EKUILIBRIUM LUKANG GEN DAN HUKUM HARDY-WEINBERG

EKUILIBRIUM LUKANG GEN DAN HUKUM HARDY-WEINBERG

R.C. Punnet, ilmuwan yang menemukan “papan catur Punnet” dalam genetika menemukan pula bahwa sifat mata biru adalah resesif terhadap mata cokelat. Akan tetapi di Inggris tetap saja banyak orang bermata biru. Biasanya alel resesif homozigot makin kecil jumlahnya dari generasi ke generasi.

Dengan bantuan ahli matemati Inggris CH. Hardy dan seorang dokter Jerman W. Weinberg yang bekerja sendiri-sendiri dan sama-sama menyimpulkan: bahwa suatu alel tertentu tidak hilang begitu saja dari suatu populasi, frekuensinya akan konstan dari generasi ke generasi pada kondisi tertentu, sehingga penemuan mereka disebut Hukum Ekuilibrium Hardy-Weinberg, yaitu “pada kondisi tertentu yang stabil rasio genetik dari frekuensi alel akan tetap konstan dari generasi ke generasi pada suatu populasi organisme yang berkembang biak secara seksual”. Dengan kata lain, pergeseran seksual alel akibat meiosis dan fertilisasi acak tidak akan berpengaruh pada keseluruhan struktur genetik suatu populasi. Jika p dan q secara berturut-turut menggambarkan frekuensi relatif alel dominan dan resesif suatu lokus beralel dua, maka p² + 2pq + q² = 1, dimana p² dan q² adalah frekuensi genotip homozigot, dan 2pq adalah frekuensi genotip heterozigot.

Asas Hardy-Weinberg untuk dua alel: sumbu horizontal menunjukkan frekuensi alel p dan q, sedangkan sumbu vertikal menunjukkan frekuensi genotipe. Tiap-tiap kurva menampilkan satu dari tiga genotipe yang memungkinkan.

Konsep kesetimbangan Hardy-Weinberg memberitahukan kita apa yang akan diharapkan jika suatu populasi tidak berevolusi. Jika frekuensi alel atau genotip menyimpang dari nilai yang diharapkan dari kesetimbangan Hardy-Weinberg, maka populasi itu dikatakan sedang berevolusi. Jadi evolusi bisa didefinisikan adalah suatu perubahan dari generasi ke generasi dalam frekuensi alel atau genotip populasi-suatu perubahan dalam struktur genetik populasi. Karena perubahan dalam suatu kumpulan gen seperti itu adalah evolusi dalam skala terkecil, maka keadaan ini secara lebih spesifik disebut sebagai mikroevolusi. Mikroevolusi tetap berlangsung sekalipun frekuensi alel berubah hanya untuk sebuah lokus genetik tunggal.

Agar terjadi kesetimbangan ada syarat yang harus terpenuhi. Syarat agar suatu lukang gen berada dalam kesetimbangan genetik ada lima, namun pada kenyataannya kelima syarat tersebut sangatlah sulit terpenuhi.

(1)  syarat pertama, ukuran populasi yang sangat besar, Karena jika populasinya kecil, hanyutan genetik (genetic drift), yang merupakan fluktuasi acak dalam kumpulan gen, dapat mengubah frekuensi alel. Hanyutan genetik yaitu perubahan dalam kumpulan gen suatu populasi kecil akibat kejadian acak. Hanya keberuntungan saja yang mengakibatkan hanyutan acak dapat memperbaiki daya adaptasi populasi itu ke lingkungannya. Secara ideal, suatu populasi harus tak terhingga besarnya supaya dapat mengesampingkan hanyutan genetik sepenuhnya sebagai suatu gen evolusi. Maka dari itu jika populasi kecil, memungkinkan terjadinya hanyutan genetik yang bermakna, sehingga kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak akan terjadi.

(2)  syarat kedua, tidak ada migrasi, dengan kata lain terisolasi dari populasi lain. Kesetimbangan Hardy-Weinberg mensyaratkan kumpulan gen berada dalam suatu sistem tertutup, namun sebagian besar populasi tidak terisolasi secara sempurna. Suatu populasi bisa mendapatkan atau kehilangan suatu alel dari peristiwa aliran gen (gene flow), yaitu pertukaran genetik akibat migrasi individu yang subur atau perpindahan gamet antar populasi. Aliran gen cenderung mengurangi perbedaan antara populasi yang telah terkakumulasi akibat seleksi alam atau hanyutan genetik. Ketika manusia mulai mampu menjelajahi dunia dengan bebas, aliran gen tidak diragukan lagi menjadi duatu pengantar perubahan mikroevolusi yang penting dalam populasi yang sebelumnya mungkin sangat terisolir. Dengan adanya aliran gen, pemindahan alel antar populasi akibat perpindahan individu atau gamet, dapat mengubah kumpulan gen, sehingga kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak akan terjadi.

(3)  syarat ketiga, tidak terjadi mutasi netto. Mutasi adalah perubahan dalam DNA suatu organisme. Suatu mutasi yang baru diturunkan dalam gamet dapat dengan segera mengubah kumpulan gen suatu populasi dengan cara menggantikan satu alel dengan alel lain. Meskipun mutasi pada suatu lokus gen tertentu jarang terjadi, dampak kumulatif mutasi tersebut pada semua lokus bisa sangat nyata. Hal ini disebabkan karena setiap individu memiliki ribuan gen, dan banyak populasi memiliki ribuan atau jutaan individu. Dalam jangka panjang tentunya mutasi, dengan sendirinya sangat penting bagi evolusi karena mutasi merupakan sumber asli variasi genetik yang berfungsi sebagai bahan mentah untuk seleksi alam. Dengan terjadinya mutasi yang secara langsung akan mengubah kumpulan gen  berarti tidak akan memungkinkan untuk terjadinya kesetimbangan Hardy-Weinberg.

(4)  syarat keempat, perkawinan terjadi acak (random). Supaya kesetimbangan Hardy-Weinberg tetap berlaku, suatu individu bergenotip tertentu harus memilih pasanagnnya secara acak dari populasi. Dalam kenyataannya, individu umumnya lebih sering kawin dengan tetangga dekatnya dibandingkan dengan anggota populasi yang lebih jauh jarakny, terutama spesies yang tidak tersebar jauh. Hal ini akan mendorong perkawinan antarkerabat. Jenis perkawinan tak acak lainnya adalah perkawinan asortatif atau perkawinan berdasarkan pilihan, dimana individu memilih pasangan yang sama seperti dirinya dalam sifat fenotip tertentu. Setiap perubahan dalam perilaku kawin asortatif atau kawin antar kerabat populasi akan menggeser frekuensi genotip yang berlainan. Jika individu memilih pasangan kawinnya yang memiliki sifat tertentu yang dapat diwariskan, maka percampuran acak gamet yang diperlukan untuk kesetimbangan Hardy-Weinberg, tidak akan terjadi. Dengan demikian perkawinan tidak acak dapat menyebabkan populasi berevolusi.

(5)  syarat kelima, tidak ada seleksi alam. Kesetimbangan Hardy-Weinberg mensyaratkan semua individu dalam suatu populasi memiliki kemampuan yang sama untuk bertahan hidup dan menghasilkan keturunan yang dapat hidup dan subur. Keadaan tersebut barangkali tidak pernah sepenuhnya dipenuhi. Populasi terdiri dari individu yang bervariasi, dan rata-rata, beberapa varian menghasilkan lebih banyak keturunan dibandingkan dengan ynag lain. Keberhasilan yang berbeda dalam reproduksi ini adalah seleksi alam. Dengan adanya seleksi alam berarti kesetimbangan Hardy-Weinberg tidak terjadi.