Evolusi eksperimental: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Paleo.arief (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
Paleo.arief (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
||
Baris 1:
{{Cite journal|last=Barrett|first=Rowan D. H.|last2=Paccard|first2=Antoine|last3=Healy|first3=Timothy M.|last4=Bergek|first4=Sara|last5=Schulte|first5=Patricia M.|last6=Schluter|first6=Dolph|last7=Rogers|first7=Sean M.|date=2011|title=Rapid evolution of cold tolerance in stickleback|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2010.0923|journal=Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences|language=|volume=278|issue=1703|pages=233–238|doi=10.1098/rspb.2010.0923|issn=0962-8452|pmc=PMC3013383|pmid=20685715}}
{{Biologi evolusioner}}▼
'''Evolusi eksperimental''' adalah percobaan di laboratorium atau manipulasi suatu tempat secara terkendali untuk meneliti dinamika evolusi.<ref name=Nature>{{cite web|title=Experimental Evolution|url=http://www.nature.com/subjects/experimental-evolution|publisher=Nature}}</ref> [[Evolusi]] dapat diamati di laboratorium ketika individu/populasi beradaptasi di lingkungan yang baru melalui [[seleksi alam]]. Adaptasi dapat muncul dalam evolusi eksperimental dengan dua cara. Cara pertama adalah ketika suatu organisme memperoleh [[mutasi]] yang menguntungkan mereka.<ref name=":0">{{Cite journal|last=Long|first=A|last2=Liti|first2=G|last3=Luptak|first3=A|last4=Tenaillon|first4=O|date=2015|title=Elucidating the molecular architecture of adaptation via evolve and resequence experiments|journal=Nature Reviews Genetics|volume=16|issue=10|pages=567–582|doi=10.1038/nrg3937|issn=1471-0056|pmc=4733663|pmid=26347030|via=}}</ref> Yang lainnya adalah dari perubahan frekuensi [[alel]] pada variasi genetik yang sudah ada dalam populasi organisme.<ref name=":0" /> Kekuatan evolusioner lain di luar mutasi dan seleksi alam juga dapat berperan atau dimasukkan ke dalam studi evolusi eksperimental, seperti [[Hanyutan genetik|penyimpangan genetik]] dan [[aliran gen]].<ref name=":1">{{Cite journal|last=Kawecki|first=Tadeusz J.|last2=Lenski|first2=Richard E.|last3=Ebert|first3=Dieter|last4=Hollis|first4=Brian|last5=Olivieri|first5=Isabelle|last6=Whitlock|first6=Michael C.|date=2012|title=Experimental evolution|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169534712001425|journal=Trends in Ecology & Evolution|language=|volume=27|issue=10|pages=547–560|doi=10.1016/j.tree.2012.06.001}}</ref>
Baris 24:
=== Kutu daun ===
[[Berkas:Dysaphis anthrisci majkopica.gif|jmpl|поколения=generasi, Смертность=mortalitas]]▼
Pada 1950-an, ahli biologi Soviet [[Georgy Shaposhnikov]] melakukan eksperimen terhadap kutu daun dari genus [[Dysaphis]]. Dengan memindahkan mereka ke tanaman yang biasanya hampir atau sama sekali tidak cocok untuk mereka, ia telah memaksa populasi keturunan partenogenetik untuk beradaptasi dengan sumber makanan baru hingga terjadi isolasi reproduktif dari populasi reguler spesies yang sama.<ref>Shaposhnikov GK (1966). [https://web.archive.org/web/20130908054552/http://rogov.zwz.ru/Macroevolution/epi17.pdf "Origin and breakdown of reproductive isolation and the criterion of the species"]. ''Entomological Review''. '''45''': 1–8. </ref>
=== Lalat buah ===
▲[[Berkas:Dysaphis anthrisci majkopica.gif|jmpl|поколения=generasi, Смертность=mortalitas]]
Salah satu eksperimen gelombang baru pertama yang menggunakan strategi ini adalah laboratorium "radiasi evolusioner" populasi [[Drosophila melanogaster]] yang dimulai oleh Michael R. Rose pada bulan Februari 1980.<ref>{{Cite journal|last=Rose|first=Michael R.|date=Mei 1984|title=Artificial Selection on a Fitness-Component in Drosophila melanogaster|url=https://www.jstor.org/stable/2408701?origin=crossref|journal=Evolution|volume=38|issue=3|pages=516|doi=10.2307/2408701|jstor=2408701|pmid=28555975}}</ref> Sistem ini dimulai dengan sepuluh populasi, lima dikultur pada usia lanjut, dan lima dikultur pada usia dini. Sejak itu, lebih dari 200 populasi berbeda telah diciptakan di laboratorium radiasi ini, dengan seleksi yang menargetkan banyak karakter. Beberapa dari populasi yang sangat terdiferensiasi ini juga telah diseleksi secara “mundur” atau “terbalik”, dengan mengembalikan populasi percobaan ke rezim kultur nenek moyang mereka. Ratusan orang telah bekerja dengan populasi ini selama lebih dari tiga dekade. Sebagian besar pekerjaan ini dirangkum dalam makalah yang dikumpulkan dalam buku ''Metuselah Flies''.<ref>Rose MR, Passananti HB, Matos M (2004). ''Methuselah Flies''. Singapore: World Scientific. [https://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/5457 doi:10.1142/5457]. ISBN 978-981-238-741-7</ref>
Baris 47:
Tikus HR menunjukkan peningkatan [[kapasitas aerobik maksimal]] ketika diuji pada treadmill bermotor. Mereka juga menunjukkan perubahan [[motivasi]] dan [[sistem penghargaan]] di otak. Studi [[farmakologi]] menunjukkan perubahan fungsi [[dopamin]] dan [[sistem endocannabinoid]].<ref>{{Cite journal|last=Keeney|first=Brooke K.|last2=Raichlen|first2=David A.|last3=Meek|first3=Thomas H.|last4=Wijeratne|first4=Rashmi S.|last5=Middleton|first5=Kevin M.|last6=Gerdeman|first6=Gregory L.|last7=Garland|first7=Theodore|date=2008-12|title=Differential response to a selective cannabinoid receptor antagonist (SR141716: rimonabant) in female mice from lines selectively bred for high voluntary wheel-running behaviour|url=https://journals.lww.com/00008877-200812000-00007|journal=Behavioural Pharmacology|volume=19|issue=8|pages=812–820|doi=10.1097/FBP.0b013e32831c3b6b}}</ref> Garis High Runner telah diusulkan sebagai model untuk mempelajari gangguan hiperaktif defisit perhatian manusia ([[Gangguan pemusatan perhatian dan hiperaktivitas|ADHD]]), dan pemberian [[Metilfenidat|Ritalin]] mengurangi roda berjalan kira-kira sama dengan tingkat tikus kontrol.
=== Seleksi multi arah pada tikus padang ===
Pada tahun 2005, Paweł Koteja bersama Edyta Sadowska dan rekannya dari [[Universitas Jagielloński|Universitas Jagiellonian]] (Polandia) memulai seleksi multiarah pada hewan pengerat non-laboratorium, [[Tikus-padang|tikus padang]] ''Myodes'' (= ''Clethrionomys'') ''glareolus''.<ref>{{Cite journal|last=Sadowska|first=Edyta T.|last2=Baliga‐Klimczyk|first2=Katarzyna|last3=Chrząścik|first3=Katarzyna M.|last4=Koteja|first4=Paweł|date=2008|title=Laboratory Model of Adaptive Radiation: A Selection Experiment in the Bank Vole|url=https://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1086/590164|journal=Physiological and Biochemical Zoology|language=|volume=81|issue=5|pages=627–640|doi=10.1086/590164|issn=1522-2152}}</ref> Tikus dipilih karena tiga ciri berbeda, yang memainkan peran penting dalam [[radiasi adaptif]] vertebrata darat: tingkat metabolisme aerobik maksimum yang tinggi, kecenderungan predator, dan kemampuan herbivora. Lini aerobik dipilih berdasarkan tingkat konsumsi oksigen maksimum yang dicapai saat berenang pada suhu 38°C; Lini predator – untuk waktu singkat guna menangkap [[jangkrik]] hidup; Lini [[Herbivor|herbivora]] – berdasarkan kemampuan mempertahankan massa tubuh saat diberi makanan berkualitas rendah yang “diencerkan” dengan rumput kering dan bubuk. Empat lini replikasi dipertahankan untuk masing-masing dari tiga arah pemilihan dan empat lini lainnya sebagai Kontrol yang tidak dipilih.
Setelah sekitar 20 generasi pembiakan selektif, tikus dari jalur Aerobik mengembangkan tingkat metabolisme yang diinduksi berenang 60% lebih tinggi dibandingkan tikus dari lini Kontrol yang tidak diseleksi. Meskipun protokol seleksi tidak memberikan beban termoregulasi, baik [[laju metabolisme basal]] maupun kapasitas [[Termogenesis|termogenik]] meningkat pada lini Aerobik.<ref>{{Cite journal|last=Sadowska|first=Edyta T.|last2=Stawski|first2=Clare|last3=Rudolf|first3=Agata|last4=Dheyongera|first4=Geoffrey|last5=Chrząścik|first5=Katarzyna M.|last6=Baliga-Klimczyk|first6=Katarzyna|last7=Koteja|first7=Paweł|date=2015|title=Evolution of basal metabolic rate in bank voles from a multidirectional selection experiment|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2015.0025|journal=Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences|language=|volume=282|issue=1806|pages=20150025|doi=10.1098/rspb.2015.0025|issn=0962-8452|pmc=PMC4426621|pmid=25876844}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Dheyongera|first=Geoffrey|last2=Grzebyk|first2=Katherine|last3=Rudolf|first3=Agata M.|last4=Sadowska|first4=Edyta T.|last5=Koteja|first5=Paweł|date=2016|title=The effect of chlorpyrifos on thermogenic capacity of bank voles selected for increased aerobic exercise metabolism|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045653515305750|journal=Chemosphere|language=|volume=149|pages=383–390|doi=10.1016/j.chemosphere.2015.12.120}}</ref> Dengan demikian, hasilnya memberikan beberapa dukungan untuk “model kapasitas aerobik” untuk evolusi [[Endotermik|endotermi]] pada mamalia.
Lebih dari 85% tikus Predator menangkap jangkrik, dibandingkan dengan hanya sekitar 15% tikus Kontrol yang tidak dipilih, dan mereka menangkap jangkrik lebih cepat. Meningkatnya perilaku predator dikaitkan dengan [[Daya tanggulang|daya penanggulangan]] yang lebih proaktif (“[[kepribadian]]”).<ref>{{Cite journal|last=Maiti|first=Uttaran|last2=Sadowska|first2=Edyta T|last3=ChrzĄścik|first3=Katarzyna M|last4=Koteja|first4=Paweł|date=2019|editor-last=Carere|editor-first=Claudio|title=Experimental evolution of personality traits: open-field exploration in bank voles from a multidirectional selection experiment|url=https://academic.oup.com/cz/article/65/4/375/5092504|journal=Current Zoology|language=|volume=65|issue=4|pages=375–384|doi=10.1093/cz/zoy068|issn=2396-9814|pmc=PMC6688576|pmid=31413710}}</ref>
Selama pengujian dengan pola makan berkualitas rendah, tikus Herbivora kehilangan massa sekitar 2 gram lebih sedikit (kira-kira 10% dari massa tubuh asli) dibandingkan tikus Kontrol. Tikus herbivora memiliki komposisi [[mikrobioma]] bakteri yang berubah di [[Usus buntu|sekumnya]].<ref>{{Cite journal|last=Kohl|first=Kevin D.|last2=Sadowska|first2=Edyta T.|last3=Rudolf|first3=Agata M.|last4=Dearing|first4=M. Denise|last5=Koteja|first5=Paweł|date=2016|title=Experimental Evolution on a Wild Mammal Species Results in Modifications of Gut Microbial Communities|url=http://journal.frontiersin.org/Article/10.3389/fmicb.2016.00634/abstract|journal=Frontiers in Microbiology|volume=7|doi=10.3389/fmicb.2016.00634|issn=1664-302X|pmc=PMC4854874|pmid=27199960}}</ref> Dengan demikian, seleksi telah menghasilkan evolusi seluruh holobioma, dan eksperimen tersebut mungkin menawarkan model laboratorium [[evolusi hologenom]].
=== Biologi sintetis ===
[[Biologi sintetis]] menawarkan peluang unik untuk evolusi eksperimental, memfasilitasi interpretasi perubahan evolusioner dengan memasukkan modul genetik ke dalam genom inang dan menerapkan seleksi yang secara khusus menargetkan modul tersebut. [[Sirkuit biologis sintetis]] yang dimasukkan ke dalam genom [[Escherichia coli]]<ref>{{Cite journal|last=Sleight|first=Sean C|last2=Bartley|first2=Bryan A|last3=Lieviant|first3=Jane A|last4=Sauro|first4=Herbert M|date=2010|title=Designing and engineering evolutionary robust genetic circuits|url=http://jbioleng.biomedcentral.com/articles/10.1186/1754-1611-4-12|journal=Journal of Biological Engineering|language=|volume=4|issue=1|pages=12|doi=10.1186/1754-1611-4-12|issn=1754-1611|pmc=PMC2991278|pmid=21040586}}</ref> atau ragi bertunas [[Saccharomyces cerevisiae]]<ref>{{Cite journal|last=González|first=Caleb|last2=Ray|first2=Joe Christian J|last3=Manhart|first3=Michael|last4=Adams|first4=Rhys M|last5=Nevozhay|first5=Dmitry|last6=Morozov|first6=Alexandre V|last7=Balázsi|first7=Gábor|date=2015|title=Stress‐response balance drives the evolution of a network module and its host genome|url=https://www.embopress.org/doi/10.15252/msb.20156185|journal=Molecular Systems Biology|language=|volume=11|issue=8|doi=10.15252/msb.20156185|issn=1744-4292|pmc=PMC4562500|pmid=26324468}}</ref> terdegradasi (kehilangan fungsi) selama evolusi laboratorium. Dengan seleksi yang tepat, mekanisme yang mendasari perolehan kembali fungsi biologis yang hilang secara evolusioner dapat dipelajari.<ref>{{Cite journal|last=Kheir Gouda|first=Mirna|last2=Manhart|first2=Michael|last3=Balázsi|first3=Gábor|date=2019|title=Evolutionary regain of lost gene circuit function|url=https://pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1912257116|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|language=|volume=116|issue=50|pages=25162–25171|doi=10.1073/pnas.1912257116|issn=0027-8424|pmc=PMC6911209|pmid=31754027}}</ref> Evolusi eksperimental sel mamalia yang mengandung sirkuit gen sintetis<ref>{{Cite journal|last=Farquhar|first=Kevin S.|last2=Charlebois|first2=Daniel A.|last3=Szenk|first3=Mariola|last4=Cohen|first4=Joseph|last5=Nevozhay|first5=Dmitry|last6=Balázsi|first6=Gábor|date=2019|title=Role of network-mediated stochasticity in mammalian drug resistance|url=https://www.nature.com/articles/s41467-019-10330-w|journal=Nature Communications|language=|volume=10|issue=1|doi=10.1038/s41467-019-10330-w|issn=2041-1723|pmc=PMC6591227|pmid=31235692}}</ref> mengungkap peran heterogenitas seluler dalam evolusi resistansi obat, dengan implikasi terhadap resistansi [[kemoterapi]] sel kanker.
=== Contoh lainnya ===
[[Ikan punggung duri|Stickleback]] (ikan punggung duri) memiliki spesies laut dan air tawar, spesies air tawar berevolusi sejak zaman es terakhir. Spesies air tawar dapat bertahan hidup pada suhu yang lebih dingin. Para ilmuwan menguji apakah mereka dapat mereproduksi evolusi toleransi dingin ini dengan memelihara ikan stickleback laut di air tawar yang dingin. Stickleback laut hanya membutuhkan waktu tiga generasi untuk berevolusi agar dapat menyamai peningkatan toleransi dingin sebesar 2,5 derajat Celcius yang ditemukan pada stickleback air tawar liar.<ref>{{Cite journal|last=Barrett|first=Rowan D. H.|last2=Paccard|first2=Antoine|last3=Healy|first3=Timothy M.|last4=Bergek|first4=Sara|last5=Schulte|first5=Patricia M.|last6=Schluter|first6=Dolph|last7=Rogers|first7=Sean M.|date=2011|title=Rapid evolution of cold tolerance in stickleback|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2010.0923|journal=Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences|language=|volume=278|issue=1703|pages=233–238|doi=10.1098/rspb.2010.0923|issn=0962-8452|pmc=PMC3013383|pmid=20685715}}</ref>
Sel mikroba<ref>{{Cite journal|last=Dragosits|first=Martin|last2=Mattanovich|first2=Diethard|date=2013|title=Adaptive laboratory evolution – principles and applications for biotechnology|url=http://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/1475-2859-12-64|journal=Microbial Cell Factories|language=|volume=12|issue=1|pages=64|doi=10.1186/1475-2859-12-64|issn=1475-2859|pmc=PMC3716822|pmid=23815749}}</ref> dan juga baru-baru ini sel mamalia<ref>{{Cite journal|last=Maralingannavar|first=Vishwanathgouda|last2=Parmar|first2=Dharmeshkumar|last3=Pant|first3=Tejal|last4=Gadgil|first4=Chetan|last5=Panchagnula|first5=Venkateswarlu|last6=Gadgil|first6=Mugdha|date=2017|title=CHO C ells adapted to inorganic phosphate limitation show higher growth and higher pyruvate carboxylase flux in phosphate replete conditions|url=https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/btpr.2450|journal=Biotechnology Progress|language=|volume=33|issue=3|pages=749–758|doi=10.1002/btpr.2450|issn=8756-7938}}</ref> telah berevolusi dalam kondisi keterbatasan nutrisi untuk mempelajari respons metabolismenya dan merekayasa sel agar memiliki karakteristik yang berguna.
== Sebagai bahan ajar ==
Karena waktu generasinya yang cepat, mikroba menawarkan kesempatan untuk mempelajari mikroevolusi di kelas. Sejumlah latihan yang melibatkan bakteri dan ragi mengajarkan konsep, mulai dari evolusi resistensi<ref>{{Cite journal|last=Hyman|first=Paul|date=2014|title=Bacteriophage as instructional organisms in introductory biology labs|url=http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.4161/bact.27336|journal=Bacteriophage|language=|volume=4|issue=2|pages=e27336|doi=10.4161/bact.27336|issn=2159-7081|pmc=PMC3895413|pmid=24478938}}</ref> hingga evolusi multiseluler.<ref>{{Cite journal|last=Ratcliff|first=William C.|last2=Raney|first2=Allison|last3=Westreich|first3=Sam|last4=Cotner|first4=Sehoya|date=2014|title=A Novel Laboratory Activity for Teaching about the Evolution of Multicellularity|url=https://online.ucpress.edu/abt/article/76/2/81/1672/A-Novel-Laboratory-Activity-for-Teaching-about-the|journal=The American Biology Teacher|language=|volume=76|issue=2|pages=81–87|doi=10.1525/abt.2014.76.2.3|issn=0002-7685}}</ref> Dengan munculnya teknologi pengurutan generasi mendatang, siswa dapat melakukan eksperimen evolusi, mengurutkan genom yang berevolusi, dan menganalisis serta menafsirkan hasilnya.<ref>{{Cite journal|last=Mikheyev|first=Alexander S.|last2=Arora|first2=Jigyasa|date=2015|title=Using experimental evolution and next-generation sequencing to teach bench and bioinformatic skills|url=https://peerj.com/preprints/1356/|journal=PeerJ Preprints|language=}}</ref>
== Lihat juga ==
* [[Seleksi buatan]]
* [[Evolusi terarah]]
* [[Domestikasi]]
* [[Psikologi evolusioner]]
* [[Genetika]]
* [[Genetika kuantitatif]]
== Referensi ==
{{reflist}}
== Bacaan lanjutan ==
* Bennett AF (2003). [https://zenodo.org/records/1059074 "Experimental evolution and the Krogh principle: generating biological novelty for functional and genetic analyses"]. ''Physiological and Biochemical Zoology''. '''76''' (1): 1–11. [https://www.journals.uchicago.edu/doi/10.1086/374275 doi:10.1086/374275].
* Dallinger WH (April 1887). [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2818.1887.tb01566.x "The president's address"]. ''Journal of the Royal Microscopical Society''. '''7''' (2): 185–99. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2818.1887.tb01566.x doi:10.1111/j.1365-2818.1887.tb01566.x].
* Garland Jr T (2003). "Selection experiments: an under-utilized tool in biomechanics and organismal biology." (PDF). In Bels VL, Gasc JP, Casinos A (eds.). ''Vertebrate biomechanics and evolution''. Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers. pp. 23–56.
* Garland Jr T, Rose MR, eds. (2009). Experimental evolution: concepts, methods, and applications of selection experiments. Berkeley, California: University of California Press. <nowiki>ISBN 978-0-520-26180-8</nowiki>.
* Gibbs AG (October 1999). "Laboratory selection for the comparative physiologist". The Journal of Experimental Biology. 202 (Pt 20): 2709–2718. doi:10.1242/jeb.202.20.2709.
* Lenski, Richard E. (2003). "Phenotypic and Genomic Evolution during a 20,000-Generation Experiment with the Bacterium Escherichia coli". Plant Breeding Reviews. pp. 225–265. doi:10.1002/9780470650288.ch8.
* Lenski RE, Rose MR, Simpson SC, Tadler SC (1991). "Long-term experimental evolution in ''Escherichia coli''. I. Adaptation and divergence during 2,000 generations". ''American Naturalist''. '''138''' (6): 1315–1341. doi:10.1086/285289.
* McKenzie JA, Batterham P (May 1994). "The genetic, molecular and phenotypic consequences of selection for insecticide resistance". ''Trends in Ecology & Evolution''. '''9''' (5): 166–169. doi:10.1016/0169-5347(94)90079-5.
* Reznick DN, Bryant MJ, Roff D, Ghalambor CK, Ghalambor DE (October 2004). "Effect of extrinsic mortality on the evolution of senescence in guppies". ''Nature''. '''431''' (7012): 1095–1099. Bibcode:2004Natur.431.1095R. doi:10.1038/nature02936.
{{biologi-stub}}
| |||