EVOLUSI BIOLOGI: TEORI, PROSES, BUKTI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The evolusi biologi adalah perubahan dalam sifat-sifat kumpulan organisma dalam perjalanan generasi. Kumpulan organisma spesies yang sama dikenali sebagai "populasi biologi."

Pada dasarnya, teori evolusi neo-Darwin moden mengatakan bahawa evolusi terdiri daripada perubahan bentuk kehidupan secara beransur-ansur. Ia bermula - mungkin - dengan molekul dengan kemampuan untuk meniru dirinya kira-kira 3.5 bilion tahun yang lalu.

Sumber: chensiyuan

Dari masa ke masa, percabangan keturunan berlaku dan spesies baru dan pelbagai muncul. Mekanisme untuk perubahan evolusi ini adalah pemilihan semula jadi dan penyimpangan gen.

Biologi evolusi bertujuan untuk memahami asal usul kepelbagaian biologi dan bagaimana ia dikekalkan. Oleh kerana ia adalah pusat sains dalam biologi, umumnya dianggap sebagai pemikiran penyatuan, yang mengintegrasikan berbagai disiplin ilmu biologi.

Kekayaan penyatuan biologi evolusi ini ditandai dalam ungkapan terkenal Theodosius Dobzhansky: "tidak ada yang masuk akal dalam biologi, kecuali dalam terang evolusi."

Hari ini, biologi evolusi telah menikmati semua kemajuan dalam sains, yang memungkinkan pembinaan semula filogeni menggunakan banyak watak molekul dan analisis statistik yang kuat.

Apakah proses evolusi?

Evolusi adalah istilah yang berasal dari akar bahasa Latin yang berkembang, yang diterjemahkan menjadi terungkap atau mengungkapkan potensi tersembunyi. Hari ini, evolusi kata hanya menimbulkan perubahan. Ini mungkin merupakan sebahagian dari leksikon harian kita untuk merujuk kepada perubahan pada objek atau seseorang.

Walau bagaimanapun, evolusi biologi merujuk kepada perubahan dalam kumpulan organisma melalui peredaran generasi. Definisi umum evolusi ini digunakan oleh Futuyma (2005). Penting untuk diperhatikan bahawa organisma sebagai individu tidak berkembang, sementara kumpulan organisma berlaku.

Dalam biologi, kumpulan individu dari spesies yang sama yang wujud bersama dalam masa dan ruang disebut populasi. Agar perubahan dalam populasi dianggap evolusi, ia mesti diturunkan dari satu generasi ke generasi yang lain melalui bahan genetik.

Teori evolusi saintifik

Sejak zaman berzaman, manusia telah merasakan rasa ingin tahu yang mendalam mengenai asal usul kehidupan dan kewujudan kepelbagaian yang sangat besar yang terdapat pada makhluk organik.

Oleh kerana naturalis Britain Charles Darwin (1809-1882) mempunyai kesan yang signifikan terhadap perkembangan sains ini, kita akan mengkaji teori-teori yang dikemukakan sebelum dan sesudah sumbangannya.

Sebelum Darwin: penciptaan dan kebolehubahan spesies

Sebelum Darwin, para naturalis dan saintis lain dicirikan oleh pemikiran kreasionis mengenai asal usul spesies.

Penglihatan esensialis ditangani, di mana setiap spesies mempunyai intipati yang tidak dapat diubah dan variasi yang kami perhatikan dalam kumpulan hanya disebabkan oleh ketidaksempurnaan makhluk. Konsep ini ditangani pada zaman Plato dan Aristoteles.

Kemudian, orang Kristian mula menafsirkan petikan Alkitab secara harfiah, memahami bahawa makhluk organik diciptakan dalam satu peristiwa oleh entiti ghaib. Konsepsi ini tidak membenarkan perubahan spesies dari masa ke masa, kerana mereka telah diciptakan di bawah kesempurnaan ilahi.

Pada abad ke-18, tujuan para naturalis adalah mengkatalog rancangan ilahi yang Tuhan ciptakan. Sebagai contoh, Linnaeus meletakkan asas untuk taksonomi semasa dengan mengikuti pemikiran ini.

Kemudian pandangan ini dicabar oleh pelbagai pemikir. Teori pra-Darwin yang paling relevan pada masa itu dirumuskan oleh Jean Baptiste Lamarck. Baginya, setiap spesies berasal secara individu melalui generasi spontan dan mampu "maju" atau bertambah baik dari masa ke masa.

Salah satu prinsip yang paling relevan yang dibentuk oleh Lamarck adalah pewarisan watak yang diperoleh. Ahli naturalis ini percaya bahawa sifat-sifat berbeza yang kita perolehi sepanjang hidup kita dapat diturunkan kepada keturunan kita.

Sebagai contoh, menurut pandangan Lamarkian, seorang pembina badan yang bekerja keras semua kumpulan ototnya, harus mempunyai anak dengan otot yang maju. Prinsip yang sama berlaku dengan penggunaan organ.

Sumbangan Darwin dan Wallace terhadap biologi evolusi: pemilihan semula jadi

Nama Charles Darwin muncul dalam kebanyakan teks biologi, tanpa mengira kepakarannya. Darwin merevolusikan biologi, dan sains secara umum, pada tahap yang luar biasa - setanding, misalnya, dengan sumbangan Newton.

Pada masa mudanya, Darwin mempertahankan pemikiran yang setia pada ajaran alkitabiah. Namun, disertai oleh pemikiran agama, Darwin menyatakan minatnya terhadap ilmu-ilmu alam, itulah sebabnya dia mengepung dirinya dengan pemikiran ilmiah yang paling cemerlang ketika ini.

Perjalanan di Beagle

Kehidupan Darwin bergilir ketika pada usia dini dia memulai perjalanan dengan kapal HMS Beagle, sebuah kapal Inggeris yang akan menjelajahi berbagai wilayah di Amerika Selatan. Setelah perjalanan yang berlangsung selama beberapa tahun, Darwin mengamati dan mengumpulkan kepelbagaian fauna dan flora Amerika Selatan yang sangat besar.

Berkat keadaan kewangannya yang optimum, Darwin dapat mendedikasikan hidupnya secara eksklusif untuk pekerjaannya dalam sains biologi. Setelah bertafakur luas - dan juga ceramah mengenai ekonomi - Darwin menghasilkan teorinya mengenai pemilihan semula jadi.

Pemilihan semula jadi adalah idea yang mudah dan kuat, menjadi mekanisme evolusi yang penting - walaupun bukan satu-satunya, seperti yang akan kita lihat kemudian.

Idea ini tidak disimpulkan oleh Darwin semata-mata. Seorang naturalis muda bernama Alfred Wallace secara bebas menghasilkan idea yang serupa. Wallace berkomunikasi dengan Darwin, dan keduanya bersama-sama mengemukakan teori evolusi dengan pemilihan semula jadi.

Asal spesies

Kemudian, Darwin mengemukakan karya agungnya: "The Origin of Species", yang mengungkap teorinya secara terperinci dan dengan bukti yang kukuh. Buku ini mempunyai enam edisi yang digarap oleh Darwin sepanjang hayatnya.

Teori pemilihan semula jadi berpendapat bahawa jika terdapat beberapa variasi yang berguna dan dapat diwariskan dalam populasi individu, maka akan ada perbezaan pembiakan antara pemilik ciri tersebut. Ini akan cenderung menghasilkan lebih banyak keturunan, sehingga meningkatkan frekuensi sifat dalam populasi.

Selanjutnya, Darwin juga mengusulkan keturunan bersama: semua spesies telah berubah pada masa evolusi dari nenek moyang bersama. Oleh itu, semua makhluk organik dapat diwakili dalam pohon kehidupan yang hebat.

Selepas Darwin: Neo-Darwinisme dan Sintesis

Sejurus selepas penerbitan "The Origin", kontroversi besar tercetus di kalangan saintis paling penting pada masa itu. Namun, seiring bertahun-tahun, teori ini diterima secara beransur-ansur.

Terdapat ahli biologi yang tidak pernah menerima idea-idea Darwin, sehingga mereka menghasilkan teori evolusi mereka sendiri, hari ini hampir sepenuhnya tidak dipercaya. Contohnya ialah neo-Lamarkism, orthogenesis, dan mutationism, antara lain.

Antara 30-an dan 40-an semua teori anti-Darwin dibuang dengan munculnya sintesis evolusi. Ini terdiri daripada penyatuan idea-idea Darwin dengan sumbangan serangkaian ahli genetik dan ahli paleontologi seperti Fisher, Haldane, Mayr, dan Wright, antara lain.

Sintesis berjaya menyatukan teori evolusi dengan prinsip genetik yang betul, kerana salah satu kesukaran yang harus dialami oleh Darwin semasa bekerja adalah ketidaktahuan gen sebagai zarah keturunan.

Bukti evolusi: hanya teori?

Hari ini, evolusi biologi adalah fakta yang disokong oleh bukti yang kukuh dan banyak. Walaupun ahli biologi tidak meragui kebenaran prosesnya, dalam kehidupan seharian kita mendengar bahawa evolusi adalah "hanya teori" - dengan konotasi pejoratif.

Kesalahpahaman ini berpunca dari kenyataan bahawa istilah "teori" mempunyai makna yang berbeza dalam sains dan dalam kehidupan seharian. Bagi kebanyakan orang, teori adalah ramalan yang tidak pasti mengenai fakta, yang dicirikan oleh landasan yang lemah. Bagi seorang saintis, teori adalah badan idea yang koheren dan tersusun dengan betul.

Mengikuti susunan idea ini, kita dapat menyimpulkan bahawa evolusi adalah fakta, dan ada mekanisme untuk menerangkannya, seperti teori pemilihan semula jadi. Bukti yang paling luar biasa dari proses evolusi adalah berikut.

Homologi

Dua proses atau struktur adalah homolog jika sifat tersebut diwarisi secara langsung dari nenek moyang bersama. Dalam biologi evolusi, homologi adalah titik asas, kerana mereka adalah satu-satunya ciri yang memungkinkan kita untuk membina semula hubungan keturunan-keturunan antara kumpulan.

Homologi morfologi

Contoh homologi yang sangat terkenal adalah tulang anggota badan tetrapod. Mari kita ambil tiga haiwan yang berbeza dalam cara pergerakan mereka untuk memahami mengapa homologi adalah bukti kuat mengenai proses evolusi: manusia, ikan paus, dan kelawar.

Ketiga-tiga kumpulan ini mempunyai rancangan struktur dasar di kaki depan mereka, kerana mereka mewarisinya dari nenek moyang bersama. Artinya, tetrapod nenek moyang memiliki humerus, diikuti oleh jari-jari dan ulna, dan akhirnya serangkaian phalanx.

Tidak ada sebab fungsional mengapa tiga haiwan dengan gaya hidup yang berbeza harus mempunyai rencana tulang yang sama di anggota badannya.

Sekiranya kehidupan dirancang, tidak ada alasan untuk membangun organisme akuatik, terbang, dan darat dengan rencana yang sama. Tidak ada jurutera - tidak kira seberapa berpengalaman - yang akan mencipta organisme terbang dan berenang dengan cara yang sama.

Kaedah yang paling logik untuk menjelaskannya adalah dengan keturunan yang sama. Ketiganya mewarisi rancangan struktur ini dari nenek moyang dan menjalani modifikasi adaptif yang kita lihat hari ini: sayap, sirip, dan lengan.

Homologi molekul

Homologi tidak terhad kepada ciri anatomi makhluk hidup. Mereka juga dapat dibuktikan pada tahap molekul. Maklumat genetik makhluk hidup disimpan dalam DNA dan diterjemahkan dalam bentuk kembar tiga: tiga nukleotida sesuai dengan satu asid amino.

Homologi molekul sejagat adalah membaca kod genetik ini, kerana hampir semua makhluk organik menggunakan bahasa ini - walaupun terdapat pengecualian yang sangat spesifik.

Rekod fosil

Ketika Darwin mengemukakan teorinya mengenai pemilihan semula jadi, dia berpendapat bahawa semua bentuk peralihan beransur-ansur tidak ada dalam catatan fosil kerana tidak lengkap. Sebaliknya, penentang idea Darwin melihat ketidakterusan catatan sebagai bukti menentang teori tersebut.

Kita mesti ingat bahawa proses fosilisasi makhluk organik adalah kejadian yang tidak mungkin, ditambah dengan kemungkinan spesimen dijumpai dalam keadaan baik. Atas sebab-sebab ini, kurang dari 1% dari semua bentuk yang pernah ada dinyatakan dalam catatan fosil.

Walaupun begitu, fosil yang diawet dengan baik telah dijumpai yang berfungsi sebagai "jendela masa lalu". Salah satu yang paling terkenal adalah Archeopteryx. Dalam fosil ini, ciri antara reptilia dan burung menonjol. Begitu juga, kita mempunyai beberapa fosil hominid yang memungkinkan kita membina semula evolusi manusia.

Beberapa teori alternatif telah diusulkan untuk menjelaskan diskontinuiti daftar, seperti teori keseimbangan.

Biogeografi

Walaupun evolusi disokong oleh bukti dari banyak cabang pengetahuan, biogeografi inilah yang meyakinkan Darwin akan kebenaran proses evolusi.

Pembahagian organisma hidup di planet bumi tidak homogen, dan banyak aspek dari corak ini dapat dijelaskan oleh teori evolusi - dan bukan dengan hipotesis penciptaan khas.

Semasa kita meneliti fauna pulau lautan (unsur terpencil yang tidak pernah bersentuhan dengan daratan), kita dapati komposisi spesiesnya sangat aneh. Sebagai contoh, ini dapat dilihat di pulau-pulau yang terletak di Atlantik Utara, yang disebut Kepulauan Bermuda.

Vertebrata (bukan laut) yang berasal dari kawasan ini sangat sedikit, terutama burung, kelelawar yang bermigrasi, dan kadal, antara lain. Sebilangan spesies ini menunjukkan hubungan yang signifikan dengan fauna Amerika Utara. Sebahagian yang lain, endemik di pulau ini dan tidak dijumpai di wilayah lain.

Corak pengedaran ini sesuai dengan proses evolusi, kerana kawasan ini secara khusus dijajah dengan haiwan yang mampu terbang dan menyebarkan jarak yang jauh.

Evolusi dalam tindakan: contoh evolusi

Kesalahpahaman lain dalam biologi evolusi adalah bahawa ia berkaitan dengan proses yang sangat perlahan.

Walaupun benar bahawa untuk mendapatkan penyesuaian yang kompleks seperti rahang atau mata yang kuat dengan penglihatan yang sangat baik, kita harus menunggu beberapa juta tahun, ada proses evolusi tertentu yang dapat kita amati dengan mata kita sendiri dalam jangka waktu yang agak singkat.

Selanjutnya kita akan menganalisis kes ngengat Biston betularia sebagai contoh evolusi dalam tindakan. Kemudian kita akan membincangkan ketahanan terhadap antibiotik dan racun perosak, contoh evolusi lain yang dapat kita perhatikan dalam jangka masa yang singkat.

Melanisme industri dan

Salah satu contoh yang paling menonjol dalam biologi evolusi ialah melanisme industri. Fenomena ini didokumentasikan semasa revolusi industri dan berjaya menjalin hubungan antara variasi pewarnaan rama-rama Biston betularia dan pencemaran habitatnya.

Ngengat itu mempunyai dua morfologi: satu cahaya dan satu gelap. Sebelum pencemaran, varian yang dominan adalah ngengat ringan, mungkin kerana ia bertengger di kulit pohon birch yang ringan dan tidak dapat disedari oleh pemangsa yang berpotensi - burung.

Dengan munculnya revolusi industri, pencemaran meningkat ke tahap yang ketara. Kulit pokok mula mengambil warna yang semakin gelap dan ini menghasilkan perubahan frekuensi varian cahaya dan gelap rama-rama.

Ngengat gelap adalah varian yang dominan untuk sementara waktu, kerana ia lebih baik bersembunyi di kulit hitam.

Seterusnya, program pembersihan alam sekitar dilaksanakan yang membantu mengurangkan pencemaran alam sekitar. Berkat kecekapan program ini, pokok-pokok mula memperoleh semula warna ciri semula jadi mereka.

Seperti yang kita dapat meneka, frekuensi ngengat berubah lagi, varian yang jelas menjadi yang dominan. Oleh itu, proses evolusi didokumentasikan dalam jangka masa 50 tahun.

Mekanisme evolusi

Evolusi biologi adalah proses yang melibatkan dua langkah: penjanaan variasi dan kemudian pembiakan variasi pembezaan, baik dengan pemilihan semula jadi atau oleh aliran genetik. Atas sebab ini, istilah pemilihan semula jadi dan evolusi tidak boleh digunakan secara bergantian - kerana tidak.

Dari perspektif genetik populasi, evolusi adalah perubahan frekuensi alel dari masa ke masa dalam populasi. Oleh itu, daya yang mengubah frekuensi alel adalah pemilihan, drift, mutasi, dan migrasi.

Pilihan semulajadi

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, sumbangan terbesar Darwin terhadap biologi adalah mengusulkan teori pemilihan semula jadi. Ini telah disalahtafsirkan dan disalahartikan oleh media, dengan mengaitkannya dengan frasa yang salah seperti: "survival of the fittest."

Syarat untuk pemilihan semula jadi berlaku

Pemilihan semula jadi adalah idea mudah, dengan hasil yang luar biasa. Sekiranya sistem memenuhi ciri-ciri berikut, ia akan berkembang - tidak dapat dielakkan - melalui pemilihan semula jadi:

Aplikasi Biologi Evolusi

Biologi evolusi mempunyai sejumlah aplikasi, baik untuk perubatan, pertanian, biologi pemuliharaan, dan untuk disiplin lain.

Ubat

Teori evolusi adalah sains penting dalam bidang perubatan. Sebagai contoh, ini memungkinkan kita untuk meramalkan hasil penggunaan antibiotik tanpa pandang bulu untuk rawatan penyakit berjangkit.

Apabila kita menggunakan antibiotik secara tidak perlu atau tidak menyelesaikan rawatan perubatan, kita akan menghilangkan varian yang tidak tahan, tetapi individu yang tahan akan meningkatkan frekuensi mereka dalam populasi bakteria.

Pada masa ini, isu ketahanan bakteria terhadap kebanyakan antibiotik adalah topik yang menjadi perhatian dan perhatian global. Meningkatkan kesedaran mengenai penggunaan antibiotik adalah salah satu cara untuk mengurangkan komplikasi ini.

Sebagai contoh, bakteria Staphylococcus aureus biasa terjadi di bilik operasi dan menyebabkan jangkitan pada pesakit semasa pembedahan.

Hari ini, bakteria tahan sepenuhnya terhadap sejumlah antibiotik, seperti penisilin, ampisilin, dan ubat-ubatan yang berkaitan. Walaupun antibiotik baru telah dihasilkan untuk menangkalnya, ubat-ubatan tersebut kurang dan kurang berkesan.

Krisis penentangan adalah salah satu contoh evolusi yang paling dramatik, yang dapat kita amati dengan mata kita sendiri, jadi ini juga berfungsi sebagai bukti proses evolusi.

Pertanian dan Ternakan

Prinsip evolusi yang sama dapat diekstrapolasi dengan penggunaan racun perosak untuk penghapusan perosak, pada tanaman dengan kepentingan ekonomi yang signifikan. Sekiranya jenis racun perosak yang sama digunakan untuk masa yang lama, kami akan menyukai peningkatan varian tahan.

Begitu juga, petani berusaha untuk mendapatkan haiwan "terbaik" yang memaksimumkan pengeluaran (susu, daging, dll). Peladang ini memilih individu yang mereka anggap paling berguna dari segi praktikal. Seiring dengan berlalunya generasi, individu semakin menyerupai apa yang diinginkan oleh manusia.

Proses pemilihan buatan manusia ini menyerupai pemilihan semula jadi, dari segi perbezaan pembiakan. Dengan perbezaan yang ketara bahawa secara semula jadi tidak ada entiti pilihan.

Biologi pemuliharaan

Mengenai masalah pemuliharaan, memahami fenomena seperti "kemacetan" dan penurunan kecergasan yang disebabkan oleh pembiakan memungkinkan untuk menghindarinya dan menghasilkan rancangan pemuliharaan yang meningkatkan kecergasan dan menjaga penduduk "sihat".

Rujukan

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologi: sains dan alam semula jadi. Pendidikan Pearson.
2. Darwin, C. (1859). Mengenai asal usul spesies melalui pemilihan semula jadi. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisis evolusi. Dewan Prentice.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolusi. Sinauer.
5. Dewan, BK (Ed.). (2012). Homologi: Asas hierarki biologi perbandingan. Akhbar Akademik.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip Zoologi Bersepadu. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi perbandingan, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusi. Akhbar Akademik.
9. Losos, JB (2013). Panduan Princeton untuk evolusi. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Biologi Campbell. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Ensiklopedia evolusi. Penerbitan Infobase.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biologi: Sains Dinamik. Pendidikan Nelson.
13. Soler, M. (2002). Evolusi: asas Biologi. Projek Selatan.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: konsep dan aplikasi tanpa fisiologi. Pembelajaran Cengage.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: dari mengesan corak hingga menentukan proses dan mekanisme evolusi. Sains, 331 (6020), 1032-1035.