Filogenetik ikan

Materi Iktioplankton -
(PIM 3146; 2/0)
Filogenetik ikan
Filogenetik
Systematik
Klasifikasi
Ontogenik vs filogenetik
• Ontogenik: mempelajari perkembangan organisme sejak
aktivasi hingga berhenti berkembang (tumbuh + tambah)
• Filogenetik: mempelajari perkembangan evolusi organisme,
menjelaskan dan merekonstruksi bentuk hubungan genetik
seluruh anggota spesies atau taksa yang lebih tinggi.
• Evolusi prosesnya berlangsung tidak random, namun
teratur. Skala waktu evolusi dapat dihitung. Skala waktu
embriologi dapat dihitung. Rekapitulasi dapat
diformulasikan.
• Recapitulasi: perkembangan embrionik yang berulang dari
generasi ke generasi berikutnya.
Ontogeni dan filogeni
Ontogeni
Rekapitulasi
Filogeni
Dimulai dengan angka 120, dibagi dengan 6,
hasilnya dibagi dengan 6, diulang prosesnya 10
kali, kemudian akan diperoleh duabelas periode
ontogeni.
Kuadrat waktu ontogenik = 288,000  waktu
filogenik .
Dimulai dengan 120, dikalikan dengan 6,
hasilnya dikalikan dengan 6, diulang prosesnya
10 kali, kemudian akan diperoleh duabelas
periode filogeni.
filogeni
• Haeckel mengajukan teori “ontogeni
recapitulasi filogeni”, apabila filogeni dapat
dibagi 12 periode maka ontogeni juga dapat
dibagi dalam 12 periode.
• Oi2 = 288.000 ÷ Pi
• Kuadrat waktu ontogeni = 288.000 ÷ waktu
filogeni
ONTOGENI
• Perkembangan manusia dapat dibagi dalam enam
periode, misalnya dari umur maksimum 120 dibagi 6.
• Usia maksimum manusia tertua ≈ 120 th. Umur ini
kalau dibagi dalam 6 periode akan menghasilkan tabel
seperti berikut.
periode
120 ÷ 6=
20÷6=
3,3 ÷6=
6,6÷6=
1,1 ÷6=
5,5÷6=
(3,3x12) ÷6
(1,1x30) ÷6
(5,5x24) ÷6
20
3,3
6,6 bulan
1,1 bulan
120 tahun
20 tahun
3,3 tahun
6,6 bulan
5,5 hari
22,2 jam
1,1 bulan
5,5 hari
Ontogeni dan filogeni
• Apabila diinginkan dalam 12 periode perkembangan, maka umur
maksimum 120 dibagi √6, hasil nya seperti tabel berikut
Periode
Umur
Ontogeni
Filogeni
120 tahun
Tahun
20
12
49 tahun Profesor
Fisika nuklir
120
11
20 tahun Universitas
Sain
720
10
8,2 tahun Membaca dan menulis Tulisan pertama
9
8
3,3 tahun Menggambar
16,2 bulan Berdoa
Menggambar
Ritme
keagamaan
4,320
25,920
155,520
Ontogeni dan filogeni
Periode
Umur
Ontogeni
Filogeni
7
6,6 bulan Lahir
Homo erectus
6
2,7 bulan Janin
Homo habilis
5
1,1 bulan Embryo
Kera
4
13,6 hari Jantung 4 ruang
Mamalia, burung
3
5,5 hari Blastocyst, coelom
Tahun
933,120
5,598,720
33,592,820
201,553,920
Hydra, coelenterata
1,209,323,520
7,255,941,120
2
54,4 jam Zygote, morula
Protista, cell cluster
1
22,2 jam Ibu & ayah
Langit & bumi
43,533,646,720
Tahapan kejadian pada evolusi
Hitungan waktu
1
Arti
43.535.646.720 Ruang dan masa
Catatan waktu
Bukti
20.000.000.000 Bermula dari atom
2
7.255.941.120 Kehidupan
3.000.000.000 Fosil primitif sedikit
3
1.209.323.520 perkawinan
1.000.000.000 Seaweed
4
5
6
201.553.920 Keibuan /perawatan
33.592.320 Kekeluargaan
5.598.720 Manusia
180.000.000 Burung dan mamalia
35.000.000 Fosil kera pertama
3.500.000 Alat buatan tertua
Tahapan kejadian pada evolusi
Hitungan waktu
Arti
7
933.120 Pondok
8
155.520 Ritual agama
9
25.920 Perburuan
10
11
12
4.320 Kerajaan, pajax
120 x 6 = 720 Kebangkitan ilmu
120 Bom atom
Catatan
waktu
Bukti
300.000 Pondok ......kapak tangan
70.000 BC. Kuburan ....tombak
7.000 BC. Pertanian . Busur& panah
2172 BC.
Ketapel, kereta perang
1326 AD.
Senjata api (cannon)
1945 AD.
Bom Atom
Sistematika ikan
Bagaimana sistematik bekerja??
Study tentang keragaman ikan dan hubungan
evolusi seluruh populasi, spesies dan taxa yang
lebih tinggi
Persentase komposisi tiap golongan
(vertebrata=54711; pisces=27977)
Mamalia,
10,20%
Aves,
13,60%
Pisces,
51,10%
Reptilia,
5,60%
Ampibi,
19,50%
Sistematik
• Mengembangkan pengertian bentuk keragaman dalam konteks
teori evolosi dan ekologi
– Kecenderungan sebaran spasial suatu spesies
– Kecenderungan timbulnya/kepunahan suatu group evolusi
• Beberapa pertanyaan simpel:
• Apa yang menyebabkan keragaman ikan lebih tinggi pada
ekosistem koral daripada waduk?
• Apa yang menyebabkan Cypriniforms, siluriforms
melimpah?
• Faktor apa saja yang menyebabkan ikan purba di laut
Monado (Latimeria monadoensis) masih hidup, ikan
purba di lembah sungai Mississipi (bowfin, gar, paddlefish,
dsb.) masih banyak ditemukan?
• Apa hubungan evolusi (phylogenetik) antara lele dan
gabus?
Subdisiplin dalam Sistematik
• Taxonomi - teori dan praktek dalam menjelaskan,
mengidentifikasi dan mengklasifikasi taksa (groupgroup pada hubungan filogenetik organisma)
• Nomenklatur - penamaan pada group taksonomi
• Klasifikasi – pengorganisasian taksa kedalam
groupnya
Fokus Sistematik pada Spesies
• Secara historis, penekanan lebih banyak pada
tingkat spesies suatu klasifikasi:
– Pengelompokan organisme yang dapat bereproduksi
dan menghasilkan anakan yang baik
• Sekarang, penekanan hingga level dibawah
spesies
– undang-undang perlindungan terhadap spesies
hampir punah (Endangered Species Act)
• Penerapan terhadap spesies yang merupakan bagian
dari populasi yang dapat melakukan interbreeding
ketika dewasa
Konsep Spesies
• Morfologis (Linnaeus): group terkecil dari individu yang dapat
dibedakan secara jelas dan terpisah dari kelompok lainnya
– Seringkali terjadi misklasifikasi karena pengelompokan
berdasarkan perbedaan antar individu yang menjaga karakter
antar dan inter group inbreeding
– Semata-mata tergantung perbedaan morfologis hasil
pengamatan
• Biologis (Mayr): group populasi suatu individu yang memiliki
kemiripan bentuk dan fungsi dan secara reproduksi terisolasi
dengan populasi lain
– Definisi secara konvensional hingga akhir tahun 1980-an
– Termasuk informasi genetis
– Mengesampingkan hibridisasi
– Tergantung pada isolasi geografis untuk mencapai status spesies.
Konsep Spesies
• Evolusioner: sebuah populasi atau group populasi yang
memiliki kesamaan garis evolusi dan kecenderungan
historis
– Dikenali perbedaannya secara genetis dan morfologis
– Sangat sulit menetapkan “garis evolusi”
– Seberapa besar keragaman yang ada dalam kesamaan garis
evolusi?
• Filogenetis: unit biologi terkecil yang sesuai untuk
analisis filogenetis (proses-proses laju penurunan
karakter sebagai karakter moyang atau turunan,
kemudian pengelompokan berdasarkan kesamaan sifat)
– Tidak menduga cara spesiasi
– Tidak berubah-ubah
– Sepenuhnya tergantung hasil analisis filogenetic
Konsep Spesies
• Kegunaan setiap konsep tergantung pada
penggunaan – untuk undang-undang
perlindungan spesies hampir punah,
menggunakan bukti sebanyak mungkin:
–
–
–
–
–
–
Morfologi, fisiologi, tingkah laku
Geografis
Sejarah hidup dan perkembangan
Habitat dan ekologi makanan
Filogenetis
Garis evolusiner
Pendekatan klasifikasi
• Secara filosofis ada 3 kelompok wilayah
sistematik : cladistik atau sistematik
filogenetik, fenetik atau taksonomi numerik,
dan sistimatik evolusioner
Menentukan hubungan antar Taksa
• Tradisional: grade primitive ke advanced, hubungan group
berdasarkan pada sejumlah karakter yang seringkali
berubah-ubah, mengembangkan model berdasarkan
jumlah data yang terbatas.
• Hubungan evolusi digambarkan dalam bentuk diagram
pohon yang dinamakan filogram.
Contoh:
• Tradisional : memperlakukan fosil buaya dan burung
modern memiliki garis evolusi yg terpisah berdasarkan
temuan fosilnya terdapat gap waktu.
• Kladistik: memperlakukan buaya dan burung memiliki garis
evolusi yg sama sehingga secara tegas memasukkan dalam
monofiletik group Archosauria.
Menentukan hubungan antar Taksa
• Phenetics: pendekatan statistik multivariate :
– Memasang daftar karakter sebagai operational taxonomic
unit (OUT). Menggunakan banyak karakter dan sampel.
– Menetapkan derajat kesamaan seluruh group berdasarkan
jumlah kesamaan karakter
– Mengabaikan hubungan evolusi suatu group (convergen )
dapat diletakkan pada garis evolusi terpisah kedalam
takson tunggal
– fenetik disajikan dalam grafik yang disebut fenogram
– Spesies yang OTU nya semakin dekat maka
kekerabatannya semakin kuat
Menentukan hubungan antar Taksa
• Filogenetik (Kladistik):
– Memasang daftar karakter
– Mengklasifikasikan setiap group taksonomi
berdasarkan ada atau tidak adanya setiap karakter
– Menetapkan derajat kesamaan seluruh group
berdasarkan kesamaan karakter dan keunikan karakter
• Kesamaan karakter = karakter yang plesiomorpik (primitif)
• Karakter unik = karakter apomorpik (modern)
• Kesamaan karakter unik = karakter sinapomorpik
– Group taksa yang monopiletik (common origin) = clade
Kladogram
• Hubungan filogenetik dijelaskan dalam
kladogram – cabang merupakan representasi
hubungan evolusi seluruh anggota taksa
berdasarkan kesamaan karakter
Spesiasi
• Bagaimana populasi menjadi spesies yang
terpisah?
- Proses dimana aliran gen antar saudara dalam
populasi berkurang sangat nyata yang
menyebabkan masing-masing menjadi berbeda
garis evolusinya.
– Allopatrik (terisolasi secara geografik)
– Non-allopatrik (tanpa isolasi geografik)
Spesiasi
• Spesiasi Alopatrik (isolasi geografik) :
– Vicariant - populasi yang sangat besar secara
geograpis terisolasi (kejadian inbreeding kecil) (United
States)
– Founder – populasi yang kecil secara geografis
terisolasi dan kemudian secara reproduksi terisolasi
malalui inbreeding, seleksi, aliran gen (Gilligan’s
Island)
– Reinforcement – semula terisolasi kemudian diikuti
simpatri, namun terjadi seleksi terhadap hibridnya.
Spesiasi
• Non-allopatrik (tanpa isolasi geograpik)
– Simpatrik –tiap spesies diantara sebaran geogafik
berevolusi , tetapi beradaptasi pada habitat yang
berbeda.
– Parapatrik- tiap spesies dalam habitat yang
terbatas berevolusi memotong zona kontak yang
sempit- kesempatan percampuran dengan spesies
lain sangat kecil
Pengertian “spesies”
• Kelompok makhluk hidup yang berbeda
terhadap lainnya, secara =
– morfologi, behavior, fisiologi, ekologi
• Secara reproduksi terisolasi
• Sistem perkawinan dan sistem pengenalan
pasangan sangat penting sebagai penggerak
isolasi.
Karakter taksonomis
• Karakter yang diperlukan untuk membedakan
taksa dan keterkaitannya antar taksa
• Karakter merupakan variasi struktur homolog
yang digunakan sebagai penciri dari taksa
• Karakter dapat dikelompokkan dalam
beberapa jenis: karakter meristik, karakter
morfometrik dan karakter anatomik
Karakter meristik
• Semula menggunakan bagian tubuh tertentu, misalnya
myomer (sekat tubuh), misalnya jumlah vertebra, jumlah
duri keras dan lunak pada sirip
• Sekarang menggunakan semua bagian tubuh yang bisa
dihitung, termasuk jumlah sisik, tapis insang,
barbel/sungut, lobang dikepala
• Karakter yang digunakan sangat penting, biasanya peneliti
lain akan menghasilkan jumlah yang sama.
• Keadaan karakter: umumnya stabil, terjadi beberapa
perubahan.
• Karakter meristik lebih mudah dilakukan uji statistik, bisa
membandingkan dengan populasi lain dengan sedikit upaya
Karakater morfometrik
• Karakter yang dapat diukur, misalnya panjang
badan, panjang kepala, diameter mata dan
perbandingan antar karakter
• Beberapa karakter sangat variatif, berubah
sesuai perkembangan/umur
• Analisis perbedaan populasi lebih rumit
daripada karakter meristik
Karakter anatomis
• Karakter pada anatomi tubuh yang keras : tulang (osteology) ,
maupun lunak : organ dalam (usus, lambung), peredaran darah,
saraf.
• Membutuhkan sampel lebih sedikit
Karakter lain
• Karakter yang pasti sebagai pembeda dengan taksa lain:
warna, pola warna (bergaris, berbintik)
• Karakter fotopor, organ seks (gonopodium, clasper)
• Teknik molekular (analisis DNA inti atau mitokondria)
• Karakter tingkah laku dan fisiologis
Tahapan dalam klasifikasi
• Level alfa () : deskripsi tingkat spesies
• Level beta () : penyusunan spesies kedalam
sistem klasifikasi
• Level gama : analisis variasi infraspesifik dan
studi evolusi
Unit klasifikasi
• Sistematik
menggunakan banyak
unit untuk menunjukkan
hubungan antar level
• Klasifikasi merinci genera
dari kelompok besar
semakin kecil hingga unit
terkecil, mulai dari
kategori: Domain,
Kingdom, Phylum, Class,
Order, Family, Genus,
Species.
• Contoh untuk ikan tuna
Thunnus alalunga
Kode internasional penamaan hewan
(International Code of Zoological Nomenclature)
• Aturan tentang penamaan hewan , berkaitan dengan jenis
publikasi, authorship, nama ilmiah baru, jenis taksa
• Berdasarkan prinsip prioritas, yang menyatakan lebih dulu
adalah yang valid sebagai author
• ICZN mengatur interpretasi dan penamaan hewan,
anggotanya para ahli dibidangnya.
• Identifikasi Spesies dan subspesies berdasarkan spesimen
• Spesimen harus disimpan secara baik dan benar di musium
untuk dapat digunakan oleh peneliti lain
Kode internasional penamaan hewan
(International Code of Zoological Nomenclature)
• Spesimen utama (primary type) meliputi holotype (spesimen
tunggal) yang digunakan untuk mendeskripsikan spesies baru,
maupun lectotype yang merupakan spesimen berikutnya yang
dipilih dari banyak spesimen (syntype).
• Spesimen neotype yaitu penggantian spesimen utama yang
dibolehkan bila ada alasan kuat, misalnya primary type rusak,
hilang atau faktor lain misalnya permasalahan penamaan
masih rumit yang hanya bisa diselesaikan oleh spesimen
neotype
• Spesimen kedua (scondary type) meliputi paratype yaitu sp
tambahan yang digunakan untuk mendeskripsikan sp baru ,
maupun paralectotype yaitu spesimen lainnya dari syntype.
• Spesimen topotype , yang diambil dari tempat yang sama
dengan spesimen primary type , harus dikoleksi untuk
melihat variabilitas