evolusi molekular

BAB I

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Evolusi (dalam kajian biologi) berarti perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasi organisme dari satu generasi ke generasi berikutnya. Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh kombinasi tiga proses utama: variasi, reproduksi, dan seleksi. Sifat-sifat yang menjadi dasar evolusi ini dibawa oleh gen yang diwariskan kepada keturunan suatu makhluk hidup dan menjadi bervariasi dalam suatu populasi. Ketika organisme bereproduksi, keturunannya akan mempunyai sifat-sifat yang baru. Sifat baru dapat diperoleh dari perubahan gen akibat mutasi ataupun transfer gen antar populasi dan antar spesies. Pada spesies yang bereproduksi secara seksual, kombinasi gen yang baru juga dihasilkan oleh rekombinasi genetika, yang dapat meningkatkan variasi antara organisme. Evolusi terjadi ketika perbedaan-perbedaan terwariskan ini menjadi lebih umum atau langka dalam suatu populasi.

Berbagai penelitian di bidang biologi molekular telah mencoba mengungkap asal usul kehidupan dan evolusi berbagai makhluk hidup yang masih hidup atau yangtelah punah. Teori-teori yang berkembang tentang asal usul kehidupan memang sulitdibuktikan. Saat ini fosil molekular seperti intron yang terdapat dalam materi genetik tiap makhluk hidup merupakan salah satu petunjuk yang mendukung teori-teoritersebut.Sel-sel yang hidup pada masa kini mempunyai ciri (1) membran pembatas yangmemisahkan isi sel dengan lingkungan eksternalnya, (2) satu atau lebih molekul DNAyang membawa informasi genetik untuk menentukan struktur protein yang kelak akan berperan dalam replikasi DNA, metabolisme, pertumbuhan, atau pembelahan sel, (3)sistem transkripsi untuk mensintesis RNA, (4) sistem translasi untuk menguraikan rangkaian kode ribonukleotida menjadi asam amino, dan (5) sistem metabolisme yangakan memberikan energi untuk berbagai kepentingan fisiologis. Oleh karena itu bentuk kehidupan pertama di planet ini merupakan sistem yang jauh lebih sederhana daripada sel-sel yang terdapat saat ini.Usia planet bumi ini diperkirakan telah mencapai 4,6 milyar tahun. Fosil tertuayang telah ditemukan oleh manusia berwujud seperti bakteri yang usianya 3,5 milyar tahun. Dengan demikian evolusi kimiawi diperkirakan terjadi saat 1 hingga 1,5 milyar tahun pertama dari usia bumi. Hal ini menandakan bahwa evolusi kimiawi terjadisebelum munculnya bentuk kehidupan selular dan evolusi biologis. Saat ini sebagian besar para ilmuwan sepakat bahwa pada mulanya atmosfer bumi tidak mengandungoksigen dan terutama mengandung nitrogen, CO2, H2S, dan H2O.Fosil tertua tersebut berupa sianobakteri yang ditemukan pada lapisan batustromalit yang telah berusia 3,5 milyar tahun. Bakteri tersebut adalah bakterifotosintetik yang diduga memproduksi oksigen dari hasil pemecahan air seperti yangdilakukan sianobakteri modern saat ini. Selama milyaran tahun sejarah bumi inidiperkirakan mulai terakumulasi senyawa oksigen hingga pada akhirnya mengubahatmosfer primitif bumi menjadi atmosfer yang bersifat pengoksidasi. Saat ini terdapat dua teori utama tentang asal usul kehidupan di bumi. Teori pertama menyatakan bahwa kehidupan berevolusi di bumi dari zat kimiawi tidak hidup,sedangkan teori ke-2 yang disebut teori panspermia menyatakan bahwa kehidupan berevolusi di suatu tempat di alam semesta dan terbawa ke bumi oleh komet ataumeteorit. Pada dasarnya banyak laporan tentang berbagai asam amino dan prekursor  biomolekul modern yang ditemukan di dalam meteorit sehingga kemungkinanterjadinya evolusi kimia pada molekul-molekul ini bisa saja terjadi di berbagai tempatdi alam semesta.Pada tahun 1953, Stanley Miller yang mendapat bimbingan dari Harold Ureymembuat suatu alat untuk merekonstruksi keadaan atmosfer purba untuk menggambarkan evolusi kimia dari beberapa molekul prekursor biologis. Miller menciptakan suatu sirkulasi uap air dan beberapa gas (CH4, NH3, dan H2) melalui ruangyang dialiri listrik bertegangan tinggi (yang merupakan simulasi petir saat itu). Setelah beberapa hari, senyawa yang dihasilkan dari eksperimen tersebut dianalisis danditemukan sedikitnya 10 asam amino yang berbeda, beberapa aldehid, dan hidrogensianida. Eksperimen serupa yang dilakukan oleh para ilmuwan dari generasi selanjutnyamenghasilkan berbagai blok pembangun polimer biologis lainnya yang serupa denganhasil percobaan Miller.Sidney Fox beserta koleganya melakukan percobaan dengan cara memanaskanasam amino dalam keadaan anhidrik dengan suhu 160-210oC dan percobaan inimenghasilkan asam-asam amino yang terpolimerisasi yang rantai serupa protein yaangdisebut ”proteinoid”. Proteinoid yang ditemukan tersebut mempunyai struktur  bercabang dan saat dimasukkan ke dalam air menunjukkan beberapa sifat biologisseperti aktivitas enzimatik dan renta terhadap proteinase.Peptida-peptida serupa juga dapat disintesis dari asam amino dari tanah liat”clay”. Clay mengandung berbagai lapisan yang berselang-seling dan tersusun atas ionanorganik dan H2O. Struktur tanah liat semacam ini dapat menarik molekul-molekulorganik dengan sangat kuat dan memicu terjadinya reaksi-reaksi kimia di antaramolekul-molekul tersebut. Sebuah simulasi di laboratorium menunjukkan bahwa polipeptida dapat ditemukan pada proses-proses tersebut.Ketika sebuah molekul proteinoid dipanaskan di dalam air dan kemudian didinginkan, maka selanjutnya akan terbentuk partikel kecil berbentuk bola yang disebu

mikrosfer. Mikrosfer tersebut mempunyai ukuran dan bentuk yang kira-kira samadengan bakteri berbentuk coccus. Beberapa di antaranya dapat tumbuh (mengalami pertambahan massa) melalui penambahan proteinoid dan lipid. Kemudian terjadi proliferasi melalui pembelahan biner ataupun budding.

B. Rumusan Masalah

1.Bagaimana garis besar evolusi molekular?

2.Bagaimana proses evolusi molekular berlangsung?

C. Tujuan.

1.Untuk menjelaskan garis besar evolusi molekular.

2.Untuk menjelaskan proses evolusi molekular

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Garis Besar Evolusi Molekular

1.      Dunia RNA

Suatu sistem kehidupan harus dapat mereplikasikan materi genetiknya danmampu berevolusi. Protein sangat penting dalam replikasi DNA, tetapi sebagian besar  potein di sintesis pada cetakan RNA dan cetakan RNA itu sendiri disintesis padacetakan DNA.Para saintis telah membuat hipotesis bahwa molekul-molekul RNA yang dapatmelakukan sendiri muncul secara prabiotis melalui kondensasi acak darimononukleotida-mononukleotida menjadi polimer-polimer kecil. Situs-situs aktif padasebagian besar protein modern dan RNA katalitik merupakan komponen penyusunsegmen-segmen yang relatif kecil dari polimer-polimernya. Polimer-polimer RNAreplikasi primitif berukuran kecil yang terbentuk secara abiotis kemungkinan hanyamempunyai aktifitas katalitik yang lemah dan rentan terhadap replikasi yang salah.Meskipun demikian, molekul tersebut barangkali dapat menggunakan dirinya ataumolekul RNA lain sebagai cetakan untuk mempolimerisasi nukleotida RNA.Kesalahan-kesalahan dalam jumlah banyak yang terjadi selama replikasi pada RNAreplikasi awal menghasilkan sebuah  pool keragaman genetic yang dapat dipilah-pilaholeh seleksi alam untuk menemukan molekul-molekul yang dapat mereplikasikandengan lebih cepat atau mempunyai akurasi yang lebih tinggi. Akan tetapi, terdapatsebuah masalah, yaitu tidak ada replikasi yang dapat mengadakan situs aktifnya sendiri.Karenanya, dibutuhkan minimum dua replikasi RNA yang disintesis pada saat hampir  bersamaan dari prakursor ”sup purba”(primordial soup). Sebuah tipe primitive sel yangmengandung sebuah genom RNA, yang disebuteugenot,diduga berkembang dari populasi progenot.Molekul RNA diduga merupakan molekul genom atau enzim primordial (purba) pada sistem-sistem kehidupan primitif. Gula ribose lebih mudah disintesi pada simulasikondisi primordial dibandingkan gula deoksiribosa. Prakursor DNA dari semua sel yanghidup pada saat ini dihasilkan dari reduksi nuleosid difosfat RNA oleh enzim proteinyang amat lestari (conserved) yang disebut ribonukleosida difosfat reduktase.Enzim ini terdapat pada semua sel modern dengan hanya sedikit perbedaan struktur. Haltersebut tanpa menunjukan bahwa enzim ini adalah enzim purba yang telah melakukantugas penting yang sepanjang sejarah evolusioner yang panjang. System-sisitem kehidupan dengan genom RNA diduga telah berevolusi terlebih dahulu. Genom-genom DNA yang lebih stabil dievolusikan kemudia untuk menyimpan informasi genetik.Selain itu, DNA lebih kecil kemungkinnnya untuk membentuk konfigurasi-konfigurasi tiga dimesi yang kompleks akibat ketidakadaan gugus 2 hidroksilnya yangtelah dapat mengakibatkan ikatan hidrogen yang tidak biasa. Lebih lanjut, bahwaaktifitas kataliik dari beberapa ribosom modern melibatkan gugus 2OH ini. terakhir,molekul-molekul DNA mempunyai struktur yang sama berupa struktur heliks gandayang menunjukan kepada kita bahwa molekul tersebut tidak mempunyai sifat sepertienzimatis. Akan tetapi, DNA dapat melipat balik ke untaiannya sendiri dan DNA melipat membentuk struktur tersier.Secara bertahap, protein mulai mengambil alih fungsi-fungsi kataltik yangsebelumnya dilaksanakan oleh molekul-molekul RNA. Hal ini memberikan flaksibilitas yang tinggi di dalam sekuens karena terdapat 20 asam amino dan hanya 4ribonukleotida. Selain itu, bentuk tiga dimensi molekul RNA membutuhlan suatuskuens komplementer ditempat lain pada untaiannya untuk dapat membentuk ikatan hydrogen.Sintesis-sintesis kehidupan awal yang bias membuat berbegai protein pentingcenderung memiliki keuntungan selektif dibandingkan system-sistem dengan protein- protein yang terbatas. Dengan demikian, seleksi mendorong munculnya variasi-variasi pada protoribosom, tRNA, dan tRNA sintesis awal. Proses ini diduga telah menghasilkan satu set ribosom spesifik-peptida yang masing-masing mempunyai  sekuens mRNA. Dengan demikian, suatu kode genetik primitive dapat termantapkan sebagai set-set tRNA sintase dan protoribosom spesifik-peptida berevolusi.

2.      Dunia DNA

Molekul DNA beruntai ganda mempunyai struktur yang lebih stabil dibandingkan RNA. Karena lebih menguntungkan bagi system kehidupan untuk menyimpan informasi yang dapat diwariskan di dalam molekul DNA daripada molekul RNA. Gugus 2OH pada RNA dapat menyerang ikatan fosfodiester yang berada didekanya sehingga membuat RNA menjadi jauh lebih stabil dari pada DNA. Proses autokatalitik ini barangkali dipercaya oleh kondisi-kondisi yang keras pada bumi primitif. Seiring semakin kompleksnya sel-sel ukuran genomnya juga harus meningkat.Jika eugenot pertama memiliki genot RNA yang tersegmentasi, setidaknya satu genomdari tiap segmen harus ada di dalam tiap sel anaknya agar sel tersebut dapat sintas( survive)Untuk meningkatkan probabilitas sel-sel anakan memperoleh genom yangutuh, seleksi alam akan lebih memilih produksi genom polisistroni, akan tetapi semakin besar segmen genomik RNA, semakin tidak stabil pula RNA tersebut sebagai sifatautokatalitiknya, jadi merupakan suatu keuntungan bagi molekul DNA polisistronik stabil untuk mengambil alih fungsi genomic dari RNA dan membiarkan RNA melakukan fungsi-fungsi yang tidak memerlukan molekul-molekul yang berusia panjang.

Sel-sel tak bernukleus pertama yang mengandung genom DNA (dan semua selsemacam itu yang muncul berikutnya) disebut prokariota.Setidaknya diperlukan empat proses utama untuk menyelasaikan transisi ini,yaitu (1) sintesis monomer DNA oleh ribonukleotida difospat reduktase; (2) transkripsi balik dari genom RNA menjadi polimer DNA; (3) replikasi genom DNA oleh DNA polymerase; dan (4) transkripsigenom DNA menjadi molekul RNA fungsional(nongenomik) seperti tRNA, mRNA, dan rNA.Gen-gen yang terpisah pada sel eukariotik modern terdiri dari daerah pengkode(ekson) dan daerah yang bukan pengkode (intron. Terselingnya gen-gen oleh intron menawarkan suatu keuntungan evolusioner. Tampaknya,ekson-ekson dari gen yang berbeda kadangkala dapat direkombinasi melalui mekanisme-mekanisme alami untuk mengkode protein dengan fungsi yang berbeda namun mempunyai domain-domain asam amino yang mirip. Tiap domain tersebut mempunyai fungsi spesifik (misalnya sebagai tempat pengikatan reseptor, pembentukan heliks- α dan lain-lain) proses ini disebut pengocokan akson (exon shuffling ), tampaknya telah digunakan secara luas didalam dunia DNA eukariota awal.

3.      Analisis Filogenetik 

Protein-protein dapat berevolusi dengan laju yang berbeda-beda akibat adanya faktor intrinsic (mekanisme-mekanisme perbaikan). Protein  protein yang sangat lestari( conserved ) tampaknya hanya mampu menoleransi sedikit perubahan kecil, sedangkan sejumlah protein lainnya mampu menyerap berbagai mutasi tanpa kehilangan fungsinya. Mutasi yang terjadi diluar daerah yang terlibat dalam fungsi normal dapat ditoleransi sebagai mutasi netral secara selektif. Seiring berjalannya waktu biologis,mutasi-mutasi netral tersebut cenderung terakumulasi di dalam garis keturunan geneologis. Jika kita asumsikan kalau mutasi –mutasi netral semacam itu terakumulasi dengan laju konstan untuk protein yang sangat lestari, maka kita bisa menentukan pola percabangan dari pohon filogenetik (disebut juga kladogramatau pohon evolusi).

Prinsip parsimoni umum digunakan untuk menentukan jumlah minimum perubahan genetik yang dibutuhkan untuk menyebabkan perbedaan-perbedaan skuensasam amino atau nukleotida di antara organisme-organisme yang mempunyai nenek moyang (ancestor ) yang sama. Jarak evolusi yang memisahkan organisme di dalam pohon filogenetik biasanya dinyatakan dalam unit-unit mutasi nukleotida atau subtitusi asam amino sepanjang masing-masing lengan pohon tersebut

4.      Evolusi Sel-sel Eukariotik 

Dahulu, prokariota diduga berkerabat lebih dekat denganprogenot hasil postulasi(nenek moyang dari semua sel, sebelum adanya genom) daripada eukariota, dan sesame prokariota diduga juga mempunyai kekerabatan yang lebih dekat daripada dengaeukariota manapun. Sebagian besar spesies prokariota kemudian biasa di klasifikasikanlebih lanjut sebagai eubakteria. Subkingdom prokariotik lainnya, yaitu archae, hidup pada lingkungan lingkungan yang diduga tesebar luas pada saat kehiudpan mulai berevolusi untuk pertama kalinya. Karenanya, dipercaya bahwa eubakteria berevolusidari archae primitive dan eukariota berevolusi dari eubakteria. Akan tetapi, secara bertahap ditemukan lebih banyak lagi perbedaa yang memisahkan kedua sub kingdom prokariota tersebut. Beberapa sifat dari archae dapat dijumpai pula pada eubakteria(keduanya merupakan prokariota), sedangkan beberapa sifat lainnya ditemukan pula pada eukariota (misalnya gen-gen bagi rRNA dan tRNA mengandung intron).Berdasarkan hasil analisisnya terhadap sekuens-sekuens nukleotida pada rRNA 165yang amat lestari dari berbagai organisme. Pada tahun 1977 Carl Woese mengatakan bahwa archae berbeda dengan eubakteria dan dari eukariota. Saat ini, ketiga kelompok tersebut diduga berevolusi dari progenot yang sama.Organisme-organisme yang mempunyai sebuah nucleus kemungkinan telah berevolusi sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, akan tetapi bagaimana munculnyamembran nukleus pertama masih berupa misteri. Berdasarkan hipotesis proliferasimembran, satu atau lebih invaginasi membrane plasma pada progenot akan bersatusecara internal mengelilingi genom, menjadi terpisah dari membran plasma danmembetuk membran nukleus berlapis ganda. Proses melipatnya membran plasmakearah dalam menenerangkan fakta bahwa nukleus sel-sel eukariotik moderndiselubungi oleh “membrane ganda” yang terdiri dari dua lapisan ganda lipid ( lipid bilayer )

Asal usul mitokondria pada eukariota yang berusia lebih muda dapat dijelaskan pada teori endosimbiotik .Beberapa sel purba dapat mengingesti partikel-partikelmakanan me;alui invaginasi endositik membran plasmanya. Barangkali setidaknya adasebuah sel pencari makan berukuran besar yang mampu berfermentasi dan menelan satuatau lebih bakteri respirasi kecil, namun tidak dpat mencernanya. Endosimbion ini dapat bertahan hidup pada lingkungan yang kaya akan nutrisi dan dapat bersembunyidari sel predator lani. Sebaliknya sel-sel inang pencari makan tadi mendapatkankeuntungan energy dari respirasi oksidasi melebihi dari fermentasi. Keuntungan-keuntungan komplementer ini kemudian berevolusi menjadi sebuah hubungan simbiosis (“hidup bersama”) dimana salah satu entitas tidak dapat hidup tanpa entitaslainnya. Sebagian dari adaptasi bersama ini melibatkan transfer sebagian besar gen bakteri endo simbion kedalam nukleus sel inang. Sebagian besar molekul bermuatannegative, termasuk diantaranya mRNA, tRA, rRNA, dan beberapa jenis protein yangtidak dapat melewati membrane organel-organel tersebut harus tetap dikode oleh genomorganel itu sendiri. Proses ini diduga telah memunculkan mitokondria pada sel-seleukariotik modern setidaknya 1,5 miliar tahun yang lalu. Bukti yang lebih kuat dapat ditunjukan pada evolusi kloroplas melaluiendosimbisis dari pada evolusi mitokondria. Suatu sel eukariotik pencari makan yangaerob (sel yang telah mengevolusikan mitokondria) diduga mampu menelan satu ataulabih eubakteria (yang berkerabat dengan sianobakteri) yang dapat melakukan fotosintesis organic. Dalam proses evolusinya menjadi kloroplas, endosimbion melepaskan beberapa gennya kedalam genom nukleus namun dalam jumlah yang tidak sebanyak seperti yang dilepaskan oleh endosimbion yang berevolusi menjadimitokondria. Seperti halnya mitokondria, protokloroplas juga harus mempertahankangen-gen yang mengkode tRNA dan rRNA bagi sintesis protein dalam kloroplas.

Banyak bukti yang mendukung teori endosimbiotik bagi asal-usul kloroplas danmitokondria. Organela-organela ini mempunyai ukuran yang hamper sama dengan bakteri genomnya terdapat didalam sebuah molekul DNA sirkuler tunggal tanpa proteinhiston, seperti pada bakteri.kedua organela bereproduksi secara aseksual melalui pertumbuhan dan pembelahan organel yang menyerupai pembelahan biner. Sintesis protein pada mitokondria dan kloroplas dihambat oleh berbagai antibiotik yangmengaktifkan ribosom bakteri, namun hanya mempunyai efek yang sangat kecil padaribososm sitoplasma eukariotik. Polipeptida yang baru dibentuk pada bakteri,mitokondria dan kloroplas mempunyai N-formilmetionin pada ujung aminomnya.Genom mitokondria dan kloroplas mengkodekan molekul tRNA dan rRNA bagisystem-sistem sintesi-proteinnya sendiri. Ribosom yang terdapat pad kedua organelmempunyai bentuk dan ukuran yang serupa dengan ribosom bakteri. Terakhir, teoriendosimbiotik menerangkan fakta bahwa kedua organela tersebut mempunyai membranganda. Membran dalamnya menyerupai membran plasma endosimbion nenek moyang,sdangkakn membrane luarnya merepresentasikan membrane plasma nenek moyang selinang pencari makannya.

B.     Proses Evolusi MolekularTerbentuknya Planet Bumi

Pembentukan alam semesta diawali dari peristiwa Big Bang yang terjadi 20 milyar tahun yang lampau. Sekitar 15 milyar tahun sesudah peristiwa tersebut,terbentuklah gugusan awan yang tersusun atas gas dan debu, dimana pengaruh gravitasi menyebabkan benda-benda tersebut berkondensasi membentuk bola gas yang disebut bintang. Bintang ini dikelilingi oleh berbagai benda sferis yang disebut planet. Gas hidrogen dan helium adalah komposisi utama pembentuk bintang, sementara sebagian kecil unsur-unsur berat berperan menyusun berbagai planet. Dalam tahap awal pembentukannya, planet bumi masih sangat panas hingga H2O selalu dalam bentuk uap.Pada tahap selanjutnya, saat temperatur bumi mulai menurun, molekul air dapat berkondensasi hingga terbentuk danau dan lautan. Kehidupan di bumi diperkirakan berasal dari berbagai reaksi kimia di atmosfer yang diikuti dengan terjadinya berbagaireaksi di perairan purba tersebut.

a.       Pembentukan Atmosfer

Atmosfer yang pertama kali terbentuk adalah atmosfer primer yang masihtersusun atas hidrogen dan helium. Akan tetapi helium dan hidrogen memiliki massayang ringan sehingga mudah hanyut ke luar angkasa. Oleh karena itu pada tahapselanjutnya terbentuk atmosfer sekunder yang terbentuk dari semburan gunung berapi.Semburan gunung berapi mengandung 95% uap air dan sisanya adalah berbagaisenyawa seperti CO₂, SO₂, H₂S, HCl, belerang, H₂, CH₄, SO₃, dan NH₃.Pada masa tersebut oksigen belum terbentuk. Uap air yang tersebar di atmosfer dapat bereaksidengan beragam mineral purba sehingga terbentuk amonia, dengan karbid dapatmembentuk metan, dan dengan sulfida membentuk H₂S.Atmosfer selanjutnya yang terbentuk adalah atmosfer tersier yang juga terdapatdi masa kini. Atmosfer inilah yang menjadi asal usul kehidupan di bumi. Pada tahap initelah muncul organisme fotosintetik yang melepas oksigen ke atmosfer. Organisme petama yang melakukan fotosintesis di bumi ini adalah cyanobacteria yang secara perlahan meningkatkan kadar O₂ di atmosfer hingga 20% seperti saat ini.

b.      Teori Asal Usul Kehidupan oleh Oparin

Radiasi UV dari matahari bersama dengan percikan listrik dari halilintar didugamenyebabkan berbagai gas di atmosfer bereaksi dan membentuk senyawa organik sederhana. Senyawa tersebut akan jatuh kebumi dan terlarut dalam lautan dan terus bereaksi hingga tercipta bentukan seperti sup yang disebut ”primitive soup”. Sup purbaini mengandung beragam senyawa seperti asam amino, gula, dan basa asam nukleat.Pada tahap selanjutnya senyawa dalam sup tersebut mulai mengalami polimerisasi danmenghasilkan bentukan seperti kantung. Kantung inilah yang diduga kelak akanmenjadi sel-sel purba yang pertama muncul di muka bumi. Teori ini diajukan oleh pakar  biokimia dari Rusia bernama Alexander Oparin di tahun 1920-an. Charles Darwinsendiri juga pernah memprediksikan bahwa kehidupan pertama muncul dari suatukolam yang mengandung amonia dan senyawa lain yang dibutuhkan. Dalam hal iniOparin memberi penekanan bahwa kehidupan muncul di bumi sebelum adanya oksigen Hal ini disebabkan oksigen adalah senyawa yang reaktif dan bila bereaksi denganmolekul-molekul prekursor tersebut dan terjadi oksidasi, maka senyawa yang baruterbentuk tersebut akan terurai menjadi air dan CO2.

c.       Percobaan Miller

Pakar biokimia bernama Stanley Miller pada tahun 1950 berupaya membuatsimulasi berbagai reaksi yang diduga terjadi di atmosfer masa lampau. Miler menciptakan atmosfer buatan yang mengandung metan, amonia, dan uap air yangdipaparkan pada muatan listrik tegangan tinggi (sebagai simulasi petir). Senyawa organik yang dihasilkan dari percobaan ini dapat terlarut dalam air (sebagai simulasilautan masa lampau) dan terus melakukan reaksi kimia. Telah banyak percobaan serupa dilakukan dengan berbagai variasi campuran gas, sumber energi, dan sebagainya.Sekitar 20% dari total campuran gas tersebut dapat dikonversi menjadi berbagaimolekul organik.Sesungguhnya proses ini berjalan secara reversibel, yaitu energi yang dipakaiuntuk menciptakan molekul organik tersebut juga dapat menghancurkan danmenguraikan. Oleh karena itu molekul organik ini juga membutuhkan perlindungan darisumber energi yang dahulu menciptakannya.

Dalam hal ini Miller menekankan pentingnya peran lautan dalam memberi perlindungan terhadap molekul organik yang baru terbentuk dari serangan radiasi UV dan sengatan listrik. Kelestarian molekulorganik dalam keadaan bumi yang primitif dilakukan dengan cara larut dalam perairanatau melekat pada mineral. Sedangkan molekul organik yang masih melayang diangkasa akan segera terurai.

Polimerisasi Monomer Hingga Menghasilkan Makromolekul Polimerisasi suatu monomer untuk menghasilkan makromolekul seperti proeindan asam nukleat membutuhkan energi untuk membangun ikatan dan pelepasan H₂O.Tidak seperti sel masa kini yang menggunakan pospat berenegi tinggi, sel di masalampau menggunakan sumber energi yang lain. Protein yang pertama kali terciptaadalah suatu polimer yang memiliki urutan asam amino yang acak disebut sebagai proteinoid. Senyawa ini dapat dibuat dengan cara memanaskan asam amino kering padasuhu 150^oC selama beberapa jam. Bila protein masa kini membangun ikatan antar asam amino pada gugus amin dan hidroksil, maka protein di masa lampau bahkan dapatmembuat ikatan pada gugus rantai samping.

Proteinoid ini terkadang tersusun atas 250 asam amino dan sudah memiliki kemampuan enzimatik. Terbentuknya proteinoid ini diperkirakan terjadi disekitar gunung berapi. Pengamatan tentang terbentuknya proteinoid banyak dilakukan oleh seorang pakar bernama Sydney Fox.Terjadinya polimerisasi asam amino juga dapat terjadi melalui pengikatandengan mineral tanah liat yang disebut ”clay”. Ikatan antara tanah liat ini denganmolekul-molekul kecil organik dapat memicu terjadinya reaksi polimerisasi.

Sebagai contoh, jenis tanh liat tertentu seperti Montmorillonite dapat mengkondensasi asamamino menjadi polipeptida sepanjang 200 residu.Polimerisasi asam amino juga dapat terjadi dalam suatu larutan yangmengandung agen kondensasi. Beberapa agen kondensasi yang telah dikenal adalahsejenis derivat sianida reaktif yang disebut poliphospat. Polifosfat dapat bereaksidengan beragam molekul organik untuk menghasilkan fosfat organik. Salah satu produk dari reaksi ini adalah asam amino asil fosfat dan fosforamidat. Asil fosfat adalah asamamino yang memiliki gugus fosfat yang terikat pada gugus karboksil, sedangkanfosforamidat adalah asam amino yang gugus fosfatnya berikatan pada gugus amin. Bilasenyawa derivat semacam ini dipanaskan, maka akan terbentuk polipeptida. Melaluicara yang serupa, molekul AMP dapat dibuat dari adenin yang ditambah polifosfat, danselanjutnya dapat terbentuk polipeptida melalui polimerisasi.

d.      Kemampuan Enzimatik Pada Proteinoid

Proteinoid yang telah dikembangkan di laboratorium dalam simulasi kondisi bumi di masa lampau ternyata menunjukkan aktivitas enzimatik. Sesungguhnyakemampuan enzimatiknya sangat lambat dan tidak akurat, tetapi jelas menunjukkanadanya kemampuan enzimatik. Sebagaimana enzim yang ada di masa kini memiliki ionlogam sebagai kofaktor, adanya ion logam pada proteinoid dapat meningkatkankemampuan enzimatiknya.

e.       Asal Mula Makromolekul sebagai Materi Genetik 

Informasi genetik suatu organisme diwariskan pada keturunannya melalui suatuuntaian nukelotida. Campuran polifosfat, purin, dan pirimidin dapat menghasilkan rantai asam nukleat, tentu dengan adanya ribosa atau deoksiribosa. Bila suatu RNAtemplate diinkubasikan dalam campuran nukleotida dan suatu agen kondensasi, makadapat terbentuk untai RNA komplementer. Kemudian bila campuran nukleosidatrifosfat (atau campuran nukleotida dan polifosfat) diinkubasikan dalam kondisi seperti bumi di masa lampau, lalu menggunakan Zn sebagai katalis, maka pada akhirnya dapatterbentuk satu untai RNA. Proses polimerisasi seperti ini berjalan sangat lambat. Namununtuk selanjutnya, bila polimer RNA telah ada, maka RNA ini dapat berperan sebagaitemplate untuk pembuatan RNA komplemen selanjutnya.

1.              Dunia Ribozim dan RNA

Dalam proses evolusi, nampaknya RNA adalah molekul kehidupan pertama yngmuncul di muka bumi ini. Molekul RNA memiliki kemampuan merakit danmenduplikasi dirinya sendiri dalam kondisi bumi di masa lampau. Meskipun sebagian besar enzim di masa kini adalah protein, ternyata RNA juga memiliki kemampuanenzimatis untuk mengkatalis reaksi tanpa bantuan protein. Hal ini menunjukkan bahwaasam nukleat primitif dapat mereplikasi dirinya sendiri.Terdapat suatu gagasan bahwa organisme yang pertama kali muncul di muka bumi ini telah memiliki gen dan enzim yang terbuat dari RNA yang disebut “RNAworld”. Gagasan ini diajukan oleh Walter Gilbert pada tahun 1986 dalam menghadapi paradox bahwa asam nukleat diperlukan untuk mensintesis protein, sementara enzimyang terbuat dari protein ternyata dibutuhkan untuk mereplikasi asam nukleat. GagasanRNA world dari Gilbert tahun 1986 menyatakan bahwa RNA memiliki kemampuanganda sebagai asam nukleat sekaligus sebagai enzim. Walau peran sebagai enzim kinisebagian besar telah dilakukan oleh protein, serta DNA sebagai pembawa informasigenetik, RNA tetap memiliki posisi transisi sebagai gen dan enzim. Berikut adalahcontoh peran RNA dalam melakukan reaksi enzimatik sekaligus perannya dalam mengkode informasi genetik.

a.       Ribozim: ribozim adalah sebuah molekul RNA yang dapat berperan sebagai enzim. Sebagai enzim senyawa ini dapat mengkatalis sejumlah besar molekullain tanpa mengubah keadaan dirinya selama reaksi. Saat ini telah banyak ribozim yang telah diidentifikasi. Salah satunya adalah ribonuklease P, yaitu ribosomal RNA yang berperan dalam sintesis protein. Enzim ini mempunyai komponen RNA dan protein yang mengatur transfer molekul RNA. BagianRNA ribonuklease P berperan menjalakan reaksi, sedangkan bagian proteinmelekatkan ribozim dan tRNA.

b.      Self-splicing intron (“group I” introns): intron ini adalah contoh RNA yang bersifat katalitik. Gen pada sel eukariot pada umumnya disisipi non-codingregion yang disebut intron. Intron ini harus dilepaskan dari mRNA sebelumditranslasi menjadi protein dengan bantuan spliceosome atau molekul RNA kecillainnya. Akan tetapi intron juga memiliki kemampuan untuk melepaskan dirinyadari mRNA tanpa bantuan siapapun. Intron semacam ini dapat dijumpai padakelompok protozoa, mitokondria sel fungi, dan kloroplas sel tumbuhan.

c.       Viroid: viroid adalah molekul RNA yang dapat menginfeksi tanaman. RNAsemacam ini mampu mereplikasi dirinya sendiri.

d.      RNA polimerase: RNA polimerase yang dibutuhkan sebagai primer untuk untaiDNA baru memiliki kemampuan dalam inisiasi dan pemanjangan. Oleh karenaitu diduga RNA polimerase telah ada sebelum DNA polimerase tercipta di muka bumi ini.

e.       Molekul RNA kecil: RNA semacam ini digunakan dalam berbagai keperluan,antara lain berperan dalam melepas untaian intron, modifikasi dan editingmRNA

f.       Riboswitch: bila tidak terdapat protein regulator, maka senyawa ini berperandalam pengendalian ekspresi gen.Dalam hal ini masih terdapat pertanyaan tentang kemampuan RNA dalammenyalin dirinya tanpa bantuan dari DNA atau protein. Sebuah percobaan yangmenggunakan molekul RNA buatan menunjukkan bahwa molekul RNA tersebutmemiliki kemampuan ligase primitif. Ribozim ligase tersebut dapat menyambung duauntai RNA sebagaimana protein enzim pada sel masa kini. Pada tahap selanjutnyaribozim tersebut digunakan sebagai template untuk membentuk RNA komplementer dengan tingkat akurasi 96-99%. Akan tetapi proses ini berjalan sangat lambat. Tidak seperti polimerase pada umumnya yang tetap menempel pada template untuk menambahkan nukleotida, ribozim melakukan tugasnya dengan cara melepaskan diridari template setelah menambahkan sebuah nukleotida.

Masalah lain pada konsep RNA adalah bahwa RNA jauh lebih reaktif daripada DNA. Meskipun RNA dapat disintesis dengan mudah, akan tetapi senyawa initidak stabil. DNA yang terbentuk lebih lambat sebenarnya juga dapat terbentuk dalamkondisi bumi yang primitif. Sebuah lautan yang dikenal sebagai primitive soup bisasesungguhnya dapat mengandung campuran asam nukleat RNA atau DNA, protein,lipida, dan karbohidrat. Pada akhirnya dapat diduga bahwa sebelum tercipta RNA danDNA, primitive soup memiliki sejenis asam nukleat hybrid yang memiliki sifatkeduanya.

2.      Asal Mula Terbentuknya Sel

Terbentuknya molekul organik dalam dunia purba adalah tahap pertama pembentukan sel primitif. Diduga bahwa protein dan lipida terkumpul di sekitar RNAatau DNA primitif sehingga menghasilkan bentukan serupa kantung. Sel primitif inimulai mengembangkan kemampuan untuk menggunakan RNA sebagai materigenetiknya. Lipid berperan membangun membran yang melindungi berbagai komponensel. Walau protein dan RNA memiliki kemampuan enzimatik, tetapi bila protein lebihdominan dalam perannya, maka RNA akan mengurangi peran katalitiknya. DNA baruditemukan pada tahap evolusi berikutnya. Karena DNA lebih stabil daripada RNA,maka DNA dapat menyimpan dan mentransfer informasi genetik dengan tingkatkesalahan yang rendah.Sel primitif ini sangat mirip dengan bakteri, sel ini hidup dalam media senyawaorganik yang disebut primitive soup. Akan tetapi media ini menyediakan suplai energiyang terbatas. Secara perlahan sel primitif ini mulai mencari sumber energi baru, yaitusinar matahari. Bentuk awal fotosintesis di muka bumi ini berupa proses yang mengolahenergi sinar matahari dan belerang. Bentuk fotosintesis pada tahap selanjutnya tidak lagimemakai belerang, tetapi memakai H₂O dan melepaskan O₂ ke atmosfer. Keberadaanoksigen di atmosfer mulai mengubah wajah bumi, karena dengan adanya oksigen, makakemampuan respirasi mulai terbentuk. Sel pada tahap selanjutnya mampu menghasilkanenergi dengan cara mengoksidasi zat makanannya. Fotosintesis melepas oksigen danmengambil karbohidrat, sementara respirasi melakukan sebelumnya. Proses inimembuka jalan terbentuknya ekosistem dimana flora dan fauna berinteraksi salingmelengkapi

3.      Asal Mula Terbentuknya Metabolisme (Teori Autotrof )

Ilmu kimia memandang asal mula kehidupan dari sisi yang berbeda. Dalam pandangan ilmu kimia, sel primitif di masa lampau bukanlah sel heterotrof yang bergerak secara aktif mencari makan. Sebaliknya sel tersebut bersifat autotrof danmemfiksasi CO₂ untuk menghasilkan materi organik untuk dimanfaatkan sendiri.Organisme autotrof memanfatkan materi anorganik seperti karbon untuk menghasilkanmakanan untuk diri sendiri. Contoh organisme autotrof adalah tanaman yangmenggunakan energi sinar matahari untuk mengubah CO₂ menjadi berbagai derivatgula. Selain itu beragam bakteri juga bersifat autotrof dan mampu memfiksasi CO₂ untuk dijadikan asam karboksilat.Teori autotrof mengajukan postulat bahwa kehidupan di masa lampaumenggunakan persenyawaan besi untuk menghasilkan energi. Hal ini dilakukan denganmengubah FeS menjadi FeS₂ oleh H₂S dapat melepaskan energi dan menghasilkan atomH untuk mereduksi CO₂ menjadi materi organik. Beberapa jenis bakteri anaerobik dimasa kini menghasilkan energi dengan cara oksidasi Fe²⁺ menjadi Fe³⁺, sementara organisme lain melakukan hal serupa dengan cara mengoksidasi sulfur. Jadi diduga bentuk metabolisme di masa lampau yang melakukan metabolisme berbasis besi dansulfur cukup masuk akal.

Beberapa kemungkinan cara fiksasi CO₂ yang dilakukan di masa lampau telah banyak diusulkan. Pertama, yaitu melibatkan insersi CO₂dengan dikatalis Fe menjadiderivat sulfur semacam asam karboksilat. Metode ini masih bisa disaksikan di masakini, yaitu sebagai perantara metabolik seperti asam asetat, asam piruvat, asam suksinat,dan sebagainya. Hanya saja kejadian semacam ini tidak terjadi dalam lautan primitivesoup, nampaknya lebih dimungkinkan terjadi di permukaan mineral besi sulfida di bawah tanah. Jadi asal mula senyawa asam organik tersebut mungkin terjadi melalui proses seperti percobaan Miller. Pendapat lain menyatakan bahwa molekul organik  pertama yang ada di bumi adalah turunan karbon monoksida dan H₂S. Hal ini pernahdiujicobakan bahwa campuran katalis FeS atau NiS dapat mengubah CO yang ditambahmethane thiol (CH₃SH) menjadi tioester (CH₃-CO-SCH₃). Selanjutnya tioester ini dapatdihidrolisis menjadi asam asetat. Sejumlah katalis selenium dapat membantu konversi CO yang ditambah H₂S menjadi CH₃SH yang dapat diproses menjadi asam asetat. Saat ini juga terbukti bahwa CO dapat diaktivasi katalis FeS/NiS sehingga dapatmenciptakan ikatan peptida di antara asam amino alpha dalam larutan suhu tinggi.

4.      Evolusi Sequence DNA, RNA, dan Protein

Selama jutaan tahun berputarnya roda evolusi, laju mutasi yang terjadi padasequence DNA pada gen di masa lampau berjalan sangat lambat dan tidak fluktuatif.sebagian besar dari hasil mutasi tersebut terseleksi karena menglami kerusakan,sementara yang lain akan tetap lestari. Terkadang mutasi pada suatu gen menjadi mutasinetral yang tidak menguntungkan atau berbahaya bagi organisme pembawa gentersebut. Ada pula mutasi yang dapat memperkuat fungsi suatu gen atau protein yangdikode, tetapi kejadian semacam ini masih jarang terjadi. Sementara ada pula mutasiyang semula merugikan lalu berubah menjadi menguntungkan saat terjadi perubahanlingkungan.Dalam kondisi sesungguhnya protein jauh lebih penting daripada bagaimanakeadaan sequence gen. Selama protein masih berfungsi dengan normal, maka mutasi pada gen pengkode protein tersebut tidak perlu dipermasalahkan.

Banyak asam aminoyang menyusun suatu protein dapat membentuk berbagai variasi, akan tetapi dalam batas tertentu mutasi semacam ini tidak merusak fungsi protein. Pergantian asam amino jarang sekali menyebabkan kerusakan protein. Bila dilakukan perbandingan beberapasequence protein yang sama dari berbagai organisme masa kini maka akan nampak kemiripan dari sequence tersebut. Sebagai contoh, rantai α pada hemoglobin padamanusia dan simpanse adalah serupa, tingkat perbedaan asam amino hemoglobin padamanusia dan babi adalah sebesar 13%, bila dibandingkan dengan ayam perbedaannyasebesar 25%, dan bila dibandingkan dengan ikan perbedaannya sebesar 50%.Selanjutnya dapat disusun pohon evolusi berdasarkan set sequence untuk protein pada berbagai organisme yang diamati. Sebagai contoh adalah rantai α pada hemoglobinyang hanya terdapat pada organisme yang berkerabat dengan manusia. Sedangkansitokrom c adalah protein yang berperan dalam menghasilkan energi pada organismetingkat tinggi termasuk tanaman dan fungi.

Manusia dan ikan memiliki perbedaan sitokrom c sebesar 18%, sedangkan bila dibandingkan dengan tanaman atau fungi memiliki tingkat perbedaan 45%, sementara tanaman dan fungi juga memiliki perbedaan sebesar 45%. Dari hasil tersebut dapat tergambar bahwa jalur evolusi tanaman dan fungi telah terpisah amat jauh sebagaimana terpisahnya evolusi hewan daritanaman.Mutasi individual dapat berperan mengubah suatu sequence gen menjadisequence leluhurnya. Akan tetapi mutasi balik semacam itu hampir tidak pernah terjadi.Hal ini terkait dengan probabilitas. Pada dasarnya tidak ada yang menghalangi suatumutasi untuk berbalik mengubah suatu sequence menjadi sequence leluhurnya, akan tetapi kemungkinannya teramat kecil.

5.      Munculnya Gen Baru melalui Duplikasi

Duplikasi gen adalah cara lazim untuk menciptakan gen baru. Suatu mutasi jugadapat menyebabkan terjadinya duplikasi segmen DNA yang membawa beberapa gen.Sequence gen yang asli dipertahankan untuk mempertahankan fungsinya, sedangkansalinan gen tersebut dapat mengalami mutasi lebih jauh.

Pada umumnya mutasi yangsemakin terakumulasi justru akan mematikan fungsi suatu gen hasil salinan tersebut.Jarang sekali ditemukan salinan gen yang telah mengalami mutasi, kemudian masihtetap aktif dan mengembangkan fungsi yang berbeda dari sequence aslinya.Duplikasi berganda yang diikuti dengan perubahan suatu sequence dapatmenciptakan rumpun gen yang memiliki fungsi yang masih berhubungan. Salah satucontoh yang sangat terkenal adalah gen dari rumpun gen globin. Hemoglobin adalah pigmen pengikat oksigen di pembuluh darah, sedangkan mioglobin adalah berperanmembawa oksigen di dalam jaringan otot. Kedua protein tersebut memiliki fungsi yangsama, struktur 3 dimensi yang sama, dan sequence yang masih berkerabat. Leluhur genglobin yang melakukan duplikasi di masa lampau, secara perlahan menghasilkan ragamgen hemoglobin dan mioglobin yang mengembangkan fungsi berbeda.Hemoglobin pada darah mamalia memiliki dua rantai α globin dan β globin yangmembentuk tetramer α2/β2. Sedangkan mioglobin berupa monomer rantai polipeptidatunggal. Rantai α globin dan β globin adalah hasil duplikasi lanjut dari gen globin purbadi masa lampau. Bahkan pada tahap selanjutnya gen α globin purba menghasilkan genuntuk α globin dan ζ globin. Sedangkan gen β globin purba juga menghasilkan jalur terpisah sebanyak dua kali sehingga menghasilkan gen β globin modern dan γ globinmodern, kemudian gen δ globin dan ε globin.

Berbagai varian globin tersebut memiliki peran pada berbagai tahap perkembangan. Pada setiap tahap, tetramer hemoglobin tersusun atas dua tipe α dan duatipe β. Ζ globin dan ε globin mulai terbentuk pada awal terjadinya embrio yangmemiliki hemglobin ζ2/ε2. Saat mulai terbentuk fetus, ε globin yang ada digantikandengan γ globin dan ζ globin digantikan oleh α globin, sehingga dalam hal ini terbentuk struktur hemoglobin α2/γ2. Fetus yang berkembang dalam tubuh seorang ibu berupayamembentuk ikatan dengan molekul O₂, dalam hal ini hemoglobin α2/γ2 berperanmengikat oksigen.

Berbagai gen globin tersebut adalah contoh famili gen, yaitu sekelompok genyang masih berkerabat dan dihasilkan dari proses duplikasi. Setiap anggota famili inimemiliki sequence dan peran yang serupa. Sejalan dengan berputarnya roda evolusi, proses duplikasi gen yang dilakukan secara terus menerus akan menghasilkan gen baruyang berlimpah dan memiliki fungsi yang jauh berbeda dari leluhurnya. Hal inimembentuk terjadinya superfamili gen. Gen sistem imun adalah contoh famili dansuperfamili gen.Retroelemen pada eukariot yang mengkode transkriptase adalah hal yang lazimditemukan sehingga sesekali terjadi pula transkripsi balik pada mRNA. Proses ini dapatmenghasilkan salinan DNA yang dapat diintegrasikan ke dalam genom. Salinan gensemacam ini tidak memiliki intron dan tapak promoter untuk titik awal gen. Salinan genyang tidak aktif seperti ini disebut sebagai pseudogen dan umumnya membawaakumulasi mutasi yang menyebabkan matinya fungsi untuk coding. Jarang sekali pseudogen yang memiliki ujung promoter dan diekspresikan.

Gen ini adalah salinandari gen yang asli yang mengalami perubahan akibat mutasi.Kesalahan sedikit selama pembelahan sel dapat berakibat duplikasi total padagenom. Suatu kesalahan pada meiosis dapat menghasilkan gamet yang diploid. Fusigamet diploid akan menghasilkan zigot dan individu yang tetraploid. Terkadangterbentuk suatu individu triploid yang dibentuk dari fusi satu gamet mutan yangditambah satu gamet haploid normal. Pada umumnya organisme triploid adalah sterilkarena gametnya memiliki jumlah kromosom yang tidak lazim. Akan tetapi organismetriploid masih bisa menghasilkan keturunan yang tetraploid. Di sisi lain, kelainansemacam ini adalah hal yang lazim. Hanya 5 dari 1000 gamet tanaman yang bersifatdiploid. Suatu persilangan antara dua generasi parental ada kemungkinan akan menghasilkan zigot tetraploid. Sejalan dengan berputarnya waktu, salinan genorganisme tetraploid akan membentuk berbagai variasi.

6.      Sequence Paralog dan Ortolog

Beberapa sequence dikatakan homolog bila berasal dari leluhur yang sama. Bila beberapa organisme sama-sama membawa salinan gen tertentu yang berasal dari leluhur yang sama, maka selanjutnya dapat dilakukan perbandingan sequence tersebut untuk melihat pohon evolusinya. Akan tetapi duplikasi gen menyebabkan terjadinya salinangen yang melimpah dalam satu organisme. Gen ortolog adalah gen yang ditemukan pada beberapa spesies berbeda dan akan membentuk variasi baru bila organisme yangmembawa gen ini juga membentuk variasi baru. Gen paralog adalah salinan berlipat akibat duplikasi gen yang terdapat dalam satu organisme.Berbagai gen yang ortolog perlu dibandingkan untuk menyusun pohon evolusi.Sebagai contoh, sequence α globin dari hewan dan α globin ortolog dari organisme lain perlu dibandingkan. Oleh karena sekelompok gen paralog memiliki sequence yangserupa, hal ini dapat menimbulkan kerancuan kecuali bila organisme leluhur tersebuttelah diketahui. Namun tetap saja penelitian ini berguna untuk menentukan apakahorganisme tersebut membawa sequence berlipat dari leluhur yang sama.

7.      Pembentukan Gen Baru melalui Shuffling

Pembentukan gen baru dapat pula dilakukan dengan menggunakan pre-mademodules. Beberapa segmen dari suatu gen difusikan dengan menggunakan cara DNArearrangement untuk menghasilkan gen baru yang memiliki berbagai regio dari sumber  berbeda. Contohnya adalah pembentukan gen baru yang memiliki berbagai regio untuk mengkode reseptor LDL. LDL adalah singkatan dari low density lipoprotein yang berperan membawa kolesterol di pembuluh darah. Reseptor LDL ditemukan pada permukaan sel yang akan menggunakan LDL. Gen pengkode LDL terdiri atas beberaparegio, dua di antaranya merupakan turunan dari gen lain. Bila suatu mosaik genmenjalani transkripsi dan translasi, maka akan didapatkan protein campuran yang terdiriatas beberapa domain.

Setiap Protein Berevolusi dengan Laju yang Berbeda.Sesungguhnya pohon evolusi tidak dapat dibangun berdasarkan sebuah proteinsemata. Bila diusahakan untuk menyusun pohon evolusi berdasarkan berbagai macam protein, maka hasil yang didapat tidak akan jauh berbeda. Akan tetapi setiap proteinmemiliki laju evolusi yang berbeda. Perbedaan rantai α pada hemoglobin manusia danikan memiliki perbedaan sebesar 50%, akan tetapi antara manusia dan ikan memiliki perbedaan sitokrom c hanya sebesar 20%. Bila digambarkan suatu tabel antara tingkat perubahan asam amino dengan skala waktu evolusi, maka nampak evolusi sitokrom c berjalan lambat, sedangkan laju evolusi hemoglobin pada rantai α dan β memilikikecepatan sedang, dan laju evolusi pada fibrinopeptida A dan B berjalan cepat.Fibrinopeptida adalah protein yang berperan dalam pembekuan darah. Proteinini membutuhkan asam amino arginin dan membutuhkan habitat yang asam. Olehkarena protein ini tidak memiliki batasan yang ketat dalam fungsinya, maka protein ini bisa membentuk berbagai varian dengan leluasa. Sebaliknya protein histon pada DNAsangat menentukan kondisi DNA secara struktural. Perubahan pada histon, walausedikit, membawa pengaruh yang mematikan. Hal ini yang menyebabkan protein histon berevolusi dengan lambat.Sitokrom c adalah enzim yang fungsinya sangat ditentukan oleh beberapa asamamino yang berada di bagian active site. Asam amino di bagian tersebut cenderungtidak mengalami perubahan, sedangkan asam amino di posisi lain bisa mengalami perubahan. Meskipun 88% residu asam amino milik sitokrom c berubah, konformasi proteinnya tidak akan berubah.Insulin adalah hormon yang terdiri atas dua rantai protein A dan B yang dikodeoleh sebuah gen pengkode insulin. Sebenarnya mutasi dapat terjadi pada gen insulin, pada bagian A, B, atau C. Mutasi pada bagian A dan B dapat berakibat fatal, sementaramutasi di bagian C tidak akan berpengaruh terhadap protein yang disintesis dan tidak menjadi masalah bila diturunkan pada generasi berikutnya.

Suatu protein pada berbagai organisme yang berevolusi dengan cepat, maka dengan segera protein akan mengalami perubahan sequence. Bila protein tersebutterdapat pada beberapa organisme berbeda, maka kekerabatan protein itu akan menghilang secara perlahan. Sebaliknya bila pada berbagai organisme memiliki suatu protein yang berevolusi dengan lambat, maka perbedaannya tidak akan mencolok. Olehkarena itu protein yang berevolusi dengan lambat digunakan untuk melacak kekerabatangenetik berbagai organisme yang berkerabat jauh. Sedangkan untuk organisme yang berkerabat dekat menggunakan protein dengan laju yang cepat.Antara manusia dan simpanse memiliki kemiripan pada sebagian besar protein.Kemudian metode ini dipakai untuk mengestimasi adanya kekerabatan antara manusia dan simpanse. Mutasi yang tidak berpengaruh terhadap sequence protein justru akan terakumulasi dengan cepat selama evolusi karena tidak menimbulkan efek yang berbahaya.Kemudian bila sequence DNA digunakan untuk mengukur kekerbatan berbagai organisme, maka akan terungkap banyak perbedaan. Perubahan pada DNA umumnya terjadi pada untaian bukan pengkode dan terdapat pada posisi kodon ke-3. perubahan yang terjadi pada posisi tersebut pada umumnya tidak menyebabkan perubahan asam amino yang dikode dan protein yang dibentuk.Intron adalah untaian bukan pengkode yang akan dilepas saat proses transkripsi primer sehingga tidak akan nampak dalam mRNA. Sequence intron tidak berkontribusidalam pembentukan protein, oleh karena itu DNA pada untaian intron leluasa untuk  bermutasi. DNA yang terdapat pada segmen antar gen yang tidak berperan dalam pengendalian fungsi gen juga mengalami mutasi dengan bebas.Data awal tentang sitokrom c, hemoglobin, dan sebagainya diperoleh darisequencing langsung pada protein. Oleh karena sequencing DNA dapat dilakukandengan mudah dan menghasilkan data yang lebih akurat, maka pengamatan denganmemakai sequence protein dideduksi menjadi pengamatan sequence DNA. Ada banyak sekali informasi tentang DNA pada berbagai organisme yang berkerabat. Data sepertiini sangat berguna untuk mengungkap kekerabatan evolusioner di antara berbagaiorganisme.

8.      Ribosomal RNA yang Berevolusi dengan Lambat

Untuk membangun pohon evolusi yang menggambarkan kekerabatan pada banyak organisme, maka yang pertama dibutuhkan adalah molekul yang dapatditemukan pada semua organisme yang akan diamati. Kemudian molekul tersebut harus berevolusi dengan lambat pada kelompok organisme tersebut.

Meskipun histon tergolong molekul yang berevolusi dengan lambat, sayangnya protein ini hanya terdapat pada sel eukariot. Oleh karena itu ribosomal RNA adalahsolusinya. Sequence DNA yang digunakan adalah pada gen yang mengkode RNA untuk subunit ribosom kecil (16S dan 18S). Setiap makhluk hidup harus mensintesis protein,dan oleh karenanya hampir semua organisme memiliki ribosom, kecuali pada virusyang masih diperdebatkan asal usulnya. Ribosom memiliki peran yang tidak bisadikesampingkan karena kontribusinya dalam sintesis protein.Upaya menyusun kekerabatan berdasarkan ribosomal RNA dapat menghasilkan pohon evolusi yang dapat meliputi hampir semua organisme tingkat tinggi yangmeliputi tumbuhan, hewan, dan fungi. Analisis rRNA mengindikasikan bahwa leluhur fungi bukanlah organisme fotosintetik, leluhur fungi sudah memisahkan diri dari garistumbuhan sebelum adanya kemampuan menggunakan kloroplas. Para ilmuwan botani bahkan beranggapan bahwa fungi berkerabat dekat dengan hewan daripada terhadaptumbuhan. Bahkan terungkap munculnya bentukan organisme bersel tunggal dari jalur evolusi eukariot dan sudah tidak tergolong dalam 3 kingdom utama.Sebagian besar sel eukariot memiliki mitokondria dan khusus pada sel tanamanmemiliki kloroplas. Kedua organel ini berasal daribakteri simbiotik yang memilikiribosom sendiri. Sequence rRNA di mitokondria dan kloroplas menunjukkan adanyakekerabatan dengan bakteri. Kekerabatan di antara eukariot telah berhasil disusundengan menggunakan rRNA dari ribosom di sitoplasma sel eukariot. Ribosom memilikiribosomal RNA sendiri yang dikode oleh gen di nukleus.Bila sebuah pohon evolusi berbasis rRNA yang melingkupi organisme prokariotdan eukariot, maka terungkap bahwa makhluk hidup di Bumi terdiri atas 3 garis silsilah,yaitu domain eubacteria (bakteri dan organel), archaea atau archaebacteria (bakteri purba), dan eukariot. Walaupun tergolong dalam prokariot, sebenarnya nampak jelas bahwa eubacteria dan archaea memiliki perbedaan yang besar. Sequencing pada rRNAorganel mengindikasikan bahwa mitokondria dan kloroplas tergolong dalam gariseubacteria.Sampel DNA yang membawa gen untuk rRNA 16S sudah cukup sebagai modaluntuk penyusunan pohon evolusi. Meskipun mikroorganisme di laut dan tanah sulituntuk dikultur, DNA organisme tersebut masih dapat diekstrak dan diperbanyak untuk mendapatkn sequence-nya. Melalui metode semacam ini, kini telah ditemukan kelompok bakteri yang membentuk percabangan dari garis archaebacteria meski pun spesimen bakteri sulit untuk dibiakkan.

a.       Archaebacteria dan Eubacteria

Bakteri yang lazim ditemukan dalam kehidupan sehari-hari pada umunyatergolong bakteri dari kelompok eubacteria. Namun sebenarnya terdapat kelompok  bakteri yang disebut archaebacteria atau juga dikenal sebagai archaea. Kedua bakterikelompok ini adalah sel mikroskopik yang tidak memiliki inti sel. Bakteri memilikikromosom berbentuk melingkar dan berkembang biak dengan cara membelah diri. Saatini telah dipastikan bahwa kedua jenis bakteri tersebut adalah prokariot dan perbedaandi antaranya tidak terlampau jauh. Akan tetapi, analisis sekuens ribosomal RNAmengindikasikan bahwa terdapat perbedaan genetik antara archaebacteria daneubacteria. Bahkan lebih jauh nampak bahwa achaea memiliki kekerabatan yang lebihdekat dengan urkariot, yaitu leluhur organisme eukariot masa kini.Sebagian archaea memiliki DNA yang disertai sejenis protein yang serupadengan histon. Protein ini memiliki homologi sekuens dengan histon yang dimilikiorganisme tingkat tinggi. Detail proses sintesis dan faktor translasi archaea lebih miripdengan proses serupa yang terjadi pada hewan eukariot. Hal ini mengakibatkan timbuldugaan bahwa eukariot purba berevolusi dari archaea.Dari segi biokimia, archaea memiliki beberapa perbedaan besar denganeubacteria, yaitu archaea tidak memiliki peptidoglikan serta membran sitoplasmanyatersusun atas lipida yang tidak lazim. Membran tersebut terbuat dari unit C5 isoprenoiddan bukannya unit C2 seperti asam lemak pada lazimnya. Rantai isoprenoid tersebut berikatan dengan gliserol melalui ikatan ether dan bukannya ikatan ester. Beberaparantai hidrokarbon isoprenoid tersusun melintasi seluruh membran sel.Archaea memiliki habitat di lingkungan yang tidak lazim, sebagian besar hewanini beradaptasi dalam kondisi yang ekstrim. Archaea dapat ditemukan sumber mata air  panas yang mengandung belerang, cerobong panas di dasar laut, di perairan yang tinggikadar garamnya (seperti Laut Mati dan Danau Great Salt Lake), di dalam saluran usushewan mamalia, serta tempat-tempat lain dimana bakteri tersebut dapat membentuk gasmethan. Beberapa contoh organisme archaea adalah sebagai berikut:

·         Halobacteria: organisme ini mampu mentoleransi kadar garam yang sangattinggi dan masih bertahan hidup dalam lingkungan dengan kadar garam 5M NaCl. Akan tetapi organisme ini tidak dapat hidup dalam lingkungan dengankadar garam di bawah 2,5M NaCl (kadar garam air laut hanya 0,6M). Makhluk ini mendapatkan energi dari sinar matahari dengan memanfaatkan molekul yangserupa dengan pigmen rhodopsin (seperti rhodopsin yang digunakan sebagaidetektor cahaya pada hewan).

·         Methanogen(bakteri penghasil methan): bakteri ini bersifat anaerob obligat dansangat sensitif terhadap oksigen. Bakteri ini dapat mengkonversi H2dan CO2  menjadi CH4 (methan). Metabolisme bakteri ini cukup unik karena memilikikoenzim yang tidak dimiliki organisme apapun, tetapi juga tidak memiliki flavinatau quinon yang khusus.

·         Sulfolobus: bakteri ini hidup di sekitar sumber panas geotermal, habitat yangdisukai adalah lingkungan dengan pH optimum 2-3 serta suhu 70-80^oC. Archaea semacam ini mengoksidasi sulfur menjadi asam sulfurat. Jenis archaea lain yangdapat mengoksidasi sulfur umumnya juga ditemui di berbagai habitat yangekstrim.

9.      DNA Sequencing dan Klasifikasi Biologi

Sebelum upaya DNA sequencing mulai dikenal, klasifikasi hewan dan tanamantelah berhasil dikerjakan, sedangkan untuk klasifikasi fungi dan eukariot primitif lainnya masih belum memberikan hasil yang memuaskan, dan klasifikasi bakteridipersulit dengan karakter bakteri yang juga sulit diamati. Oleh karena itu untuk  pengklasifikasian bakteri menggunakan metode sequencing gen, dan hal ini segeradiaplikasikan untuk kelompok organisme lain. Hingga saat ini manusia dapat melacak leluhur suatu organisme dengan cara membandingkan untaian DNA, RNA, atau proteinyang dapat menggambarkan kekerabatan genetik secara mendasar, daripada menggunakan ciri eksternal. Dalam situasi dimana pengelompokan ke dalam spesies,genera, famili, dan sebagainya sulit untuk dilakukan, maka data hasil sequencing dapatmemberikan pengukuran kekerabatan genetik secara kuantitatif.

Bahkan bila penentuanspesies tidak dapat dilakukan dengan tepat, maka data keragaman sequence dapatdipakai untuk menempatkan suatu organisme dalam spesies atau famili yang mana. Pada mulanya usaha klasifikasi dengan sequencing dilakukan pada ribosomalRNA. Akan tetapi semakin banyak data yang telah dihimpun, bahkan hingga tingkatangenom, maka sangat dimungkinkan untuk menggunakan sejumlah gen sebagai dasar klasifikasi. Saat ini komputer dapat dimanfaatkan untuk mengkalkulasi keragamanrelatif pada berbagai sequence dan menyajikan hasilnya sebagai diagram pohon.Pada contoh tersebut digambarkan bahwa terdapat 4 jenis bakteri dari genus berbeda tetapi masih dalam satu famili Enterobacteria.

Untuk membuat interpretasiyang tepat atas diagram tersebut, maka juga diperlukan sequence dari jenis ”out group”,dalam contoh tersebut menggunakan data dari bakteri Pseudomonas yang berkerabat jauh dengan kelompok bakteri enterik tersebut. Nodus pada diagram menyatakanadanya kesamaan leluhur. Panjang lengan diagram menyatakan jumlah mutasi yangterjadi dan adanya angka menyatakan jumlah perubahan basa nukleotida yangdiperlukan untuk mengubah suatu sequence pada tiap cabang. Perlu dicatat bahwa rRNA dengan satuan  memiliki panjang 1542 basa nukleotida.Hewan parasit adalah hewan yang beradaptasi dan mengembangkan kebiasaan khusus akibat lingkungan yang tidak lazim.

Menyusun kekerabatan filogenetik untuk hewan parasit sulit dilakukan bila berdasar atas analisis ciri semata. Namun dengananalisis sequence gen dapat digunakan untuk melacak leluhur hewan parasit atau hewandengan rupa tidak lazim. Perkembangan bentuk yang tidak lazim akibat pengaruhhabitat tidak hanya terjadi pada hewan parasit. Tikus tanah adalah hewan yang hidup di bawah tanah atau di gua. Oleh karena hewan ini beradaptasi untuk tidak menggunakanorgan mata, maka hewan ini tidak memiliki mata. Terkadang struktur organ vestigialtertentu masih dipertahankan kendati hewan yang memiliki organ tersebut sudah tidak menggunakannya lagi. Contohnya adalah paus yang memiliki alat gerak belakang yangmengalami atrofi sehingga menunjukkan bahwa paus bukanlah ikan. Paus adalahmamalia yang beradaptasi utnuk hidup di perairan dengan cara membentuk tubuhnyaseperti ikan. Sebelum metode sequencing gen dikenal, masih belum terungkap mamaliamana yang berkerabat dekat dengan paus. Namun kini telah diungkap bahwa paus berkerabat dengan mamalia berkuku dari kelompok kuda nil, jerapah, babi, dan unta.Kesulitan yang dihadapi dalam metode sequencing adalah basa yang berubahdapat berbalik ke kondisi semula. Untuk membandingkan berbagai sequence dengan banyak tapak yang berubah, maka cukup diperlukan teknik statistik. Akan tetapi kerancuan masih terus menghantui. Untuk mengatasi kerancuan ini, digunakan metodeinsersi dan delesi (juga dikenal dengan sebutan sequence pengenal, atau indel).Meskipun sebuah insersi atau delesi sebuah basa masih dapat mengembalikan perubahan seperti keadaan semula, kemungkinan bahwa hasil insersi atau delesi akankembali ke kondisi semula (merestorasi sequence semula) adalah sangat kecil. Sebagaikonsekuensinya, bila sebuah subgroup famili beberapa sequence berkerabat yangmemiliki indel pada posisi dan panjang yang sama, maka dapat dipastikan sequence tersebut berasal dari leluhur yang sama.

10.  DNA Mitokondria, Roda Evolusi yang Berputar dengan Cepat

Mitokondria memiliki DNA sirkular yang mirip dengan kromosom bakteri,walau DNA tersebut lebih kecil. DNA mitokondria mengkode beberapa protein danrRNA untuk mitokondria, hanya saja sebagian besar komponennya dikode oleh bagianinti sel. DNA mitokondria pada hewan mengakumulasi mutasi dengan cepat daripadagen di inti sel. Tepatnya, akumulasi mutasi terjadi pada posisi kodon ke-3 gen strukturaldan lajunya makin cepat pada tapak regulator antar gen. Hal ini berarti bahwa DNA mitokondria dapat dipakai untuk pengamatan kekerabatan pada beberapa spesies yang berdekatan atau berbagai ras dalam satu spesies. Sebagian besar variabilitas pada DNAmitokondria manusia terjadai pada segmen loop D pada tapak regulator. Sequencing pada segmen ini membantu peneliti untuk perbedaan beberapa populasi dalamsekelompok etnis tertentu.Salah satu kelemahan dalam penggunaan DNA mitokondria adalah bahwamitokondria diwariskan dari pihak Ibu. Meskipun sel sperma juga membawamitokondria, namun organel tersebut tidak dilepaskan selama terjadi fertilisasi dan tidak diwariskan. Di sisi lain analisis DNA mitokondria dapat membantu dalam penentuanleluhur perempuan karena tidak diributkan dengan rekombinasi. Sel eukariot yanghanya memiliki satu nukleus, tetapi memiliki banyak mitokondria, sehingga terdapatribuan salinan DNA mitoondria. Hal ini menyebabkan ekstraksi dan sequencing DNAmitokondria jauh lebih mudah secara teknis.DNA mitokondria terkadang dapat diperoleh dari museum dan berbagai hewanyang punah. DNA mitokondria yang diekstrak dari mammoth beku di Siberia, biladibandingkan dengan sequence serupa milik gajah India dan Afrika menunjukkan perbedaan hanya sebanyak 4-5 dari 350 basa.

Quagga adalah sejenis hewan punah yangmirip dengan zebra. Hewan ini diketahui hidup di selatan daratan Afrika ratusan tahunyang lalu. Spesimen yang diperoleh dari museum di Jerman menghasilkan potonganotot dimana DNA akan diekstrak dan disusun sequence-nya. Dua potongan gen dariDNA mitokondria quagga juga digunakan dalam pengamatan ini. Hasil pengamatanmenunjukkan bahwa tingkat perbedaan basa DNA quagga dan zebra adalah sebesar 5%.Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa quagga dan zebra berasal dari leluhur yangsama jutaan tahun yang lalu.Metode ekstraksi DNA juga pernah dilakukan pada mumi berusia 2400 tahundari Mesir. DNA yang berhasil diperoleh hanya sebanyak 5%, tidak sebanyak yangdapat dilakukan pada spesiemen yang segar. Meskipun peneliti telah berhasil menyusunsequence sebesar ribuan pasang basa, namun tidak banyak gen yang dapat diungkap.Hal ini disebabkan sebagian besar DNA pada hewan tingkat tinggi tersusun atas untaian bukan pengkode. Dari mumi tersebut hanya terungkap adanya elemen Alu yang merupakan ciri DNA manusia.

11.  Hipotesis “African Eve”

Upaya untuk mengungkap evolusi manusia dari berbagai pecahan tengkorak dankerangka kini telah mengerucut pada dua akema alternatif. Pertama adalah model multi-regional yang menyatakan bahwa  Homo erectus berevolusi secara bertahap menjadi  Homo sapiens dan sekaligus juga menyebar menuju Asia, Eropa, dan Afrika.

Keduaa dalah model Bahtera Nuh yang menyatakan bahwa sebagian besar percabangan kerabatmanusia telah punah dan digantikan dengan bangsa yang ada saat ini yang merupakanketurunan dari satu bangsa di masa lampau.

Pada umumnya para ahli antropologi mendukung kedua model tersebut, namun beberapa ahli genetika menganggap bahwamodel Bahtera Nuh lebih masuk akal. Model ini menggambarkan bahwa terjadi pertukaran informasi genetik secara berkelanjutan pada berbagai suku bangsa yangtersebar dan terisolasi melintasi putaran waktu yang panjang di masa prasejarah. Tentusaja analisis molekuler lebih cenderung mendukung model Bahtera Nuh.Meskipun DNA mitokondria berevolusi dengan cepat, variasi manusia pada berbagai ras secara keseluruhan ternyata tidak terlalu mengesankan. Kalkulasi pada berbagai keragaman dan perhitungan laju evolusi pada akhirnya mengungkap bahwa leluhur manusia hidup di Afrika sekitar 100.000-200.000 tahun yang lalu. Oleh karena mitokondria diturunkan secara maternal, maka leluhur perempuan umat manusia disebut “African Eve”. Pendapat ini diperkuat oleh berbagai analisis akar genetic populasiAfrika saat ini. Pada sisi lain juga terungkap bahwa berbagai sub-bangsa Afrika tersebar ke berbagai wilayah jauh sebelum terbentuknya suku bangsa lain di berbagai belahandunia.Leluhur dari bangsa Eropa saat ini berasal dari bangsa Euro-Asia dan bermigrasimenuju Eropa melalui Timur Tengah sekitar 40.000-50.000 tahun yang lalu.

 Bangsa Indian di Amerika berasal dari dua jalur suku bangsa yang bermigrasi dari daratan Asia.Bangsa Paleo-Indian yang terlebih dahulu tiba menempati wilayah seluruh daratanAmerika (sekitar 30.000 tahun yang lalu), kemudian pada periode berikutnya hadir  bangsa Na-Dene yang menempati wilayah utara Amerika sekitar 10.000 tahun yanglalu.Di samping menggunakan DNA mitokondria, penggunaan sequence mikrosatelit pada kromosom juga dapat digunakan untuk membandingkan berbagai suku bangsa.Hasil penelitian filogenetik semacam ini juga menghasilkan kesimpulan yang serupa.Metode ini juga mengungkapkan bahwa umat manusia berasal dari bangsa Afrika, bahkan lebih jauh metode ini dapat mengungkap siapa sebenarnya leluhur manusia100.000 tahun yang lalu.Terkait dengan sosok Adam, para ahli biologi molekuler menyebut beliau sebagai Y-guy. Kromosom Y pada manusia yang pendek tidak mengalami rekombinasi dengan kromosom X yang lebih besar. Hal ini dapat berperan melacak jalur leluhur laki-laki manusia tanpa adanya kerumitan rekombinasi. Sebagai contoh adalah gen ZFY pada kromosom Y yang diwariskan dari ayah menuju anak laki-laki dan berperan dalammaturasi sperma. Data sequence pada ZFY menunjukkan bahwa manusia dan simpanse berasal dari jalur leluhur yang sama yang hidup sekitar 5 juta tahun yang lalu danleluhur laki-laki manusia modern telah hadir sekitar 250.000 tahun yang lalu. Hasil penelitian terakhir yang melibatkan sejumlah besar marker genetik pada kromosom Ymenunjukkan bahwa munculnya Adam atau Y-guy ini sekitar 100.000 tahun yang lalu.Hasil penelitian terbaru tentang cluster mutation pada kromosom Y tidak selarasdengan model multi-regional dan mengkonfirmasi bahwa manusia modern berasal darileluhur di Afrika. Hanya saja masih tersisa catatan buruk tentang bangsa Neanderthal.

Meskipun bangsa ini masih bertahan hidup hingga 30.000 tahun yang lalu dan sempat bersentuhan dengan manusia modern di Eropa dan Timur Tengah, hasil analisissequence menunjukkan bahwa leluhur bangsa ini tidak jelas. Perbandingan sequenceDNA menunjukkan bahwa bangsa Neanderthal tidak pernah melakukan persilangandengan manusia modern atau berkontribusi dalam gene-pool manusia saat ini.

12.  DNA Purba dari Hewan Punah

Selain dimanfaatkan untuk menganalisis mammoth beku dan mumi kering,metode sequence DNA pada makhluk hidup juga lazim dipakai untuk mengkonstruksiskema evolusi. DNA purba yang diekstrak dari fosil sisa-sisa makhluk hidup dapatmenyediakan penanda yang tepat untuk mengukur laju evolusi. DNA tertua yang dapatdiperoleh hingga saat ini adalah DNA dari batuan amber. Amber adalah batuan polimer resin yang mengeras berbentuk batuan tembus pandang dan telah berusia jutaan tahun.Terkadang terdapat beberapa hewan yang terjebak dalam resin dan mengalami pengawetan di dalamnya. Sebagian besar hewan yang terperangkap adalah insecta,cacing, siput, dan kadal. Batuan amber berperan sebagai preservatif dan oleh karenanyastruktur internal sebuah sel seranga masih dapat diamati dengan mikroskop elektron.Oleh karena itu sangat dimungkinkan untuk memulihkan kembali DNA melalui PCR dari spesimen serangga yang telah berusia 125 juta tahun.Potongan amber terbesar yang pernah ditemukan berukuran tidak lebih dari 6 inchi. Oleh karena itu hewan raksasa seperti dinosaurus tidak pernah ditemukan dalamkeadaan masih awet. Hanya saja bila beberapa sel darah berhasil ditemukan dalamsaluran usus serangga penghisap darah, secara teoritis dapat menyediakan sequence DNA lengkap dari hewan bertubuh besar.

Skenario inilah yang dicoba oleh Michael Crichton dalam film fiksi Jurassic Park yang dia kerjakan, yaitu mengisahkan bahwahewan dinosaurus dapat dihidupkan kembali dengan cara menginsersi DNA dinosauruske dalam telur amphibi. Dalam kondisi sesungguhnya, DNA dinosaurus akan segerarusak dan hanya sedikit sequence yang dapat dibaca. Tetapi pada prinsipnya bukanlahhal yang mustahil untuk mendapatkan beberapa fragmen gen Tyrannosaurus rex.DNA yang telah diisolasi dari berbagai sampel berusia jutaan tahun umumnya segera mengalami kerusakan sehingga proses identifikasi tidak dapat dilakukan. DNA tertua yang pernah diperoleh manusia hingga saat ini berusia sekitar 50.000 tahun dan berasal dari mammoth beku di Siberia. Dari daratan beku tersebut juga ditemukan DNA tanaman dari rerumputan dan semak yang berusia 300.000-400.000 tahun.

Mikroorganisme juga dapat terperangkap dalam batuan amber dan dalam hal ini tidak sekedar mendapatkan DNA saja, nampaknya masih dimungkinkan untuk menghidupkan kembali makhluk tersebut. Spora yang dilapisi selubung protektif padaumumnya disintesis oleh bakteri untuk menghadapi kondisi lingkungan yang buruk sehingga bakteri tersebut masih bertahan hidup dalam waktu yang lama. Beberapa spora bakteri berusia 30 juta tahun telah ditemukan dalam serangga lebah yang terperangkapdalam amber. Spora tersebut bila ditumbuhkan dalam kultur ternyata dapatmenghasilkan koloni bakteri. Bakteri yang mengalami kebangkitan ini adalah dari jenis Bacillus sphaericus yang memang selalu ditemukan dalam tubuh lebah hingga saat ini.Bila DNA Bacillus dibandingkan dengan kerabatnya yang ada di masa kini masihmemiliki kemiripan, tetap tidak identik. Spora dari bakteri jenis yang lain juga telahditemukan dan dapat dikultur berasal dari kristal garam berusia 250.000 tahun.

13.  Evolusi Menyamping: Transfer Gen Horizontal.

Teori evolusi yang diajukan Darwin menyatakan bahwa perubahan materigenetik dapat diwariskan dari satu generasi menuju generasi lainnya. Akan tetapisesungguhnya transfer materi genetik juga dapat terjadi antara organisme satu denganorganisme lain atau antara beberapa organisme yang masih berkerabat. Transfer genvertikal mempunyai makna transmisi materi genetik dari generasi parental menujugenerasi turunan secara langsung. Transfer vertikal ini juga dapat berupa transmisi genyang terjadi melalui pembelahan sel dan berbagai cara reproduksi yang menghasilkansalinan utuh suatu genom secara seksual atau tidak. Sedangkan pada transfer gen secarahorizontal/lateral, transmisi materi genetik terjadi dari organisme donor menujuorganisme lain di luar jalur keturunannya.Sebagai contoh, gen resistensi antibiotik yang dibawa oleh plasmid dapatdipindahkan ke dalam bakteri lain yang tidak berkerabat. Gen yang dibawa dalam plasmid terkadang juga terintegrasi dalam kromosom, oleh karena itu gen bakteri dapatdipindahkan dari genom suatu organisme menuju genom organisme lain. Sebagian besar gen pada bakteri telah berhasil diungkap sequence-nya. Perhitungan yang dilakukan berdasarkan data tersebut mengungkapkan bahwa sekitar 5-6% dari genom prokariotik adalah hasil transfer horizontal.

Adanya fenomena semacam ini banyak diamati dalamdunia klinik. Kemampuan virulensi dan resistensi terhadap antibiotik adalah hal yanglazim dibawa melalui plasmid. Transfer horizontal semacam itu dapat terjadi di antaraorganisme dari spesies yang sama (seperti transfer plasmid di antara E. coli) ataumelintasi batasan taksonomi seperti yang terjadi pada transfer Ti-plasmid dari bakterimenuju sel tanaman. Transfer gen semacam ini ditentukan oleh kemampuan carrier untuk melintasi batasan antar spesies. Virus, plasmid, dan transposon adalah agen yanglazim digunakan dalam transfer gen secara horizontal. Retrovirus adalah agen yangmampu menginsersikan dirinya ke dalam kromosom hewan, mengambil suatu gen, sertamemindahkan gen tersebut menuju organisme lain.Salah satu contoh transfer gen horizontal pada hewan terkait dengan virogen tipeC yang terdapat pada baboon dan keluarga kera dari Dunia Lama. Virogen tipe C padamulanya telah ditemukan pada leluhur bangsa kera tersebut sejak 30 juta tahun yanglampau. Selanjutnya terungkap bahwa sequence virogen tipe C ini juga ditemukan pada berbagai jenis kucing. Tercatat jenis kucing dari Afrika Utara dan Eropa memilikivirogen tipe C milik baboon ini. Sementara jenis kucing dari Amerika, Asia, danSubsahara Afrika tidak memiliki sequence gen ini. Oleh karena itu leluhur bangsakucing tidak memiliki gen semacam ini. Labih jauh terungkap bahwa sequence yangditemukan di kucing Afrika Utara serupa dengan sequence virogen milik baboondaripada sequence milik leluhur bangsa kera ini. Oleh karena itu dapat diduga bahwa bahwa sekitar 5-10 juta tahun yang lalu terdapat retrovirus yang membawa virogen tipe-C secara horizontal dari leluhur baboon menuju leluhur kucing di Afrika Utara. Kucinghias yang dipelihara di Eropa sesungguhnya berasal dari daratan Mesir, sehingga dapatdipastikan membawa virogen tipe C. Akan tetapi bangsa kucing yang berkembang pada periode 10 juta tahun yang lalu tidak memiliki sequence ini.

·         Permasalahan dalam Estimasi Transfer Gen Horizontal

Upaya sequencing pada genom manusia kini telah mengungkap bahwa terdapatratusan gen manusia yang pada awalnya ditransfer oleh bakteri. Namun hasil analisisterakhir menunjukkan proporsi gen hasil transfer horizontal tersebut sebenarnya sangatsedikit. Beberapa faktor yang berkontribusi yang berpengaruh dalam perkiraan jumlah gen hasil transfer horizontal pada genom manusia atau pada organisme lain adalah sebagai berikut.

1.      Bias selama sampling. Secara relatif masih sedikit genom eukariot yang telahdisusun sequence-nya dengan lengkap, sementara masih terdapat ratusan genomyang akan disusun. Hilangnya sebuah sequence homolog gen manusia dari sequencesuatu eukariot masih belum bisa membuktikan asal mula sequence tersebut darisumber eksternal seperti bakteri. Semakin banyak data sequence yang diperoleh,maka akan semakin banyak gen yang terungkap

2.      Hilangnya sequence homolog pada beberapa garis keturunan yang berkerabatmenunjukkan bahwa terdapat gen yang berasal dari sumber eksternal. Hal yangdilakukan untuk mengatasi permasalahan ini adalah pengumpulan data sequencelebih banyak dari berbagai garis keturunan lain yang masih berkerabat.

3.      Duplikasi gen yang diikuti dengan laju divergensi yang cepat dapat menghasilkangen baru yang terlepas dari garis keturunan suatu organisme.

4.      Seleksi evolusioner pada gen tertentu menyebabkan meningkatnya laju perubahansequence. Gen yang berevolusi lebih cepat daripada gen yang normal cenderungmenyebabkan kesalahan perbandingan sequence untuk pembentukan pohon evolusi.

5.      Mudahnya transfer gen secara horizontal melalui plasmid, virus, dan transposondalam kondisi laboratoris ternyata cenderung menyesatkan. Padahal dalam kondisidi alam masih terdapat barrier yang menghalangi perpindahan tersebut. Lebih jauh,hasil transfer gen horizontal cenderung bersifat temporer. Gen yang didapat melalui plasmid, transposon, dan sebagainya ternyata mudah terlepas dan hilang. Gensemacam itu akan nampak dalam kondisi menghadapi seleksi (seperti gen resistensiantibiotik), kemudian gen tersebut akan menghilang saat kondisi selektif tersebuttidak ada.

6.      Upaya eksperimental seperti kontaminasi DNA yang sering terjadi. Pada umumnya parasit dari kelompok bakteri dan virus sering berhubungan dengan organismetingkat tinggi dan usaha untuk memurnikan DNA dari organisme parasit tersebut bukan perkara mudah

Sebagian besar contoh yang dijelaskan di atas dan dari berbagai kasus transfer gen horizontal juga menghadapi berbagai permasalahn seperti di atas. Akan tetapi ada pula kasus transfer yang cukup valid, yaitu salah satunya adalah seringnya terjaditransfer transfer gen horizontal antara genom mitokondria tumbuhan berbunga. Genuntuk protein ribosom tertentu di mitokondria terbukti telah ditransfer dari garisketurunan tanaman monokotiledon menuju beberapa garis keturunan dikotiledon. Salahsatu contohnya adalah transfer gen rps2 pada tanaman kiwi (Actinidia) dan gen rps11 pada tanaman Sanguinaria

BAB III

PENUTUP

A.    KESIMPULAN

Dari hasil  pembahasan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1.      Garis besar evolusi molekuler  meliputi  DNA,RNA,Analisis Filogenetik  serta Evolusi Sel-sel Eukariotik yang menjadi dasar  dalam mempelajari etrjadinya evolusi molekular

2.      Proses terjadinya evolusi  molekular  dalam hal pembentukan alam semesta diawali dari peristiwa Big Bang yang terjadi 20 milyar tahun yang lampau. Sekitar 15 milyar tahun sesudah peristiwa tersebut,terbentuklah gugusan awan yang tersusun atas gas dan debu, dimana pengaruh gravitasi menyebabkan benda-benda tersebut berkondensasi membentuk bola gas yang disebut bintang. Bintang ini dikelilingi oleh berbagai benda sferis yang disebut planet dan banyak teori yang mengatakan awal mulanya terbentuknya diantaranya Teori Asal Usul Kehidupan oleh Oparin,Percobaan Miller,asal Mula Terbentuknya Sel,Asal Mula Terbentuknya Metabolisme (Teori Autotrof )

B.     SARAN

Diharapkan kepada pembaca agar lebih mencari informasi  yang lebih selain dari informasi yang ada tentang evolusi molekular dan proses-prosese terbentuknya planet bumi  serta kritik dan saran sangat diharapkan dari penulis.