Mekanisme Evolusi

Faktor-faktor yang berpengaruh di dalam mekanisme evolusi antara  lain seperti berikut.

1. Mutasi

Peristiwa mutasi akan mengakibatkan terjadinya perubahan frekuensi gen, sehingga akan mempengaruhi fenotipe dan genotipe. Mutasi dapat bersifat menguntungkan dan merugikan. Sifat menguntungkan maupun merugikan tersebut terjadi jika:

1. dapat menghasilkan sifat baru yang lebih menguntungkan,
2. dapat menghasilkan spesies yang adaptif,
3. memiliki peningkatan daya fertilitas dan viabilitas.

Selain menguntungkan, ada kemungkinan mutasi bersifat merugikan yaitu menghasilkan sifat-sifat yang berkebalikan dengan sifat-sifat di atas. Untuk mengetahui angka laju mutasi, dapat dicontohkan dengan perhitungan seperti berikut:

Jumlah populasi spesies 300.000. Jumlah generasi spesies itu sebesar 6000, sedangkan angka laju mutasi per gen 1 : 100 000. Jumlah gen yang mampu bermutasi dalam individu 1000. Perbandingan mutasi yang menguntungkan dan merugikan 1 : 1000.

Berapakah mutasi gen yang menguntungkan selam spesies itu ada?

Jawab:

a) Perhitungan jumlah gen yang bermutasi.

=

=

Sehingga jumlah mutasi gen yang menguntungkan:

=

b) Jadi pada setiap generasi mutasi yang bersifat menguntungkan:

=

c) Sehingga mutasi gen yang menguntungkan selama spesies itu adalah: 6000 x 3000 = 18.000.000

2. Seleksi Alam Dan Adaptasi

Proses adaptasi akan diikuti dengan proses seleksi. Individu yang memiliki adaptasi yang baik akan dapat mempertahankan hidupnya, memiliki resistensi yang tinggi dan dapat melanjutkan keturunannya. Sedangkan individu yang tidak dapat beradaptasi akan mati selanjutnya akan punah.

3. Aliran Gen

Dengan adanya aliran gen maka akan terjadi perpindahan alel di antara populasi-populasi melalui migrasi dan individu yang kawin.

4. Perkawinan Yang Tidak Acak

Perkawinan tak acak dapat mengakibatkan alel yang membawa sifat lebih disukai akan menjadi lebih sering dijumpai dalam populasi, sedangkan alel dengan sifat yang tidak disukai akan berkurang dan mungkin akan hilang dari populasi. Perkawinan yang terjadi antar keluarga dekat dapat mengakibatkan frekuensi gen abnormal atau gen resesif.

5. Genetik Drift

Genetik Drift merupakan perubahan secara acak pada frekuensi gen dari populasi kecil yang terisolasi. Keadaan ini dapat Anda jumpai pada populasi terisolir kaum Amish di Amerika, ternyata ada yang membawa alel yang menyebabkan sifat cebol satu dari setiap seribu kelahiran.

Hasil perkawinan secara acak tidak akan mengubah populasi tertentu. Penghitungan populasi secara acak tersebut dapat ditentukan dengan hukum Hardy Weinberg. Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi. Syarat terjadinya prinsip ini adalah:

1. perkawinan secara acak,
2. tidak ada seleksi alam,
3. jumlah populai besar,
4. tidak terjadinya mutasi maju atau surut,
5. tidak ada migrasi.

Secara umum, hukum Hardy Weinberg dapat dirumuskan sebagai berikut.

1. Bila frekuensi alel A di dalam populasi diumpamakan p
2. Frekuensi alel a diumpamakan q
3. asil perkawinan heterozigote antara  Aa × Aa akan diperoleh hasil
   sebagai berikut:

1.       Homozigot dominan AA = p × p = p²

2.       Heterozigot 2 Aa = 2p × q = 2pq

3.       Homozigot resesif = aa = q × q = q²
Sehingga persamaan rumusnya adalah:

p²  (AA) + 2 pq (Aa) + q² (aa)

karena (p + q)² = 1, maka p + q = 1, sehingga p = 1 – q

Alat Ekskresi Manusia dan Fungsinya

Alat Ekskresi Manusia dan Fungsinya - Ekskresi merupakan proses pengeluaran sisa hasil metabolisme yang sudah tidak dibutuhkan oleh tubuh. Zat sisa metabolisme bersifat racun bagi tubuh. Oleh karena itu kerusakan pada alat ekskresi dapat menyebabkan berbagai penyakit di dalam tubuh. 

Alat ekskresi juga berfungsi membuang zat-zat yang jumlahnya berlebihan di dalam tubuh. Hal ini berkaitan dengan sistem osmoregulasi, yaitu pengaturan keseimbangan konsentrasi cairan dalam tubuh. 

Sistem osmoregulasi menjaga tekanan osmotik cairan tubuh selalu tetap. Osmoregulasi biasanya berkaitan dengan pengaturan jumlah air dan garam mineral dalam tubuh. Organ ekskresi manusia berupa ginjal, kulit, hati, dan paru-paru.

1. Kulit

Zat yang diekskresikan kulit adalah keringat. Ketika udara panas, kulit mengeluarkan keringat yang mengandung air, urea, dan garam. Keringat yang keluar ke permukaan kulit akan segera menguap. Dalam proses penguapan ini, keringat menyerap energi panas dari dalam tubuh sehingga suhu tubuh menjadi lebih dingin. Jadi fungsi keringat adalah untuk mengatur suhu tubuh dengan cara membuang panas yang berlebihan.

 

Keringat keluar melalui pori-pori yang terdapat hampir di seluruh permukaan kulit. Dalam sehari semalam, keringat yang keluar melalui pori-pori ini dapat mencapai 8 liter. 

Pada saat melakukan aktivitas fisik yang berat seperti berolah raga dan kerja keras di bawah terik matahari, keringat yang dihasilkan akan lebih banyak lagi. Oleh karena itu, kita harus cukup minum untuk menggantikan cairan tubuh yang hilang melalui keringat. Jika tidak, tubuh yang kekurangan air dan garam-garam mineral dapat menimbulkan kejang-kejang dan pingsan.

Di manakah keringat dihasilkan? Coba perhatikan penampang kulit pada Gambar diatas. Kulit memiliki tiga lapisan, yaitu epidermis, dermis, dan jaringan ikat bawah kulit. Lapisan tipis yang paling luar disebut lapisan epidermis, tersusun dari lapisan tanduk dan malpighi. Lapisan tanduk merupakan sel-sel mati dan mudah mengelu-pas, sedangkan lapisan malpighi mengandung pigmen warna kulit. Pada lapisan dermis terdapat kelenjar minyak, folikel rambut, saraf, dan kelenjar keringat.

Keringat yang berlebihan (hiperhidrosis) dapat disebabkan karena kelainan pada produksi hormon, adanya penyakit, efek obat-obatan tertentu, pengaruh kejiwaan seperti takut atau gelisah, serta dapat disebabkan karena faktor genetis/keturunan. Oleh karena itu bila keringatmu tiba-tiba menjadi banyak (berlebihan) tanpa sebab yang jelas, maka perlu memeriksakan diri ke dokter.

Kelenjar keringat letaknya dekat dengan pembuluh darah sehingga memungkinkan terjadinya difusi air dan garam urea. Keringat dihasilkan oleh kelenjar keringat. Ketika suhu tubuh meningkat, keringat keluar menuju permukaan kulit melalui pembuluh keringat yang bermuara di pori-pori. Jaringan ikat di bawah kulit memiliki batas yang tidak jelas dengan lapisan dermis. Jaringan ini banyak mengandung lemak yang berfungsi sebagai cadangan makanan, pelindung tubuh dari benturan, dan menahan panas.

Kulit juga mempunyai berbagai fungsi selain mengeluarkan keringat untuk menjaga suhu tubuh. Beberapa fungsi kulit adalah sebagai berikut.

a. Sebagai alat ekskresi yang mengeluarkan keringat.
b. Pelindung bagi jaringan-jaringan di bawah kulit dari benturan fisik.
c. Pengatur suhu tubuh.
d. Penerima rangsang
e. Tempat pembentukan vitamin D dari provitamin D dengan bantuan sinar matahari.

2. Ginjal

Ginjal mengekskresikan urin. Urin mengandung air dan sisa-sisa metabolisme yang harus dikeluarkan dari dalam tubuh. Jika tidak dikeluarkan, sisa metabolisme ini bersifat racun sehingga dapat membahayakan tubuh. Tubuhmu mempunyai dua buah ginjal yang terletak di bagian belakang atas rongga perut. Ginjal berbentuk seperti kacang dengan panjang 11 cm, lebar 6 cm, dan tebal 2,5 cm.

Di dalam ginjal, urin dibuat melalui 3 tahap, yaitu penyaringan (filtrasi), penyerapan kembali zat-zat yang masih berguna (reabsorbsi), dan augmentasi (penambahan zat yang sudah tak berguna seperti ion hidrogen dan ion kalium).

Bagian ginjal yang berfungsi sebagai penyaring adalah nefron. Diperkirakan dalam satu ginjal terdapat satu juta nefron. Nefron tersusun dari glomerulus dan kapsula Bowman. Glomerulus merupakan anyaman pembuluh kapiler darah, sedangkan kapsula Bowman merupakan cawan yang mengelilingi glomelurus. Glomerulus memiliki membran yang bersifat semipermeabel. Darah masuk ke glomerulus melalui arteri ginjal.
 

Tidak semua zat dapat melalui membran pada glomerulus. Sel-sel darah dan protein tidak dapat melewati membran, tetapi molekul-molekul kecil seperti air, ion-ion, mineral, urea, glukosa, dan asam urat dapat melaluinya. Filtrat dari glomelurus ditampung dalam kapsula Bowman, kemudian mengalir melalui tubulus ginjal dan saluran pengumpul menuju rongga ginjal. Dari ginjal, urin dikeluarkan melalui ureter untuk ditampung terlebih dahulu di kandung kemih. Bila kandung kemih penuh, kita terangsang untuk buang air kecil. Urin dikeluarkan dari kandung kemih melalui uretra.

Komposisi urin dapat berubah-ubah, tergantung kebutuhan tubuh terhadap zat-zat tertentu, pengeluaran racun, dan makanan. Urin yang sehat berupa cairan jernih agak kuning akibat pengaruh zat warna empedu. Komposisinya terdiri dari 95% air dan 5% sisanya berupa zat terlarut seperti asam urat, urea, amonia, garam-garam mineral, zat warna empedu, dan zat-zat lain yang jumlahnya berlebihan dalam darah, seperti vitamin, hormon, dan obat-obatan.

Volume urin yang dikeluarkan dalam sehari kira-kira 900–2100 cc. Jika seseorang mengeluarkan urin secara berlebihan, dinyatakan menderita diabetes insipidus. Volume urin dapat mencapai 30 kali dari volume urin normal. Hal ini disebabkan tubuh kekurangan hormon antidiuretik, sehingga proses reabsorbsi air pada tubula ginjal terganggu.

Pada dasarnya, ekskresi urin berkaitan dengan ekskresi keringat. Bila suhu lingkungan panas, tubuh lebih banyak mengeluarkan keringat untuk mendinginkan tubuh, sehingga urin yang dikeluarkan lebih sedikit. Sebaliknya ketika suhu lingkungan dingin, tubuh sedikit berkeringat sehingga urin yang dihasilkan lebih banyak.

Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi urin antara lain sebagai berikut.

a. Jumlah cairan yang masuk ke dalam tubuh. Semakin banyak air yang diminum, maka volume urin akan bertambah.
b. Suhu udara, semakin dingin suhu udara, urin yang dihasilkan akan meningkat.
c. Obat-obatan tertentu dapat memperbanyak pengeluaran urin.
d. Alkohol akan meningkatkan volume urin.
e. Stress akan meningkatkan volume urin.
f. Hormon ADH (hormon antidiuretik), mengatur produksi urin.
g. Banyak sedikitnya jumlah garam yang harus dikeluarkan dari tubuh.

Ginjal dapat mengalami kerusakan bila menerima beban kerja yang terlalu berat dalam jangka waktu lama. Jika ginjal seseorang sudah tidak dapat berfungsi lagi, orang tersebut dikatakan mengalami gagal ginjal. Akibatnya, sisa-sisa metabolisme yang seharusnya dikeluarkan dari dalam tubuh terus beredar di dalam darah.

Gagal ginjal dapat disebabkan oleh penyakit dan juga dapat karena bawaan sejak lahir. Gejala rusaknya ginjal adalah lesu, sering buang air kecil (terutama malam hari), perut tidak nyaman, pusing, dan hipertensi. Untuk mengatasinya, orang tersebut perlu melakukan pencucian darah (dialisis) secara periodik, misalnya setiap 3 hari sekali, tergantung tingkat kerusakan ginjal. 

Oleh karena itu, sayangilah ginjalmu dengan cara banyak minum air putih setiap hari. Mengurangi konsumsi garam, makanan yang mengandung zat pewarna, dan obat-obatan yang tidak benar-benar diperlukan juga membantu meringankan kerja ginjal.

Infeksi kuman penyakit juga dapat merusak ginjal. Misalnya infeksi bakteri Streptococcus sp. pada nefron menyebabkan nefritis. Bakteri ini masuk melalui saluran pernapasan kemudian dibawa oleh darah ke ginjal. Akibat infeksi ini, protein dan sel-sel darah akan keluar bersama urin. Selain itu penyerapan air dalam ginjal juga terganggu. Akibatnya, air akan tertimbun di kaki (kaki penderita bengkak).
 

Ginjal dan saluran urin juga dapat mengalami gangguan karena kencing batu. Kencing batu disebabkan karena sumbatan berupa endapan kalsium pada saluran kemih. Endapan ini membentuk batu yang ukuran bermacam-macam dan permukaannya sering meruncing.

Sebagian besar batu ginjal terdiri dari kalsium oksalat. Penyebab kencing batu antara lain karena terlalu sedikit minum, urin terlalu asam atau basa, dan terlalu banyak mengonsumsi kalsium dan fosfat. Kencing batu awalnya tidak menimbulkan gejala apapun. Jika batu telah menyumbat akan timbul rasa sakit hebat dari pinggang sampai selangkangan. Usaha untuk mencegah dan menghindari kencing batu antara lain banyak minum dan mengurangi makanan pedas.

Urin yang normal tidak mengandung zat-zat yang masih diperlukan tubuh seperti darah, gula (glukosa), dan protein. Jika urin mengandung zat-zat tersebut, berarti telah terjadi kerusakan atau gangguan pada ginjal. Hematuria adalah urin yang mengandung darah, disebabkan oleh adanya kerusakan pada glomerulus, sehingga filtrasi tidak berlangsung sebagaimana mestinya. Albuminuria adalah urin yang mengandung protein albumin, disebabkan kegagalan proses penyaringan protein oleh glomerulus.

Urin yang mengandung glukosa menunjukkan telah terjadi gangguan atau kerusakan pada proses reabsorbsi dalam tubulus ginjal. Adanya gula di dalam urin dapat juga disebabkan karena kadar gula dalam darah sangat tinggi. Hal ini disebabkan karena proses pengubahan gula menjadi glikogen terhambat, biasanya diakibatkan kekurangan hormon insulin. Orang yang mengalami gangguan ini dikatakan menderita penyakit kencing manis (diabetes melitus).

3. Paru-Paru 

Paru-paru mengekskresikan karbon dioksida dan uap air. Di kelas 8 telah dipelajari paru-paru sebagai sistem pernapasan. Karbon dioksida merupakan sisa metabolisme dari sel-sel tubuh. Karbon dioksida diangkut oleh darah dari seluruh jaringan tubuh menuju paru-paru. Di dalam alveolus, karbon dioksida berdifusi ke udara. Udara yang banyak mengandung karbon dioksida ini kemudian dihembuskan keluar melalui fase ekspirasi.

Udara yang keluar masuk paru-paru tidak selalu bersih karena bercampur dengan debu, asap, kotoran, dan kuman-kuman penyakit. Akibatnya, kerja paru-paru sebagai alat ekskresi dapat mengalami gangguan. 

Contoh kelainan atau gangguan pada paru-paru adalah tuberkulosis yang disebabkan bakteri Mycobacterium tuberculosis, pneumonia yang disebabkan oleh infeksi bakteri Streptococcus pneumoniae, ISPA (Infeksi Saluran Pernapasan Atas), SARS (Severe Acute Respiratory Sindrome), asma, dan lain-lain. Kebiasaan yang buruk juga dapat menyebabkan kerusakan pada paru-paru, misalnya merokok dapat menyebabkan kanker paru-paru. 

4. Hati

Hati mengekskresikan empedu yang dihasilkan dari perombakan sel darah merah yang sudah rusak/tua. Empedu yang dihasilkan terlebih dahulu ditampung di kantung empedu. Empedu terdiri dari garam empedu dan zat warna empedu (bilirubin dan biliverdin). Garam empedu berfungsi mengemulsi-kan lemak dalam proses pencernaan. Zat warna empedu memberi warna yang khas pada feses dan urin.
 

Zat warna empedu merupakan zat sisa tidak langsung, karena dihasilkan oleh hati tetapi pengeluarannya melalui saluran pencernaan dan darah menuju ginjal untuk dikeluarkan bersama urin.

Hati pada orang dewasa beratnya sekitar 1,5 kg. Selain sebagai alat ekskresi, hati memiliki beberapa fungsi, antara lain sebagai berikut.

a. Pembongkaran sel darah merah yang sudah tua.
b. Pusat pengubahan protein, lemak, dan karbohidrat sesuai kebutuhan tubuh.
c. Menawarkan racun.
d. Tempat pembentukan provitamin A menjadi vitamin A.
e. Tempat pembentuk protrombin.
f. Menyimpan gula dalam bentuk glikogen.

Sari-sari makanan yang diserap dari usus halus terlebih dahulu masuk ke hati melalui vena porta. Di dalam hati, zat beracun dan bibit penyakit disaring dan dinetralkan oleh sel-sel hati. Karena kerja hati cukup berat, hati dapat mengalami berbagai kerusakan atau gangguan. Zat-zat tertentu seperti racun dan alkohol dapat menyebabkan kerusakan sel-sel hati yang disebut sirosis dan kanker hati. 

Untuk menjaga kesehatan hati kita harus berhati-hati dalam memilih makanan, misalnya menjaga kebersihan makanan, menghindari zat aditif dalam makanan yang tidak benar-benar diperlukan, tidak mengonsumsi makanan yang kadaluarsa, menghindari alkohol, dan sebagainya.

Infeksi bakteri atau virus juga dapat menyebabkan penyakit pada hati. Contohnya adalah penyakit hepatitis yang disebabkan oleh virus. Virus dapat menular melalui makanan, minuman, transfusi darah, dan jarum suntik. Hepatitis menyebabkan kerusakan sel-sel hati sehingga zat warna empedu menyebar ke seluruh tubuh. Akibatnya warna kulit tubuh dan bola mata menjadi kekuning-kuningan. Oleh karena itu penyakit hepatitis sering disebut penyakit kuning. Untuk mencegah penyakit hepatitis, harus menjaga kesehatan dan kebersihan makanan dan lingkungan sekitar.

Kantung empedu juga dapat mengalami gangguan, misalnya batu empedu. Batu empedu biasanya disebabkan oleh meningkatnya kandungan kolesterol sehingga garam empedu dan fosfolipid tidak mampu melarutkannya. Akibatnya kolesterol akan mengkristal dan membentuk batu empedu. Batu empedu yang terus membesar akan menghalangi aliran cairan empedu, sehingga menimbulkan rasa sakit dan muncul berbagai kelainan, misalnya gangguan pencernaan lemak.