Mutasi sebagai penyebab terjadinya keanekaragaman hayati

Keanekaragaman merupakan faktor utama dalam evolusi, meskipun proses asal-usulnya belum diketahui dengan pasti, karena tanpa adanya keanekaragaman maka evolusi tidak mungkin terjadi. Di alam semesta terdapat dua faktor yang bekerja secara misterius dan harmonis, meskipun bertentangan yakni a) faktor yang menyebabkan keanekaragaman, dan b) faktor yang mempertahankan keutuhan suatu spesies. Pesatnya perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan, memungkinkan kita dapat mempelajari beranekaragam bentuk dari hasil proses kehidupan yang merupakan ekspresi gen. Sebagai contoh: a) umur organisme suatu spesies tidak pernah sama, b) pada manusia terdapat bermacam-macam golongan darah, c) adanya variasi warna pada bunga sepatu, d) adanya ketidaksamaan pada wajah manusia, dan masih banyak lagi contoh yang lain. Asal-usul keanekaragaman bermula dari terjadinya kesalahan dalam pengkodean genetik, yang kita kenal dengan mutasi. Padahal, akurasi (kecermatan) dari kode genetik tidak pernah diragukan dan senantiasa benar karena Adenin hanya dapat berpasangan dengan Timin (mempunyai dua tangan bebas), sedangkan Guanin hanya berpasangan dengan Sitosin (mempunyai tiga tangan bebas). Mutasi merupakan suatu peristiwa yang relatif umum terjadi pada setiap organisme. Kecepatan mutasi pada setiap mikroorganisme berbeda-beda dan dalam kehidupan sehari-hari kecepatan mutasi yang terjadi jauh lebih lambat. Beberapa keadaan yang menyebabkan terjadinya mutasi gen, yaitu:

1)   Tautomer
Merupakan suatu bentuk stereoisomer dari molekul asam nukleat. Adanya stereoisomer  dalamtubuh adalah hal yang wajar dan normal karena mekanisme sel tidak pernah menganggap hal ini sebagai bentuk kesalahan. Beruntung, jumlah stereoisomer relative sedikit dan sifatnya kurang stabil. 

2)   Struktur analog
Dalam tubuh organisme terdapat sejumlah molekul yang memiliki struktur serupa dengan asam nukleat. Dalam keadaan tertentu, molekul-molekul tersebut dapat secara tidak sengaja menempati salah satu kedudukan asam nukleat. Karena molekul-molekul tersebut bukan molekul asing, maka sel tidak akan melakukan denaturasi. Hanya saja molekul-molekul tersebut tidak dapat berfungsi sebagai asam nukleat, akibatnya dalam proses berikutnya akan terjadi kesalahan. Berikut adalah molekul-molekul yang dimaksud, yakni inosin, hipoxantin, bromo-urasil, bromo-deoksiuridin, dan 2 aminopurin. 

3)   Inhibitor
Terdapat sejumlah molekul tertentu yang dapat menempati ruang pada DNA yang seharusnya diisi oleh asam nukleat. Apabila molekul-molekul tersebut menempati posisi asam nukleat, maka biasanya akan terjadi frameshift mutasi, sehingga terjadi pergeseran kode genetik dan bagian protein yang akan dikode menjadi salah semua. Molekul tertentu yang dimaksud adalah akridin, pseudouridin, metal-inosin, ribotimin, dan metilguanosin. 

4)   Zat mutagen
Sejumlah zat seperti asam nitrat, nitrogen mustard, peroksida dapat mengganggu dengan cara bereaksi dengan salah satu asam nukleat, sehingga terjadi perubahan pada asam nukleat tersebut. Akibat adanya perubahan maka asam nukleat memberikan informasi yang salah. 

5)   Radiasi Radioaktif
Beberapa kemungkinan yang dapat terjadi dari pengaruh sinar radioaktif berenergi sangat tinggi, yakni

· Mampu mengubah air dalam tubuh yang tersedia jumlah cukup banyak menjadiperoksida,akibatnya peroksida akan mengalami oksidasi sehingga bersifat mutagenik.

·  Terjadi dimerisasi dari Timin, yakni 2 Timin yang bersebelahan akan saling berikatan sehinggabersifat irreversible. Akibatnya kedua Timin tidak dapat berfungsi memberikan informasi genetik.

·     Mampu memutuskan rantai DNA. 

6)   Radiasi Ultraviolet

Sudah dapat dipastikan bahwa radiasi ultraviolet memegang peranan penting dalam menimbulkan keanekaragaman pada ‘masa prekambrian’. Hal ini dapat terjadi karena atmosfer bumi belum memiliki lapisan ozon. Denan daya tembus beberapa milimeter mampu menembus sel dan memutuskan rantai DNA atau merusak salah satu asam nukleat. Karena mekanisme pembawa informasi genetik belum sempurna maka banyak sekali terjadi kesalahan replikasi, akibatnya pada hewan Prokariot terdapat beragam kode genetik namun sebaliknya pada hewan eukariot hanya terdapat satu macam kode genetik saja.

Diskusi hubungan evolusi dengan keanekaragaman

Keanekaragaman merupakan suatu paradoks dari konsep mempertahankan/meles-tarikan spesies, yaitu disatu  sisi spesies harus melestarikan komposisi dan struktur gennya, sedangkan dipihak lain evolusi mengharuskan suatu organisme untuk selalu beranekaragam. Tanpa keanekaragaman tidak akan pernah terjadi evolusi. Di alam terdapat dua faktor yang bekerja secara berseberangan namun sinergis, harmonis, dan misterius, yakni a) faktor penyebab keanekaragaman, dan b) faktor yang mempertahankan keutuhan suatu spesies. Melalui evolusi dapat dipelajari asal-usul keanekaragaman mulai dari tingkat DNA hingga tingkat populasi. Dari mana munculnya keanekaragaman tersebut?

Keanekaragaman terjadi sebagai akibat adanya beberapa faktor, yakni:

a) mutasi, yang terdiri dari: mutasi gen, mutasi segmen kromosom, dan mutasi pada jumlah kromosom  

    Berbagai pengaruh mutasi gen mampu menyebabkan:

1)    mengubah struktur DNA namun tidak mengubah produk yang dihasilkan,

2)    mengubah rantai asam amino namun tidak mengubah fungsi produk yang dihasilkan,

3)    mengubah rantai asam amino dan mengubah fungsi produk tersebut, namun tidak berbeda banyak dengan keadaan sebelum mutasi,

4)    menjadikan fungsi sel rusak,

5)    mutasi terjadi pada sel somatis sehingga tidak diwariskan,

6)    kerugian atau sebaliknya menguntungkan,

b) pengaruh Hukum Hardy-Weinberg,

Perubahan frekuensi gen dapat terjadi apabila persyaratan Hukum Hardy-Weinberg tidak dapat dipenuhi. Namun yang menjadi masalah adalah apakah persyaratan yang berlaku dapat dipenuhi? Hukum ini akan selalu berlaku pada suatu populasi dari waktu ke waktu dengan beberapa persyaratan yang wajib dipenuhi. Namun kenyataan di alam menunjukkan bahwa persyaratan-persyaratan tersebut tidak dapat dipenuhi. Dengan demikian dapat dikatakan  Hukum Hardy-Weinberg memberikan gambaran bahwa evolusi terus berjalan, ditunjukkan oleh adanya frekuensi alel dalam suatu populasi selalu berubah-ubah sesuai dengan tekanan seleksi yang bekerja.

c) seleksi alam,

Seleksi alam merupakan suatu mekanisme yang sangat penting dalam evolusi. Seleksi alam merupakan suatu kekuatan luar yang halus kerjanya namun luar biasa kekuatannya dalam mengatur ke mana suatu organisme akan dibawa. Adapun modal utama dari suatu spesies adalah keanekaragaman, sehinggan kombinasi antara seleksi alam dan keanekaragaman akan menentukan apakah suatu spesies mampu bertahan terhadap kekuatan seleksi alam.

d) Variasi Populasi

Selain variasi dalam struktur internal suatu populasi dapat pula mempunya variasi. Terdapat 3 jenis variasi yakni ekotip, ekofenotip, dan populasi klinal