Bayangkan sebuah foto kakek buyut, kakek nenek, dan orang tua Anda bersebelahan. Anda akan melihat kemiripannya, namun setiap generasi akan terlihat berbeda dari pendahulunya. Inilah proses evolusi dalam bentuknya yang paling sederhana: penurunan dengan modifikasi.
Selama beberapa generasi, sejumlah besar modifikasi mungkin terjadi. Begitulah keanekaragaman kehidupan Bumi menjadi.
Namun gagasan ini telah lama disalahpahami sebagai jalan menuju organisme yang “lebih tinggi” atau “lebih baik”. Misalnya, ilustrasi Time-Life tahun 1965 karya Rudolph Zallinger yang terkenal “Jalan Menuju Homo Sapiens” menunjukkan manusia berevolusi secara bertahap dari nenek moyang yang mirip kera menjadi manusia modern.
Memperluas perspektif ini melampaui manusia, teori paleontologi awal tentang kehidupan purba mendukung gagasan tersebut ortogenesis, atau “evolusi progresif,” di mana setiap generasi dari suatu garis keturunan maju ke arah bentuk yang lebih canggih atau optimal.
Tetapi evolusi tidak mempunyai garis finis. Tidak ada tujuan akhir, tidak ada keadaan akhir. Organisme berevolusi dengan seleksi alam bertindak pada momen geologis tertentu, atau sekadar melayang tanpa seleksi kuat ke segala arah.
Dalam penelitian yang baru-baru ini diterbitkan yang saya lakukan Makaleh Smithyang saat itu merupakan seorang peneliti magang di Universitas Harvard yang didanai oleh National Science Foundation, kami berupaya mempelajari apakah model evolusi reproduksi satu arah selalu berlaku di tanaman. Sebaliknya, kami menemukan bahwa pada banyak jenis pakis – salah satu kelompok tanaman tertua di Bumi – terjadi evolusi strategi reproduksi telah menjadi jalan dua arahdengan tumbuhan kadang-kadang berevolusi “mundur” menjadi bentuk yang kurang terspesialisasi.
Terkait: Hewan apa yang berevolusi paling cepat?
Jalur evolusi tidaklah linier
Tekanan seleksi dapat berubah dalam sekejap dan mengarahkan evolusi ke arah yang tidak terduga.
Mengambil dinosaurus Dan mamaliamisalnya. Selama lebih dari 150 juta tahun, dinosaurus memberikan tekanan seleksi yang kuat pada mamalia Jurassic, yang harus tetap kecil dan hidup di bawah tanah agar tidak diburu hingga punah.
Kemudian, sekitar 66 juta tahun yang lalu, Asteroid Chicxulub memusnahkan sebagian besar dinosaurus nonavian. Tiba-tiba, mamalia kecil terbebas dari tekanan seleksi predator yang kuat dan pada akhirnya bisa hidup di atas tanah berkembang menjadi bentuk yang lebih besartermasuk manusia.
Pada tahun 1893, ahli paleontologi Belgia Louis Dollo memperkenalkan gagasan bahwa ketika suatu organisme berkembang hingga titik tertentu, ia tidak akan kembali ke keadaan sebelumnya seperti saat ia berevolusi — bahkan jika ia menghadapi kondisi yang sama dengan yang pernah dialaminya. hukum Dolloseperti yang diketahui, menyiratkan bahwa spesialisasi sebagian besar merupakan jalan satu arah, di mana organisme mengumpulkan lapisan kompleksitas yang membuat evolusi ke belakang menjadi mustahil.
Sedangkan hukum Dollo telah dikritikdan gagasan aslinya sebagian besar telah memudar dari wacana populer, perspektif ini masih mempengaruhi aspek biologi saat ini.
Tumbuhan dan kemajuan
Museum sering menggambarkan evolusi hewan sebagai kemajuan garis lurus menuju tahapan yang lebih tinggitapi mereka bukan satu-satunya sumber narasi ini. Hal ini juga tampak dalam pengajaran tentang evolusi reproduksi pada tumbuhan.
Tumbuhan vaskular paling awal – yang memiliki jaringan yang dapat memindahkan air dan mineral ke seluruh tumbuhan – memilikinya struktur tak berdaun seperti batang yang disebut telomdengan kapsul di ujungnya disebut sporangia yang menghasilkan spora. Telom melakukan kedua tugas besar tanaman: mengubah sinar matahari menjadi energi melalui fotosintesis dan melepaskan spora untuk menghasilkan tanaman baru.
Catatan fosil menunjukkan bahwa seiring berjalannya waktu, tumbuhan mengembangkan struktur yang lebih terspesialisasi yang membagi fungsi reproduksi dan fotosintesis. Bergerak melalui garis keturunan tumbuhan, dari lycophytes yang mengandung spora mulai dari pakis hingga tanaman berbunga, reproduksi menjadi semakin terspesialisasi. Memang benar, bunga sering digambarkan sebagai tujuan akhir evolusi tumbuhan.
Di seluruh dunia tumbuhan, setelah spesies berevolusi dalam struktur reproduksi seperti biji, kerucut, dan bunga, mereka tidak kembali ke bentuk yang lebih sederhana dan tidak terdiferensiasi. Pola ini mendukung peningkatan kompleksitas reproduksi secara progresif. Tapi pakis adalah pengecualian penting.
Berkembang, namun tidak selalu maju
Pakis memiliki berbagai strategi reproduksi. Sebagian besar spesies menggabungkan perkembangan spora dan fotosintesis pada satu jenis daun – sebuah strategi yang disebut monomorfisme. Yang lain memisahkan fungsi-fungsi ini untuk memiliki satu jenis daun untuk fotosintesis dan satu lagi untuk reproduksi – sebuah strategi yang disebut dimorfisme.
Jika pola spesialisasi yang terlihat secara luas pada tanaman bersifat universal, kita dapat memperkirakan bahwa begitu suatu garis keturunan pakis berevolusi menjadi dimorfisme, maka ia tidak dapat mengubah arah dan kembali ke monomorfisme. Namun, dengan menggunakan koleksi sejarah alam dan algoritma untuk memperkirakan evolusi pakis, Smith dan saya menemukan pengecualian untuk pola ini.
Dalam keluarga yang dikenal sebagai pakis rantai (Blechnaceae)kami menemukan banyak kasus di mana tanaman telah berevolusi dimorfisme yang sangat terspesialisasi, namun kemudian kembali ke bentuk monomorfisme yang lebih umum.
Kurangnya benih membuat pakis menjadi fleksibel
Mengapa pakis mempunyai strategi reproduksi yang fleksibel? Jawabannya terletak pada kekurangannya: biji, bunga dan buah. Hal ini membedakannya dari lebih dari 350.000 spesies tumbuhan berbiji yang hidup di Bumi saat ini.
Bayangkan mengambil daun pakis yang subur, menyusutkannya dan membungkusnya rapat menjadi pelet kecil. Pada dasarnya itulah benih yang tidak dibuahi – daun pakis dimorfik yang sangat termodifikasi, dalam kapsul.
Benih hanyalah salah satu struktur yang sangat terspesialisasi dalam rangkaian ciri-ciri reproduksi, yang masing-masing berkembang dari yang terakhir, menciptakan bentuk yang sangat spesifik sehingga pembalikan menjadi hampir mustahil. Namun karena pakis hidup tidak berbiji, pakis dapat memodifikasi tempat di daunnya untuk meletakkan struktur penghasil spora.
Temuan kami menunjukkan bahwa tidak semua spesialisasi reproduksi pada tanaman tidak dapat diubah. Sebaliknya, hal ini mungkin bergantung pada berapa banyak lapisan pabrik spesialisasi yang diperoleh dari waktu ke waktu.
Di dunia yang berubah dengan cepat saat ini, mengetahui organisme atau sifat mana yang “terkunci” dapat menjadi hal yang penting untuk memprediksi bagaimana spesies merespons tantangan lingkungan baru dan perubahan habitat yang disebabkan oleh manusia.
Organisme yang berevolusi melalui jalur “satu arah” mungkin tidak memiliki fleksibilitas untuk merespons tekanan seleksi baru dengan cara tertentu dan harus memikirkan strategi baru untuk melakukan perubahan. Dalam garis keturunan seperti pakis, spesies mungkin mempertahankan kemampuannya untuk “berevolusi mundur”, bahkan setelah spesialisasi.
Pada akhirnya, penelitian kami menggarisbawahi pelajaran mendasar dalam biologi evolusi: Tidak ada arah yang “benar” dalam evolusitidak ada langkah menuju tujuan akhir. Jalur evolusi lebih mirip jaring yang kusut, dengan beberapa cabang yang menyimpang, yang lain menyatu, dan bahkan ada yang berputar kembali pada dirinya sendiri.
Artikel yang telah diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel asli.
