Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
68Bagaimana Spesies Berubah
Aula buktinya menegakkan kenyataannya; bab ini membangun mesinnya. Bagiannya semua sudah ada di tanganmu: mutasi yang menuliskan ejaan baru (Proposisi 65.6), pengocokan yang membagikan tumpukan yang unik (Proposisi 66.1), penahan lingkungan yang memungut sebagian besar kelebihan tiap angkatannya (Proposisi 55.6). Dirakit, semuanya berjalan sendiri — berjalan sendiri itulah seleksi alam, dan itulah gagasan sederhana yang paling berakibat dalam biologi.
68.1 Mesinnya, dirakit
Proposisi 68.1 (Seleksi alam)
Tiga kenyataan, tak satu pun dapat disangkal, dan akibatnya:
- keragaman: individu sebuah populasi berbeda dalam sifat turunannya (Proposisi 66.6 menyimpannya);
- kelebihan produksi dan penahannya: anak yang dihasilkan jauh lebih banyak daripada yang diizinkan lingkungannya bertahan hidup — penahannya memungut kelebihannya (Contoh 55.7);
- pemungutan yang tidak merata: penahannya tidak memungut secara acak — individu yang sifat turunannya cocok dengan keadaan sekarang lolos darinya sedikit lebih sering, sehingga meninggalkan lebih banyak keturunan, yang mewarisi sifat itu.
Akibatnya: angkatan demi angkatan, bagian alel yang cocok di dalam populasinya bertumbuh. Hanyutnya susunan turunan sebuah populasi, yang digerakkan oleh tidak lain daripada keragaman yang bertemu penahannya, itulah seleksi alam — dan waktu yang cukup menjadikannya evolusi.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 68.2 (Ngengatnya, dimesinkan)
Ngengat berbintik pada Contoh 67.6, bagian demi bagian. Keragamannya: bentuk turunan yang pucat dan yang gelap. Penahannya: burung memburu ngengat dengan penglihatan pada kulit kayunya. Pemungutan yang tidak merata: pada batang yang menghitam jelaga, bentuk pucatnyalah yang terlihat — lebih banyak dimakan, sehingga bagian alel gelapnya mendaki menuju hutan gelap yang teramati; udaranya bersih, kulit kayunya memucat, dan mesin yang sama berjalan terbalik. Tidak ada ngengat yang berubah; susunan populasinya yang berubah — seleksinya menyunting frekuensi tumpukannya, bukan individunya.
Catatan 68.3 (Apa yang bukan seleksi)
Tiga kekeliruan yang bertahan, dipensiunkan:
- tanpa niat: keadaannya menyeleksi dengan cara kelembapan “menyeleksi” kutu kayunya (Contoh 37.7) — lewat akibat, bukan pilihan; tidak ada yang merencanakan;
- tanpa kesempurnaan: seleksinya hanya membandingkan ragam yang ada — ia menemukan yang lebih baik di antara yang tersedia, bukan yang terbaik yang dapat dibayangkan (alih tugas yang janggal pada rancangan anggota gerak bersamanya, Latihan 67.7, adalah tanda tangannya);
- tanpa pewarisan jerih payah: lengan si pandai besi mati bersama si pandai besi (Proposisi 63.4); seleksinya hanya bekerja pada apa yang diangkut gametnya. Jerapah tidak memanjangkan lehernya dengan meregang — ragam yang berleher lebih panjanglah yang makan dan berbiak lebih baik daripada yang pendek.
68.2 Mesinnya diamati dan dimanfaatkan
Contoh 68.4 (Seleksi di rumah sakit)
Kasus kedokterannya, dimesinkan untuk dipakai Bab 69: sebuah populasi mikroba memuat mutan tahan yang jarang (tetesan mutasinya); sebuah antibiotik adalah penahannya; ia memungut yang rentan lalu melepaskan yang tahan, dan yang tahan itulah yang mewarisi bangsalnya. Hitungan hari, bukan milenium — angkatannya berputar dalam hitungan jam, dan kecepatan seleksinya berskala bersamanya. Setiap aturan tentang menuntaskan kursus antibiotik dan tidak menaburkan antibiotik ke dalam pertanian adalah pengelolaan mesinnya: lemahkan penahannya secara compang-camping, dan kamu membiakkan apa yang hendak kamu bunuh.
Contoh 68.5 (Seleksi dengan tangan manusia pada penahannya)
Pemulia pada Soal 54.1 menjalankan mesin yang sama dengan dirinya sendiri sebagai penahannya — mempertahankan yang renyah dan tahan, menyingkirkan sisanya. Setiap ras anjing, setiap varietas tanaman pangan, setiap galur sapi perah adalah seleksi buatan yang menumpuk: bukti kekuatan mesinnya pada skala waktu manusia, dari serigala menjadi anjing pangkuan dalam beberapa ribu angkatan. Darwin — naturalis yang merakit hujah bab ini — membuka buku besarnya justru dengan perbandingan itu.
Proposisi 68.6 (Dari perubahan menjadi spesies baru)
Seleksinya menjelaskan sebuah populasi yang berubah; satu bahan lagi menjelaskan populasi yang terbelah. Pisahkan dua populasi satu spesies — lautnya naik, sebuah pegunungan membelah, sebuah pulau menerima orang terdampar (Latihan 39.11) — dan masing-masing menjalankan mesinnya di bawah keadaannya sendiri, menumpuk alelnya sendiri. Diberi pemencaran yang cukup, keduanya tidak lagi saling berbiak di tempat mereka bertemu: menurut rumusan Definisi 30.1 sendiri, dua spesies berdiri di tempat satu spesies dahulu berdiri. Percabangan pohonnya (Definisi 44.6) justru adalah pembelahan semacam itu, sebanyak yang dikandung waktu yang dalam.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Metode 68.7 (Menjalankan mesinnya pada kasus apa pun)
Untuk setiap contoh evolusi yang diklaim:
- sebutkan keragamannya lalu periksa bahwa ia turunan (Metode 63.8);
- sebutkan penahannya, dan bagaimana ia memungut tidak merata menembus keragaman itu;
- ikuti pembukuannya: alel siapa yang menambah bagiannya pada angkatan berikutnya?
- untuk sebuah pembelahan, tambahkan pemisahannya dan keadaan yang memencar;
- periksa skala waktunya: angkatan, bukan tahun, adalah detak mesinnya.
68.3 Latihan
Latihan 68.1 ★
Nyatakan ketiga kenyataan seleksi alamnya dan akibatnya.
Solusi
Solusi Latihan 68.1.
Keragaman sifat turunannya; kelebihan produksi yang ditemui penahan lingkungannya; pemungutan yang tidak merata — yang cocok lolos sedikit lebih sering lalu meninggalkan lebih banyak pewaris. Akibatnya: bagian alel yang cocok bertumbuh angkatan demi angkatan — itulah seleksi alam, dan dengan waktu, evolusi.
Latihan 68.2 ★
Pada kasus ngengatnya, sebutkan keragamannya, penahannya, dan pemungutan yang tidak meratanya — ke kedua arahnya.
Solusi
Solusi Latihan 68.2.
Keragamannya: bentuk turunan yang pucat dan yang gelap. Penahannya: pemangsaan burung yang melihat, pada kulit kayunya. Pemungutan yang tidak merata: pada batang berjelaga yang pucat terlihat lalu dimakan — bagian yang gelap mendaki; pada kulit kayu bersih yang pucat, yang gelap terlihat — bagian yang pucat pulih. Satu mesin, kedua arah.
Latihan 68.3 ★
Apa yang berubah di bawah seleksinya — individunya, atau populasinya? Jelaskan.
Solusi
Solusi Latihan 68.3.
Penduduknya: tidak ada ngengat perorangan yang menggelap. Seleksinya menggeser frekuensi bentuk turunannya menembus angkatan — individunya dibagikan lalu dibelanjakan; susunan tumpukannyalah yang hanyut.
Latihan 68.4 ★
Betulkan, dengan mekanismenya di tangan: “jerapah meregangkan lehernya lalu meneruskan regangannya”.
Solusi
Solusi Latihan 68.4.
Jerih payah tidak diwariskan — leher yang teregang adalah lengan si pandai besi. Mekanismenya: lehernya berbeda-beda secara turunan; ragam yang berleher lebih panjang makan lebih tinggi, lolos dari penahan masa paceklik lebih sering dan meninggalkan lebih banyak pewaris yang mengangkut alel leher panjangnya — leher populasinya yang memanjang, bukan leher seekor jerapah pun.
Latihan 68.5 ★
Mengapa ketahanan antibiotik berevolusi dalam hitungan hari sementara ngengatnya butuh berdasawarsa?
Solusi
Solusi Latihan 68.5.
Mesinnya berdetak dalam angkatan, dan angkatan mikroba berputar dalam hitungan jam: beberapa hari memuat ribuan detak. Tambahkan penahan yang bengis (antibiotiknya) dan mutan tahan yang jarang mewarisi bangsalnya dalam sepekan.
Latihan 68.6 ★
Apa yang sama antara pemulia apelnya dan burung pemakan ngengatnya, dan apa yang berbeda?
Solusi
Solusi Latihan 68.6.
Keduanya adalah penahan yang tidak merata atas sebuah keragaman turunan — yang memutuskan siapa yang berbiak. Bedanya: pemulianya memilih dengan sengaja menuju sebuah tujuan; burungnya tidak memilih apa pun — akibat perburuannyalah yang menyeleksi.
Latihan 68.7 ★★
Mengapa seleksinya tak dapat menghasilkan makhluk “terbaik yang dapat dibayangkan”? Kenyataan mana yang membatasinya?
Solusi
Solusi Latihan 68.7.
Kenyataan 1: ia hanya dapat membandingkan ragam yang ada. Seleksinya adalah sebuah ayakan di atas tumpukan yang sekarang — ia tak dapat memanggil rancangan yang lebih baik yang belum bermutasi dan belum terkocok, hanya dapat mengangkat yang terbaik yang ada di tangan; karena itu rancangan anggota gerak yang dialihtugaskan, bukan rekayasa yang segar.
Latihan 68.8 ★★
Jalankan Metode 68.7 pada kemarau burung finchnya (Contoh 67.6): bijinya mengeras, paruh besar memecahkan apa yang tak dapat dipecahkan paruh kecil.
Solusi
Solusi Latihan 68.8.
Keragamannya: kedalaman paruh, bersifat turunan (silsilah para pencincin memperlihatkannya). Penahannya: biji keras kemaraunya — paruh yang kecil tak dapat memecahkan sisa makanannya. Pembukuannya: burung berparuh dalam makan, bertahan hidup, berbiak; anak yang menetas musim berikutnya rata-rata lebih dalam — alel yang dalam menambah bagiannya. Tanpa pembelahan: satu populasi, satu detak, terukur.
Latihan 68.9 ★★
Rakitlah pembentukan spesies bagi orang terdampar pulau pada Latihan 39.11: pemisahannya, pemencarannya, dan uji yang akan menyatakan dua spesies.
Solusi
Solusi Latihan 68.9.
Pemisahannya: lautnya — orang terdamparnya berbiak sendirian. Pemencarannya: keadaan tiap pulaunya menjalankan mesinnya dengan caranya sendiri, menumpuk alelnya sendiri, angkatan demi angkatan. Ujinya: burung yang dipertemukan kembali gagal saling berbiak — menurut rumusan spesiesnya, percabangannya sudah lengkap.
Latihan 68.10 ★★
Jelaskan, dengan mesinnya di tangan, mengapa kursus antibiotik yang tak tuntas dan antibiotik yang ditaburkan di pertanian sama-sama membiakkan ketahanan.
Solusi
Solusi Latihan 68.10.
Keduanya menerapkan penahannya secara compang-camping. Kursus yang tak tuntas membunuh yang rentan lalu melepaskan yang selamat — yang sudah diperkaya ketahanan — di tengah seleksinya; takaran yang ditaburkan di pertanian menjalankan ayakan sebagian yang sama menembus populasi mikroba yang luas, setiap hari. Sebuah penahan yang menyiangi tanpa menuntaskan adalah program pembiakan bagi apa yang dilepaskannya.
Latihan 68.11 ★★
“Seleksinya adalah penahan pada Bab 55, yang jatuh pada keragaman Bab 66.” Berikan alasan bagi kalimat itu sebagai ringkasan buku ini sendiri.
Solusi
Solusi Latihan 68.11.
Bab penahannya menegakkan bahwa sebagian besar kelebihan tiap angkatan dipungut — pemangsaan, kelaparan, kondisinya; bab keunikannya menegakkan bahwa yang dipungut berbeda secara turunan, tumpukan demi tumpukan. Seleksinya tidak menambahkan apa pun: ia adalah pengamatan bahwa penahan itu, yang jatuh pada keragaman itu, tak mungkin jatuh merata — kedua babnya, dikalikan.
Latihan 68.12 ★★★
Mengapa mesinnya membutuhkan pengocokan reproduksi seksual dan tetesan mutasinya — apa yang terjadi pada seleksinya di dalam sebuah populasi klona yang sempurna (Latihan 66.8) begitu keadaannya berbalik?
Solusi
Solusi Latihan 68.12.
Seleksinya membelanjakan keragamannya; pengocokan dan mutasinya mengisinya kembali. Sebuah populasi klona menawarkan satu tumpukan saja kepada ayakannya: ketika keadaannya berbalik, seleksinya tidak punya apa pun untuk diangkat — kebun anggurnya bertahan atau tumbang sebagai satu tanaman. Tanpa tetesan ejaan baru dan pembagian gabungan yang baru, mesinnya macet: keberagamannya bukan hasil sampingan mekanismenya, ia adalah bahan bakarnya.
68.4 Soal: Buku Catatan Kepulauannya
Soal 68.1
Soal akhir pekan — dua abad di sebuah kepulauan gunung api
Sebuah kepulauan (gabungan, terilhami sejarah): pulau gunung api, tidak pernah menyatu dengan daratan utamanya, menampung burung mirip finch yang bentuk paruhnya berbeda dari pulau ke pulau — dan berbeda dari satu-satunya kerabat daratan utamanya yang jelas. Buku catatan para naturalis membentang dua abad.
Bagian I — Polanya.
- Pulaunya hanya memuat spesies yang dapat menyeberangi lautnya — burung, biji hanyut, satu kelelawar, tanpa mamalia darat atau kodok asli. Bab yang mana yang meramalkan daftar penumpangnya (Latihan 39.11)?
- Semua burung finch kepulauannya menyerupai satu spesies daratan utamanya lebih daripada burung lain mana pun di Bumi. Apa yang disimpulkan penalaran kekerabatannya (Proposisi 44.4) tentang asalnya?
- Paruhnya berbeda menurut makanan pulaunya: pemecah biji di pulau berbiji, penusuk di pulau berkaktus. Bacalah kecocokannya dengan Proposisi 28.4 — lalu katakan apa yang ditambahkan bab ini yang tak dapat ditambahkan bab adaptasinya.
- Mengapa pulau gunung api yang tak pernah menyatu adalah panggung utama mesinnya? Sebutkan bahan pembentukan spesies yang dipasoknya secara borongan.
Bagian II — Tahun buku catatan mesinnya.
- Sebuah tahun kemarau: biji yang lunak gagal, biji yang keras bertahan; jangka sorong para pencincin memperlihatkan anak yang menetas tahun berikutnya rata-rata berparuh lebih dalam. Jalankan pembukuan mesinnya menembus kalimat itu.
- Tahun basah menyusul, biji yang lunak kembali, dan rata-ratanya hanyut kembali. Apa yang dibuktikan pembalikan itu tentang “arah” seleksinya?
- Burung finch satu pulau, yang dipindahkan badai ke pulau lain, berbiak dengan buruk bersama populasi setempatnya. Proposisi mana yang sedang disaksikan?
- Sebuah buku catatan dari zaman kreasionis membantah: “tidak seorang pun pernah melihat satu spesies menjadi spesies lain.” Jawablah dengan skala waktunya dan cara saksi yang bertemu (Metode 67.7).
Bagian III — Ceramah sintesisnya.
- Sampaikan kisah kepulauannya dalam lima langkah mesinnya (Metode 68.7), dari tibanya orang terdampar sampai spesies pulaunya.
- Jelaskan mengapa burung finch tiap pulaunya adalah “yang lebih baik di antara yang tersedia, bukan yang terbaik yang dapat dibayangkan” — apa yang dapat ditawarkan tumpukan tiap pulaunya kepada seleksinya?
- Hubungkan kepulauannya dengan bangsal rumah sakit pada Contoh 68.4: mesin yang sama, laju detak yang berbeda — nyatakan apa yang menetapkan lajunya.
- Tutuplah ceramahnya dengan perbandingan Darwin yang dibuat tersurat: apa yang sama antara tangan sang penggemar merpati dan biji keras kemaraunya.
Solusi
Solusi Soal 68.1.
1. Bab penyebarannya: hanya jasa berjangkauan panjang — sayap, hanyutan, yang tertiup badai — yang mencapai sebuah pulau samudra; daftar penumpangnya adalah manifes jasanya.
2. Bahwa burung finch kepulauannya berasal dari orang terdampar daratan utamanya — atribut bersama yang terperinci berarti nenek moyang bersama, dan kerabat terdekatnya menyebutkan populasi sumbernya.
3. Bab adaptasinya membaca kecocokannya — tiap paruh menjawab soal makanan pulaunya. Bab ini menambahkan terjadinya: keragaman orang terdamparnya, penahan pulaunya, pemungutan yang tidak merata, pembukuan berangkatan-angkatan — pembuatan kecocokannya, sementara sebelumnya kita hanya dapat melihat kecocokannya (jawaban yang dijanjikan Catatan 28.9).
4. Pemisahannya: populasi yang terkurung laut berbiak sendirian sejak awal, tiap pulau sebuah ruang mesin yang tersegel — bahan pertama pembentukan spesiesnya dipasok geografinya secara borongan.
5. Penahannya tiba (hanya biji keras); keragaman turunan pada kedalaman paruhnya dipungut secara tidak merata (paruh yang kecil kelaparan); pembiakan yang selamat menuliskan pergeserannya ke dalam rata-rata angkatan berikutnya — satu detak mesinnya, terdokumentasi jangka sorong.
6. Bahwa “arahnya” tidak pernah lebih daripada keadaan sekarang: seleksinya melacak penahannya, dan penahan yang terbalik membalikkan hanyutnya — tanpa tujuan, hanya akibat, musim demi musim.
7. Proposisi 68.6 di tengah jalan: pemencaran yang sudah cukup maju sehingga saling berbiaknya tersendat — sebuah percabangan yang menutup di depan mata buku catatannya.
8. Detak pembentukan spesiesnya adalah angkatan dalam hitungan ribuan — hanya tersaksikan penuh pada kehidupan yang berputar cepat (mikroba bangsalnya). Bagi burung finchnya, caranya yang berdiri sebagai saksi: polanya, kekerabatannya, detak langsungnya dan percabangan setengah tertutupnya bertemu pada proses yang tak terentang oleh satu masa hidup pun.
9. (1) Keragamannya: pendiri terdamparnya, terkocok dan bermutasi. (2) Penahannya: makanan dan bahaya tiap pulaunya sendiri. (3) Pembukuannya: alel yang cocok tiap pulaunya menambah bagiannya, pulau demi pulau. (4) Pemisahannya: laut di antaranya, yang menahan tiap buku besarnya terpisah. (5) Skala waktunya: ribuan angkatan — dan percabangannya berdiri lengkap.
10. Hanya apa yang diangkut pendirinya ditambah mutasinya sendiri sejak itu: tumpukan tiap pulaunya adalah sebuah cuplikan seorang terdampar, dan seleksinya hanya dapat mengangkat paruh terbaik yang tersedia darinya — pulau dengan tumpukan yang lebih kaya atau mutasi yang lebih mujur mendapat jawaban yang lebih dekat.
11. Waktu angkatannya: hitungan jam di bangsalnya, hitungan tahun di pulaunya — tiga kenyataan yang sama, pembukuan yang sama, detak yang terpaut ribuan kali.
12. Keduanya adalah penahan yang memutuskan siapa yang berbiak: tangan sengaja sang penggemar merpati dan biji keras kemarau yang tanpa pikiran mengerjakan pembukuan yang serupa atas keragaman turunannya — itulah sebabnya perubahan yang dikerjakan di kandang merpati dalam berabad-abad mengesahkan apa yang dapat dituliskan penahan alam dalam berjuta-juta tahun.