Adaptasi dan populasi kecil

Adaptasi dan Adaptasi dan populasi kecilpopulasi kecil

dia yang pamit kepada dia yang pamit kepada gununggunung

Zonasi JunghuhnZonasi Junghuhn

Tugas Mahasiswa:

Junghuhn

Apa yang menurut Anda paling menarik?

Apa yang menurut ilmu pengetahuan saat

ini tidak benar?

i-qayim@ipb.ac.id

i_qayim@yahoo.com

subject : Nama, NIM, Junghuhn

GPV, GPL

Evolusi menghasilkan keragaman Evolusi menghasilkan keragaman dari keragaman memunculkan dari keragaman memunculkan evolusi lanjutanevolusi lanjutan

Contoh seleksi alam Contoh seleksi alam pada kerangpada kerang Keragaman tinggi pada warna, Keragaman tinggi pada warna,

mulai dari putih, abu-abu hingga mulai dari putih, abu-abu hingga gelapgelap

Hidup di pasir abu-abuHidup di pasir abu-abu Putih dan hitam mudah Putih dan hitam mudah

dimangsa, abu-abu dominandimangsa, abu-abu dominan tipe seleksi stabilizingtipe seleksi stabilizing

Contoh seleksi alam Contoh seleksi alam pada kerangpada kerang Pembentukan kuarsa intensif, Pembentukan kuarsa intensif,

pasir putihpasir putih Kerang hitam dan abu-abu, Kerang hitam dan abu-abu,

kontraskontras Kerang putih dominanKerang putih dominan tipe seleksi mengarah tipe seleksi mengarah

(directional)(directional)

Contoh seleksi alam Contoh seleksi alam pada kerangpada kerang Terjadi letusan gunung berapi, Terjadi letusan gunung berapi,

lahar dingin berwarna hitam lahar dingin berwarna hitam menutupi sebagian pantaimenutupi sebagian pantai

Kerang hitam migrasi ke pasir Kerang hitam migrasi ke pasir hitam, kerang putih ke pasir putihhitam, kerang putih ke pasir putih

Kerang abu-abu?Kerang abu-abu? tipe seleksi memecah tipe seleksi memecah

(disruptive)(disruptive)

Small populationSmall population

Inbreeding depressionInbreeding depression

Perkawninan dalam deme Perkawninan dalam deme terutama pada populasi kecilterutama pada populasi kecil

Penurunan keragaman genetik Penurunan keragaman genetik Kemunculan genresesif yang Kemunculan genresesif yang

lethallethal Penurunan kemampuan adaptasiPenurunan kemampuan adaptasi Populasi kecil terisolirPopulasi kecil terisolir

Genetic driftGenetic drift

Kegagalan individu heterozygot Kegagalan individu heterozygot mewariskan materi genetiknyamewariskan materi genetiknya

Ketidakhadiran “broker” misal Ketidakhadiran “broker” misal polinator, habitat yang sesuai dllpolinator, habitat yang sesuai dll

Jika populasi kecil dan terisolir Jika populasi kecil dan terisolir maka maka

Populasi kecil yang Populasi kecil yang bertahanbertahan Ada aliran genAda aliran gen Terjadi mutasiTerjadi mutasi Populasi efektifPopulasi efektif

NNe e = (4N= (4NmmNNff)/(N)/(Nmm+N+Nff))

NNe e : Populasi efektif: Populasi efektif

NNmm : jumlah jantan subur: jumlah jantan subur

NNff : jumlah betina subur: jumlah betina subur

Bekantan Bekantan MVPS MVPS

ResumeResume

AdpatasiAdpatasi Seleksi alamSeleksi alam EvolusiEvolusi VariasiVariasi Tipe seleksiTipe seleksi Ancaman populasi kecilAncaman populasi kecil

Populasi kecil dan Konservasi Populasi kecil dan Konservasi GenetikaGenetika

Inbreeding depressionInbreeding depression

Perkawinan dalam deme terutama Perkawinan dalam deme terutama pada populasi kecilpada populasi kecil

Penurunan keragaman genetik Penurunan keragaman genetik Kemunculan genresesif yang lethalKemunculan genresesif yang lethal Penurunan kemampuan adaptasiPenurunan kemampuan adaptasi Populasi kecil terisolirPopulasi kecil terisolir

Bagaimana hal tsb terjadi???Bagaimana hal tsb terjadi???

• Seleksi

• Mutasi

• Hanyutan Genetik

• Aliran Gen

Imun : Pop Besar

Fragile : Pop. Kecil

Ukuran Populasi, Besar Vs Ukuran Populasi, Besar Vs KecilKecil

SALAH SATU PENYEBAB UTAMA KEPUNAHAN POPULASI DOMBA TANDUK BESAR

KEHILANGAN KERAGAMAN GENETIKA MELALUI

INBREEDING, KEHILANGAN HETEROZIGOT & HANYUTAN GENETIKA

KERAGAMAN GENETIKA

KEMUNGKINAN POPULASI DAPAT BERTAHAN THD PERUBAHAN LINGKUNGAN

POPULASI DOMBA TANDUK POPULASI DOMBA TANDUK BESARBESAR

Ovis canadensisOvis canadensis

PENELITIAN DOMBA TANDUK BESAR (Ovis canadensis) 120 POPULASI

BERBEDA BEDA N (> 100, 51 –100, 31- 50, 16 – 30, < 15 )

DIAMATI 70 TAHUN

Ovis canadensisOvis canadensis

Ovis canadensisOvis canadensis

20 30 40 50

20

40

60

100

tahun

% sintas

DALAM SUATU POPULASI

FREKUENSI ALEL

BESAR KECIL

Frekuensi Alel dapat berubah misalnya krn :

MUTASI

Frekuensi AlelFrekuensi Alel

POPULASI KECIL GAMPANG PUNAH

DIKEMBANGKAN KONSEP:

MVPS

JLH INDIVIDU MINIMUM DALAM SATU POPULASI UNTUK MENDAPATKAN

PELUANG YANG BESAR AGAR TETAP BERTAHAN

Zu zweite, keine Leute

Minimum Viable Minimum Viable Population SizePopulation Size

FREKUENSI ALEL RENDAH

MUDAH HILANG

KEHILANGAN ALEL DARI SATU GENERASI KE GENERASI BERIKUTNYA

HANYUTAN GENETIKA (DRIFT)

JIKA FREKUENSI ALEL RENDAH MAKA DALAM PEWARISAN KE GENERASI BERIKUTNYA TERANCAM

Keringkihan Populasi dgn Frekuesi Keringkihan Populasi dgn Frekuesi Alel RendahAlel Rendah

CONTOH:5% GENE POOL DARI POPULASI 1000 INDIVIDU

(5% X 1000 X 2 COPY =100)

MUNGKIN DALAM KASUS INI ALEL TERSEBUT TIDAK CEPAT HILANG

Pewarisan AlelPewarisan Alel

JIKA N = 10( 10 X 2 COPY X 5 %) = 1 COPY ALEL

FREKUENSI ALEL DALAM

Gene Pool

PELUANG PEWARISAN RENDAH

PELUANG PUNAH TINGGI

Pewarisan Alel Pewarisan Alel (lanjutan)(lanjutan)

Percobaan Lacy (1987)Percobaan Lacy (1987)

Simulasi pada 25 Populasi,Simulasi pada 25 Populasi,

20 20 N N 500 500

Dihitung % heterozygot asal yang Dihitung % heterozygot asal yang masih tertinggal / diwariskan masih tertinggal / diwariskan setelah beberapa generasisetelah beberapa generasi

Ovis canadensis (% Ovis canadensis (% heterozygot yg heterozygot yg tertinggal)tertinggal)

Simulasi Ukuran Simulasi Ukuran PopulasiPopulasi

CUKUP DENGAN PERGERAKAN / PERPINDAHAN POPULASI KECIL MASIH BISA MEMPERTANKAN KERAGAMAN GENETIKA

LACY (1987) :

POPULASI TERISOLIR 120 IND.

KEDATANGAN 1 INDIVIDU BARU YANG DEWASA & FERTIL MAMPU

MENINGKATKAN F

Migrasi Migrasi

CUKUP DENGAN PERGERAKAN / PERPINDAHAN POPULASI KECIL MASIH BISA MEMPERTANKAN KERAGAMAN GENETIKA

LACY (1987) :

POPULASI TERISOLIR 120 IND.

KEDATANGAN 1 INDIVIDU BARU YANG DEWASA & FERTIL MAMPU

MENINGKATKAN F

Mutasi Mutasi

imigrasi

LAJU MUTASI ALAMI :

ANTARA 1: 1000 s/d 1: 10 000

PADA POPULASI KECIL (N 120):

LAJU MUTASI ALAM TIDAK MEMADAI UNTUK MEMPERTAHANKAN F

LEVEL HETEROZIGOT BERTAHAN SEPERTI

SEMULA JIKA LAJU 1 : 100

Laju MutasiLaju Mutasi

Berapa Jumlah Individu Berapa Jumlah Individu Ideal sehingga keragaman Ideal sehingga keragaman genetik dapat bertahan?:genetik dapat bertahan?:MigrasiMigrasi: :

Jika laju imigrasi 0.1 (1 per 10 Jika laju imigrasi 0.1 (1 per 10 generasi)generasi)

ΔΔF dapat bertahan sepeti semulaF dapat bertahan sepeti semulaJika laju mutasi (m)1%, Jika laju mutasi (m)1%, ΔΔ F << F <<m=1% >> laju mutasi alamim=1% >> laju mutasi alami

Jadi mutasi alami tidak berperan Jadi mutasi alami tidak berperan penting mempertahankan keragaman penting mempertahankan keragaman genetika pada populasi kecilgenetika pada populasi kecil

Prinsip 50/500Prinsip 50/500

Franklin (1980)Franklin (1980)

Data empiris penangkaran hewanData empiris penangkaran hewan

ΔΔF = 1/(2x50) = 1%F = 1/(2x50) = 1%

Drosophila (50)Drosophila (50) N = 500 N = 500 Dapat menyamakan laju Dapat menyamakan laju

penurunan penurunan ΔΔF dan laju mutasi alamiF dan laju mutasi alami Muncul prinsip 50/500Muncul prinsip 50/500

50 < N < 50050 < N < 500

Populasi Efektif (NPopulasi Efektif (Nee))

Prinsip 50/500 dengan asumsi seluruh Prinsip 50/500 dengan asumsi seluruh anggota populasi punya peluang yang anggota populasi punya peluang yang sama untuk kawin dan berkembang biaksama untuk kawin dan berkembang biak

Bisa diterapkan dalam konservasi alami?Bisa diterapkan dalam konservasi alami?Penyebab sterilitas a.l : kesehatan, Penyebab sterilitas a.l : kesehatan, mandul, malnutrisi, ukuran tubuh, struktur mandul, malnutrisi, ukuran tubuh, struktur sosial, penemuan pasangan yang pas dllsosial, penemuan pasangan yang pas dll

NNee < N < N

Populasi Efektif (NPopulasi Efektif (Nee) ) lanjutanlanjutan

Hanyutan genetika lebih ditentukan Hanyutan genetika lebih ditentukan NeNe

Populasi besar juga terancam Populasi besar juga terancam hanyutan genetikahanyutan genetika

Ukuran Ne bisa lebih kecil lagi:Ukuran Ne bisa lebih kecil lagi: Rasio jantan : betinaRasio jantan : betinaPasangan yang sangat setia, jantan Pasangan yang sangat setia, jantan

20, betina 6, Ne = 12 (e.g.: 20, betina 6, Ne = 12 (e.g.: sejenis angsa)sejenis angsa)

Populasi Efektif (NPopulasi Efektif (Nee) ) lanjutanlanjutan

Sejenis anjing laut (1 jantan vs Sejenis anjing laut (1 jantan vs gerombolan betina)gerombolan betina)

NNee = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf) = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf)

Nm = N jantan matang seksualNm = N jantan matang seksual

Nf = N betina matang seksualNf = N betina matang seksual

NNee dan rasio kelamin dan rasio kelamin

Monogami dan Monogami dan poligamipoligami Monogami, beban seimbang Monogami, beban seimbang Ne = a Nf + NmNe = a Nf + Nm Poligami/poliandri, beban tak Poligami/poliandri, beban tak

proporsionalproporsionalNe = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf)Ne = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf)

Kasus singa laut, 1 jantan, 10 betina, pada Kasus singa laut, 1 jantan, 10 betina, pada populasi 60 betina dan 6 jantanpopulasi 60 betina dan 6 jantan

Ne = 22Ne = 22PUYUH, BEBEK DLLPUYUH, BEBEK DLL

Wild goose (Hawaii)Wild goose (Hawaii)

Way KambasWay Kambas

Populasi Efektif (Ne) Populasi Efektif (Ne) lanjutanlanjutan

Perbedaan keberhasilan berbiakPerbedaan keberhasilan berbiake.g. tumbuhan pengahasil biji e.g. tumbuhan pengahasil biji

banyak dan sedikit (variasi banyak dan sedikit (variasi anakan)anakan)

Variasi ukuran populasi:Variasi ukuran populasi:

1/Ne = 1/t (1/N1/Ne = 1/t (1/N1 + 1 + 1/N1/N2 2 + …+ 1/N+ …+ 1/Ntt))

Contoh insektaContoh insekta

BelalangBelalang

Populasi Efektif (Ne) Populasi Efektif (Ne) lanjutanlanjutan

Kasus badakKasus badak

10 000 hidup (1990), sebagian besar 10 000 hidup (1990), sebagian besar moncong besar :moncong besar :Cerathoterium simumCerathoterium simum

Rhinoceros sundaicus Rhinoceros sundaicus

50 di Indonesia, 15 Vietnam50 di Indonesia, 15 VietnamHasil elektroforesis, keragaman genetik cukup Hasil elektroforesis, keragaman genetik cukup

besarbesar

waktu generasi panjang, tak terisolir murniwaktu generasi panjang, tak terisolir murni

Ancaman kepunahan : kerusakan habitatAncaman kepunahan : kerusakan habitat

Populasi Efektif (Ne) Populasi Efektif (Ne) lanjutanlanjutan

Diceros bicornisDiceros bicornis (moncong tajam) (moncong tajam)

Populasi 2400, telah mengalami Populasi 2400, telah mengalami adaptasi lokal, habitat relatif adaptasi lokal, habitat relatif “aman”, tapi terancam kepunahan “aman”, tapi terancam kepunahan karena keragaman genetik rendahkarena keragaman genetik rendah

Adaptasi lokal pra spesiasi dpt hilang Adaptasi lokal pra spesiasi dpt hilang pada kawasan konservasi luaspada kawasan konservasi luas

Populasi Efektif (Ne) Populasi Efektif (Ne) lanjutanlanjutan

Jenis dengan keragaman genetik Jenis dengan keragaman genetik rendahrendah

Howelia aquatilisHowelia aquatilis (perenial), (perenial), CampanulaceaeCampanulaceae

inbreeding ketatinbreeding ketat Ada fenomena Ada fenomena bottleneckingbottlenecking dan dan

founder effectfounder effect

bottlenecking 7 jantan imigrasi

Founder effectFounder effect

Konsekuensi populasi Konsekuensi populasi kecilkecil Depresi inbreedingDepresi inbreeding Depresi outbreedingDepresi outbreeding Kehilangan fleksibilitas evolusiKehilangan fleksibilitas evolusi