Nenek moyang bersama dan pohon filogenetik

Kadal tampak lebih mirip katak daripada mencit, tetapi pada pohon kekerabatan vertebrata, kadal dan mencit justru berkerabat lebih dekat.

Tulang sama, fungsi berbeda

Lengan manusia, kaki depan anjing, sayap burung, dan sirip paus menjalankan fungsi yang sangat berbeda, tetapi semuanya tersusun dari rangkaian tulang yang sama dengan urutan yang sama. Ahli biologi menyebut bagian seperti ini struktur homolog: bagian-bagian itu mirip karena hewan-hewan tersebut mewarisinya dari nenek moyang bersama, lalu evolusi mengubah bentuk dan ukurannya. Beberapa struktur tampaknya sama sekali tidak berguna, seperti sayap burung yang tidak bisa terbang atau tulang kaki belakang kecil di dalam tubuh paus. Struktur vestigial ini adalah sisa dari nenek moyang yang dulu memakainya.

Mirip tidak selalu berarti berkerabat. Serangga dan kelelawar sama-sama terbang dengan sayap, tetapi sayap keduanya tumbuh dari bagian awal yang sama sekali berbeda. Ciri seperti ini, yang berevolusi secara terpisah pada kelompok yang tidak berkerabat karena menghadapi masalah yang serupa, disebut struktur analog, dan prosesnya disebut evolusi konvergen. Bulu putih musim dingin rubah arktik dan bulu putih musim dingin burung ptarmigan adalah contoh lain: keduanya tersamar di salju, tetapi bukan karena memiliki nenek moyang bersama yang dekat.

Bukti lain menunjuk ke arah yang sama. Embrio vertebrata, termasuk embrio manusia, memiliki lengkung faring dan ekor pada tahap awal. Pada manusia, lengkung ini membentuk struktur kepala dan leher, bukan insang yang berfungsi. Semua makhluk hidup menggunakan DNA dengan kode genetik yang hampir sama, dan itulah yang diharapkan jika seluruh kehidupan berasal dari satu nenek moyang. Makin dekat kekerabatan dua kelompok, makin mirip pula sekuens DNA-nya. Tempat hidup hewan juga cocok: kelompok yang berevolusi sebelum superbenua Pangea terpecah, sekitar 200 juta tahun lalu, ditemukan di seluruh dunia, sedangkan Australia, yang lama terisolasi, penuh dengan hewan berkantung yang tidak ada di tempat lain.

Cara membaca pohon

Pohon filogenetik adalah diagram yang menunjukkan siapa berkerabat dengan siapa. Darwin membuat sketsanya di buku catatan pada tahun 1837, dan diagram bercabang adalah satu-satunya ilustrasi dalam On the Origin of Species. Pada pohon berakar, akarnya (di sebelah kiri pada lab di bawah) mewakili nenek moyang semua yang ada di pohon. Setiap titik percabangan adalah satu garis keturunan yang terbelah dua. Nama di ujung-ujung cabang adalah kelompok yang masih hidup. Dua kelompok yang berasal dari titik percabangan yang sama disebut takson saudara, sedangkan kelompok yang bercabang di dekat akar dan tetap sendiri disebut takson basal. Titik percabangan dengan lebih dari dua cabang, yaitu politomi, berarti urutan percabangannya belum diketahui.

Untuk mengetahui seberapa dekat kekerabatan dua kelompok, telusuri keduanya ke arah akar sampai jalurnya bertemu. Titik pertemuan itu adalah nenek moyang bersama paling baru. Makin baru titik itu, makin dekat kekerabatannya. Ada tiga kebiasaan yang sering menjebak. Urutan nama di ujung cabang tidak berarti apa-apa, karena titik percabangan bisa diputar seperti mainan gantung tanpa mengubah siapa berkerabat dengan siapa. Kecuali dinyatakan pada pohonnya, panjang cabang tidak menunjukkan waktu. Selain itu, tidak ada kelompok yang masih hidup pada pohon yang menjadi nenek moyang kelompok lain; takson saudara berbagi nenek moyang, dan tidak satu pun menurunkan yang lain.

Pada pohon di atas, kadal dan mencit bertemu di titik percabangan yang ditandai telur amniotik, yaitu telur dengan selaput yang memungkinkannya berkembang di darat. Katak bercabang lebih awal, jadi katak adalah kerabat yang lebih jauh bagi keduanya, meskipun bagi kita katak dan kadal tampak mirip. Buaya dan burung bertemu di titik percabangan sendiri, sehingga keduanya adalah kerabat terdekat satu sama lain yang masih hidup. Pohon disusun dari fosil, anatomi, dan makin lama makin banyak dari DNA. Pohon ini adalah hipotesis yang direvisi saat data baru masuk. Salah satu revisi mengejutkan banyak orang: kuda nil tampak lebih mirip babi, tetapi mungkin justru kerabat terdekat paus yang masih hidup.