Variasi dan pewarisan

Dalam satu penelitian pada penduduk Yordania, 26.1 persen gen golongan darah ABO membawa alel A. Perubahan pada angka seperti itulah yang dimaksud ahli biologi dengan evolusi.

Seleksi alam hanya dapat bekerja pada perbedaan antarindividu, dan hanya pada perbedaan yang diwariskan. Anak yang tumbuh tinggi karena makanan bergizi tidak akan punya anak yang lebih tinggi karena alasan itu. Otot yang dibentuk di pusat kebugaran juga tidak diturunkan ke generasi berikutnya. Darwin dan Wallace tahu bahwa banyak variasi diwariskan, tetapi tidak ada yang tahu caranya. Jawabannya sebenarnya sudah dicetak: Gregor Mendel menerbitkan percobaan kacang ercisnya pada 1866, beberapa tahun setelah Origin, tetapi hampir tidak ada yang membacanya sampai 1900. Pada tahun 1940-an ahli biologi telah menggabungkan genetika Mendel dengan seleksi Darwin. Gabungan ini dikenal sebagai sintesis modern.

Dari mana variasi baru berasal

Ada dua sumber utama. Mutasi, yaitu perubahan pada DNA, adalah satu-satunya sumber alel yang benar-benar baru. Mutasi dapat menurunkan peluang suatu organisme untuk bertahan hidup atau berkembang biak, menaikkannya, atau tidak berpengaruh sama sekali. Jenis yang terakhir disebut netral, dan banyak mutasi bersifat netral. Sumber kedua adalah reproduksi seksual. Reproduksi seksual tidak membuat alel baru, tetapi setiap sel telur dan sperma membawa campuran alel induk yang berbeda, sehingga setiap keturunan mendapat kombinasi baru. Pada hewan ada batasannya: mutasi di sel kulit atau sel hati tetap tinggal di tubuh itu. Hanya perubahan pada sel yang membentuk sel telur atau sperma yang dapat sampai ke generasi berikutnya.

Laboratorium di bawah dimulai dengan 100 kumbang rekaan yang semuanya berwarna sedang, dan burung yang tidak memedulikan warna (tekanan seleksi 0). Tekan Generasi berikutnya beberapa kali. Mutasi menghasilkan beberapa kumbang yang lebih terang dan lebih gelap, dan tanpa seleksi proporsi mereka naik turun secara kebetulan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Lalu naikkan tekanan seleksi dan perhatikan batang-batangnya mulai condong ke warna kulit pohon.

Menghitung alel dalam populasi

Genetika populasi melihat seluruh populasi, bukan satu keluarga. Frekuensi alel adalah bagian dari semua salinan suatu gen dalam populasi yang berupa satu alel tertentu. OpenStax memberi contoh nyata: sebuah penelitian di Yordania menemukan frekuensi alel golongan darah ABO 26.1 persen untuk A, 13.4 persen untuk B, dan 60.5 persen untuk O, yang jumlahnya 100 persen. Dalam genetika populasi, evolusi berarti perubahan frekuensi alel dari generasi ke generasi. Seleksi alam adalah salah satu penyebabnya. Penyebab lain adalah hanyutan genetik, perubahan yang murni kebetulan, yang paling kuat pada populasi kecil. Ketika beberapa individu memulai populasi baru, misalnya di sebuah pulau, alel mereka bisa tidak sama dengan populasi asalnya. Kasus khusus ini disebut efek pendiri.

Populasi yang tidak berubah

Pada awal 1900-an, matematikawan Godfrey Hardy dan dokter Wilhelm Weinberg menggambarkan keadaan populasi ketika tidak ada yang mengubahnya. Sebut frekuensi satu alel p dan alel lainnya q, sehingga p + q = 1. Jika perkawinan terjadi secara acak, genotipenya menjadi p² untuk homozigot dominan, 2pq untuk heterozigot, dan q² untuk homozigot resesif, dengan p² + 2pq + q² = 1. Model ini menganggap populasinya sangat besar, tanpa mutasi, tanpa migrasi, dan tanpa seleksi. Tidak ada populasi nyata yang memenuhi syarat itu, dan justru di situlah gunanya: jika hitungan di lapangan berbeda dari perkiraan, berarti ada sesuatu yang memengaruhi populasi itu. Dalam contoh OpenStax, populasi 500 tanaman memiliki p = 0.8 untuk ungu V dan q = 0.2 untuk putih v. Model ini memperkirakan 0.64 × 500 = 320 tanaman VV, 0.32 × 500 = 160 Vv, dan 0.04 × 500 = 20 vv.

Populasi yang cepat berubah membuat hal ini berguna dalam praktik. Virus flu memperbanyak diri dengan cepat dan sering bermutasi, sehingga galur yang beredar bergeser dari tahun ke tahun. Setiap tahun ilmuwan mempelajari bagaimana galur-galur itu berubah dan memilih galur yang dimasukkan ke vaksin berikutnya. Itulah sebabnya vaksin flu tahun lalu mungkin kurang melindungi tahun ini.