Evolusi eksperimental

Evolusi eksperimental adalah percobaan di laboratorium atau manipulasi suatu tempat secara terkendali untuk meneliti dinamika evolusi.^[1] Evolusi dapat diamati di laboratorium ketika individu/populasi beradaptasi di lingkungan yang baru melalui seleksi alam. Adaptasi dapat muncul dalam evolusi eksperimental dengan dua cara. Cara pertama adalah ketika suatu organisme memperoleh mutasi yang menguntungkan mereka.^[2] Yang lainnya adalah dari perubahan frekuensi alel pada variasi genetik yang sudah ada dalam populasi organisme.^[2] Kekuatan evolusioner lain di luar mutasi dan seleksi alam juga dapat berperan atau dimasukkan ke dalam studi evolusi eksperimental, seperti penyimpangan genetik dan aliran gen.^[3]

Organisme yang digunakan ditentukan oleh pelaku eksperimen, berdasarkan hipotesis yang akan diuji. Diperlukan banyak generasi agar mutasi adaptif dapat terjadi, dan evolusi eksperimental melalui mutasi dilakukan pada virus atau organisme uniseluler dengan waktu generasi yang cepat, seperti bakteri dan ragi klonal aseksual.^[1][4][5] Populasi polimorfik ragi^[2] aseksual atau seksual, dan eukariota multiseluler seperti Drosophila, dapat beradaptasi dengan lingkungan baru melalui perubahan frekuensi alel dalam variasi genetik yang ada.^[3] Organisme dengan waktu generasi yang lebih lama, meskipun mahal, dapat digunakan dalam eksperimen evolusi. Penelitian laboratorium dengan rubah^[6] dan hewan pengerat (lihat di bawah) telah menunjukkan bahwa adaptasi penting dapat terjadi hanya dalam 10-20 generasi dan percobaan adaptasi dengan ikan guppy liar juga telah diamati dalam jumlah generasi yang sebanding.^[7]

Baru-baru ini, individu atau populasi yang berevolusi secara eksperimental sering kali dianalisis menggunakan pengurutan keseluruhan genom,^[8][9] sebuah pendekatan yang dikenal sebagai Evolve and Resequence (E&R).^[10] E&R dapat mengidentifikasi mutasi yang menyebabkan adaptasi pada individu klonal atau mengidentifikasi alel yang berubah frekuensinya pada populasi polimorfik, dengan membandingkan urutan individu/populasi sebelum dan sesudah adaptasi.^[2] Data sekuens memungkinkan untuk menunjukkan dengan tepat lokasi dalam sekuens DNA yang terjadi mutasi/perubahan frekuensi alel untuk menghasilkan adaptasi.^[10][9][2] Sifat adaptasi dan studi tindak lanjut fungsional dapat memberikan wawasan tentang pengaruh mutasi/alel terhadap fenotipe.

1. ^ ^{a b} "Experimental Evolution". Nature.
2. ^ ^{a b c d e} Long, A; Liti, G; Luptak, A; Tenaillon, O (2015). "Elucidating the molecular architecture of adaptation via evolve and resequence experiments". Nature Reviews Genetics. 16 (10): 567–582. doi:10.1038/nrg3937. ISSN 1471-0056. PMC 4733663. PMID 26347030.
3. ^ ^{a b} Kawecki, Tadeusz J.; Lenski, Richard E.; Ebert, Dieter; Hollis, Brian; Olivieri, Isabelle; Whitlock, Michael C. (2012). "Experimental evolution". Trends in Ecology & Evolution. 27 (10): 547–560. doi:10.1016/j.tree.2012.06.001.
4. ^ Buckling, A; Craig Maclean, R.; Brockhurst, MA.; Colegrave, N. (2009). "The Beagle in a bottle". Nature. 457 (7231): 824–829. doi:10.1038/nature07892. PMID 19212400.
5. ^ Elena, SF; Lenski, RE. (2003). "Evolution experiments with microorganisms: the dynamics and genetic bases of adaptation". Nature Reviews Genetics. 4 (6): 457–469. doi:10.1038/nrg1088. PMID 12776215.
6. ^ Trut, Lyudmila (1999). ""Early Canid Domestication: The Farm-Fox Experiment: Foxes bred for tamability in a 40-year experiment exhibit remarkable transformations that suggest an interplay between behavioral genetics and development"". American Scientist. 87 (2): 160. doi:10.1511/1999.2.160. JSTOR 27857815.
7. ^ Reznick, David N.; Shaw, Frank H.; Rodd, F. Helen; Shaw, Ruth G. (1997). "Evaluation of the Rate of Evolution in Natural Populations of Guppies (Poecilia reticulata)". Science. 275 (5308): 1934–1937. doi:10.1126/science.275.5308.1934. PMID 9072971.
8. ^ Barrick, Jeffrey E.; Lenski, Richard E. (2013). "Genome dynamics during experimental evolution". Nature Reviews Genetics. 14 (12): 827–839. doi:10.1038/nrg3564. PMC 4239992. PMID 24166031.{{cite journal}}: CS1 maint: PMC format (link)
9. ^ ^{a b} Jha, Aashish R.; Miles, Cecelia M.; Lippert, Nodia R.; Brown, Christopher D.; White, Kevin P.; Kreitman, Martin (2015). "Whole-Genome Resequencing of Experimental Populations Reveals Polygenic Basis of Egg-Size Variation in Drosophila melanogaster". Molecular Biology and Evolution. 32 (10): 2616–2632. doi:10.1093/molbev/msv136. PMC 4576704. PMID 26044351.{{cite journal}}: CS1 maint: PMC format (link)
10. ^ ^{a b} Turner, Thomas L.; Stewart, Andrew D.; Fields, Andrew T.; Rice, William R.; Tarone, Aaron M. (2011). "Population-Based Resequencing of Experimentally Evolved Populations Reveals the Genetic Basis of Body Size Variation in Drosophila melanogaster". PLoS Genetics. 7 (3): e1001336. doi:10.1371/journal.pgen.1001336. PMC 3060078. PMID 21437274.{{cite journal}}: CS1 maint: PMC format (link) CS1 maint: unflagged free DOI (link)