Isi Hukum Hardy Weinberg, Syarat Berlaku, & Hubungan dengan Evolusi

tirto.id - Hukum Hardy-Weinberg adalah teori persamaan yang menggambarkan kesetimbangan genetik di dalam populasi. Sesuai namanya, hukum Hardy-Weinberg ditemukan oleh ahli kedokteran Jerman, Wilhelm Weinberg, dan matematikawan Inggris, Godfrey Harold Hardy, pada tahun 1908.

Dua ilmuwan tersebut secara terpisah mengembangkan model matematika yang menggambarkan proses pewarisan gen yang tak mengubah struktur genetika di populasi. Hukum Hardy-Weinberg menjadi standar bagi ahli genetika dalam membandingkan populasi serta mendeteksi perubahan di proses evolusi.

Adapun bunyi atau isi hukum Hardy-Weinberg adalah sebagai berikut: "Frekuensi alel dan genotip dalam suatu populasi tetap konstan dalam beberapa generasi, kecuali ada yang bertindak sebagai agen lain selain rekombinasi seksual."

Dalam rumusan kalimat lebih sederhana, mengutip dari laman LMS Spada, hukum Hardy-Weinberg menyatakan frekuensi gen dari generasi ke generasi akan tetap, asalkan tidak ada migrasi, tak ada mutasi, tak ada seleksi alam, jumlah populasi besar, dan perkawinan terjadi secara acak. Frekuensi gen menurut hukum Hardy-Weinberg dihitung dengan rumus (p2+q2) = p2+q2 = 1, di mana p+q = 1.

Prinsip (asas) yang sering disebut juga sebagai Hukum Ketetapan Hardy-Weinberg ini menjelaskan bahwa frekuensi alel dan genotip dalam suatu populasi akan tetap konstan (berada dalam kondisi kesetimbangan dari satu generasi ke generasi berikutnya), kecuali jika ada pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut.

Adapun yang dapat mengganggu kesetimbangan itu adalah perkawinan tidak acak, mutasi, seleksi alam, jumlah populasi kecil, dan aliran gen (migrasi).

Frekuensi alel merupakan proporsi atau perbandingan keseluruhan kopi gen yang terdiri dari suatu varian gen tertentu (alel). Adapun frekuensi gen adalah perbandingan genotip satu dengan genotip yang lain dalam suatu populasi.

Jika setiap genotip memiliki viabilitas (kemampuan tumbuh normal pada kondisi optimum) dengan kesempatan yang sama, perbandingan antar-genotip dari satu generasi ke generasi dalam suatu populasi akan tetap sama (konstan).

Syarat Hukum Hardy-Weinberg Berlaku

Dari penjelasan di atas bisa terbaca bahwa ada sejumlah syarat yang harus terpenuhi agar prinsip kesetimbangan Hardy-Weinberg berlaku. Setidaknya terdapat 5 syarat yang harus terpenuhi untuk berlakunya Hukum Hardy-Weinberg.

Mengutip dari buku Modul Guru Biologi (2016:66) terbitan Kemdikbud, penjelasan ringkas tentang syarat-syarat berlakunya hukum Hardy-Weinberg adalah sebagai berikut:

1. Ukuran populasi besar

Dalam populasi besar (jumlah individu banyak), proses pergeseran genetik atau genetic drift yang merupakan fluktuasi acak di kumpulan gen tidak akan mengubah frekuensi alel.

2. Terisolasi dari populasi lain

Di populasi yang terisolasi, tidak akan ada aliran gen (perpindahan alel antar-populasi akibat ada migrasi individu) yang dapat mengubah kumpulan gen.

3. Tidak ada mutasi

Perubahan satu alel menjadi alel lain akibat mutasi dapat mengubah frekuensi alel serta genotip di suatu populasi.

4. Perkawinan acak

Dengan adanya perkawinan acak, frekuensi alel dan genotip bisa sesuai dengan hukum pewarisan sifat Mendel. Maka itu, frekuensi alel dan genotip dapat bertahan tetap sama (konstan) dari satu generasi ke generasi berikutnya.

e. Tidak ada seleksi alam

Dalam kondisi potensi keberlangsungan hidup dan keberhasilan reproduksi di semua individu tetap sama, frekuensi alel dan genotip akan tetap konstan dari generasi ke generasi.

Hubungan Hukum Hardy-Weinberg dengan Evolusi

Konsep kesetimbangan dalam Hukum Hardy-Weinberg dapat dipakai guna memahami mekanisme evolusi. Bahwa evolusi akan terjadi apabila salah satu syarat berlakunya Hukum Hardy-Weinberg tidak terpenuhi.

Dengan demikian, penyebab utama evolusi terjadi ialah adanya seleksi alam, hanjutan/pergeseran genetik (genetic drift), aliran gen (gene flow), mutasi, dan perkawinan tidak acak.

Disarikan dari modulGenetika dan Evolusi (2008) terbitan UNY, berikut penjelasan singkat untuk masing-masing faktor pemicu evolusi itu:

1. Genetic Drift

Genetic drift adalah perubahan gen dalam suatu kumpulan gen di populasi tertentu karena suatu kejadian yang menyebabkan frekuensi alel mengalami perubahan.

Contohnya insiden bencana yang mengakibatkan penurunan populasi secara drastis. Akibat insiden itu, individu yang tersisa tidak lagi mewakili variasi genetik yang pernah ada di suatu populasi, dan bahkan alel dengan sifat tertentu yang menjadi ciri khasnya hilang sama sekali. Kondisi ini disebut bottleneck effect dalam genetic drift.

Selain itu, ada juga kondisi founder effect (efek pendiri), yakni saat kelompok kecil individu yang menempati habitat baru terpencil serta tak berpenghuni, tidak mampu mewakili keanekaragaman genetik dari populasi asal yang ditinggalkan.

Keanekaragaman yang dibawa oleh kelompok kecil tersebut akan menentukan komposisi genetik populasi yang terbentuk di habitat baru. Maka itu, sering ada spesies endemik di daerah tertentu.

2. Gene Flow

Aliran gen atau gene flow adalah kondisi akibat migrasi (keluar-masuk) beberapa individu dari satu populasi ke populasi lain dan disertai perkawinan (antara individu dari populasi berbeda. Proses ini mengakibatkan kemunculan gen baru.

Apabila aliran gen terjadi dengan jumlah signifikan dapat dimungkinkan akan mengubah frekuensi gen dalam suatu populasi.

3. Perkawinan tidak acak

Pola perkawinan tidak acak dapat terjadi karena satu dan lain hal yang tidak memungkinkan satu individu mempunyai kesempatan yang sama dalam berkembang biak dan melakukan perkawinan.

Contoh, adanya naluri memperoleh pasangan sesuai keinginan, sehingga perkawinan dalam suatu populasi menjadi tidak merata.

4. Mutasi

Mutasi adalah perubahan dalam susunan DNA suatu organisme. Sebagai contoh, perubahan warna bunga putih yang disebabkan oleh alel ‘aa’ menjadi alel dominan ‘A’ yang berwarna merah. Hal ini bisa menyebabkan penurunan frekuensi alel ‘a’ dan bersamaan dengan itu meningkatkan frekuensi alel A.

Kendati demikian, peningkatan frekuensi alel karena mutasi itu baru tampak nyata apabila individu dengan alel tersebut mempunyai keturunan banyak. Kasus ini bisa terjadi sebab genetic drift atau seleksi alam.

5. Seleksi Alam

Seleksi alam memberikan kemungkinan yang berbeda-beda pada setiap individu untuk melakukan adaptasi terhadap lingkungan. Faktor seleksi alam dapat mengakibatkan adanya individu di suatu populasi yang mempunyai keturunan lebih banyak daripada yang lain, dan juga sebaliknya.

Proses seleksi alam dan akibatnya bisa terjadi karena ada sifat-sifat khusus atau kondisi tertentu yang menyebabkan satu individu tidak dapat bertahan hidup lebih lama dan berkembang biak lebih intens daripada yang lain.