THE EVOLUTION OF POPULATIONS Priyambodo, M.Sc. priyambodo@fmipa.unila..ac.id
GENETIKA POPULASI Priyambodo, M.Sc. priyambodo@fmipa.unila..ac.id
Genetika populasi Genetika populasi adalah ilmu yang mempelajari tentang perubahan populasi secara genetik dari waktu ke waktu Genetika populasi menjadi salah satu dasar dalam mempelajari evolusi Mikroevolusi dapat terjadi karena adanya perubahan materi genetik dalam sebuah populasi dalam seri waktu tertentu
Population A population Is a localized group of individuals that are capable of interbreeding and producing fertile offspring
Gene Pool (Lungkang Gen) Merupakan kumpulan seluruh alel gen yang terdapat dalam satu populasi pada satu waktu tertentu Terdiri atas seluruh lokus gen dari semua individu yang terdapat dalam populasi tersebut
Evolusi pada level populasi Lima faktor penyebab evolusi di tingkat populasi: Genetic Drift (hanyutan genetik) Gene flow (aliran gen) Mutation (mutasi) Sexual selection/nonrandom mating (perkawinan tak acak) Natural selection (seleksi alam)
Genetic Drift Mendeskripsikan fluktuasi frekuensi alel yang tidak dapat diprediksi dari satu generasi ke generasi selanjutnya Cenderung menurunkan variasi genetik C R C R C R C R C W C W C R C R C R C R C W C W C R C W C R C R Only 5 of 10 plants leave offspring C R C R C R C W C W C W Only 2 of 10 plants leave offspring C R C R C R C R C R C R C R C R C R C W C R C W C R C R C R C R C R C R C R C W C W C W C R C R C R C R C R C R C R C W C R C W C R C W C R C R C R C R Generasi 1 p (frequency of C R ) = 0.7 q (frequency of C W ) = 0.3 Generasi 2 p = 0.5 q = 0.5 Generasi 3 p = 1.0 q = 0.0
Genetic Drift Dapat terjadi melalui dua mekanisme: The founder effect The bottleneck effect
The Founder Effect Terjadi saat sejumlah populasi kecil terisolasi dari populasi awal yang jauh lebih besar Dapat berpengaruh pada frekuensi alel di populasi tersebut
The Founder Effects Dapat terjadi saat sejumah sampel dari populasi besar menemukan lokasi baru yang terpisah dari populasi sebelumnya Karena sampel adalah subset acak dari populasi awal, maka sampel juga membawa alel yang acak yang mungkin tidak mencerminkan frekuensi alel pada populasi sebelumnya Alel yang awalnya jarang (frekuensinya kecil) pada populasi awal, dapat menjadi alel dengan frekuensi tertinggi pada populasi baru
The Bottleneck Effect Terjadi karena adanya perubahan lingkungan yang drastis sehingga mengurangi besarnya populasi Gene pool pada populasi baru mungkin tidak mencerminkan gene pool populasi lama Original population Bottlenecking event Surviving population
Genetic Drift
The Bottleneck Effect Perburuan liar Gajah Laut di California
Gene Flow Menyebabkan fluktuasi alel dalam sebuah populasi, dapat bertambah atau berkurang Hasil dari proses perpindahan individu/gamet fertil
Gene Flow Pada populasi dalam percobaan kesetimbangan genetik selalu diasumsikan tidak ada aliran genetik closed system tidak ada gen yang masuk ataupun keluar In reality, few populations are isolated. The random movement of individuals between populations, or migration, increases genetic variation within a population and reduces differences between populations
Mutation Perubahan acak dari materi genetik Gen Kromosom Menyebabkan munculnya alel baru atau hilangnya alel tertentu
Sexual Selection Nonrandom mating Perkawinan acak sebenarnya sangat mutlak tidak dapat terjadi Umumnya, ada kriteria tertentu dalam perkawinan This promotes inbreeding Could lead to a change in allelic proportions favoring individuals that are homozygous for particular traits
Intersexual selection Terjadi ketika individu dengan jenis kelamin tertentun (biasnya betina) memiliki kriteria tertentu dalam memilih pasangan kawin. Sifat tertentu yang disenangi betina akan terus ada.
Natural Selection Hukum Hardy Weinberg mempersyaratkan seluruh individu dalam populasi mempunyai kesamaan kriteria sehingga memberikan kontribusi yang sama dari generasi ke generasi. Jarang terjadi Seleksi alam berperan dalam memilih individu yang mampu bertahan hidup dan terus berbiak. Seleksi alam dapat menyebabkan perubahan frekuensi fenotipe organisme dominan dan mengubah frekuensi alel.
Selection Selection Favors certain genotypes by acting on the phenotypes of certain organisms Three modes of selection are Directional Disruptive Stabilizing
The three modes of selection Directional selection Favors individuals at one end of the phenotypic range Disruptive selection Favors individuals at both extremes of the phenotypic range Stabilizing selection Favors intermediate variants and acts against extreme phenotypes
The three modes of selection Original population Original population Evolved population Phenotypes (fur color) (a) Directional selection shifts the overall makeup of the population by favoring variants at one extreme of the distribution. In this case, darker mice are favored because they live among dark rocks and a darker fur color conceals them from predators. (b) Disruptive selection favors variants at both ends of the distribution. These mice have colonized a patchy habitat made up of light and dark rocks, with the result that mice of an intermediate color are at a disadvantage. (c) Stabilizing selection removes extreme variants from the population and preserves intermediate types. If the environment consists of rocks of an intermediate color, both light and dark mice will be selected against.
VARIASI GENETIK DAN KESESUAIAN MAKHLUK HIDUP Priyambodo, M.Sc. priyambodo@fmipa.unila..ac.id
Variasi Genetik dalam Populasi Berkontribusi pada terjadinya evolusi
Genetic Variation Terjadi pada setiap individu dalam populasi (a) Map butterflies that emerge in spring: orange and brown (b) Map butterflies that emerge in late summer: black and white
Mengukur Variasi Genetik Karyotipe 1 2.4 3.14 5.18 6 7.15 8.11 9.12 10.16 13.17 19 XX 1 2.19 3.8 4.16 5.14 6.7 9.10 11.12 13.17 15.18 XX
Variasi Sekuens DNA Single Nucleotide Sequence Fragment DNA RAPD, RFLP, SSCP Gene Protein sequence
RFLP: Sickle-cell genotyping MstII recognition sequence CCTNAGG
Sickle-cell mutation in beta hemoglobin gene Base pair substitution leading to an amino acid change Homozygotes for the S allele develop sickle-cell disease
Analisis Protein In vitro evaluation of AcV5, HA, FLAG and cmyc epitope detection in commonly studied plants (in total leaf protein)
Dari rentang variasi yang ada dalam populasi Seleksi alam meningkatkan frekuensi genotipe tertentu, kesesuaian organisme terhadap lingkungan dari satu generasi ke generasi selanjutnya
Fitness and Relative Fitness Fitness Merupakan kontribusi dari individu terhadap lungkang gen (gene pool) pada generasi selanjutnya. Setiap individu memiliki kontribusi yang relatif Relative fitness Merupakan kontribusi dari sebuah genotipe kepada generasi selanjutnya dibandingkan dengan genotipe lain pada lokus yang sama.
Pengumuman Ujian 2 Genetika Sabtu, 21 Mei 2016 Pukul 08.00 09.30 WIB LB1.11
it is not the strongest of the species, nor the most intelligent, but the one most responsive to change -Charles Darwin, 1809