E-MODUL PEMBELAJARAN BIOLOGI UMUM

Tabel 12.2 Contoh produk bioteknologi konvensional dalam sektor pangan

Produk Mikroorganisme

Yogurt Streptococcus thermophillus dan Lactobasilus bulgaricus.

Keju Pripioni bacterium (untuk keju keras), Penicilium roqueforti (untuk
keju setengah lunak), dan Penicilium camemberti (untuk keju keras

Mentega Streptococcus lactis

Tapai atau tape Saccharomyces cerevisiae

Tempe dan Tempe memanfaatkan jamur Rhizopus sp., oncom hitam dibuat dari
oncom fermentasi ampas tahu menggunakan jamur Neurospora crassa,
sedangkan oncom hitam dibuat dari fermentasi bungkil kacang
tanah menggunakan jamur Rhizopus oligosporus.

Roti Saccharomyces cerevisiae

Kecap dan tauco jamur Aspergilus soyae dan Aspergilus wentii, sedangkan tauco
terbuat dari kedelau yang ditambai bakteri Aspergilus oryzae

Nata de Coco Acetobacter xylinum

Acar dan Bakteri-bakteri seperti Lactobacillus sp., Streptococcus sp.,
Asinan dan Pediococcus sp.,

Minuman jamur Saccharomyces
berakohol

Sufu atau Keju Actinomucor elegans, Mucor hiemalis, Mucor salvaticus, Mucor

Kedelai sufu, dan Mucor substilissimus

Tempe Bakteri Pseudomonas cocovenenans
Bongkrek

Bioteknologi konvensional dalam bidang pertanian, seperti hidroponik yang
merupakan teknik budidaya dengan menggunakan air, yang ditambahkan nutrisi yang
dibutuhkan oleh tanaman serta dalam bidang kesehatan dan pengobatan misalnya
antibiotic penisilin yang diisolasi dari bakteri atau jamur.

Bioteknologi konvensional memiliki beberapa keunggulan dibanding dengan
bioteknologi modern yaitu relatif mudah untuk diterapkan karena tidak memerlukan
adanya rekayasa genetik yang membutuhkan banyak perlakuan dan kompleks dan

430

pengaruh janga panjangnya sudah dapat Tempe bisa mengatasi penyakit
diperkirakan atau diketahui, karena praktik maag, karena tempe mengandung
yang digunakan cukup sederhana dan telah protein dan senyawa anti inflamasi
berjalan cukup lama. atau anti peradangan. Protein yang
terkandung di dalam tempe bisa
Bioteknologi konvensional memiliki langsung diserap oleh tubuh karena
banyak kekurangan, khusunya dalam hal sudah terlebih dahulu dicerna oleh
efisiensi dan efektifitas. Tidak adanya jamur pada tempe. Kapang (jamur)
perbaikan genetis yang terarah, hasil dari yang dihasilkan oleh ragi tempe
kerja mikroba tidak mutlak selalu konsisten bisa mengubah protein kompleks
dari segi kualitas, memerlukan waktu yang kacang kedelai karena adanya
relative dan seringkali belum mampu untuk perubahan-perubahan kimia pada
memecahkan masalah yang kompleks misalnya protein, karbohidrat, serta lemak.
dalam system budidaya

2. Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern merupakan

bioteknologi mutakhir yang

memanfaatkan rekayasa makhluk hidup Gambar 12.5 Glowing fish, ikan dengan rekayasa
berupa rekayasa genetik sehingga genetik sebagai indikator pencemaran)
dihasilkan makhluk hidup transgenic (Sumber: https://id.pinterest.com)

yaitu organisme yang urutan genetiknya

telah dimanupulasi sehingga memilki sifat menguntungkan yang dikehendaki..

Bioteknologi modern ditunjang oleh bidang ilmu genetika molecular, mikrobiologi dan

biologi sel serta berbagai ilmu lainnya.

Terdapat banyak kelebihan dari bioteknologi modern yaitu: adanya perbaikan

genetic yang dilakukan secara terarah, dapat mengatasi masalah ketidaksesuaian

431

genetik, dapat menghasilkan organisme dengan sifat baru dari organisme lama yang

lebih menguntungkan, mempesingkat waktu perkembangan suatu galur, dan mengatasi

berbagai kendala budidaya dan meningkatkan kualitas tanaman.

Kekurangan dari praktik bioteknologi modern yaitu umumnya relatif mahal karena

menggunakan berbagai alat dan bahan yang canggih, serta efek jangka panjang yang

masih tidak terlalu diketahui seperti misalnya adanya organisme nontarget yang menjadi

terdampak, atau perubahan dari tanaman transgenic dalam jangka panjang tersebut.

Tabel 12.3 Produk bioteknologi modern

No. Contoh bioteknologi modern Keterangan

1 Tanaman transgenic tahan hama Tumbuhan yang dibuat dengan rekayasa

genetic, yaitu menyisipkan gen dari spesies

tertentu misalnya gen cry dari bakteri

bacillus thuringiensis untuk mengatasi hama

Lepidoptera

2 Antibodi monoclonal Membuat suatu antibody dari hasil fusi 2
3 Hormon insulin sel, misalnya dari sel penghasilantibodi dan
sel kanker. Teknik ini juga dikenal sebagai
hibridoma

Perbanyakn hormone insulin penting untuk
mengatasai kelainan pada penderita seperti
diabetes mellitus. Hormon insulin dibuat
dengan cara menyisipkan gen penghasil
insulin kedalam plasmid bakteri sehingga
bisa diekspresikan dan dan dipanen dalam
jumlah yang banyak.

4 Terapi genetic Terapi genetik dilakukan dengan cara
mengubah susunan genetic penyebab cacat
pada organisme, atau dengan perantara
vector yang telah direkayasa susunan
genetiknya agar menjadi agen yang
membantu kesembuhan atau menghilangkan
sel yang memiliki gen cacat

5 Hewan transgenic Hewan transgenic memiliki banyak ragam
432 peruntukan tergantung hal yang
dikehendaki, misalnya hewan yang mampu
menjadi indicator pencemaran suatu agen
pencemar, contoh ikan zebra yang disisipi

No. Contoh bioteknologi modern Keterangan
6 Hormon Bovine Somatotrofin gen gf (green fluoreseen) yang mampu
7 Vaksin berpendar ketika air disekelilingnya
8 Interferon tercemar logam timbal.
Memacu produksi hormone bovine
somatotrofin dengan melakukan rekayasa
genetic, sehingga sapi dapat menghasilkan
susu walau belum melewati periode
melahirkan
Vaksin dihasilkan dari rekayasa genetic dari
berbagai galur pathogen seperti virus.
Contoh vaksin malaria yang dibuat dengan
melakukan rekayasa genetic dengan
memanfaatka DNA virus cacar air
Interferon merupakan senyawa kimia yang
berfungsi melawan infeksi virus.
Perbanyakan interferon memanfaatkan
plasmid sebagai vector, dengan cara
menyisipkan gen penyandi interferon.

a. Hibridoma
Bioteknologi modern telah membuka tiap pintu untuk kemungkinan memproduksi

antibodi dengan lebih efisien, lebih spesifik dan dalam jumlah yang jauh lebih besar.
Dengan penggabungan dua tipe sel, produksi antibodi dari limfosit á dan sel kanker
yang seakan-akan hidup abadi dari mencit, para ilmuwan menemukan, bahwa hasil sel
bastar yang disebut hibridoma, dapat mensekresikan antibodi yang homogen dalam
jumlah besar

433

Gambar 12.6 Proses pembuatan hibridoma
(Sumber: https://www.aktifbelajar.com )

Masing-masing hibridoma mempunyai kemampuan untuk tumbuh tidak terbatas dalam
kultur sel. Jadi dapat mensuplai antibodi yang spesifik "monoklonal' dalam jumlah yang
hampir tidak terbatas. Dengan membuat mencit kebal dengan antigen spesifik, peneliti
dapat menciptakan dan menyeleksi hibridoma untuk memproduksi kultur antibodi
monoklonal spesifik yang diharapkan.

Jadi bioteknologi telah memberikan jalan untuk menciptakan galur murni antibodi
yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi protein kompleks dan molekul-molekul
makro. Antibodi monoklonal merupakan alat yang berkemampuan besar dalam analisis
molekuler, dan penggunaannya untuk mendeteksi penyebab penyakit seperti bakteri,
virus yang menyebar dengan cepat. Di luar penggunaan untuk diagnostik, teknologi
hibridoma menunjukkan harapan untuk imunopurifikasi senyawa, pembuatan deskripsi
dan penggunaannya dalam terapi. Imunopurifikasi adalah suatu teknik yang kuat untuk
memisahkan molekul-molekul besar yang kompleks dari campuran molekul-molekul, baik
yang tidak berkerabat, maupun yang berkerabat dekat.

Fusi sel menggabungkan seluruh kandungan genetik dua sel, mengahasilkan sel
bastar yang sering mengekspresikan sifat-sifat pembawaan tertentu dari kedua sel
induknya. Sel-sel induk dapat berasal dari jenis yang berbeda atau dari tipe yang
berbeda dari jenis yang sama. Biasanya fusi terjadi dengan perantaraan senyawa kimia
seperti glikolpolietilen. Sel merupakan dasar untuk pembuatan antibodi monoklonal.
Galur sel (hibridom) yang menghasilkan antibodi monoklonal diciptakan dengan fusi sel B
penghasil antibodi dari hewan dengan sel miolema yang tumbuh secara tidak terbatas
dalam biakan.

434

b. Kultur Jaringan Tumbuhan

Dewasa ini kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik yang termasuk banyak
dipakai di bidang bioteknologi tumbuhan. Kultur jaringan atau kultur kallus telah
diterapkan atau mempunyai harapan besar dalam penerapannya di bidang pelestarian
jenis tumbuhan yang hampir punah atau di bidang pembibitan. Banyak perhatian
dicurahkan dewasa ini pada produksi metabolit sekunder seperti alkaloid, atau glikosida.
Dari kultur jaringan orang mengharapkan dapat memproduksi metabolit sekunder di
dalam bejana tanpa memerlukan lahan yang luas dan iklim tertentu.

Kultur jaringan bertitik tolak pada teori sel yang menyatakan bahwa sel sebagai
satuan biologik yang terkecil mampu mengadakan segala aktivitas yang bertalian dengan
hidup. Atas dasar teori ini, Heberlandt pada tahun 1902 mengemukakan hipotesis bahwa
sel dari tumbuhan tinggi apabila ditanam pada medium buatan yang sesuai dapat tumbuh
menjadi tumbuhan baru seperti induknya. Kemampuan sel seperti ini oleh Haber dan
Sinnot disebut totipotensi. Kebenaran teori ini terwujudkan dalam percobaan kultur
jaringan yang dilakukan para ahli yang berhasil menumbuhkan tembakau, wortel dan lain
tanaman mulai dari kultur mikro sampai terbentuk tanaman yang dapat berbunga secara
normal. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa kultur sel tumbuhan dapat
menghasilkan metabolit sekunder yang bernilai ekonomi tinggi tanpa menunggu
terjadinya tanaman lengkap yang memerlukan waktu beberapa tahun.

E. REKAYASA GENETIK

1. Pengertian Rekayasa Genetik
Rekayasa genetik adalah upaya untuk memanipulasi gen dengan memanfaatkan

teknik DNA rekombinan, dengan cara menambahkan atau mengurangi susunan genetic

dengan tujuan mengubah,

menghilangkan atau

memunculkan ekspresi gen

tersebut ke organisme hidup.

Objek pemanfaatan rekayasa

genetic hamper mencakup

seluruh kelompok makhluk hidup

seperti, virus, bakteri, alga,

jamur, tumbuhan dan hewan.

Rekayasa genetic dilakukan

dengaan beberapa tahapn

sehingga menhgasilkan

organisme transgenic yang Gambar 12.7 Proses kultur jaringan
memilki sifat yang dikehendaki. (Sumber: https://www.zonasiswa.com )

435

Pengetahuan mengenai genetika molekuler berkembang sejak ditemukannya
teknologi rekayasa genetik pada tahun 1973 dan diikuti tekhik hibridoma pada tahun
1975. Ekor dari tekhnik ini adalah terbentuknya populasi baru yang disebut klon (clone),
dan tekhniknya disebut tekhnik kloning atau gene cloning. Oleh sebab itu teknologi
DNA rekombinan sering disebut sebagai gene cloning, sebab organisme yang secara
genetik terbentuk adalah identik. Teknologi DNA rekombinan telah dapat menciptakan
organisme baru yang produktif dan berkualitas tinggi, sehingga dapat dimanipulasi ke
dalam industri untuk memproduksi bahan kimia tertentu. Contoh produk yang telah
beredar sebagai hasil dari teknologi DNA rekombinan adalah insulin, hormon
pertumbuhan, interferon, vaksin, antibiotika dan sebagainya

2. Prinsip Rekayasa Genetik
Batasan mengenai teknologi dna rekombinan cukup banyak, satu diantaranya

adalah teknologi dna rekombinan adalah pembentukan rekombinan baru dari material
yang dapat diturunkan dengan cara penyisipan suatu molekul asam nukleat yang
dihasilkan di luar sel ke dalam suatu vektor, sehingga memungkinkan penggabungan dan
kelanjutan berkembang dalam host yang baru.

Dasarpenerapan teknologi dna rekombinan ada dua yaitu (i) isolasi dan untuk
studi gen-gen tertentu dimana pengertian yang mendalam mengenai fungsi dan
mekanisme pengontrolan dapat diperoleh (ii) peningkatan produksi oleh suatu gen
spesifik dapat diperoleh. Agar salah satu dari penerapan tersebut dapat berlangsung,
maka beberapa teknik dasar yang bertalian dengan tekniologi dna rekombinan terlebih
dahulu harus dikembangkan. Teknik-teknim tersebut adalah (i) metode isolasi dna dan
rna, (ii) metode untuk memotong dan menyambung molekul asam nukleat (iii) metode
untuk memantau pemotongan dan penyambungan molekul asam nukleat, dan (iv) metode
transformasi pada sel host (sebagai dasar digunakan bakteri e. Coli).

Masalah yang penting dalam teknologi dna rekombinan adalah bagaimana
memperkenalkan dna ke dalam sel host yang lain sedemikian rupa, sehingga gen tersebut
dapat diekspresikan. Artinya gen yang berada pada dna yang ditransformasikan harus
mampu bereplikasi, dan karenanya dapat diturunkan kegenerasi berikutnya. Masalah
tersebut dapat diselesaikan dengan adanya suatu vektor, baik plasmid maupun virus
yang mampu mengontrol replikasi dan ekspresi dna asing yang telah disisipkan ke
dalamnya.

Vektor adalah wahana dimana dna asing dipindahkan ke organisme inang baru dan
dapat diekspresi dan direplikasi dari pada dna asing di dalam inang baru. Beberapa
vektor yang telah digunakan pada E.coli adalah plasmid, bakteriofage, cosmid dan
phasmid.

436

3. Faktor-Faktor yang Dibutuhkan Dalam Rekayasa Genetik
Teknologi DNA rekombinan adalah penyusunan kembali materi genetik secara

enzimatis. Penyusunan ini paling sedikit terdiri dari dua fragmen DNA yang berbeda.
Untuk percobaan DNA rekombinan, diperlukan beberapa faktor yaitu:

a. Molekul DNA yang akan disisipkan (DNA asing/DNA target/Passenger DNA)
b. Vektor, adalah molekul DNA yang bertindak sebagai kendaraan bagi DNA yang

akan disisipkan. Karena molekul DNA yang disisipkan tersebut tidak mampu
bereplikasi sendiri, adanya vektor molekul tersebut akan mengalami replikasi.
c. Enzim restriksi, adalah suatu enzim yang berasal dari bakteri yang dapat
memecah DNA pada tempat spesifik dengan urutan nukleotida tertentu
d. DNA ligase, suatu enzim yang berungsi sebagai penyambung molekul DNA.
e. Sel host. Sel ini berupa prokariot atau berupa eukariot. DNA rekombinan adalah
gabungan molekul vektor dengan DNA target. Kedua molekul tersebut dipotong
oleh suatu enzim restriksi yang sama. Pada gambar berikut ini diperlihatkan
contoh dengan menggunakan enxim restriksi Eco RI.
4. Tahapan Rekayasa Genetik
a. Kloning Gen / Pengklonaan DNA
Kloning gen adalah produksi banyak salinan dari suatu gen tertentu. Kloning gen
bertujuan untuk menghasilkan banyak salinan dari sebuah gen atau segmen DNA lain.
Kloning gen bermanfaat dalam 2 hal yaitu produksi protein yang bermanfaat dan untuk
keperluan dasar berbagai penelitian. Gambar 1.4 menunjukkan tinjauan umum kloning gen
dan kegunaaanya.

437

Gambar 12.8 Gambaran umum kloning gen dan kegunaanya
(Sumber: Campbell edisi kedelapan, 2008)

Secara umum tahapan cloning gen terdiri atas :
1) Penyisipan gen target kedalam plasmid membentuk DNA rekombinan. Sel bakteri
dan sel yang mengandung gen target terlebih dahulu diisolasi. Plasmid sel bakteri
dan gen target dengan panjang nukleotida tertentu diisolasi dengan menggunakan
enzim retriksi. Pada tahap ini, akan dibuat DNA rekombinan dari kedua sumber
tersebut. Enzim retriksi untuk memotong tulang punggung gula fosfat dan enzim
ligase untuk menyambungkan untai DNA. Gambar 10.6 menunjukkan konstruksi
DNA rekombinan menggunakan enzim retriksi dan ligase.

438

Gambar 12.9 Membuat DNA rekombinan dengan menngunakan enzim retriksi dan ligase
(Sumber: Campbell edisi kedelapan, 2008)

Ketika menggunakan enzim retriksi untuk memotong tulang punggung gula fosfat,
enzim retriksi hanya dapat memotong di situs spesifik. Sebagai contoh diatas,
digunakan enzim retriksi ecor1 yang memotong di untai A-T sehingga dihasilkan
ujung yang tidak rata yang disebut ujung lengket (sticky end). Apabila ujung dari
DNA yang dihasilkan tepat pada kedua nukleotida dan rata, maka ujung tersebut
disebut ujung tumpul (blunt end). Pada akhirnya dihasilkan molekul DNA
rekombinan yang terdiri atas plasmid yang mengandung gen target.
2) Plasmid dimasukkan kedalam sel bakteri. Plasmid yang telah dikonstruksi
kemudian dimasukkan kedalam sel bakteri dengan cara transformasi, yaitu proses
dimana sel bakteri mengambil material genetic yang ada di lingkungan artifisial
(Gambar 12.7)
3) Sel inang dikultur sehingga menghasilkan klona sel yang mengandung gen target
4) Protein atau salinan gen dipanen untuk berbagai keperluan praktis dan kebutuhan
penelitian.

439

Gambar 12.10 Proses transformasi dan identifikasi klona sel yang mengandung sel target dan yang tidak
(Sumber: Glencoe, 2008)

b. Sekuensing DNA
Sekuens nukleotida dari berbagai organisme sebenarnya telah banyak diketahui

melalui berbagai penelitian. Mengetahui sekuens nukleotida dari berbagai organisme
sangat penting dan bermanfaat karena menyediakan informasi yang berharga untuk para
saintis. Sekuens nukleotida tersebut dapat digunakan sebagai petunjuk untuk
mengetahui fungsi suatu gen, membandingkan ekspresi gen tersebut dengan sekuens
semisal dengan organisme yang lain, serta untuk mengidentifikasi mutasi atau kesalahan
disalam DNA. Dikarenakan genom dari sebagian besar makhluk hidup terdiri atas jutaan
nukleotida, molekul DNA yang akan digunakan terlebih dahulu dipotong menggunakan
enzim retriksi (Gambar 12.11). Sekuens dari DNA template ditunjukkan oleh susunan
dari fragment yang tertanda.

440

Gambar 12.11 Sekuensing DNA dengan menggunakan penanda fluoresen nukleotida
(Sumber: Glencoe, 2008)

c. Memperbanyak DNA secara in Vitro menggunakan Polymerase Chain
Reaction (PCR)
Apabila sekuens DNA telah diketahui , teknik yang disebut polymerase chain

reaction (PCR) dapat digunakan untuk membuat jutaan salinan dari suatu bagian spesifik
dari fragmen DNA. PCR sangat sensitive dan dapat mendeteksi molekul DNA tunggal
sebagai sampel. PCR sangat berguna karena hanya dengan molekul DNA tunggal, dapat
dikopi, diamplifikasi beberapa kali untuk digunakan dalam analisis DNA.

441

Gambar 12.12 Polimerase Chain Reaction (PCR)
(Sumber: Campbell edisi kedelapan, 2008)

F. APLIKASI PRAKTIS TEKNOLOGI DNA

Aplikasi praktis teknologi DNA seringkali kita saksikan di berita media massa,
baik dari bidang kedokteran, budidaya dan pemulihan lingkungan. Namun aplikasi praktis
teknologi DNA lebih dari itu, banyak hal yang telah memanfaatkan aplikasi praktis
teknologi DNA seperti bidang forensik dan obat-obatan farmasi. Aplikasi praktis

442

teknologi DNA telah membantu banyak dalam mengatasi berbagai persoalan yang dialami
manusia.
1. Aplikasi Medis

Peranan penting dari teknologi DNA bagi medis adalah identifikasi gen-gen
manusia yang mengalami mutasi dan menyebabkan kelainan. Teknologi DNA dapat
memberikan informasi bagian gen mana yang mengalami mutasi sehingga, dapat dilakukan
tindak lanjut untuk menangani penyakit tersebut. Tidak hanya untuk mendiagnosis,
teknik rekayasa genetic juga dugunakan dalam penanganan pasien bahkan yang mengalami
penyakit kronis seperti kanker. Aplikasi teknologi DNA tidak hanya membantu dalam
mendiagnosis penyakit turunan, namun juga penyakit non-genetik yang menyerang
manusia seperti AIDS.

a. Diagnosis Penyakit
Diagnosis penyakit pentingdalam tindakan medis, yang menentukan bagaimana

perlakuan selanjutnya. Sejak ditemukannya teknologi DNA seperti PCR dan kuar asam
nukleat, diagnosis terhadap HIV bisa dilakukan dengan efektif karena sekuens genom
RNA HIV telah diketahui. Beberapa penyakit kini dapat didiagnosis keberadaan atau
ketiadaan mutasi penyebab penyakit seperti penyakit sel sabit, hemophilia, sistik
fibrosis, penyakit Huntington, dan distrofi otot Duchene.

b. Terapi Gen Manusia
Terapi gen merupakan suatau penanganan medis dengan cara megintroduksi gen

ke dalam objek yang mengidap penyakit. Pada prinsipnya, gen normal dapat disisipkan
kedalam sel-sel somatic yang mengalami masalah akibat terserang penyakit. Terapi gen
dapat diterapkan kepada pasien kanker seperti leukemia. Ada banyak metode yang dapat
digunakan dalam terapi gen, salah satunya dengan menggunakan vector retrovirus
(Gambar 12.13).

443

Gambar 12.13 Terapi gen dengan vector retrovirus
(Sumber: Campbell edisi kedelapan, 2008)

Pada terapi gen ini dilakukan rekayasa genetic terhadap agen yaitu retrovirus yang
membawa gen normal menuju ke sel-sel sumsum tulang yang merupakan sasaran. Sel-sel
sumsum tulang dijadikan sasaran agar sel normal nantnya akan memeprbanyak diri
kareana yang dijadikan target adalah sel punca yang dapat berdiferensiasi menjadi
banyak tipe sel.

c. Produk Farmasi
Industri farmasi banyak mengandalkan bioteknologi untuk memproduksi berbagai

jenis obat-obatan maupun senyawa penting. Produk farmasi biasanya disintesis dengan
proses kimiawi yaitu metode kimia organic.

1) Bioteknologi memberikan keuntungan dengan berbagai kemudahan seperti sintesis
molekul kecil untk digunakan sebagai obat. Molekul kecil seperti imatinib (merek

444

dagang gleevec) dilaporkan mampu menyembuhkan penyakit translokasi
koromosom yaitu CML (Chronic Myelogenous Leukimia).
2) Produksi protein dalam kultur sel. Banyak protein yang penting bagi manusia kini
dapat diproduksi melalui kultur dengan rekayasa genetic seperti hormone
pertumbuhan (GH) dan insulin. Pemenuhan protein-protein ini didasarkan atas
cloning gen yang telah dijelaskan sebelumnya, sehingga mampu memproduksi
protein dalam jumlah besar. Kebutuhan medis akan protein seperti insulin cukup
tinggi seperti di amerika serikat, 2 juta pengidap diabetes sangat bergantung
pada insulin. Serta hormone pertumbuhan sangat menbantu bayi yang terlahir
dengan kelainan dwarfisme.
3) Vaksin juga diproduksi dengan memanfaatkan bioteknologi. Vaksin dapat
merangsang system kekebalan sehingga tubuh lebh kebal terhadap berbagai
ptogen yang menyerang. Vaksin diperoleh melalui kultur dengan cara memodifikasi
genetic pathogen agar menjadi lebih lemah.
4) Produksi protein oleh hewan dan tumbuhan “Pharm”. Protein yang enting dan
dibutuhkan manusia dapat diperoleh dengan cara melakukan rekayasa genetic
terhadap hewan-hewan tertentu maupun tumbuhan. Misalnya protein darah
manusia seperyi antitrombin dapat disisipkan kedalam genom kambing sedemikian
rupa sehingga produk tersebut dapat diseksresikan kedalam susu kambing
(Gambar 12.14).

Gambar 12.14 Kambing “pharm” yang meproduksi susu dengan kandungan protein antitrombin
(Sumber: Campbell edisi kedelapan, 2008)

Analog dengan hal tersebut, tumbuhan juga dapat dimanipulasi secara genetic
untuk mengode protein penting bagi manusia, sehingga hasil dari tumbuhan tersebut
mengandung protein penting hasil transgen. Pharm yang berarti obat merujuk pada
produk organisme transgen yang dapat menjadi obat bagi penyakit yang terkait.

445

2. Bukti Forensik dan Profil Genetik
Ketika terjadi suatu tindak kejahatan, cairan tubuh, atau potongan kecil jaringan

dapat tertinggal di TKP. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menelusuri pelaku kejahatan
atau melepaskan dugaan terhadap seseorang. Dengan menggunakan teknologi DNA
seperti DNA fingerprinting, maka dapat diketahui pelaku kejahatan melalui sidik jari
maupun tipe jaringan yang ada. Berbagai teknologi DNA seperti southern blotting, maka
pelaku kejahatan dapat diidentifikasi.

Tidak hanya berbicara pelaku kejahatan, korban yang sulit teridentifikasi seperti
kecelakaaan pesawat terbang dapat di identifikasi bagian tubuh dan identitasnya dengan
menggunakan teknologi DNA.
3. Pembersihan Lingkungan

Berbagai peristiwa seperti tumpahan minyak menjadi ancaman serius bagi
ekosistem. Serta berbagai agen pencemar seperti logam hasil residu pertambangan yang
membahayakan. Para ahli berusaha memanipulasi kemampuan agen pendegradasi seperti
mikroba untuk melakukan bioremediasi, yaitu upaya pemulihan lingkungan tercemar
dengan memanfaatkan agen biologis. Berbagai peristiwa besar telah berhasil
dituntaskan oleh adanya aplikasi bioteknologi seperti tumpahan inyak di berbagai
Negara. Mikroorganisme seperti pseudomonas dapat berberan dalam degradasi
hidrokarbon tumpahan minyak bumi (Gambar 12.15).

Gambar 12.15 Bioremediasi tumpahan minyak
(Sumber: https://langit-langit.com)

446

4. Aplikasi pertanian dan peternakan
Para ilmuawan telah berupaya untuk megetahui genom dari berbagai tumbuhan

dan hewan yang penting bagi manusia dengan harapan bahwa tumbuhan dan hewan
tersebut dapat ditingkatkan kemampuan atau produktivitasnya.
a. Rekayasa Genetik pada Hewan

Berbagai hewantransgenik telah berhasil dibuat guna menunjang kebutuhan
ummat mausia seperti domba transgenic yang amou menghasilkan wol yang lebat dan
berkualitas, sapi yang dapat tumbuh dewasa relative singkat dengan sapi normal.
b. Rekyasa genetik pada Tumbuhan

Rekayasa genetic pada tumbuhan banyak diterapkan dalam budidaya. Berbagai
permasalahan budidaya yang kerap jadi masalah telah banyak diselesaikan seperti hama
dan penyakit akibat jamur, virus dan bakteri. Para ilmuwan telah memberikan gen-gen
penyandi sifat yang diinginkan pada berbagai tanaman.

Tumbuhan yang toleran penyakit seperti kapas transgenik tahan hama, padi
toleran kekeringan, beras dengan kandungan beta karoten (golden rice), tumbuhan
toleran timbal dan aluminium dan masih banyak lagi tumbuhan transgenic dengan
berbagai sifat menguntungkan.

447

BIO LABORATORIUM

PEMBUATAN PUPUK ORGANIK CAIR

A. Tujuan
Membuat pupuk organik cair.

B. Alat dan Bahan
• Alat : Ember, botol, gunting, selang
• Bahan : Limbah buah-buahan atau sayuran 10 kg, Gula merah 1 kg, Air kelapa
10 Liter, Ragi, lem lilin.

C. Cara Kerja
1. Buah-buahan / sayuran dihaluskan dengan ditumbuk atau dblender
2. Masukkan campuran tadi kedalam wadah ember
3. Camprkan 10 liter air kelapa
4. Masukkan ragi, dan gula merah yang telah dicairkan
5. Tutup dengan plastic, yang dihubungkan dengan botol yang sudah terisi air
6. Biarkan selama 10-15 hari

D. Pertanyaan
1. Bagiamanakah kondisi campuran pupuk organik cair pada hari pertama dan
hari ke 15 ? deskripsikan berdasarkan factor berikut.
a. Warna:
b. Bau/Aroma
c. Kandungan air
2. Apakah tujuan pemberian ragi pada campuran pupuk organik cair?
3. Apakah tujuan pemberian gula merah dan air kelapa pada campuran pupuk
organik cair?
4. Menurut anda, apakah bahan alternatif yang dapat digunakan sebagai
pengganti gula merah dalam bahan capuranpupuk organic cair?
5. Buatlah komposisi bahan untuk membuat pupuk organic anda sendiri berikan
analisis dan penjelasan terhadap bahan dan perlakuan yang anda gunakan!

448

RUANG RANGKUMAN

______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

449

RUANG PETA KONSEP

Setelah anda membaca materi bioteknologi, buatlah peta konsep! Caranya,
daftarkan kata-kata atau konsep penting. Selanjutnya hubungkan konsep yang satu
dengan yang lain dengan menggunkan preposisi.

450

RUANG ISTILAH
PENTING

________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________

451

REVIEW
PENGETAHUAN

Bagian ini berfugsi untuk mereview pengetahuan anda setelah mempelajari
buku ajar di rumah. Anda di minta untuk menjawab pertayaan-pertayaan
berdasarkan hasil bacaan Anda. Review pengetahuan mengharapkan jawaban yang
akan menjadi dasar bagi anda untuk berpikir pada tingkat yang lebih kompleks.
1. Kemukakan pengertian bioteknologi menurut Federation Europe of

Biotechnology (FEB) !
2. Sebutkan ruang lingkup bioteknologi yang melibatkan aktivitas mikroba

menurut Crueger (1982) !
3. Jelaskan perbedaan mendasar bioteknologi konvensional dan bioteknologi

modern !
4. Jelaskan Pengertian rekayasa genetic dan sebutkan faktor-faktoryang

dibutuhkan dalam rekayasa genetic !
5. Jelaskan 2 pemanfaatan aplikasi praktis teknologi DNA dibidang farmasi !

452

EVALUASI

PILIHAN GANDA
Berikah tanda silang (X) pada jawaban yang paling tepat !

1. Bioteknologi adalah penggunaan terpadu biokimia, mikrobiologi, dan ilmu-ilmu

keteknikan dengan bantuan mikroba, bagian-bagian mikroba atau sel dan jaringan

organisme yang lebih tinggi dalam penerapannya secara teknologis dan industri

adalah definisi bioteknologi menurut ….

a. EFB d. Soedigdo

b. IUPAC e. OTA-US

c. Soedigdo

2. Berikut ini yang tidak termasuk kedalam disiplin ilmu yang menunjang pengembangan

bioteknologi adalah ….

a. Rekayasa proses d. Mikrobiologi

b. Biologi molekuler e. Paleontologi

c. Mikrobiologi

3. Berikut ini yang termasuk produk bioteknologi yang tergolong bahan obat adalah ….

a. Biogas d. Vaksin

b. Butanol e. Kompos

c. Biopolimer

4. Menurur Crueger dan Annaliese, ruang lingkup bioteknologi melibatkan aktivitas
mikroba meliputi beberapa hal berikut, kecuali ….
a. Produksi biomassa mikroba
b. Biokonversi
c. Produksi metabolit primer
d. Produksi substansi nonmikroba melalui rekayasa genetic
e. Reaktor energy

453

5. Berikut ini yang merupakan produk bioteknologi dibidang pertanian adalah ….

a. Antibiotik d. Etanol

b. Biopestisida e. Asetaldehid

c. Interferon

6. Jenis mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan nata de coco adalah ….

a. Acetobacter xylinum d. Streptococcus sp.

b. Saccharomyces cereviceae e. Rhizopus sp.

c. Lactobacillus sp.

7. Jamur Saccharomyces cereviceae biasa digunakan untuk menghasilkan produk

berupa ….

a. Roti d. Yoghurt

b. Kecap e. Tapai

c. Tempe

8. Berikut ini yang tidak termasuk kedalam bioteknologi modern adalah ….

a. Terapi gen d. Hormon BST

b. Tanaman transgenic e. Minuman alkohol

c. Hewan transgenic

9. Tujuan utama dari kultur jaringan adalah ….
a. Memperoleh bibit unggul dengan cepat
b. Membiakkan jenis jaringan suatu tumbuhan tertentu
c. Memacu pertumbuhan tanaman
d. Meningkatkan toleransi tanaman terhadap kekeringan
e. Memunculkan varietas baru

10. Yang dimaksud dengan totipotensi adalah ….
a. Kemampuan sel epitel untuk menyembuhkan luka
b. Kemampuan sel untuk membentuk individu baru
c. Kemampuan sel untuk menyembuhkan diri
d. Kemampuan individu untuk membelah diri
e. Kemampuan untuk menciptakan varietas baru

11. Antibodi monoclonal dibuat dengan melakukan fusi terhadap ….
a. Sel kanker dengan sel otak
b. Antibodi dengan sel otak
c. Sel kanker dengan antibodi

454

d. Sel otot dengan sel otak
e. Sel kanker sengan sel otot

12. Berikut adalah factor-faktor yang dibutuhkan dalam rekayasa genetic; kecuali ….

a. DNA tareget d. Enzim ligase

b. Vektor e. DNA polimerase

c. Enzim retriksi

13. Struktur/bagian dari sel bakteri yang digunakan sebagai vektor kloning gen adalah ….

a. Nukleoid c. Plasma

b. Plasmid e. RNA

c. Mesosom

14. Teknik yang digunakan untuk melakukan perbanyakan sekuens DNA secara cepat

dilakukan dengan ….

a. PCR d. Northern blotting

b. DNA finger printing e. Elekroforesis gel

c. Southern Blotting

15. Bioremediasi tumpahan minyak merupakan salah satu aplikasi bioteknologi dibidang ….

a. Pertanian d. Pembersihan lingkungan

b. Farmasi e. Peternakan

c. Kedokteran

455

Jawablah teka teki silang di bawah ini dengan cara mengisi kolom dan
baris yang telah disediakan!

Mendatar:
4. Produk bioteknologi yang menggunakan jamur Rhizopus berbahan dasar kedelai.
6. Upaya untuk pemulihan lingkungan yang tercemar dengan menggunakan agen biologis.
7. Produk bioteknologi yang dibuat dengan bantuan jamur Aspergillus soyae.
9. Produksi banyak salinan dari suatu gen tertentu.
Menurun:
1. Enzim yang digunakan untuk memotong tulang punggung gula fosfat.
2. sifat sel tumbuhan ang dapat terdiferensiasi memjadi suatu tumbuhan utuh.
3. Fusi sel antibody dengan sel kanker untuk menghasilkan antibody monklonal.
5. Aplikasi teknologi DNA dalam bidang medis untuk menyembuhkan kanker.
8. Produk bioteknologi untuk meningkatkan kekebalan tubuh dengan cara injeksi

pathogen/bagian pathogen yang dilemahkan.

456

BuA

Mendatar: Menurun:

457

BAB 13

EVOLUSI 457

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari bab ini, Mahasiswa diharapkan dapat :
1. Mendeskripsikan tentang teori-teori evolusi
2. Mendeskripsikan landasan teori evolusi
3. Menjelaskan bukti-bukti evolusi

PETUNJUK KERJA

1. a. Perhatikan petunjuk modul!
b. Bacalah modul pembelajaran Anda dengan
cermat, garis bawahi semua kata-kata atau
ide penting!

2. Kerja semua tugas yang ada di modul
seperti:
▪ Tahukah Anda!
▪ Ruang Peta Konsep
▪ Saya Belum Mengerti
▪ Pikirkan!
▪ Ruang Rangkuman
▪ Ruang Istilah Penting

458

A. PENDAHULUAN

Kehidupan masa lampau senantiasa menjadi hal yang menarik untuk diulas. Telah
banyak hal yang berhasil diungkapkan tentang kehidupan masa lalu, baik itu merupakan
fakta ataupun sekedar teori dan ilustrasi berdasarkan bukti-bukti. Ilmuwan telah sejak
dahulu berupaya untuk menguak misteri dari kehidupan yang masa lalu, yang menyiman
banyak hal menarik dan berharga tentang bagaimana kehidupan bermula, dan berubah
seiring waktu.

Disiplin ilmu kemudian berkembang untuk berupaya menjelaskan akan hakikat dan
kondisi di masa lalu, diantaranya paleontologi yang mengkaji tentang fosil dan peninggalan
masa lampau. Dengan berbagai temuan, dan buah pikiran dari berbagai tokoh dari berbagai
bidang di masanya, muncullah sebuah gagasan tentang kehidupan makhluk hidup yang
disebut evolusi. Dicetuskan oleh Charles Darwin dalam bukunya “The origin of Species by
Means of Natural Selection” dan dipublikasikan. Darwin menjelaskan tentang mekanisme
yang menyebabkan terjadinya perubahan pada makhluk hidup dengan mekanisme
penurunan dengan modifikasi melalui seleksi alam.

Teori evolusi berkembang dengan temuan dan bukti-bukti yang dicetuskan oleh para
pendukungnya. Namun terlepas dari semua hal tersebut, sejak dipublikasikan oleh Darwin,
teori evolusi telah mendapati pertentangan dari berbagai pihak yang tidak setuju dengan
teori evolusi dengan beragam bukti yang telah diajukan. Sejauh ini apa yang diyakini oleh
Darwin masih dalam kategori teori yang masih memiliki kekurangan dan kelemahan,
sehingga masih banyak dipertentangkan. Terlepas dari berbagai kontroversi, dan
pertentangan, teori evolusi hingga saat ini masih memberikan sejumlah penjelasan yang
baik terkait fenomena perubahan makhluk hidup.

Evolusi berasal dari kata evolvere yang berarti gulungan atau lapisan. Dalam bahasa
inggris, disebut evolution yang berarti perubahan bertahap. Pengertian evolusi dapat
ditinjau dalam 2 hal yaitu makroevolusi dan mikroevolusi. Dari segi mikroevolusi, evolusi
diartikan sebagai perubahan frekuensi alel dalam suatu populasi dari generasi ke generasi.
Dari segi makroevolusi, evolusi diartikan sebagai perubahan pada makhluk hidup yang
terjadi secara berangsur-angsur.

B. TEORI-TEORI EVOLUSI

Darwin mencetuskan teori evolusi pada tahun 1885 di Inggris dan memberikan
penjelasan yang baik tentang mekanisme yang menyebabkan evolusi adaptif melalui seleksi
alam. Namun, pemikiran Darwin tentang evolusi bukanlah hal yang pertamakali dicetuskan,
namun telah didahului oleh berbagai teori dan gagasan dari berbagai ilmuan dan tokoh.

459

1. Aristoteles (384-322 SM)
Aristoteles adalah ilmuan sekaligus filsuf yunani yang
banyak mendalami serta mengkaji perihal kehidupan dan
makhluk hidup. Berdasarkan sistem klasifikasi yang
dibuatnya, aristoteles mengklasifikasikan makhluk
hidup berdasarkan kompleksitasnya dan tidak
memberikan ruang bagi spesies baru. Menurutnya,
makhluk hidup diciptakan tetap oleh sang pencipta dan
tidak mengalami perubahan.

Gambar 13.1 Aristoteles
(Sumber:https://www.britan
nica.com/biography)

2. Geoge Louis Leclerc (Comte de Buffon/ Count of Buffon) (1707-1788)

George Louis Leclerc adalah seorang dokter, ahli

zoologi dan matematikawan berkebangsaan prancis. Ia

dikenal sebagai orang pertama yang mencetuskan

gagasan bahwa makhluk hidup dapat megalami

perubahan. Namun ia menolak gagasan bahwa makhkuk

hidup dapat berubah menjadi spesies lain. Menurutnya,

organisme akan mengalami perubahan pada bagian

organ yang jarang difungsikan sehingga akan mengalami

degenerasi. Spesies-spesies yang mirip satu sama lain

memiliki nenek moyang yang sama. Ia juga menyatakan

bahwa kera adalah manusia yang mengalami

Gambar 13.2 George Louis degenerative sehingga kera dan manusia memiliki
kekerabatan yang dekat. Ia juga memperkirakan umur
(Sumber:https://www.britanni bumi berusia sekitar 75.000 tahun pada tahun 1774.
ca.com/biography)

3. Erasmus Darwin (1731-1802)
Erasmus Darwin adalah kakek dari Charles Darwin yang merupakan seorang naturalis,

dokter, dan penyair. Erasmus Darwin mencetuskan teori evolusi setelah membaca gagasan
dari count of Buffon. Ia meyakini bahwa seluruh makhluk hidup mengalami perubahan
termasuk manusia. Ia menuangkan gagasannya dalam buku berjudul Zoonomia: or the laws
of organic life. Erasmus Darwin beranggapan bahwa makhluk hidup berasal dari tetesan
purba di laut yang berdivergensi menjadi reptile, pisces, mamalia dan seluruh makhluk
hidup yang ada sekarang. Namun Erasmus Darwin tidak dapat menjelaskan mekanisme
tentang bagaimana perubahan dan evolusi dapat terjadi.

460

Gambar 13.3 Erasmus Darwin
(Sumber:https://www.britannica.com/biography )

4. Teori Evolusi Lamarck (1744-1829)

Jean Baptiste de Monet de Lamarck adalah seorang berkebangsaan perancis yang

mengemukakan mekanisme evolusi dengan

terbuka. Dalam bukunya “philosophie

zoologique” ia menjelaskan bahwa makhluk hidup

berasal dari bahan-bahan tidak hidup yang terus

berkembang menjadi lebih kompleks. Lamarck

menjelaskan tentang proses evolusi sebagai

akibat dari adaptasi terhadap lingkungan. Bahwa

terdapat kecocokan antara struktur tubuh yang

menunjang kebugaran dengan lingkungan

makhluk hidup. Lamarck mengambil contoh

hewan jerapah. Menurut teorinya, nenek moyang

jerapah dahulu berleher pendek, seiring dengan

Gambar 13.4 Lamarck perubahan lingkungan, makanan jerapah yang
(Sumber: http://biologimediacentre.com ) merupakan dedaunan pohon semakin tinggi

sehingga leher jerapah sering tertarik keatas

dan mengakibatkan leher jerapah memanjang, akhirnya perubahan ini akan diwariskan ke

keturunannya yang akan memperoleh leher panjang dari moyangnya. Peristiwa tersebut

sering diistilahkan sebagai “use and disuse”. Organ tubuh yang sering digunakan akan

berkembang namun sebaliknya, apabila tidak digunakan akan mengalami degenerasi.

Namun hipotesis Lamarck tersebut tidak sepenuhnya benar. Percobaan August

Weismann (1834-1914) ingin membuktikan bahwa perubahan yang diperoleh oleh induk

akan diwariskan ke keturunan. Dengan memotong ekor tikus, lalu mengamati generasi

461

hingga generasi ke 21, dan hasilnya semua individu memiliki ekor, walau kedua induk tidak
memiliki ekor akibat pemotongan. Meskipun Lamarck mengajukan proses yang salah
terhadap mekanisme evolusi, namun ia telah menjelaskan kecocokan antara struktur tubuh
makhluk hidup dengan lingkungannya.

Gambar 13.5 Evolusi jerapah menurut Lamarck
(Sumber: https://www.reference.com/pets-animals/did-lamarck-explain-giraffes-long-necks )

462

5. George Cuvier (1769-1832)

George Cuvier merupakan ilmuwan pertama yang

menunjukkan kesesuaian antara bentuk

kehidupan dengan fosil kehidupan yang telah

punah. Cuvier merupakan ahli sains pertama yang

menjelaskan fenomena kepunahan. Meskipun

mengetahui adanya bentuk kehidupan pada masa

lampau, ia menolak konsep evolusi, dan

mengajukan teori katastrofisme. Bahwa adanya

perbedaan bentuk kehidupan dari masa lalu

dengan sekarang adalah akibat dari proses

bencana (katastrofi) seperti gempa bumi, banjir,

letusan gunung. Akibatnya segala bentuk

Gambar 13.6 George Cuvier kehidupan tempat terjadinya bencana menjadi
(Sumber: musnah, sehingga masuk bentuk kehidupan yang
http://www.macroevolution.net/cuvier) baru menempati tempat tersebut, Yang

menunjukkan adanya fosil bentuk kehidupan yang berbeda dari bentuk kehidupan yang

lampau di tempat yang sama.

6. Charles Lyell (1797-1875) Charles Lyell adalah seorang ahli geologi yang
menerbitkan buku terkenal berjudul “principle
Gambar 13.7 Charles Lyell of geology” yang mengungkapkan hal yang
(Sumber: http://www.macroevolution.net) mencenganggkan tentang umur bumi yang telah
begitu tua lebih dari yang diperkirakan banyak
orang di zaman itu. Ia juga menyatakan bahwa
teori katastrofisme Cuvier adalah salah.
Menurutnya, bumi mengalami perubahan-
perubahan progresif dan lambat serta proses
yang telah berlangsung di masa lampau masih
dan tetap berlanjut hingga sekarang. Untuk
menjelaskan hal tersebut, ia bersama James
Hutton merumuskan teori uniformitarianisme.

463

7. Teori Evolusi Charles Darwin (1809-1882)

Charles Darwin lahir di Schrewsbury, Inggris.

Semula Darwin disekolahkan oleh ayahnya di

sekolah kedokteran, sama seperti ayahnya yang

seorang dokter. Namun Darwin memilih untuk

berhenti di sekolah tersebut karena praktik

kedokteran dimasa itu terkesan mengerikan

karena tidak menggunakan obat bius. Akhirnya

Darwin pindah ke Cambridge university dengan niat

menjadi pendeta, yang kala itu, banyak pendeta

yang merangkap sebagai ahli sains. Setelah itu,

Darwin direkomendasikan oleh gurunya untuk

mengikuti survey pelayaran HMS Beagle untuk

Gambar 13.8 Charles Darwin perjalanan keliling dunia bersama sang kapten
(Sumber: http://www.macroevolution.net) kapal Fitz Roy.

a. Penelitian Darwin
Pelayaran kapal HMS Beagle bertolak dari Inggris pada tahun 1831. Misi utama

perjalanan tersebut adalah untuk memetakan pesisir Amerika selatan. Disaat awak kapal
sedang melakukan survey, Darwin melakukan pengamatan terhadap makhluk hidup di
wilayah tersebut, dengan mengidentifikasi ribuan tumbuhan dan hewan Amerika selatan.
Ia mengamati ciri-ciri makhluk hidup dan kesesuaiannya dengan dengan lingkungan. Darwin
mengamati bahwa tumbuhan dan hewan di wilayah beriklim sedang Amerika selatan
memiliki kemiripan dengan hewan dan tumbuhan yang hidup di iklim tropis Amerika selatan
dibandingkan dengan spesies di wilayah iklim sedang di benua eropa.

464

Gambar 13.9 Pelayaran HMS Beagle
(Sumber: http://sainsbiologi.com/isi-buku-the-origin-of-species/pelayaran-hms-beagle)

Selama pelayaran Beagle, Darwin sering membaca buku principle of Geology karya
Charles Lyell, dan meyakini bahwa umur bumi yang selama ini masih berusia muda
(beberapa ribu tahun) oleh mayoritas kalangan waktu itu, lebih daripada itu, karena bukti
fisik tersebut tidak mendukung pandangan tradisional bahwa bumi statis dan berumur
beberapa ribu tahun. Saat pelayaran, Darwin merasakan sendiri gempa di chile yang
menyebabkan terangkatnya lapisan tanah di Andes yang memunculkan fosil-fosil
organisme.

Fokus Darwin pada adaptasi, yaitu karakterisrtik organisme yang berkesesuaian
dengan lingkungan dan meningkatkan kesintasan. Darwin mengaitkan antar perubahan
lingkungan dan pengaruhnya terhadap suatu spesies. Bahwa kemunculan suatu spesies
makhluk hidup berkaitan erat dengan lingkungan hidupnya. Para ahli biologi mengaitkan hal
ini dengan pengamatan terhadap kelompok burung finch yang terdapat di kepulauan
Galapagos, Amerika selatan yang memiliki berbagai variasi bentuk paruh (gambar 19.10)

Darwin mengemukakan seleksi alam sebagai mekanisme yang menyebabkan adaptasi
untuk kesintasan.

465

Gambar 13.10 Variasi paruh pada burung finch Galapagos
(Sumber: http://sainsbiologi.com/teori-evolusi-darwin/)

b. The Origin of Species: Penurunan dengan Modifikasi dan Seleksi Alam
Dalam buku yang ditulis oleh Charles Darwin “The Origin of species”, Darwin

mengemukakan 2 gagasan penting, yaitu penurunan dengan modifikasi dan seleksi alam
sebagai penyebab kecocokan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Penurunan
dengan modifikasi merupakan frasa yang paling sering diungkapkan Darwin terkait
peubahan pada makhluk hidup. Menurutnya suatu kesatuan makhluk hidup adalah bentuk
akumulasi perubahan sedikit-demisedikit dari nenek moyang selama jutaan tahun akibat
perubahan lingkungan. Dalam jangka waktu yang lama, dengan perubahan lingkungan yang
ada, untuk membantu mereka beradaptasi, maka ada struktur yang terus dipertahankan
dan diturunkan kepada keturunan karena meningkatkan kesintasan. Darwin memandang
sejarah kehidupan sebagai sebuah pohon dengan cabang yang banyak, yang menunjukkan
divergensinya (gambar 19.12).

Darwin mengajukan mekanisme seleksi alam untuk menjelaskan adanya pola evolusi.
Darwin memberikan contoh seleksi buatan (artifisial selection) (gambar 19.11).
Dari hasil pengamatan dijabarkan 3 hal yaitu:

1. Dalam satu populasi, anggota-anggota populasi seringkali memiliki sifat yang
bervariasi dengan anggota populasi yang sama.

2. Sifat-sifat dari induk dapat diturunkan keketurunan.

466

3. Semua spesies mampu menghasilkan keturunan yang melebihi daya dukung
lingkungan.

Gambar 13.11 Seleksi buatan terhadap spesies Gambar 13.12 Penurunan dengan modifikasi. Pohon
mustar liar evolusi gajah dan kerabatnya
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

Dari hasil pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa individu-individu dengan
sifat yang menguntungkan terhadap lingkungan lebih memilki keberhasilan reproduktif
yang lebih tinggi dan memungkinkan memiliki lebih banyak keturunan daripada individu lain.
Adanya ketidaksamaan kemampuan individu dalam bereproduksi mengarah pada akumulasi
sifat yang menguntungkn dalam populasi selama beberapa generasi.

Sifat-sifat menguntungkan, tidak hanya terkait dengan kinerja dari makhluk hidup
tersebut, namun juga seberapa baik organisme dalam menghadapi tantangan lingkungan
seperti predasi, memperoleh makanan, dan toleransi terhadap cekaman lingkungan. Dalam
hal ini, ketika suatu organisme memiliki sifat yang menguntungkan terhadap lingkungan
mka pada generasi berikutnya, sifat mengntungkan tersebut akan lebih banyak
terakumulasi pada keturunannya. Oleh Karen itu, seiring waktu, seleksi alam dipengaruhi
oleh berbagai factor, seperti, predasi, kekurangan makanan, cekaman lingkungan dan lain-
lain.

467

PIKIRKAN!!!

Apakah perubahan yang terjadi karena adaptasi dapat
diturunkan?

SAYA BELUM MENGERTI!!!

Setelah mambaca tentang teori-teori evolusi, hal yang
saya belum mengerti adalah:
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________

C. LANDASAN TEORI EVOLUSI

Teori evolusi yang dikemukakan oleh Darwin merujuk pada perubahan makhluk hidup
akibat seleksi alam. Namun seleksi alam bukanlah satu-satunya yang menyebabkan
perubahan frekuensi alel. Tiga mekanisme utama yang dapat mengubah frekuensi alel,
yaitu: seleksi alam, hanyutan genetik (kejadian kebetulan yang mengubah frekuensi alel),
dan aliran gen (transfer alel di antara populasi-populasi). Namun mekanisme tersebut
tidak serta merta mengubah bentuk makhluk hidup, namun terdapat bahan dasar yang
dipengaruhi oleh mekanisme tersebut yaitu munculnya variasi diantara individu dalam satu
populasi. Variasi tersebut terjadi akibat mutasi dan reproduksi seksual.

468

1. Mutasi dan Reproduksi seksual
Mutasi merupakan perubahan sekuens nukleotida pada materi genetik suatu

organisme. Akibat perubahan tersebut, maka banyak kemungkinan akan terjadi, termasuk
didalamnya kesalahan saat sintesa protein yang mengakibatkan perubahan dari produk
normal atau dan seringkali merugikan. Banyak penyakit cacat, diketahui akibat dari mutasi
satu atau banyak segmen DNA. Berbagai bentuk yang berbeda akibat mutasi dapat
bermunculan. Contoh yang terjadi pada virus HIV yang senantiasa mengalami perubahan
pada materi genetiknya sehingga menjadi bervariatif dan sulit dituntas dengan pemakaian
obat tunggal. Berbagai struktur tubuh makhluk hidup mungkin muncul melalui mutasi dan
menguntungkan organisme tersebut sehingga dipertahankan melalui keturunan. Misalnya
ketika terjadi kesalahan dalam pebelahan sel atau kesalahan sat replikasi yang
mengakibatkan munculnya variasi diantara anggota dalam satu populasi.

Reproduksi seksual menjadi alasan terkuat terjadinya variasi daintara anggota
populasi, hal ini terjadi karena pada reproduksi seksual alel-alel di wariskan secara acak
dengan kombinasi yang sangat banyak, lalu kemudian membagikannya kepada keturunan
yang menentukan genotip individual. Ada 3 peristiwa yang menyebabkan pengocokan alel-
alel pada reproduksi seksual yaitu: pindah silang, perpasangan-bebas kromosom, dan
fertilisasi. Efek dari kombinasi peristiwa ini memastikan bahwa tersedianya variasi yang
kaya dalam populasi memungkinkan terjadinya evolusi.
2. Ekuilibrium Hardy-Weinberg

Proses evolusi dapat terjadi ketika terdapat variasi diantara individu-individu dalam
satu populasi yang menjadi prasyarat. Namun keberadaan variasi genetik tidak cukup
untuk menyebabkan terjadinya evolusi. Perlu diketahui tentang lungkang gen (gene pool)
yang merupakan semua alel dengan semua lokus pada semua individu dalam satu populasi
tersebut. Ekuilibrium Hardy Weinberg adalah suatu kondisi dimana frekuensi alel dan
genotip dalam suatu populasi tetap konstan dari generasi ke generasi. Ekuilibrium ini
dirumuskan oleh ahli matematika asal inggris dan dokter asal jerman secara bersama
ditahun 1908. Persamaan Ekuilibrium Hardy-Weinberg dapat menunjukkan apakah suatu
populasi berevolusi atau tidak. Perlu kembali diingat pengertian evolusi yaitu perubahan
frekuensi aleld ari suatu populasi dari generasi ke generasi. Setiap alel memilki frekuensi
(proporsi) yang tetap di dalam populasi.

a. Kondisi tercapainya Ekuilibrium Hardy-Weinberg
Ekuilibrium Hardy-Weinberg menjabarkan suatu keadaan populasi yang tidak

berevolusi, namun pada kenyataanya frekuensi alel dalam suatu populasi mengalami
perubahan ketika salah satu dari kondisi tercapainya ekuilbrium dilanggar

1) Tidak ada mutasi. Mutasi dapat menyebabkan perubahan dalam lungkang gen,
karena bersifat acak dan tidak konsisten sehingga dapat mengubah frekuensi
alel (dalam perubahan berskala besar).

469

2) Perkawinan acak. Apabila dalam suatu populasi perkawinan mengikuti aturan
tertentu dan tidak terjadi secara acak, maka frekuensi alel dapat berubah
karena tidak terjadi pencampuran gamet secara acak.

3) Tidak ada seleksi alam. Terjadinya seleksi alam akan meningkatkan kesintasan
bagi individudan, mengurangi kesintasan bagi iindividu yang lain yang
menyebabkan perubahan frekuensi alel.

4) Ukuran populasi sangat besar. Apabila populasi dalam ukuran yang kecil, maka
peristiwa kebetulan sangat memungkinkan terjadi dan mengubah frekuensi
alel

5) Tidak ada aliran gen. Aliran gen bermakna adanya emigrasi atau imigrasi yang
menyebabkan masuk atau keluarnya individu yang membawa sejumlah alel,
sehingga dapat mengubah frekuensi alel.

3. Seleksi alam, Hanyutan Genetik dan Aliran Gen
Ekuilibrium Hardy Weinberg dapat tercapai dengan prasyarat 5 kondisi diatas,

adanya pelanggaran terhadap salah satu diantaranya dapat potensial mengubah frekuensi
alel dan menyebabkan evolusi. Terjadinya mutasi, biasanya menyebabkan perubahan yang
tidak terlalu signifikan dalam suatu populasi, karena kecenderungan mutasi yang banyak
merugikan. Perkawinan tidak acak juga biasanya tidak terlalu mempengaruhi lungkang gen
secara signifikan. Mekanisme yang mengubah atau melanggar atuean 3 sampai 5 secara
langsung dapat menyebabkan perubahan frekuensi gen.

a. Seleksi Alam
Seleksi alam merupakan mekanisme dimana lingkungan memberikan tantangan

dalam bentuk perubahan dan kondisi tertentu sehingga organisme yang memilki
sifat yang sesuai dengan lingkungan memiliki keberhasilan dalam kesintasan dan
reproduksi. Organisme yang memiliki sifat yang sesuai dengan lingkungan
cenderung memiliki keturunan lebih banyak dibanding yang kurang sesuai dengan
lingkungan. Adanya varasi diantara anggota populasi merupakan bahan diaman alam
menyeleksi dari varasi tersebut. Seleksi alam dapat menyebabkan evolusi adaptif,
yaitu evolusi yang mengarah pada perubahan yang paling sesuai dengan lingkungan.

Contoh peristiwa seleksi alam terjadi pada ngengat Biston betularia yang
terdapat di Inggris. Terdapat 2 variasi Biston betularia, yaitu ngengat Biston
betularia hitam dan putih. Sebelum terjadinya revolusi industry di Inggris,
popupasi ngengat Biston betularia putih lebih banyak dibanding ngengat hitam,
namun pasca revolusi industri, populasi ngengat hitam jauh lebih banyak ditemukan.
Hal ini terjadi karena pada saat sebelum revolusi industri, kondisi udara masih
bersih sehingga kesintasannya lebih baik dalam hal tersamarkan dari predator,
dibanding ngengat hitam. Namun setelah revolusi industri, kondisi udara di Inggris
menjadi lebih gelap sehingga populasi ngengat hitam menjadi lebih banyak dari
ngengat putih. Dengan kondisi udara yang lebih hitam, ngengat hitam menjadi lebih

470

tersamarkan dengan lingkungan, sebaliknya bagi ngengat putih, mereka menjadi
lebih mudah tampak bagi predator alami ngengat.

Seleksi alam adalah satu-satunya mekanisme yang secara konsisten yang
menyebabkan evolusi adaptif. Seleksi alam mempengaruhi frekuensi alel dengan 3
cara, tergantung varian yang diuntungkan. Ketiga mode seleksi tersebut adalah :
Seleksi direksional, seleksi penstabilisasi dan seleksi bidireksional. Seleksi
direksional merupakan mode seleksi yang menguntungkan salah satu varian yang
ekstrim, dan merugikan bagi fenotipe intermediet dan varian ekstrim yang lain.
Seleksi penstabilisasi merupakan mode seleksi yang justru menguntungkan
fenotipe intermediet dan merugikan bagi fenotipe ekstrim. Seleksi bidireksional
merupakan mode seleksi yang menguntungkan kedua varian ekstrim dan merugikan
fenotipe intermediate.

b. Hanyutan Genetik
Hanyutan genetik adalah peristiwa kebetulan yang mempengaruhi frekuensi

alel dengan cara tidak tentu. Terdapat 2 jenis tipe hanyutan genetic, yaitu efek
pendiri (founder effect) dan efek leher botol.
1) Efek pendiri adalah suatu peristiwa kebetulan dimana beberapa anggota

populasi mengalami isolasi dari populasi asli, hal ini dapat diakibatkan misalnya
oleh badai. Peristiwa semacam itu tidak memilah milih alel mana yang kan
terkena dampak badai/bencana. Sehingga tidak dapat diprediksi bagaimana
frekuensi alel dapat berubahah. Contoh yang terjadi pada populasi inggris
tahun 1814 yang hidup di Tristan da Cunha yang terisolir, isolasi tersebut
menyebabkan tingginya alel penyebab penyakit retinitis pigmentosa sebesar
10 kali dari populasi di inggris pada umumnya.
2) Efek leher Botol (Bottleneck effect) adalah suatu peristiwa dimana ukuran
populasi berkurang secara besar-besaran akibat bencana seperti banjir,
gempa bumi, kebakaran dll. Peristiwa tersebut dikatakan efek leher botol
karena telah melewati pembatas ukuran populasi sebagaimana kelereng dalam
botol yang dituang (gambar 19.13 ). Pada peristiwa seperti banjir, kebakaran
dan lain-lain, tidak dapat diprediksi individu yang akan selamat maupun yang
akan terkena dampak, sehingga alel-alel yang dibawa oleh individu selamat akan
bertahan dan diteruskan ke keturunan, terlepas apakah individu tersebut
memiliki memiliki alel yang menuntungkan terhadap alam. Namun kejadian
seperti in dapat mengubah frekuensi alel dengan cara yang tidak tentu.

471

Gambar 13.13 Ilustrasi efek leher botol dan peristiwa efek leher botol pada ayam padang rumput Illinois
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

Pentingnya efek leher botol untuk diketahui, karena sadar atau tidak,
manusia terkadang menciptakan efek leher botol bagi populasi tertentu
seperti yang terjadi pada ayam padang rumput besar di Illinois karena pada
rumput yang berkurang akibat perbuatan mansusia. Hal tersebut menyebabkan
ayam padang rumput yang sintas adalah yang memiliki alel yang tidak
menguntunkan sehingga kesintasan organisme tersebut menjadi rendah.

Hanyutan genetic berupa efek pendiri (founder effect) dan efek leher
botol (bottleneck effect) pada umunya mempengaruhi populasi dengan 4 cara
yaitu:
1) Hanyutan genetik terjadi secara signifikan dalam populasi kecil
2) Hanyutan genetik dapat menyebabkan frekuensi alel berubah secara acak
3) Hanyutan genetik dapat menghilangkan variasi genetik dalam populasi
4) Hanyutan genetik dapat menyebabkan alel merugikan atau berbahaya

menjadi bertahan
c. Aliran Gen

Aliran gen dapat menyebabkan terjadinya perubahan pada frekuensi alel,
dengan cara mengintroduksi alel-alel baru ke dalam populasi. Masuknya alel-alel
baru dalam populasi tidak mesti dengan masuknya individu, namun dapat juga
dengan introduksi gamet misalnya dengan introduksi benang sari oleh angin maupun
dengan serangga. Aliran gen diantara 2 populasi yang berdekatan yang
memungkinkan terjadinya masuknya alel akan memodifikasi frekuensi alel populasi
awal pada generasi berikutnya.

472

Ketika alel-alel dipertukarkan, maka akan terjadi perubahan genetik yang
mempengaruhi fenotip suatu populasi. Jika cukup ekstensif, maka aliran gen dapat
menyebabkan perubahan frekuensi alel, seperti yang terjadi pada rumput Agrostis
tenuis yang tumbuh di lahan pertambangan memiliki alel yang toleransi toksik
produk tambang akibat aliran gen dari populasi awal yang meiliki alel tersebut
namun tumbuh payah pada area nontambang. Aliran gen menyebabkan di daerah
sekitar tambang ditemui allele toleran toksik produk tambang dan meiliki lebih
banyak keturunan sehingga mendominasi wilayah tersebut.

PIKIRKAN!!!

Penelitian menunjukkan bahwa jika dosis antibiotik yang
ditentukan, tidak dapat membunuh semua bakteri.
Beberapa bakteri mungkin tidak terbunuh, dan
penyakitnya bisa kembali. Bagaimana seleksi alam dalam
menjelaskan kejadian ini?

SAYA BELUM MENGERTI!!!

Setelah mambaca tentang landasan teori
evolusi, hal yang saya belum mengerti adalah:
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________

473

Para pengunjung di Antartika saat ini akan menjumpai salah satu lingkungan
yang paling keras dan gundul di bumi. Di daratan yang bersuhu sangat dingin
ini nyaris tak ada air dalam bentuk cair, kehidupan sangat jarang dan sedikit.
Hewan darat sejati yang paling besar hanyalah sejenis lalat sepanjang 5 mm.
Namun ketika para penjelajah antartika awal sedang berjuang untuk
bertahan hidup, sebagian diantara mereka memperoleh temuan yang
mengejutkan: bukti fosil bahwa kehidupan pernah berlimpah ruah ditempat
yang kini sedemikian sepi dari kehidupan. Fosil mengungkapkan bahwa 500
juta tahun yang lalu, perairan samudera yang mengelilingi Antartika
ternyata hangat dan kaya invertebrate tropis. Belakangan, benua tersebut
tertutup oleh hutan selama ratusan juta tahun. Pada berbagai masa, hewan
mengendap-endap melintasi hutan-hutan tersebut, termasuk ‘burung teror’
predator setinggi 3 meter dan dinosaurus raksasa seperti Crylophosaurus,
salah satu kerabat terdekat Tyranosaurus rex yang panjang tubuhnya 7
meter.
(Sumber: Campbell, et. all, eight edition, 2008)

474

D. BUKTI-BUKTI EVOLUSI

Teori evolusi yang dikemukakan oleh Darwin dalam buku the origin of spesies
menyajikan berbagai bukti pendukung tentang teori evolusi. Petunjuk-petunjuk tersebut
diperoleh fakta-fakta maupun argumentasi logis yang ada.namun tetap saja, bukti evolusi
tersebut masih belum bisa mengungkapkan keseluruhan peristiwa evolusi sehingga
melahirkan celah atau contoh-contoh yang tidak memiliki bukti. Misalnya tentang evolusi
bunga yang memiliki bukti fosil yang sangat minim dikarenakan sulitnya struktur Bungan
terfosilasi. Berikut adalah petunjuk yang dijadikan dasar dalam mendukung teori evolusi.
1. Variasi individu dalam satu keturunan

Variasi dari makhluk hidup muncul akibat adanya reproduksi seksual yang
mengkombinasikan pasangan alel sehingga keturunan yang diperoleh tidak persis sama
dengan induknya. Selain itu mutasi juga dapat menyebabkan variasi diantara individu. Hal
ini dapat dilihat di semua populasi yang melakukan reproduksi seksual, dimana terdapat
variasi fenotipe diantara keturunannya.

Gambar 13.14 Variasi diantara individu dalam populaasi siput
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

2. Catatan Fosil
Fosil diartikan sebagai sisa-sisa makhluk hidup yang telah lampau yang telah

membatu. Fosil menunjukkan bahwa organisme masa lalu berbeda dengan organisme
sekarang dan telah banyak yang punah. Salah satu fosil yang terekam secara baik adanya
fosil sekelompok trilobite, setasea awal ordo mamalia yang mencakup paus lumba-lumba,
dan porpoise. Fosil yang lain yang terekam secara baik juga adalah fosil kuda.

475

a. Fosil Trilobita

Gambar 13.15 Bukti fosil dari sekelompok trilobite yang
terendapkan antara 513 dan 512 juta tahun silam
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

Gambar di atas menunjukkan adanya perbedaan dan kemiripan dari fosil
trilobite yang telah punah dari lapisan yang berbeda di suatu situs penggalian
prasejarah. Terlihat perbedaan pada bagian pada tempat dan sudut diperisai
kepala (bagian berwarna merah) dari trilobite dari masa kemasa.

b. Fosil Setasea
Setasea awal, ordo mamalia yang mencakup paus, lumba-lumba dan paus

dan porpoise. Catatan fosil yang ditemukan menunjukkan adanya indikasi bahwa
nenek moyang mamalia bersifat terrestrial. Banyak saintis yang telah menduga
bahwa kehidupan mamalia laut berasal dari mamalia darat, namun karena
sedikitnya bukti fosil yang ditemukan, hipotesis tersebut mengungkapkan bahwa
adanya perubahan struktur tungkai setasea awal yang berubah menjadi sirip.
Bukti fosil terbaru yang ditemukan di Pakistan, Mesir, dan amerika utara
menunjukkan catatan yang baik akan transisi kehidupan darat ke kehidupan laut
(Gambar 13.16).

476

Gambar 13.16 Fosil transisi kehidupan darat ke kehidupan
laut oleh setasea
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

c. Fosil Evolusi Kuda
Penemuan fosil kuda juga memberikan gambaran yang baik akan

perubahan yang terjadi seiring waktu. Fosil evolusi kuda terekam secara baik,
kuda yang dikenal pertama yang paling tua adalah eohippus yang hidup pada
zaman eosin 60 juta tahun yang lalu.

477

Gambar 13.17 Dokumentasi evolusi kuda berdasarkan catatan fosil
(Sumber: Campbell et. all, eight edition, 2008)

d. Homologi
Hal yang dapat menjadi petunjuk evolusi adalah adanya kesamaan dalam struktur

tubuh antara organisme yang berbeda. Hal ini dapat diduga bahwa adanya kemiripan
tersebut diperoleh dari satu nenek moyang bersama yang diturunkan. Seperti yang telah
kita bahas bahwa nenek moyang sebelumnya akan mengalami perubahan, namun perubahan
tersebut tidak total, sehingga ada beberapa struktur tubuh yang tetap dipertahankan.
Dengan demikian spesies yang memiliki kekerabatan akan memilki organ/struktur yang
sama dari nenek moyang, walaupun mungkin memilki fungsi yang berbeda. Misalnya antara
tangan manusia dengan tungkai depan kucing, sayap burung, sayap kelewar dan sirip paus.
Hal ini disebut homologi (gambar 19.18). Adapun organ/struktur tubuh yang memiliki
perbedaan secara struktur namun fungsi yang asam disebut analogi. Misalnya antara sayap
burung dengan sayap serangga, walaupun memiliki fungsi yang sama yakni untuk terbang
tapi dari struktur penyususnnya berbeda.

478