terjadi interbreeding.

·     Spesiasi alopatrik merupakan mekanisme isolasi yang terjadi secara gradual.

·     Contoh bukti perbedaan alopatrik misalnya hewan air tawar menunjukkan keanekaragaman yang besar di daerah pegunungan yang banyak terisolasi dengan sistem sungai.

·     Pada suatu pulau suatu spesies adalah homogen di atas rentang kontinen yang berbeda dalam hal penampilan, ekologi dan perilaku.

·     Contoh spesiasi alopatrik lainnya adalah pembentukan spesies burung finch di Kepulauan Galapagos yang dikemukakan oleh Darwin.

·     Menurut Darwin burung finch berasal dari satu nenek moyang burung yang sama.

Spesiasi alopatrik juga dialami oleh tupai antelope di Grand Canyon.

·     Di mana pada tebing selatan hidup tupai antelope harris (Ammospermophillus harris). Beberapa mil dari daerah itu pada sisi tebing utara hidup tupai antelope berekor putih harris (Ammospermophillus leucurus), yang berukuran sedikit lebih kecil dan memiliki ekor yang lebih pendek dengan warna putih di bawah ekornya.

·     Ternyata di situ semua burung-burung dan organisme lain dapat dengan mudah menyebar melewati ngarai ini, tetapi tidak dapat dilewati oleh kedua jenis tupai ini.

 

2)      Spesiasi parapatrik/ Semi geografik

Jika seleksi menyokong dua alel berbeda yang berdekatan atau parapatrik, frekuensi sudah dapat ditetapkan.

·     Dengan cukupnya seleksi pada suatu lokus yang berkontribusi terhadap isolasi reproduktif, populasi dapat membedakan kepada spesies yang terisolasi secara reproduktif.

·     Zona bastar yang biasanya menandai untuk dapat terjadinya kontak sekunder sebenarnya sudah muncul secara in situ (melalui perbedaan populasi parapatrik dan spesies yang muncul juga parapatrik).

·     Spesiasi Parapatrik merupakan spesiasi yang terjadi karena adanya variasi frekuensi kawin dalam suatu populasi yang menempati wilayah yang sama.

·     Pada model ini, spesies induk tinggal di habitat yang kontinu tanpa ada isolasi geografi.

·     Spesies baru terbentuk dari populasi yang berdekatan.

·     Suatu populasi yang berada di dalam wilayah tertentu harus berusaha untuk beradaptasi dengan baik untuk menjamin kelangsungan hidupnya, dan usaha itu dimulai dengan memperluas daerah ke daerah lain yang masih berdekatan dengan daerah asalnya.

·     Apabila di area yang baru ini terjadi seleksi, maka perubahan gen akan terakumulasi dan dua populasi akan berubah menjadi teradaptasikan dengan lingkungan barunya.

·     Jika kemudian mereka berubah menjadi spesies lain (spesies yang berbeda), maka perbatasan ini akan diakui sebagai zona hibrid.

·     Dengan demikian, dua populasi tersebut akan terpisah, namun secara geografis letaknya berdekatan sepanjang gradient lingkungan.

Di dalam spesiasi parapatrik tidak ada barier ekstrinsik yang spesifik untuk gene flow.

·     Populasi berlanjut, tetapi populasi tidak kawin secara acak, individu lebih mudah kawin dengan tetangganya secara geografis dari pada individu di dalam cakupan populasi yang berbeda.

·     Artinya bahwa individu lebih mungkin untuk kawin dengan tetangganya daripada dengan individu yang ada dalam cakupan

·     Di dalam gaya ini, penyimpangan boleh terjadi oleh karena arus gen dikurangi di dalam populasi dan bermacam-macam tekanan pemilihan ke seberang cakupan populasi.

 

3)      Spesiasi peripatrik

Spesiasi peripatrik : proses spesiasi yang terjadi di daerah pinggir dari daerah suatu spesies yang paling dekat hubungan kekerabatannya.

·     Suatu organisme memiliki kisaran toleransi tertentu, akibatnya jenis tersebut akan menempati daerah tertentu.

·     Semakin jauh dari pusat penyebarannya, maka lingkungannya pun makin berbeda.

·     Dengan demikian spesies yang menempati daerah tersebut akan semakin berbeda dengan spesies yang menempati pusat.

·     Dengan demikian, interaksi antara populasi tersebut dengan populasi satu spesiesnya menjadi sangat terbatas.

SINTESA PROTEIN SIMPLE

Pengertian Sintesis Protein

• Protein adalah suatu polipeptida yang terdiri dari rantai panjang asam amino yang merupakan hasil dari sintesis kode berupa informasi genetik dari DNA. Protein di dalam tubuh terbentuk melalui mekanisme yang disebut dengan sintesis protein.
• Sintesis protein adalah proses pembentukkan protein yang melibatkan DNA sebagai sumber materi genetik pengkode berbagai asam amino yang akan diolah menjadi rantai polipeptida.
• DNA merupakan sumber materi genetik yang terdapat di dalam nukleus, namun untuk melakukan proses sintesis proteinnya dilakukan di ribosom, untuk itu diperlukan perantara, yaitu RNA agar sintesis protein dapat berlangsung.
• Sintesis protein dikenal dengan istilah Dogma Sentral, yaitu rangkaian proses molekul DNA menjadi RNA, kemudian RNA menjadi protein.
• Sebelum masuk kedalam tahapan sintesis protein, akan dibahas terlebih dahulu mengenai struktur DNA dan RNA yang merupakan sumber materi genetik yang berperan dalam mengkode informasi untuk melakukan sintesis protein.

Perbedaan Struktur DNA dengan RNA

Replikasi DNA

Replikasi DNA adalah proses penggandaan DNA baru dari untaian DNA yang telah ada sebelumnya. Kode genetik (kodon) pada DNA yang dibawa dan dicetak akan membentuk RNA sebagai sumber informasi genetik untuk memulai sintesis protein.

Proses atau tahapan replikasi DNA, yaitu:

1. Ikatan Hidrogen DNA kromosomal diputus oleh enzim helikase dari arah 3’ ke 5’.
2. DNA polymerase kemudian mulai membentuk salinan DNA baru dari titik P (promotor) ke T (terminator).
3. Leading strands adalah rantai berarah 3’ ke 5’ dimana replikasi DNA terus berjalan atau tidak terputus. Sedangkan, Lagging strands adalah rantai berarah 5’ ke 3’ dimana replikasi DNA terputus.
4. Rantai yang mengalami lagging strands menghasilkan fragmen yang terputus-putus. Fragmen ini disebut dengan fragmen okazaki.
5. Fragmen okazaki kemudian diperbaiki oleh enzim ligase untuk membentuk DNA baru.
6. Maka terbentuklah DNA baru hasil replikasi dari DNA kromosomal

ini Proses penggandaan tidak berhubungan dengan Sintesis Protein

 

Ini Proses Pembukaan Rantai DNA ketika Mau mengganda maupun mau Sintesis Protein

 

URUTAN SINTESIS PROTEIN

• Proses sintesis protein dimulai ketika ikatan hidrogen DNA hasil replikasi dipecah atau diputus oleh enzim RNA polymerase. 
• Kemudian rantai DNA tersebut dikode oleh mRNA. 
• Sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yaitu transkripsi yang dilanjutkan dengan translasi.

A. Transkripsi

Transkripsi adalah proses penyalinan informasi DNA kepada mRNA. Proses ini terjadi di dalam nukleus dan dikatalisasi oleh enzim RNA polymerase. Transkripsi hanya terjadi pada satu untai rantai DNA yang mengandung kelompok gen tertentu saja.

Terdapat beberapa tahapan pada proses transkripsi, yaitu:

 



1. Inisiasi (Permulaan) Transkripsi
 

Tahapan inisiasi, yaitu sebagai berikut:

1. RNA polymerase melekat pada daerah promoter atau pangkal transkripsi untuk memulai transkripsi.
2. RNA polymerase kemudian berikatan dengan kumpulan protein sehingga membentuk kompleks inisiasi transkripsi.
3. RNA polymerase membuka untaian rantai ganda DNA.

2. Elongasi (Pemanjangan) Transkripsi
Tahapan elongasi, yaitu sebagai berikut:

1. Setelah rantai ganda DNA terbuka, RNA polymerase kemudian meyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5’ ke 3’ sesuai dengan pasangan basa nitrogennya sehingga terjadi pemanjangan RNA.
2. RNA akan membentuk pasangan basa Adenin (A) dengan Urasil (U).

3. Terminasi (Pengakhiran) Transkripsi
Tahapan terminasi, yaitu sebagai berikut:

1. Terminasi terjadi pada daerah terminator. Daerah ini memiliki urutan DNA yang berfungsi untuk menghentikan proses transkripsi.
2. Rantai DNA menyatu kembali kemudian RNA polymerase dan mRNA yang telah terbentuk akan terlepas dari DNA. mRNA (Messenger RNA), merupakan RNA yang mengandung kode genetik (kodon) hasil transkripsi basa nitrogen pada DNA yang menjadi cetakan untuk menjadi urutan asam amino polipeptida yang mengkode suatu protein tertentu.
3. Kemudian mRNA akan keluar dari inti sel melalui pori-pori nukleus dan masuk ke dalam sitosol.

B. Translasi

• Translasi adalah sintesis polipeptida dari mRNA untuk menentukan urutan-urutan asam amino yang akan membentuk suatu protein. 
• Translasi terjadi di ribosom. 
• Pada tahap ini, sel harus menerjemahkan kode gentik atau kodon. 
• Kodon adalah tiga nukleotida pada urutan mRNA yang dapat diterjemahkan menjadi urutan asam amino. 
• Urutan asam amino akan mengkode suatu protein spesifik.

Terdapat beberapa tahapan pada proses translasi, yaitu:

1. Inisiasi (Permulaan) Translasi

1. Ujung mRNA yang telah keluar dari nukleus akan berikatan dengan ribosom unit kecil melalui bantuan GTP dan enzim. Peristiwa tersebut disebut dengan kodon inisiasi
2. Kodon inisiasi tersebut adalah AUG. Kodon AUG memberikan sinyal untuk memulai proses translasi.
3. Kemudian, tRNA (transfer RNA) antikodon UAC yang membawa asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi AUG. tRNA antikodon UAC merupakan komplementer dari kodon AUG. tRNA sendiri berfungsi untuk mengantarkan informasi genetik mRNA dari sitoplasma menuju ribosom untuk disusun menjadi protein.

 

INISIASI TRANSLASI

2. Elongasi (Pemanjangan) Translasi

1. Kodon yang dibawa oleh mRNA akan diterjemahkan satu persatu menjadi asam amino.
2. asam amino berikutnya akan ditambahkan satu persatu-satu dari asam amino pertama (metionin).
3. Asam amino pertama (metionin) segera lepas dari ribosom, tRNA kembali ke sitoplasma untuk mengulangi fungsinya. tRNA berikutnya datang untuk berpasangan dengan kodon mRNA berikutnya.
4. Setelah itu masing-masing asam amino akan digabungkan oleh tRNA.
5. Gabungan asam amino tersebut akan membentuk rantai polipeptida yang dikatalisasi oleh rRNA. rRNA (ribosomal RNA) terdapat pada ribosom sub unit besar yang berfungsi sebagai enzim pembentuk ikatan peptida yang menyambungkan polipeptida-polipeptida antar asam amino.

 

 

ELONGASI - TRANSLASI 

3. Terminasi (Pengakhiran) Translasi

1. Proses translasi berakhir ketika salah satu kodon stop mRNA (UAA, UAG, dan UGA) melekat pada ribosom.
2. Polipeptida atau protein yang terbentuk akan terlepas dari ribosom dan terjadi pelepasan sub unit ribosom menjadi sub unit besar dan kecil.
3. Protein yang telah disintesis mengalami proses post-translasi. Pada tahap ini, protein dapat berikatan dengan karbohidrat atau dipecah kembali menjadi beberapa polipeptida.

 

DAFTAR PUSTAKA

• Campbell, N. (2005). Biology. Ninth Edition. California: The Benjamin/Cimmings Publishing Company, Inc.
• Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008). Biologi Jilid 1 Ed. 8. Jakarta: Erlangga.
• Mader, S.S. (1998). Biology. 6th Edition. New York: The McGraw-Hill Companies.
• Raven & Johnson. (1996). Biology. Fourth Edition. New York: WBC/McGraw-Hill Companies, Inc.
• Purnomo, Sudjno, Trijoko, & S Hadisusanti. (2009). Biologi : Kelas XI untuk SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional