Modul Olimpiade IPA SD — Bab 18
Coba bayangkan kamu dipindahkan begitu saja ke tengah gurun pasir. Panas menyengat, air hampir tidak ada, dan pasir membakar telapak kaki. Berapa lama kamu sanggup bertahan?
Sekarang bayangkan seekor unta di tempat yang sama. Ia berjalan santai berhari-hari tanpa minum, bulu matanya menahan pasir, dan telapak kakinya yang lebar tidak amblas.
Apa yang membuat unta sanggup sementara kita tidak? Jawabannya satu kata: adaptasi.
Tetapi ada pertanyaan lanjutan yang lebih menarik. Unta tidak berlatih menjadi tahan panas. Ia sudah lahir seperti itu. Dari mana datangnya kemampuan itu? Jawabannya juga satu kata: gen — pembawa sifat yang diwariskan dari induknya.
Bab ini menceritakan dua hal yang sebenarnya satu: bagaimana makhluk hidup menyesuaikan diri dengan tempat hidupnya, dan bagaimana kemampuan itu diwariskan kepada keturunannya.
Lingkungan tidak pernah benar-benar diam. Hutan ditebang, sungai mengering, suhu naik, makanan menipis, dan pemangsa baru berdatangan.
Perhatikan Gambar Apa yang Terjadi Ketika Lingkungan Berubah. Ketika hal itu terjadi, makhluk hidup hanya punya tiga kemungkinan.
Kalau ia mampu beradaptasi, ia tetap hidup, berkembang biak, dan mewariskan sifatnya. Kalau tidak mampu tetapi masih bisa pindah, ia mencari tempat lain yang masih sesuai. Kalau tidak mampu beradaptasi dan tidak bisa pindah, ia tidak menghasilkan keturunan, populasinya menyusut, dan akhirnya punah.
Peristiwa tersaringnya makhluk hidup oleh keadaan lingkungan ini disebut seleksi alam.
Perhatikan Gambar Tiga Macam Adaptasi. Semua bentuk penyesuaian diri hanya masuk ke tiga kelompok.
Adaptasi morfologi adalah penyesuaian pada bentuk atau struktur tubuh. Yang berubah bisa dilihat dengan mata: bentuk paruh, bentuk kaki, bentuk daun.
Adaptasi fisiologi adalah penyesuaian pada fungsi kerja organ tubuh. Yang berubah tidak terlihat dari luar: enzim yang dihasilkan, jumlah sel darah, kepekatan urine.
Adaptasi tingkah laku adalah penyesuaian berupa perbuatan atau kebiasaan. Yang berubah adalah tindakan hewannya: memutuskan ekor, menjilat rambut, muncul ke permukaan.
Kalau kamu bingung menentukan jenisnya, tanyakan satu pertanyaan sederhana: yang menyesuaikan diri itu BENTUK, FUNGSI, atau PERBUATAN? Dari situ jawabannya hampir selalu langsung ketemu.
Perhatikan Gambar Bentuk Paruh Burung dan Makanannya. Inilah contoh adaptasi morfologi yang paling sering muncul di soal.
Paruh tajam dan melengkung milik elang berguna untuk merobek daging. Paruh panjang dan runcing milik kolibri berguna untuk mengisap nektar jauh di dalam bunga. Paruh pendek dan kuat milik pipit berguna memecah biji. Paruh pipih dan lebar milik bebek berguna menyaring makanan dari air berlumpur.
Cerita yang sama berlaku untuk kaki. Perhatikan Gambar Bentuk Kaki Burung dan Kegunaannya.
Kaki pencengkeram berjari kuat dan bercakar tajam — milik elang dan rajawali, dipakai mencengkeram ikan atau hewan kecil. Kaki berselaput milik bebek dan angsa berguna untuk berenang. Kaki petengger milik pipit dan kutilang berguna bertengger di ranting. Kaki pengais milik ayam berguna mengais tanah mencari makanan.
Perhatikan Gambar Alat Makan Hewan dan Makanannya. Selain paruh dan kaki, alat makan hewan lain juga menyesuaikan diri dengan makanannya.
Nyamuk memiliki mulut penusuk dan pengisap untuk mengisap darah. Kupu-kupu memiliki probosis, yaitu lidah panjang pengisap, untuk mengambil nektar. Katak memiliki lidah panjang dan lengket untuk menangkap nyamuk serta serangga lain. Elang memakai cakar kakinya yang tajam untuk menangkap ikan.
Ingat! Kupu-kupu mengisap nektar, bukan memakan bunganya. Soal sering memasangkan kupu-kupu dengan "bunga" sebagai jebakan, padahal yang benar adalah "nektar".
Tumbuhan tidak bisa pindah tempat. Karena itu bentuk tubuhnya harus benar-benar cocok dengan tempat ia tumbuh.
Perhatikan Gambar Tiga Kelompok Tumbuhan Menurut Tempat Hidupnya. Ada tiga kelompok.
Xerofit hidup di tempat kering seperti gurun. Ciri-cirinya: daun kecil atau berubah menjadi duri, batang tebal menyimpan air, dan akar panjang. Contohnya kaktus dan kurma.
Hidrofit hidup di air. Ciri-cirinya: daun lebar dan tipis, stomata di permukaan atas daun, dan batang berongga. Contohnya teratai dan eceng gondok.
Higrofit hidup di tempat lembap. Ciri-cirinya: daun lebar dan tipis, banyak stomata, dan sering meneteskan air. Contohnya keladi, tumbuhan paku, dan lumut.
Perhatikan Gambar Kaktus, Ahli Bertahan di Gurun. Daun kaktus berubah menjadi duri supaya penguapan air sekecil mungkin — daun yang lebar akan menguapkan air jauh lebih banyak. Batangnya tebal berdaging untuk menyimpan cadangan air, dan akarnya panjang serta menyebar untuk mencari air jauh dari batang.
Perhatikan Gambar Teratai, Ahli Bertahan di Air. Karena airnya justru berlebih, teratai membuat daunnya lebar dan tipis agar penguapan berlangsung banyak. Stomatanya diletakkan di permukaan atas daun — bukan di bawah seperti kebanyakan tumbuhan darat — karena bagian bawah daun teratai menempel di air. Batang dan tangkainya berongga berisi udara agar daunnya mengapung.
Perhatikan Gambar Kantung Semar, Daun yang Berubah Menjadi Perangkap. Kantung semar tumbuh di tanah yang miskin nitrogen. Karena tanahnya tidak menyediakan, ia mencari nitrogen dari sumber lain: serangga.
Kantung yang menggantung itu sebenarnya adalah modifikasi daun — jadi kantung tersebut merupakan bagian dari organ daun, bukan bunga atau batang. Di dalamnya terdapat cairan berisi enzim yang mencerna serangga yang terperosok masuk.
Perhatikan Gambar Contoh Adaptasi Fisiologi. Yang menyesuaikan diri di sini adalah cara kerja tubuh.
Hewan herbivora seperti sapi dan kambing menghasilkan enzim selulase untuk mencerna selulosa, yaitu serat pada tumbuhan. Kita manusia tidak punya enzim itu, karena itu kita tidak bisa hidup dari rumput.
Penduduk dataran tinggi memiliki sel darah merah lebih banyak. Sebabnya, udara di tempat tinggi mengandung oksigen lebih sedikit, sehingga tubuh menambah pengangkut oksigennya.
Ikan air laut mengeluarkan urine yang lebih sedikit dan lebih pekat. Ini adaptasi yang sangat masuk akal — dan penjelasannya ada di gambar berikutnya.
Perhatikan Gambar Ikan Air Laut dan Ikan Air Tawar. Air laut lebih asin daripada cairan tubuh ikan, sehingga air di dalam tubuh ikan cenderung keluar. Untuk mengganti kehilangan itu, ikan laut banyak minum air laut dan mengeluarkan urine sesedikit dan sepekat mungkin.
Ikan air tawar mengalami kebalikannya. Air tawar lebih encer daripada cairan tubuhnya, sehingga air cenderung masuk. Ikan air tawar hampir tidak minum, dan mengeluarkan urine dalam jumlah banyak dan encer.
Perhatikan Gambar Contoh Adaptasi Tingkah Laku.
Rayap memakan kembali kulitnya yang terkelupas setelah berganti kulit. Tujuannya mengambil kembali zat yang masih diperlukan tubuhnya. Karena yang diamati adalah tindakan memakan, ini adaptasi tingkah laku.
Kelinci yang kepanasan akan bernapas terengah-engah dan lebih sering menjilat rambutnya. Air liur yang menempel di rambut lalu menguap, dan penguapan itu membawa panas pergi sehingga suhu tubuhnya turun.
Cicak memutuskan ekornya saat terancam. Paus muncul ke permukaan secara berkala karena bernapas dengan paru-paru, bukan insang.
Kalau seekor hewan dipindahkan ke habitat baru, ia tidak menyesuaikan diri sekaligus. Ada urutannya, dan urutan itu ditentukan oleh seberapa cepat tiap jenis adaptasi bisa terjadi.
Perhatikan Gambar Urutan Adaptasi Saat Hewan Pindah Habitat.
Tingkah laku paling cepat — bisa berubah dalam hitungan jam atau hari. Hewan langsung mencari tempat teduh, mengubah jam aktifnya, atau mencari makanan yang tersedia.
Fisiologi menyusul — tubuh menyesuaikan cara kerjanya dalam hitungan minggu, misalnya menambah jumlah sel darah merah.
Morfologi paling lama — perubahan bentuk tubuh memerlukan banyak generasi, bukan satu masa hidup.
Perhatikan Gambar Ciri Khusus pada Beberapa Hewan. Ciri khusus adalah kelebihan yang hanya dimiliki hewan tertentu untuk menghadapi tantangan khas tempat hidupnya.
Perhatikan Gambar Ekolokasi pada Kelelawar. Kelelawar mencari makan pada malam hari ketika tidak ada cahaya sama sekali. Ia mengatasinya dengan cara yang cerdik.
Kelelawar memancarkan bunyi berfrekuensi tinggi, lalu menerima kembali pantulan bunyi itu setelah membentur benda. Dari berapa lama pantulan itu kembali dan dari arah mana datangnya, kelelawar mengetahui letak, jarak, dan ukuran benda di sekitarnya.
Kemampuan ini disebut ekolokasi, dan bekerja seperti sistem sonar pada kapal selam.
Perhatikan Gambar Cara Cumi-Cumi Mempertahankan Diri. Cumi-cumi punya banyak ciri: tubuh lunak dan gesit, kelenjar tinta, sepuluh tentakel berbatil isap, sel-sel warna di kulit, dan mata yang besar.
Tetapi tidak semua ciri itu dipakai untuk bertahan. Yang paling langsung berguna melindungi diri adalah kelenjar tinta dan sel-sel warna pada kulitnya. Tinta mengaburkan pandangan pemangsa, sedangkan sel warna mengubah penampilan tubuh sehingga cumi-cumi sulit dibedakan dari latar belakangnya.
Mata besar dan tentakel memang berguna, tetapi keduanya dipakai untuk melihat dan menangkap mangsa, bukan untuk mempertahankan diri.
Perhatikan Gambar Unta dan Punuknya. Banyak orang mengira punuk unta adalah kantong air. Itu keliru.
Punuk unta berisi lemak. Ketika unta tidak menemukan makanan berhari-hari, lemak itu diuraikan menjadi energi. Jadi fungsi punuk adalah menyimpan cadangan energi.
Unta punya ciri khusus lain: bulu mata panjang untuk menahan pasir, lubang hidung yang dapat menutup saat badai pasir, dan telapak kaki lebar agar tidak amblas.
Perhatikan Gambar Autotomi — Memutuskan Ekor. Cicak dan kadal memiliki kemampuan memutuskan ekornya sendiri ketika merasa terancam.
Ekor yang terputus masih bergerak-gerak selama beberapa saat. Perhatian pemangsa tertuju ke bagian yang bergerak itu, sementara si cicak melarikan diri. Ekornya nanti akan tumbuh kembali, meskipun bentuknya tidak sesempurna semula.
Kemampuan ini disebut autotomi. Karena berupa tindakan, autotomi termasuk adaptasi tingkah laku.
Perhatikan Gambar Cara Hewan Melindungi Diri. Kucing memakai cakarnya yang tajam. Cicak memutuskan ekor. Cumi-cumi menyemprotkan tinta. Nyamuk terbang menghindar dengan cepat. Buaya mengandalkan kulit bersisik yang tebal.
Ada banyak contoh lain: landak menegakkan durinya, trenggiling menggulung tubuhnya, walang sangit mengeluarkan bau menyengat, dan bunglon mengubah warna kulitnya.
Ingat! Kunci menjawab soal pasangan seperti ini sederhana: tidak ada hewan yang memakai alat milik hewan lain. Kalau ada pilihan yang menuliskan "kucing – tinta" atau "cumi-cumi – cangkang", pilihan itu pasti salah.
Perhatikan Gambar Menyamar agar Tidak Terlihat. Dua istilah ini sering tertukar.
Kamuflase berarti warna atau bentuk tubuh sudah mirip dengan lingkungannya sejak lahir dan sifatnya tetap. Contohnya belalang daun yang berwarna hijau seperti daun, dan kupu-kupu yang sayapnya berwarna seperti kulit pohon.
Mimikri berarti hewan itu mampu mengubah warna kulitnya mengikuti lingkungan. Contohnya bunglon dan gurita.
Keduanya bekerja dengan cara yang sama: membuat pemangsa gagal membedakan mangsa dari latar belakangnya.
Ada percobaan sederhana yang sangat sering muncul di olimpiade. Masing-masing 50 helai kertas berwarna kuning, hitam, merah, dan hijau disebar di rumput. Dua orang siswa lalu diminta memungut sebanyak mungkin dalam satu menit.
Kertas dianggap sebagai serangga, dan siswa sebagai pemangsa. Hasilnya seperti pada Gambar Simulasi Pemangsaan dengan Kertas Warna: kuning 35, hitam 41, merah 25, dan hijau 10.
Cara membacanya cuma dua aturan. Makin banyak tertangkap berarti makin mudah terlihat, sehingga makin terancam punah. Makin sedikit tertangkap berarti kamuflasenya makin baik, sehingga paling beradaptasi.
Dari data simulasi di atas, tentukan: (A) warna yang paling terancam punah; dan (B) warna yang paling beradaptasi.
Pembahasan:
Langkah 1 — cari yang tertangkap paling banyak. Hitam, 41 helai. Warna hitam menyolok di atas rumput hijau.
Langkah 2 — cari yang tertangkap paling sedikit. Hijau, 10 helai — warnanya menyerupai rumput tempat ia disebar.
Jawaban: (A) hitam; (B) hijau.
Ingat! Percobaan ini menjelaskan seleksi alam dalam bentuk kecil. Di alam sesungguhnya, hewan berwarna menyolok lebih sering dimangsa, sehingga yang tersisa dan berkembang biak adalah yang warnanya menyerupai lingkungan. Lama-kelamaan seluruh populasi menjadi berwarna samar.
Perhatikan Gambar Bagaimana Serangga Menjadi Kebal Insektisida. Ceritanya berlangsung dalam empat tahap.
Dalam satu populasi serangga, selalu ada sedikit individu yang kebetulan lebih tahan terhadap racun. Ketika insektisida disemprotkan, yang tidak tahan mati sedangkan yang tahan selamat. Yang selamat lalu berkembang biak dan mewariskan sifat tahan itu kepada keturunannya. Lama-kelamaan hampir seluruh populasi menjadi tahan, dan insektisida itu tidak mempan lagi.
Kekebalan seperti ini disebut resistensi.
Perhatikan Gambar Ketika Obat dan Pembersih Tidak Mempan Lagi. Pola yang sama berlaku untuk banyak hal.
Insektisida yang dipakai berlebihan membuat serangga menjadi resisten. Hand sanitizer yang dipakai terus-menerus membuat mikroorganisme patogen menjadi resisten. Antibiotik yang diminum tidak sesuai aturan membuat bakteri menjadi resisten.
Semua peristiwa itu menunjukkan satu hal yang sama: makhluk hidup mampu beradaptasi terhadap perubahan lingkungan yang terjadi terus-menerus.
Ingat! Bukan berarti setiap serangga atau bakteri berubah menjadi kebal setelah disemprot. Yang terjadi adalah penyaringan: yang sudah kebal sejak awal bertahan hidup, sedangkan sisanya mati.
Sekarang kita masuk ke pertanyaan yang lebih dalam: dari mana datangnya semua kemampuan itu?
Jawabannya tersimpan sangat kecil di dalam tubuh setiap makhluk hidup. Perhatikan Gambar Letak Pembawa Sifat di dalam Tubuh.
Tubuhmu tersusun dari sel. Di dalam setiap sel ada inti sel. Di dalam inti sel terdapat benang-benang halus yang disebut kromosom. Kromosom itu sendiri tersusun atas benang panjang bernama DNA. Dan potongan-potongan tertentu dari DNA itulah yang disebut gen.
Gen inilah pembawa sifat menurun dari orang tua kepada anaknya: warna rambut, warna mata, bentuk hidung, tinggi badan, dan banyak sifat lainnya.
Perhatikan Gambar Urutan Ukuran dari yang Terbesar. Karena semuanya bersarang, urutan ukurannya jadi mudah diingat: inti sel → kromosom → DNA → gen.
Perhatikan Gambar Kromosom pada Manusia. Sel tubuh manusia memiliki 46 kromosom (23 pasang), sedangkan sel kelamin — sperma dan sel telur — hanya memiliki 23 kromosom, yaitu setengahnya.
Ketika sperma bertemu sel telur, 23 + 23 = 46 kromosom. Itulah sebabnya setengah sifatmu berasal dari ayah dan setengahnya dari ibu — dan itu pula sebabnya kamu bisa mirip ayahmu dalam satu hal dan mirip ibumu dalam hal yang lain.
Soal olimpiade sering menyajikan pewarisan sifat dalam bentuk diagram silsilah: lingkaran-lingkaran yang dihubungkan garis, dengan arsiran berbeda untuk sifat berbeda.
Cara membacanya sederhana. Bandingkan sifat setiap anak dengan orang tua atau kakek-neneknya, lalu cari mana yang sama.
Perhatikan Gambar Membaca Diagram Silsilah Keluarga. Emon berambut gelap, Ester berambut terang. Cucu mereka: Rudi terang, Joko gelap, Sarah terang, dan Dian gelap.
Dari diagram tersebut, manakah pernyataan yang benar: (a) Rudi mewarisi warna rambut dari ayahnya; (b) Sarah mewarisi warna rambut dari neneknya; (c) Joko mewarisi warna rambut dari ibunya; (d) Dian mewarisi warna rambut dari neneknya?
Pembahasan:
Langkah 1 — periksa Sarah. Sarah berambut terang. Neneknya, Ester, juga berambut terang. Cocok.
Langkah 2 — periksa Dian. Dian berambut gelap, sedangkan neneknya berambut terang. Tidak cocok.
Jawaban: (b) — Sarah mewarisi warna rambut dari neneknya.
Mengapa seorang cucu bisa mirip kakeknya, padahal kedua orang tuanya tidak? Jawabannya ada pada Gambar Sifat yang Menang dan Sifat yang Tersembunyi.
Sifat dominan adalah sifat yang muncul dan menutupi pasangannya. Sifat resesif adalah sifat yang tertutupi sehingga tidak tampak — tetapi tetap dibawa dan diwariskan.
Sifat resesif tidak hilang. Ia hanya bersembunyi. Kalau pada generasi berikutnya ia bertemu pasangan resesif yang sama, sifat itu muncul kembali.
Inilah juga alasan mengapa keturunan hasil perkawinan selalu bervariasi: setiap anak menerima kombinasi gen yang berbeda dari kedua orang tuanya.
Ini salah satu soal yang paling sering menjebak. Perhatikan Gambar Buah Siapa yang Berubah pada Penyerbukan Silang?
Ada dua tanaman jagung. Jagung A berbuah manis, jagung B berbuah tidak manis. Serbuk sari dari jagung A lalu menyerbuki bunga betina pada jagung B. Bagaimana rasa buah yang tumbuh di tanaman B?
Jawabannya: tetap tidak manis.
Alasannya begini. Bunga betina yang nantinya berkembang menjadi buah itu masih merupakan bagian tubuh tanaman B. Daging buahnya dibentuk oleh jaringan milik tanaman B sendiri, bukan oleh serbuk sari yang datang dari A.
Lalu ke mana perginya sifat manis dari jagung A? Sifat itu masuk ke dalam biji. Kalau biji tersebut ditanam, tanaman baru yang tumbuh darinya dapat menghasilkan buah manis. Jadi sifat dari A muncul pada generasi berikutnya, bukan pada buah yang menggantung di tanaman B saat ini.
Ingat! Pisahkan dua hal ini: daging buah adalah jaringan induk betina, sedangkan biji adalah keturunan hasil pembuahan. Karena itu penyerbukan silang mengubah sifat keturunannya, bukan sifat buah pada induk betina.
Kalau gen adalah pembawa sifat, muncullah pertanyaan yang menggoda: bisakah manusia memindahkan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lain?
Jawabannya bisa, dan caranya disebut rekayasa genetika. Perhatikan Gambar Organisme Transgenik.
Gen unggul diambil dari organisme pendonor, lalu disisipkan ke dalam organisme lain. Organisme yang menerima gen dari organisme lain melalui cara ini disebut organisme transgenik.
Contoh tumbuhan transgenik: jagung Bt yang tahan hama, padi emas yang kaya provitamin A, dan kedelai yang tahan herbisida. Contoh hewan transgenik: salmon yang tumbuh lebih cepat, dan sapi penghasil susu berprotein khusus.
Perhatikan bahwa ini berbeda dari perkawinan biasa. Pada perkawinan biasa, gen hanya berpindah antarindividu sejenis. Pada rekayasa genetika, gen bisa dipindahkan antarjenis yang sangat berbeda.
Perhatikan Gambar Dua Sisi Organisme Transgenik. Teknologi ini mendatangkan manfaat besar, tetapi juga menyimpan risiko.
Keuntungannya: hasil panen lebih banyak, tanaman tahan hama dan penyakit, kandungan gizi dapat ditingkatkan, pemakaian pestisida berkurang, serta tanaman bisa dibuat tahan kekeringan atau tanah asin.
Kerugiannya: gen sisipan dapat menyebar ke tanaman liar, keanekaragaman hayati menurun karena hanya sedikit jenis yang ditanam, hama dapat menjadi resisten, sebagian orang berpotensi mengalami alergi, dan petani menjadi bergantung pada benih dari perusahaan tertentu.
Ingat! Keliru kalau menyebut transgenik sebagai hasil perkawinan biasa dalam satu varietas, sebagai organisme yang kehilangan seluruh gennya, atau sebagai tanaman yang sekadar diberi pupuk khusus. Keliru pula menyebutnya selalu aman atau tidak mungkin memengaruhi ekosistem.
Bab ini sebenarnya menjawab satu pertanyaan yang sangat tua: mengapa makhluk hidup begitu cocok dengan tempat tinggalnya?
Kaktus cocok dengan gurun, teratai cocok dengan kolam, elang cocok dengan langit, dan kelelawar cocok dengan kegelapan. Rasanya seolah semua sudah dirancang rapi.
Kenyataannya, kecocokan itu terbentuk dari dua hal yang bekerja bersama. Pertama, lingkungan menyaring — yang paling sesuai bertahan, yang tidak sesuai tersingkir. Kedua, gen mewariskan — kemampuan yang terbukti berguna diteruskan kepada keturunannya.
Karena itulah adaptasi dan genetika tidak bisa dipisahkan. Adaptasi menjelaskan bagaimana makhluk hidup bertahan hari ini; genetika menjelaskan bagaimana kemampuan itu sampai ke esok hari.
Kalau nanti kamu bertemu soal tentang bab ini, coba tanyakan dua hal saja: apa yang menyesuaikan diri — bentuk, fungsi, atau perbuatan? dan dari mana kemampuan itu datang?
Dua pertanyaan itu akan membawamu ke jawaban hampir setiap kali.