Adaptasi dan populasi kecil

dia yang pamit kepada gunung

Zonasi 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  dari keragaman memunculkan evolusi lanjutan

Contoh seleksi alam pada kerang Keragaman tinggi pada warna, mulai dari putih, abu-abu hingga gelap Hidup di pasir abu-abu Putih dan hitam mudah dimangsa, abu-abu dominan  tipe seleksi stabilizing

Contoh seleksi alam pada kerang Pembentukan kuarsa intensif, pasir putih Kerang hitam dan abu-abu, kontras Kerang putih dominan  tipe seleksi mengarah (directional)

Contoh seleksi alam pada kerang Terjadi letusan gunung berapi, lahar dingin berwarna hitam menutupi sebagian pantai Kerang hitam migrasi ke pasir hitam, kerang putih ke pasir putih Kerang abu-abu?  tipe seleksi memecah (disruptive)

Small population

Inbreeding depression Perkawninan dalam deme terutama pada populasi kecil Penurunan keragaman genetik Kemunculan genresesif yang lethal Penurunan kemampuan adaptasi Populasi kecil terisolir

Genetic drift Kegagalan individu heterozygot mewariskan materi genetiknya Ketidakhadiran “broker” misal polinator, habitat yang sesuai dll Jika populasi kecil dan terisolir maka

Populasi kecil yang bertahan Ada aliran gen Terjadi mutasi Populasi efektif Ne = (4NmNf)/(Nm+Nf) Ne : Populasi efektif Nm : jumlah jantan subur Nf : jumlah betina subur

Bekantan  MVPS

Resume Adpatasi Seleksi alam Evolusi Variasi Tipe seleksi Ancaman populasi kecil

Populasi kecil dan Konservasi Genetika

Inbreeding depression Perkawinan dalam deme terutama pada populasi kecil Penurunan keragaman genetik Kemunculan genresesif yang lethal Penurunan kemampuan adaptasi Populasi kecil terisolir Bagaimana hal tsb terjadi???

Ukuran Populasi, Besar Vs Kecil Seleksi Mutasi Hanyutan Genetik Aliran Gen Imun : Pop Besar Fragile : Pop. Kecil

POPULASI DOMBA TANDUK BESAR 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

Ovis canadensis

Ovis canadensis PENELITIAN DOMBA TANDUK BESAR (Ovis canadensis) 120 POPULASI BERBEDA BEDA N (> 100, 51 –100, 31- 50, 16 – 30, < 15 ) DIAMATI 70 TAHUN

Ovis canadensis % sintas 100 60 40 20 tahun 20 30 40 50

Frekuensi Alel MUTASI DALAM SUATU POPULASI FREKUENSI ALEL BESAR KECIL Frekuensi Alel dapat berubah misalnya krn : MUTASI

Minimum Viable Population Size 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

Keringkihan Populasi dgn Frekuesi Alel Rendah 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

Pewarisan Alel 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 Alel (lanjutan) JIKA N = 10 ( 10 X 2 COPY X 5 %) = 1 COPY ALEL FREKUENSI ALEL DALAM Gene Pool PELUANG PEWARISAN RENDAH PELUANG PUNAH TINGGI

Percobaan Lacy (1987) Simulasi pada 25 Populasi, 20  N  500 Dihitung % heterozygot asal yang masih tertinggal / diwariskan setelah beberapa generasi

Ovis canadensis (% heterozygot yg tertinggal)

Simulasi Ukuran Populasi

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 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

imigrasi

Laju Mutasi 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

Berapa Jumlah Individu Ideal sehingga keragaman genetik dapat bertahan Migrasi: Jika laju imigrasi 0.1 (1 per 10 generasi) ΔF dapat bertahan sepeti semula Jika laju mutasi (m)1%, Δ F << m=1% >> laju mutasi alami Jadi mutasi alami tidak berperan penting mempertahankan keragaman genetika pada populasi kecil

Prinsip 50/500 Franklin (1980) Data empiris penangkaran hewan ΔF = 1/(2x50) = 1%  Drosophila (50) N = 500  Dapat menyamakan laju penurunan ΔF dan laju mutasi alami Muncul prinsip 50/500 50 < N < 500

Populasi Efektif (Ne) Prinsip 50/500 dengan asumsi seluruh anggota populasi punya peluang yang sama untuk kawin dan berkembang biak Bisa diterapkan dalam konservasi alami? Penyebab sterilitas a.l : kesehatan, mandul, malnutrisi, ukuran tubuh, struktur sosial, penemuan pasangan yang pas dll Ne < N

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Hanyutan genetika lebih ditentukan Ne Populasi besar juga terancam hanyutan genetika Ukuran Ne bisa lebih kecil lagi: Rasio jantan : betina Pasangan yang sangat setia, jantan 20, betina 6, Ne = 12 (e.g.: sejenis angsa)

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Sejenis anjing laut (1 jantan vs gerombolan betina) Ne = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf) Nm = N jantan matang seksual Nf = N betina matang seksual

Ne dan rasio kelamin

Monogami dan poligami Monogami, beban seimbang Ne = a Nf + Nm Poligami/poliandri, beban tak proporsional Ne = (4 Nm x Nf)/(Nm + Nf) Kasus singa laut, 1 jantan, 10 betina, pada populasi 60 betina dan 6 jantan Ne = 22 PUYUH, BEBEK DLL

Wild goose (Hawaii) Way Kambas

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Perbedaan keberhasilan berbiak e.g. tumbuhan pengahasil biji banyak dan sedikit (variasi anakan) Variasi ukuran populasi: 1/Ne = 1/t (1/N1 + 1/N2 + …+ 1/Nt) Contoh insekta

Belalang

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Kasus badak 10 000 hidup (1990), sebagian besar moncong besar :Cerathoterium simum Rhinoceros sundaicus 50 di Indonesia, 15 Vietnam Hasil elektroforesis, keragaman genetik cukup besar waktu generasi panjang, tak terisolir murni Ancaman kepunahan : kerusakan habitat

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Diceros bicornis (moncong tajam) Populasi 2400, telah mengalami adaptasi lokal, habitat relatif “aman”, tapi terancam kepunahan karena keragaman genetik rendah Adaptasi lokal pra spesiasi dpt hilang pada kawasan konservasi luas

Populasi Efektif (Ne) lanjutan Jenis dengan keragaman genetik rendah Howelia aquatilis (perenial), Campanulaceae  inbreeding ketat Ada fenomena bottlenecking dan founder effect

bottlenecking 7 jantan imigrasi

Founder effect

Konsekuensi populasi kecil Depresi inbreeding Depresi outbreeding Kehilangan fleksibilitas evolusi