Evolusi adalah proses yang mengkatalisis perubahan genetik dalam populasi organisme. Misalnya, spesies alga mungkin memodifikasi protein penyerap cahaya mereka dari hijau menjadi merah untuk memungkinkan mereka berkembang lebih sukses di perairan yang lebih dalam. Tetapi perubahan yang terlihat dalam karakteristik alga merupakan cerminan dari perubahan frekuensi keseluruhan gen spesifik dalam populasi. Dalam istilah teknis, ini dikenal sebagai frekuensi alel. Jadi perubahan evolusi tidak dapat terjadi tanpa perubahan frekuensi alel sedangkan perubahan frekuensi alel merupakan indikasi bahwa evolusi sedang terjadi.
Fenotipe dan Genotipe
Fenotipe mengacu pada seperangkat sifat fisik dan perilaku yang dapat diamati dari suatu organisme. Banyak dari sifat-sifat itu adalah ekspresi langsung dari DNA suatu organisme, yang disebut genotipe. Meskipun beberapa elemen fenotipe didorong oleh interaksi genotipe organisme dengan lingkungan, satu atau lain cara fenotipe terkait dengan genotipe.
Genotipe organisme tertentu terdiri dari satu set instruksi genetik untuk membangun protein. Instruksi tersebut biasanya semacam tas campuran. Misalnya, alga hijau mungkin memiliki beberapa DNA yang mengarahkan sintesis protein merah juga. Tetapi gen lain mungkin mematikan gen protein merah, atau mungkin hanya ada lebih banyak protein hijau yang dibuat daripada protein merah. Jadi satu organisme tertentu dapat memiliki genotipe hijau yang kuat dan genotipe merah yang lemah.
Genetika Populasi
Meskipun evolusi didorong oleh interaksi lingkungan dengan organisme tunggal, organisme tunggal tidak dapat berevolusi. Hanya spesies yang bisa berevolusi. Jadi ahli genetika melihat distribusi keseluruhan fenotipe dan genotipe dalam suatu populasi. Banyak campuran berbeda yang mungkin.
Misalnya, populasi ganggang hijau bisa menjadi hijau karena mereka hanya memiliki gen untuk membuat protein hijau. Tetapi mereka juga bisa menjadi hijau karena mereka memiliki gen untuk protein hijau dan protein merah, tetapi mereka memiliki gen lain yang mengarahkan bahwa protein merah harus dipecah segera setelah dibuat. Jadi gen pembuat protein warna dapat berupa "hijau" atau "merah". Dua pilihan itu disebut alel, dan a ukuran susunan genetik spesies diberikan oleh frekuensi alel di antara semua organisme dalam jenis.
Keseimbangan
Bayangkan sebuah kolam, beberapa kaki dalamnya dengan ganggang yang tumbuh di seluruh. Ganggang di dekat permukaan memiliki banyak cahaya kuning yang diserap oleh protein hijaunya dengan baik. Tapi ganggang yang melayang lebih rendah tidak memiliki banyak cahaya kuning - air menyerap warna kuning dan membiarkan lebih banyak cahaya kebiruan masuk sehingga ganggang yang lebih dalam membutuhkan protein merah untuk bekerja dengan baik di kedalaman yang lebih dalam. Jika Anda mengambil sampel ganggang di permukaan, yang paling sehat akan berwarna hijau, sedangkan ganggang yang paling sehat di bawah permukaan akan berwarna merah. Tapi semua ganggang berkembang biak satu sama lain, jadi persentase gen protein hijau dan protein merah akan cukup stabil dari generasi ke generasi. Stabilitas frekuensi alel dijelaskan oleh prinsip Hardy-Weinberg.
Perubahan
Sekarang bayangkan ada satu tahun badai besar. Ganggang di kolam meluap ke tepian dan menyebar ke kolam tetangga. Salah satu kolam tetangga sangat dangkal, dan yang lainnya jauh lebih dalam. Di kolam dangkal, gen protein merah tidak membantu, sehingga lebih banyak alga protein hijau murni yang berhasil. Itu akan cenderung mendorong gen protein merah keluar dari kumpulan gen—yaitu, akan mengurangi frekuensi alel gen protein merah. Hal sebaliknya dapat terjadi di kolam yang dalam. Di perairan dalam, protein hijau tidak membantu. Perbedaan kedalaman alga hijau dan merah dapat mendorong berkurangnya gen protein hijau dalam populasi alga yang tidak pernah mendekati permukaan untuk berkembang biak. Perubahan frekuensi alel sebagai respons terhadap tekanan lingkungan: evolusi sedang bekerja.
