Biologi evolusioner adalah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari proses-proses evolusioner seperti seleksi alam, nenek moyang bersama, dan spesiasi (pembentukan spesies baru) yang menghasilkan keberagaman hayati di Bumi. Pada tahun 1930-an, biologi evolusi berkembang sebagai sebuah disiplin ilmu melalui apa yang disebut Julian Huxley sebagai sintesis modern—sebuah penyatuan pemahaman dari berbagai bidang biologi yang sebelumnya terpisah, seperti genetika, ekologi, sistematika, dan paleontologi.
Ruang lingkup penelitian biologi evolusi saat ini telah berkembang lebih luas, mencakup arsitektur genetik dari adaptasi, evolusi molekuler, serta berbagai kekuatan yang memengaruhi evolusi seperti seleksi seksual, hanyutan genetik, dan biogeografi. Bidang baru yang disebut biologi perkembangan evolusioner (atau sering disebut sebagai “evo-devo”) mempelajari bagaimana proses embriogenesis, sehingga menghasilkan sintesis yang lebih luas dengan menggabungkan biologi perkembangan dengan bidang-bidang studi yang telah dibahas dalam sintesis modern sebelumnya.
Sub bidang
Evolusi adalah konsep utama yang menyatukan seluruh cabang dalam biologi. Biologi sendiri bisa dibagi berdasarkan berbagai cara. Salah satunya adalah berdasarkan tingkat organisasi biologis, mulai dari molekul ke sel, dari organisme hingga populasi. Cara lain adalah berdasarkan kelompok taksonomi yang dipelajari, seperti zoologi, botani, dan mikrobiologi, yang mencerminkan pembagian besar makhluk hidup yang dulu dikenal. Biologi juga bisa dibagi berdasarkan pendekatan yang digunakan, misalnya biologi lapangan, biologi teoretis, evolusi eksperimental, dan paleontologi. Pembagian-pembagian ini kemudian dikombinasikan dengan biologi evolusi untuk membentuk sub bidang seperti ekologi evolusioner dan biologi perkembangan evolusioner.
Belakangan ini, penggabungan antara ilmu biologi dan ilmu terapan melahirkan bidang-bidang baru yang merupakan perpanjangan dari biologi evolusi, seperti robotika evolusioner, teknik rekayasa, algoritma, ekonomi, dan arsitektur. Mekanisme dasar evolusi diterapkan secara langsung maupun tidak langsung untuk menghasilkan desain baru atau memecahkan masalah-masalah yang sulit diselesaikan dengan cara biasa. Penelitian dari bidang-bidang terapan ini turut mendorong kemajuan, terutama melalui studi tentang evolusi dalam ilmu komputer dan bidang teknik seperti teknik mesin.
Dalam biologi perkembangan evolusioner, para ilmuwan mempelajari bagaimana berbagai proses dalam perkembangan organisme berperan dalam membentuk bentuk tubuh (body plan) organisme tersebut seperti yang kita lihat saat ini. Pemahaman ini dimungkinkan berkat pengaturan genetik terhadap ontogeni (perkembangan individu sejak embrio hingga dewasa) dan proses filogenetik (hubungan evolusioner antar spesies). Dengan mengamati berbagai tahapan perkembangan serta menelusuri pohon evolusi, para peneliti dapat mengetahui pada titik mana dalam sejarah evolusi suatu struktur tubuh muncul.
Sejarah
Gagasan-gagasan mengenai biologi evolusioner telah ada sejak masa Aristoteles. Namun, dasar teori-teorinya secara ilmiah baru dirintis oleh Charles Darwin. Gagasan tentang evolusi melalui seleksi alam pertama kali dikemukakan oleh Charles Darwin pada tahun 1859. Namun, biologi evolusioner sebagai disiplin akademik yang berdiri sendiri baru benar-benar muncul pada masa sintesis modern pada tahun 1930-an dan 1940-an. Bahkan, hingga tahun 1980-an, belum banyak universitas yang memiliki departemen khusus biologi evolusioner.
Saat ini, mikrobiologi juga mulai berkembang menjadi disiplin yang berbasis evolusi, seiring dengan semakin dipahaminya fisiologi dan genomik mikroba. Waktu generasi yang sangat cepat pada bakteri dan virus seperti bakteriofag memungkinkan para ilmuwan meneliti pertanyaan-pertanyaan evolusioner secara langsung.
Banyak ahli biologi yang berperan dalam membentuk biologi evolusi modern. Theodosius Dobzhansky dan E. B. Ford mengembangkan program penelitian empiris, sementara Ronald Fisher, Sewall Wright, dan J. B. S. Haldane membangun kerangka teori yang kuat. Kontribusi Ernst Mayr dalam sistematika, George Gaylord Simpson dalam paleontologi, dan G. Ledyard Stebbins dalam botani juga sangat penting dalam pembentukan sintesis modern. Generasi baru ahli biologi evolusioner dilatih oleh tokoh-tokoh seperti James Crow, Richard Lewontin, Dan Hartl, Marcus Feldman, dan Brian Charlesworth.
Topik penelitian
Penelitian dalam biologi evolusioner mencakup berbagai topik dan menggabungkan gagasan dari beragam bidang, seperti genetika molekuler serta biologi matematika dan teoretis. Beberapa cabang penelitian evolusi berusaha menjelaskan fenomena-fenomena yang kurang terjawab dalam sintesis modern, seperti proses spesiasi (pembentukan spesies baru), evolusi reproduksi seksual, evolusi kooperasi, evolusi penuaan, dan kemampuan suatu organisme untuk berevolusi (evolvabilitas).
Sebagian ahli biologi evolusi mengajukan pertanyaan evolusioner yang paling mendasar: “Apa yang terjadi dan kapan?” Pertanyaan ini dijawab melalui bidang seperti paleobiologi, di mana para paleobiolog dan ahli biologi evolusi—termasuk Thomas Halliday dan Anjali Goswami—mempelajari evolusi mamalia awal dari masa yang sangat lampau, yaitu era Mesozoikum hingga Kenozoikum (sekitar 299 juta hingga 12.000 tahun yang lalu). Bidang-bidang lain yang juga berhubungan dengan eksplorasi pertanyaan “apa yang terjadi dan kapan?” termasuk sistematika dan filogenetika.
Sintesis evolusioner modern disusun pada masa ketika dasar molekuler dari gen belum diketahui. Saat ini, para ahli biologi evolusi berusaha memahami arsitektur genetik yang mendasari fenomena evolusi yang dapat diamati, seperti adaptasi dan spesiasi. Mereka mencari jawaban atas pertanyaan-pertanyaan seperti: gen mana saja yang terlibat, seberapa saling bergantung efek dari gen-gen tersebut, apa fungsi gen-gen itu, dan perubahan seperti apa yang terjadi pada gen tersebut (misalnya mutasi titik, duplikasi gen, atau bahkan duplikasi seluruh genom).
Para peneliti juga mencoba menjembatani antara tingginya heritabilitas (sifat yang diturunkan) yang terlihat dalam studi kembar dengan kenyataan bahwa sulit menemukan gen-gen spesifik yang bertanggung jawab atas sifat-sifat tersebut melalui studi asosiasi genom menyeluruh (genome-wide association studies–GWAS). Modern synthesis memang menyepakati kekuatan-kekuatan apa saja yang berperan dalam evolusi, tetapi belum mencapai kesepakatan tentang seberapa besar peran relatif masing-masing kekuatan tersebut.
Jurnal
Beberapa jurnal ilmiah secara khusus berfokus pada biologi evolusi secara keseluruhan, seperti Evolution, Journal of Evolutionary Biology, dan BMC Evolutionary Biology. Ada juga jurnal yang mengkhususkan diri pada sub-bidang dalam biologi evolusi, seperti Systematic Biology, Molecular Biology and Evolution, Genome Biology and Evolution, serta Cladistics.
Selain itu, ada jurnal yang menggabungkan biologi evolusi dengan bidang-bidang lain yang terkait. Misalnya, Molecular Ecology, Proceedings of the Royal Society of London Series B, The American Naturalist, dan Theoretical Population Biology mencakup topik-topik yang bersinggungan dengan ekologi dan aspek lain dari biologi organisme. Tinjauan biologi evolusi yang berkaitan erat dengan ekologi juga dapat ditemukan dalam jurnal ulasan seperti Trends in Ecology and Evolution dan Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. Sementara itu, jurnal seperti Genetics dan PLoS Genetics banyak membahas genetika molekuler, meskipun tidak selalu secara langsung berkaitan dengan evolusi.
Referensi
Topik dasar tentang biologi evolusioner | |
|---|---|
| Proses-proses dari evolusi | |
| Mekanisme genetika populasi | |
| Konsep biologi perkembangan evolusioner (Evo-devo) | |
| Evolusi struktur sosial dan proses psikologis | |
| Evolusi organ dan proses biologis | |
| Evolusi Taksa | |
| Mode-mode spesiasi | |
| Sejarah pemikiran evolusioner |
|
| Subbidang lain | |
| Internasional | |
|---|---|
| Nasional | |
| Lain-lain | |
