Studi Tumbuhan Mengisyaratkan Evolusi Dapat Diprediksi – Evolusi telah lama dipandang sebagai proses yang agak acak, dengan ciri-ciri spesies yang dibentuk oleh mutasi kebetulan dan peristiwa lingkungan dan karena itu sebagian besar tidak dapat diprediksi.
Tetapi tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh peneliti dari Universitas Yale dan Universitas Columbia telah menemukan bahwa garis keturunan tanaman tertentu secara independen mengembangkan tiga jenis daun serupa berulang-ulang di daerah pegunungan yang tersebar di seluruh neotropis.
Temuan tersebut memberikan contoh pertama pada tanaman dari fenomena yang dikenal sebagai “radiasi yang direplikasi,” di mana bentuk serupa berevolusi berulang kali di wilayah yang berbeda, menunjukkan bahwa evolusi tidak selalu merupakan proses acak tetapi dapat diprediksi.
Studi ini diterbitkan 18 Juli di jurnal Nature Ecology & Evolution.
“Temuan ini menunjukkan bagaimana evolusi yang dapat diprediksi sebenarnya, dengan perkembangan organisme dan seleksi alam bergabung untuk menghasilkan bentuk yang sama berulang-ulang dalam keadaan tertentu,” kata Michael Donoghue dari Yale, Sterling Professor Emeritus of Ecology & Evolutionary Biology dan penulis koresponden.
“Mungkin biologi evolusioner bisa menjadi lebih dari ilmu prediksi daripada yang pernah kita bayangkan di masa lalu.”
Untuk penelitian tersebut, tim peneliti mempelajari genetika dan morfologi dari garis keturunan tanaman Viburnum, genus tanaman berbunga yang mulai menyebar ke selatan dari Meksiko ke Amerika Tengah dan Selatan sekitar 10 juta tahun yang lalu. Donoghue mempelajari kelompok tanaman yang sama ini untuk gelar Ph.D. disertasi di Harvard 40 tahun yang lalu.
Pada saat itu, ia mendukung teori alternatif di mana daun besar yang tertutup rambut dan daun halus kecil berevolusi di awal evolusi kelompok dan kemudian kedua bentuk bermigrasi secara terpisah, disebarkan oleh burung, melalui berbagai pegunungan.
Analisis genetik baru yang dilaporkan dalam makalah, bagaimanapun, menunjukkan bahwa dua jenis daun yang berbeda berevolusi secara independen, secara paralel, di masing-masing dari sejumlah daerah pegunungan.
“Saya sampai pada kesimpulan yang salah karena saya tidak memiliki data genom yang relevan pada tahun 1970-an,” kata Donoghue.
Tim menemukan bahwa satu set jenis daun yang sangat mirip berevolusi di sembilan dari 11 wilayah yang diteliti. Namun, susunan lengkap jenis daun mungkin belum berkembang di tempat-tempat di mana Viburnum baru saja bermigrasi.
Misalnya, pegunungan Bolivia tidak memiliki jenis daun berbulu besar yang ditemukan di daerah basah lainnya dengan sedikit sinar matahari di hutan awan di Meksiko, Amerika Tengah, dan Amerika Selatan bagian utara.
“Tanaman ini tiba di Bolivia kurang dari satu juta tahun yang lalu, jadi kami memperkirakan bahwa bentuk daun besar berbulu pada akhirnya akan berkembang di Bolivia juga,” kata Donoghue.
Beberapa contoh radiasi yang direplikasi telah ditemukan pada hewan, seperti kadal Anolis di Karibia. Dalam hal ini, kumpulan bentuk tubuh yang sama, atau “ectomorph”, berevolusi secara independen di beberapa pulau yang berbeda.
Dengan contoh tanaman yang sekarang ada, ahli biologi evolusioner akan mencoba menemukan keadaan umum di mana prediksi yang kuat dapat dibuat tentang lintasan evolusi.
“Karya kolaboratif ini, yang berlangsung selama beberapa dekade, telah mengungkapkan sistem baru yang luar biasa untuk mempelajari adaptasi evolusioner,” kata Ericka Edwards, profesor ekologi dan biologi evolusioner di Yale dan rekan penulis makalah tersebut.
“Sekarang kami telah menetapkan polanya, tantangan kami berikutnya adalah untuk lebih memahami signifikansi fungsional dari jenis daun ini dan arsitektur genetik yang mendasarinya yang memungkinkan kemunculan berulang mereka.”
Edwards dan Deren Eaton dari Columbia adalah penulis makalah yang koresponden.