Hubungan Waktu dengan Perubahan Sifat Organisme

Hubungan waktu dengan perubahan sifat organisme dapat dijelaskan secara ringkas sebagai berikut. Menurut teori Evolusi, pada awalnya makhluk hidup tercipta tidak sempurna atau dalam kondisi primitif. Seiring dengan berjalannya waktu, makhluk hidup purba itu mengalami kemajuan-kemajuan.

Kemajuan-kemajuan itu diperoleh karena adanya variasi genetik dalam populasinya. Variasi itu diperoleh melalui proses perkawinan. Individu-individu yang kebetulan mewarisi sifat unggul dari induknya akan tetap hidup dan dapat melangsungkan kehidupannya. Sebaliknya, individu yang tidak mewarisi sifat unggul akan tersisih dalam persaingan. Akibat paling parah dari individu ini akan mati dan akhirnya punah. Hal ini menunjukkan bahwa faktor seleksi alam sangat menentukan keberlangsungan hidup suatu individu.

Umur bumi diperkirakan hingga saat ini berkisar 5.000-an juta tahun. Selama itu pula di muka bumi terjadi perkembangan berbagai populasi dari berbagai jenis makhluk hidup. Berbagai jenis makhluk hidup itu diperkirakan berasal dari satu individu sebagai nenek moyang. Melalui proses evolusi, suatu populasi mengalami perubahan sifat (misalnya variasi genetik dan mutasi) sehingga dicapai bentuk makhluk hidup seperti sekarang. Bagaimana hubungan antara waktu dengan perubahan sifat organisme? Marilah kita pelajari perkembangan Chordata melalui diagram pohon evolusi berikut (di sini kita ambil contoh proses evolusi pada Chordata).

Deuterostoma merupakan nenek moyang Chordata yang diperkirakan muncul pada periode Cambrian di zaman Paleozoikum (544 juta tahun yang lalu). Seperti telah Anda pelajari di kelas X, bahwa filum Chordata memiliki ciri khas adanya notochord atau chorda dorsalis yang memanjang di sepanjang tubuh sebagai sumbu tubuhnya. Diperkirakan, pada awalnya Deurostoma berkembang menjadi Urochordata, Cephalochordata, Agnatha, dan Placodermi (sekarang telah punah). Perkembangan ini terjadi pada periode Cambrian dari tahun 544 sampai 505 juta tahun yang lalu. Bahkan Urochordata tidak mengalami perkembangan sejak zaman Cambrian hingga saat ini.

Pada periode Ordovician masih di era Paleozoikum, garis perkembangan Chordata bercabang menjadi dua yaitu menjadi ikan bertulang rawan (Chondrichthyes) dan ikan bertulang sejati (Osteichthyes). Perubahan sifat yang mencolok pada kedua kelompok ini adalah adanya insang atau derivat insang pada Osteichthyes. Selanjutnya, pada akhir periode Silurian (438–408 juta tahun yang lalu), muncul kelompok hewan yang mempunyai kaki yaitu kelompok Reptilia. Kelompok ini berkembang dari garis ikan bertulang sejati (Osteichthyes). Pada akhir periode Carboni- ferous dari garis Amphibia muncul hewan berambut yaitu kelompok Mammalia. Masih dari garis Mammalia, pada periode Jurassic muncul kelompok baru hewan berbulu yaitu Aves.

Hewan-hewan yang kita temui pada masa lampau (purba), tentu saja berbeda dengan hewan-hewan yang kita jumpai sekarang, walaupun hewan-hewan itu berasal dari kelompok yang sama. Perhatikan beberapa rekonstruksi hewan-hewan Reptilia yang diperkirakan hidup pada periode Jurassic. Banding- kan hewan-hewan tersebut dengan hewan-hewan modern. Bagaimana pendapat Anda?

Jadi, selama penciptaan makhluk hidup di bumi telah terjadi proses evolusi dalam waktu yang lama. Proses itu menyebabkan terbentuknya spesies-spesies baru yang berbeda sama sekali dengan nenek moyangnya, seperti yang kita lihat pada saat ini. Diagram filogeni Chordata (lihat halaman sebelumnya) belum menampakkan adanya spesies manusia, padahal manusia tersebar di seluruh dunia sebagaimana hewan dan tumbuhan. Bagaimanakah spesies manusia muncul? Manusia diperkirakan baru muncul sekitar 10 juta tahun yang lalu. Nenek moyang manusia diduga merupakan kelompok Primata yang muncul sekitar 60 juta tahun yang lalu. Perhatikan diagram filogeni Primata berikut.

Berdasarkan gambar di atas, spesies manusia berada satu garis dengan kemunculan orangutan sekitar 15 juta tahun yang lalu. Selanjutnya, sekitar 10 juta tahun yang lalu garis orang utan bercabang menjadi tiga yaitu kelompok gorila, simpanse, dan manusia. Perlu diketahui bahwa gorila, simpanse, dan manusia dikelompokkan dalam satu familia yaitu Hominidae. Kapan sebenarnya spesies manusia mulai muncul?

Para ilmuwan mencoba mencari jawaban atas pertanyaan tersebut melalui penggalian fosil dan analisis terhadap fosil-fosil yang ditemukan. Fosil-fosil yang ditemukan dari beberapa lokasi penggalian diduga berasal dari salah satu anggota Primata yaitu dari familia Hominidae. Berikut merupakan Timeline beberapa spesies anggota Hominidae yang berdasarkan penemuan fosil- fosil yang diduga merupakan nenek moyang manusia.

Timeline beberapa spesies anggota Hominidae

Berdasarkan hasil penelitian, fosil manusia dapat dibedakan menjadi dua, yaitu manusia primitif dan manusia modern. Fosil Australopithecus sp. dan Homo erectus merupakan jenis manusia primitif, sedangkan Homo sapiens merupakan jenis manusia modern. Manusia modern merupakan hasil evolusi dari manusia primitif, sedangkan manusia primitif sendiri merupakan hasil evolusi dari simpanse. Manusia primitif umumnya mempunyai ciri-ciri berjalan menggunakan empat kaki, (kecuali Homo erectus yang mulai berjalan tegak menggunakan dua kaki), tengkorak lebih menyerupai kera, volume otak kecil (500–1.100 cc), dan belum mampu berbicara. Sementara itu, manusia modern sudah berjalan dengan dua kaki (bipedal), volume otak lebih besar (>1.200 cc), dapat berbicara, dan memiliki seni dan budaya.

Frekuensi Gen dalam Populasi sebagai bagian dari Mekanisme Evolusi

Frekuensi gen adalah frekuensi kehadiran suatu gen pada suatu populasi dalam hubungannya dengan frekuensi semua alelnya. Dalam genetika, populasi berarti kelompok organisme yang dapat saling kawin dan menghasilkan keturunan yang fertil. Misalnya dalam suatu populasi terdapat gen dominan (A) dengan alel gen resesif a. Perkawinan antara induk galur murni AA dengan aa, menghasilkan keturunan F1 dengan genotip Aa. Pada keturunan F 2 menghasilkan perbandingan genotip atau keseimbangan frekuensi gen dalam populasi (F 2 ) = AA (homozigot dominan) : Aa (heterozigot) : aa (homozigot resesif) = 25% : 50% : 25% atau 1 : 2 : 1. Pada keturunan berikutnya (F3) ternyata menghasilkan perbandingan genotip seperti keturunan F2, yaitu AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1.

Jadi, apabila setiap individu dari berbagai kesempatan melakukan perkawinan yang sama, yang berlangsung secara acak serta setiap genotip mempunyai viabilitas yang sama, perbandingan antara genotip yang satu dengan yang lainnya dari generasi ke generasi tetap sama. Perbandingan frekuensi gen dapat mengalami perubahan sehingga perbandingan frekuensi gen tidak dalam keadaan seimbang. Perubahan perbandingan frekuensi gen di dalam suatu populasi dapat disebabkan oleh mutasi, seleksi alam, emigrasi dan imigrasi, rekombinasi dan seleksi, isolasi reproduksi, dan domestikasi.

Variasi genetik dalam populasi alamiah sempat membingungkan Darwin. Hal ini terjadi karena reproduksi sel belum dikenal. Akan tetapi, pada tahun 1908 kebingungan itu terjawab oleh G.H. Hardy seorang matematikawan Inggris dan G. Weinberg seorang fisikawan Jerman. Hardy dan Wienberg menyatakan bahwa dalam populasi besar di mana perkawinan terjadi secara random dan tidak adanya kekuatan yang mengubah perbandingan alela dalam lokus, perbandingan genotip alami selalu konstan dari generasi ke generasi. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Perbandingan Hardy-Weinberg.

Adanya perubahan keseimbangan frekuensi gen dalam suatu populasi memberi petunjuk adanya evolusi. Hukum Hardy-Weinberg berlaku jika memenuhi beberapa persyaratan berikut.

a. Tidak terjadi mutasi.
b. Terjadi perkawinan secara acak.
c. Tidak terjadi aliran gen baik imigrasi maupun emigrasi.
d. Populasi cukup besar.
e. Tidak ada seleksi alam

Secara matematis hukum Hardy-Weinberg dirumuskan sebagai berikut.

Mutasi Gen dalam Mekanisme Evolusi

Coba Anda pahami kembali materi Mutasi Gen untuk memperkuat pemahaman Anda tentang salah satu mekanisme evolusi berikut. Peristiwa mutasi gen dalam mekanisme evolusi dapat tidak menyebabkan perubahan pembentukan asam amino sehingga tidak menimbulkan efek yang berarti. Namun, jika mutasi gen menyebabkan perubahan pembentukan asam amino maka fungsi gen tersebut juga berubah. Perubahan fungsi ini dapat diamati melalui kelainan- kelainan yang terjadi pada individu yang mengalami mutasi.

Bagaimana peristiwa mutasi dapat menyebabkan terjadinya evolusi? Setiap sel makhluk hidup dapat mengalami mutasi setiap saat, tetapi tidak semua mutasi dapat diwariskan pada keturunannya. Mutasi yang terjadi pada sel soma (sel tubuh) tidak akan diwariskan. Setelah individu yang mengalami mutasi meninggal maka mutasi yang terjadi juga akan menghilang bersamanya. Sementara itu, mutasi yang terjadi pada sel-sel kelamin akan diwariskan pada keturunannya. Adanya bahan- bahan mutagen dalam gonad dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada sel kelamin jantan (sperma) dan sel kelamin betina (ovum). Dengan demikian, gen yang bermutasi akan selalu ada dalam setiap sel keturunan.

Setiap spesies makhluk hidup memiliki sifat genotip dan fenotip (fisik) yang berbeda. Gen-gen yang menentukan fenotip individu tersimpan di kromosom dalam nukleus. Gen-gen sendiri tersusun dalam DNA (asam deoksiribonukleat). Sementara itu, DNA disusun oleh nukleotida yang terdiri dari basa nitrogen, gula deoksiribosa, dan fosfat. Perubahan yang terjadi pada susunan kimia DNA dapat mengakibatkan perubahan sifat individu. Perubahan ini disebut mutasi gen.

Korban radiasi nuklir Chernobyl

Sebagian besar mutasi bersifat merugikan karena mutasi dapat mengubah atau merusak posisi nukleotida-nukleotida yang menyusun DNA. Perubahan-perubahan akibat mutasi banyak menyebabkan kematian, cacat, dan abnormalitas, seperti yang dialami penduduk Hiroshima, Nagasaki, dan Chernobyl.

Kadang-kadang mutasi pada sel kelamin dapat mengakibatkan timbulnya sifat baru yang menguntungkan. Bila sifat baru tersebut dapat beradaptasi dengan lingkungannya maka individu tersebut akan terus hidup dan mewariskan mutasi yang dialaminya kepada keturunannya. Berdasarkan anggapan bahwa terdapat mutasi yang menguntungkan, muncullah teori Evolusi baru yaitu Teori Evolusi Sintetis Modern. Pada intinya teori ini memasukkan konsep mutasi pada teori Seleksi Alam Darwin. Oleh karena itu, teori ini juga dikenal sebagai Neodarwinisme. Teori ini berkembang pada 1930–1940.

Jika mutasi selalu terjadi pada sel kelamin dari generasi ke generasi dapat menyebabkan susunan gen dalam kromosom generasi pendahulu sangat berbeda dengan generasi berikutnya. Peristiwa itu memungkinkan timbulnya individu atau spesies baru yang sangat berbeda dengan generasi pendahulunya.

Menurut pendapat beberapa ilmuwan (evolusionis), perubahan pada struktur kromosom yang bersifat menguntungkan akan mengakibatkan munculnya spesies baru. Kemunculan spesies baru yang lebih baik ini tergantung dari angka laju mutasi. Angka laju mutasi adalah angka yang menunjukkan jumlah gen yang bermutasi yang dihasilkan oleh suatu individu dari suatu spesies. Besarnya angka laju mutasi sebuah alel gen sebesar 1–10 untuk setiap 100.000 pembelahan sel.

Seleksi Alam dalam Mekanisme Evolusi

Seleksi alam dalam mekanisme evolusi menyatakan bahwa makhluk hidup yang lebih mampu menyesuaikan diri (beradaptasi) dengan kondisi alam habitatnya akan mendominasi dengan cara memiliki keturunan yang mampu bertahan hidup. Sebaliknya, makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi akan punah. Sebagai contoh sekelompok rusa yang hidup di bawah ancaman hewan pemangsa (seperti macan, harimau, singa, dan citah), secara alamiah rusa-rusa yang mampu berlari kencang dapat bertahan hidup dan berketurunan. Sebaliknya, rusa yang lemah, sakit- sakitan, dan tidak dapat berlari kencang akan mati dan tidak melanjutkan keturunan.

Seleksi alam sebenarnya merupakan proses alamiah yang telah dikenal ahli biologi sebelum Darwin. Para ahli biologi waktu itu mendefinisikan seleksi alam sebagai mekanisme yang menjaga agar spesies tidak berubah tanpa menjadi rusak. Namun, Darwinlah orang pertama yang mengemukakan bahwa seleksi alam mempunyai kekuatan evolusi. Selanjutnya, Darwin mengemas teori Evolusi melalui seleksi alam dalam bukunya The Origin of Spesies, by Means of Natural Selection yang diterbitkan pada tahun 1859.

Darwin menyatakan bahwa seleksi alam merupakan faktor pendorong terjadinya evolusi. Pernyataannya itu didasarkan pada pengamatannya terhadap populasi alami dunia. Dia mengamati adanya beberapa kecenderungan berikut: jumlah keturunan yang terlalu besar (over reproduction), jumlah populasi yang selalu konstan (tetap), adanya faktor pembatas pertumbuhan populasi, dan perbedaan keberhasilan berkembang biak.

Setiap spesies mempunyai kemampuan untuk menghasilkan banyak keturunan setelah dewasa. Melalui proses reproduksi, populasi makhluk hidup dapat meningkat secara geometrik. Setiap individu hasil perkawinan memungkinkan mempunyai variasi warna, bentuk, maupun kemampuan bertahan diri di lingkungan. Varian yang adaptif akan tetap hidup dan berkembang, tetapi spesies yang tidak adaptif akan punah. Beberapa faktor pembatas di alam yang mempengaruhi populasi di antaranya adalah makanan, air, cahaya, tempat hidup, dan sebagainya. Akibatnya, makhluk hidup harus berkompetisi dengan makhluk hidup lain untuk mendapatkan sumber daya yang terbatas tersebut. Beberapa faktor pembatas lainnya yang cukup serius pengaruhnya terhadap pertumbuhan populasi yaitu predator, organisme penyebab penyakit, dan cuaca yang tidak menguntungkan.

Tingkat kesuksesan perkembangbiakan juga menentukan pertumbuhan populasi makhluk hidup dan merupakan kunci dalam seleksi alam. Makhluk hidup yang paling adaptif adalah individu yang berhasil dalam perkembangbiakan. Sebaliknya, yang tidak berhasil akan mati prematur atau menghasilkan sedikit keturunan.

Lebih jauh dalam bukunya itu, Darwin mengemukakan bahwa individu-individu yang beradaptasi pada habitat mereka dengan baik akan mewariskan sifat-sifat unggul kepada generasi berikutnya. Darwin menyatakan bahwa sifat-sifat unggul atau menguntungkan ini lama-lama terakumulasi dan mengubah suatu kelompok individu menjadi spesies yang sama sekali berbeda dengan nenek moyangnya. Berdasarkan proses inilah akan terbentuk spesies baru.

Suatu contoh proses seleksi alam paling terkenal pada masa itu adalah mengenai populasi ngengat (Biston betularia) selama revolusi industri di Inggris. Pada awal revolusi industri di Inggris, kulit batang pohon di sekitar Manchester berwarna cerah. Hal ini mengakibatkan ngengat (Biston betularia) berwarna cerah yang hinggap pada kulit batang tidak mudah tertangkap burung pemangsa. Itulah sebabnya pada awal revolusi industri, populasi ngengat berwarna cerah lebih banyak daripada ngengat berwarna gelap. Keadaan itu berubah 180° setelah terjadi revolusi industri. Mengapa terjadi demikian?

Lima puluh tahun kemudian, kulit batang pohon menjadi lebih gelap akibat polusi udara. Keadaan itu sangat menguntungkan ngengat berwarna gelap karena saat hinggap di pohon tidak terlihat oleh burung pemangsanya. Sebaliknya, ngengat berwarna cerah mudah dilihat oleh burung pemangsa. Hal ini mengakibatkan populasi ngengat berwarna gelap lebih besar daripada ngengat berwarna cerah. Sekarang timbul pertanyaan: ”Mungkinkah ngengat Biston betularia berwarna cerah berubah menjadi Biston betularia berwarna gelap?

Seleksi alam berkaitan erat dengan adaptasi dan kelangsungan hidup organisme. Kertas berwarna hijau paling sedikit terambil pada habitat lapangan berumput. Hal ini dapat dikatakan bahwa kertas segitiga berwarna hijau paling adaptif sehingga secara alami akan bertahan hidup.

Kita telah melihat bahwa seleksi alam akan menghasilkan individu unggul dan mampu bertahan hidup. Mampukah seleksi alam menghasilkan spesies baru? Lakukan kegiatan berikut untuk mengetahui jawabannya.

Coba amati tanaman bunga pukul empat (Mirabilis jallapa) yang ada di sekitar Anda. Ada berapa macam warna bunga dalam spesies tersebut? Apakah variasi warna bunga tersebut dalam kurun waktu lama dapat berevolusi? Diskusikan bersama teman sekelompok Anda dan presentasikan hasilnya di depan kelas.

Bukti-bukti yang Mendukung Teori Evolusi

Masih ingatkah Anda tentang film Jurassic Park yang sempat menggemparkan dunia perfilman? Film tersebut menceritakan bahwa manusia berhasil ”menghidupkan kembali” binatang purba macam Tyranosaurus dan Bronthosaurus. Kedua binatang yang berukuran raksasa ini diyakini pernah hidup pada masa lampau. Benarkah kedua binatang itu pernah ada di muka bumi? Apakah ada hubungannya kedua binatang itu dengan proses evolusi makhluk hidup? Menurut kaum evolusionis (penganut teori Evolusi) makhluk hidup mengalami evolusi. Menurut mereka, makhluk hidup yang ada sekarang merupakan hasil evolusi makhluk hidup yang hidup pada masa lampau. Proses evolusi itu memakan waktu jutaan tahun. Beberapa faktor yang memperlihatkan bukti-bukti yang mendukung teori evolusi dan memperkuat dugaan adanya evolusi makhluk hidup, antara lain rekaman fosil, embriologi perbandingan, homologi, dan organ vestigial.

1. Rekaman Fosil
Teori Evolusi menyatakan bahwa setiap jenis makhluk hidup berasal dari satu nenek moyang yang sama. Berdasarkan hal ini dapat diartikan bahwa spesies yang ada sebelumnya lambat laun mengalami perubahan menjadi spesies lain, dari spesies primitif menjadi maju. Di samping itu, Leonardo da Vinci (1452– 1519) menyatakan bahwa fosil merupakan bukti yang mendukung adanya kehidupan pada masa lampau. Oleh karena itu, diharapkan dengan mempelajari fosil teori Evolusi dapat dibuktikan. Jika anggapan itu benar, maka akan terdapat sejumlah fosil yang mengarah terjadinya evolusi makhluk hidup. Adapun beberapa fosil yang telah ditemukan sebagai berikut.

Melihat kenyataan adanya perbedaan fosil makhluk hidup pada setiap lapisan bumi, George Cuvier (1769–1832) mempunyai pendapat sendiri. George Cuvier adalah seorang ahli anatomi berkebangsaan Prancis. Menurutnya, perbedaan makhluk hidup itu disebabkan adanya penciptaan yang memang berbeda. Cuvier menyatakan bahwa makhluk hidup itu hadir sesaat, lenyap oleh malapetaka, kemudian tercipta lagi makhluk hidup lain. Teori ini dikenal dengan katastropisme. Teori ini jelas- jelas menentang adanya evolusi makhluk hidup. Darwin menyikapi perbedaan fosil itu dengan pernyataan lain. Berdasarkan kajian fosil, Darwin berpendapat bahwa perubahan bentuk disesuaikan dengan lapisan bumi yang lebih muda. Oleh karena itu, fosil yang ditemukan pada lapisan bumi yang muda berbeda dengan fosil yang ditemukan pada lapisan bumi yang lebih tua. Berdasarkan kajian itu, diyakini pula bahwa makhluk hidup berkembang dari primitif (sederhana) menuju ke maju (kompleks).

Menurut teori Evolusi, spesies yang ada sebelumnya lambat laun berubah menjadi spesies lain, melalui proses perubahan sedikit demi sedikit dalam jangka waktu jutaan tahun. Dengan demikian, dapat diartikan bahwa Amphibia dapat berasal dari ikan. Selanjutnya, Amphibia akan berevolusi menjadi Reptilia dan Reptilia berevolusi menjadi burung. Berdasarkan anggapan ini seharusnya akan ditemukan hewan-hewan transisi atau makhluk transisi.

Sayangnya makhluk hidup peralihan ini belum pernah diketemukan fosilnya hingga saat ini. Beberapa fosil makhluk hidup yang telah ditemukan pun masih sulit diidentifikasi. Salah satu kendalanya karena pada umumnya fosil itu ditemukan tidak dalam keadaan utuh.

Berita menggembirakan datang dari dua orang ilmuwan Amerika, yaitu Marsh dan Osborn. Kedua ilmuwan itu berhasil menemukan fosil kuda dalam keadaan utuh dan berasal pada setiap zaman geologi. Dengan mempelajari fosil-fosil kuda itu, mereka mengambil kesimpulan bahwa kuda telah mengalami evolusi, dari nenek moyangnya Eohippus yang sebesar kucing. Bagaimanakah bentuk evolusi kuda itu? Marilah kita pelajari dalam gambar berikut.

Berdasarkan Gambar di atas dapat diamati adanya perubahan sebagai berikut.

1. Ukuran tubuh semakin besar, dari yang semula sebesar kucing sekarang menjadi sebesar kuda.
2. Kepala semakin besar dan jarak antara mulut dengan mata semakin jauh.
3. Leher semakin panjang.
4. Geraham depan dan belakang semakin besar, berlapis email, dan bentuknya makin sesuai untuk memakan rerumputan.
5. Kaki depan dan belakang semakin panjang, gerakan semakin lincah, larinya semakin cepat, tetapi rotasi tubuh semakin berkurang.
6. Jari kuku dari lima jari menjadi satu jari, bentuknya semakin panjang, jari kedua dan keempat mengalami kemunduran sehingga menjadi organ yang tidak berfungsi lagi (rudimenter).

2. Homologi

Perhatikan kedua tangan Anda. Bandingkan kedua tangan Anda dengan kaki depan kuda. Apakah Anda melihat adanya suatu kesamaan? Dilihat dari fungsinya, tangan kita berbeda dengan kaki depan kuda. Tangan kita mempunyai banyak fungsi, di antaranya untuk bergerak (memanjat, merangkak), menulis, mengambil makanan dan minuman, serta masih banyak lagi kegiatan yang dapat dilakukan tangan. Sementara itu, kaki depan kuda merupakan alat gerak. Perbedaan fungsi itu sangat terkait dengan faktor adaptasi makhluk hidup tersebut terhadap lingkungannya. Namun demikian, secara struktural tangan manusia dengan kaki depan kuda sama. Kondisi organ yang demikian disebut homolog, sedangkan peristiwanya dikenal dengan homologi. Contoh organ homolog lainnya adalah antara kaki depan anjing dengan sayap burung, kaki depan buaya dengan sirip dada ikan paus, dan sebagainya. Perhatikan homolog organ pada tangan manusia, kaki depan kucing (mamalia), sirip paus, dan sayap kelelawar.

Homologi pada alat gerak beberapa Vertebrata Homologi dipercaya sangat erat kaitannya dengan evolusi makhluk hidup. Menurut teori Evolusi setiap jenis makhluk hidup berasal dari nenek moyang sama yang kemudian mengalami evolusi menjadi spesies baru. Berdasarkan pernyataan tersebut maka dapat disimpulkan bahwa makin banyak kemiripan organ (homolog) antarspesies, makin dekat pula hubungan kekerabatan di antara spesies tersebut.

Lawan dari homologi adalah analogi. Analogi adalah dua organ tubuh yang memiliki fungsi sama, tetapi asal usulnya berbeda. Misalnya antara sayap burung dengan sayap kupu-kupu. Menurut

kaum evolusionis, analogi menunjukkan bahwa makhluk hidup mengalami evolusi konvergen. Evolusi ini hanya menghasilkan variasi di antara makhluk hidup, tidak menyebabkan terbentuknya spesies baru.

3. Embriologi Perbandingan

Penganut teori Evolusi mengadakan kajian embriologis pada beberapa makhluk hidup untuk merunut adanya hubungan kekerabatan antarspesies makhluk hidup. Jika teori Evolusi benar maka pada kajian embriologi akan terdapat tahap-tahap per- kembangan embrio yang sama pada semua makhluk hidup.

Berkaitan dengan hal ini, pada akhir abad ke-19 seorang ahli biologi evolusionis, Ernest Haeckel mengemukakan teori Rekapitulasi. Teori ini menyatakan bahwa embrio-embrio mengulangi proses evolusi yang telah dialami nenek moyangnya.

Menurut Haeckel selama masa perkembangan dalam rahim ibu, embrio manusia awalnya menunjukkan karakteristik ikan, kemudian karakteristik reptil, dan akhirnya karakteristik manusia. Istilah rekapitulasi merupakan singkatan dari pernyataan ontogeni merekapitulasi filogeni. Ontogeni adalah tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan embrio, sedangkan filogeni adalah hubungan kekerabatan hewan menurut perjalanan evolusi (yang biasa digambarkan dalam bentuk diagram pohon beserta cabang-cabangnya).

4. Organ-Organ Peninggalan (Organ Vestigial)

Gagasan organ vestigial pertama kali dikemukakan seabad yang lalu. Pendapat itu menyatakan bahwa pada tubuh beberapa jenis makhluk hidup terdapat sejumlah organ-organ yang tidak fungsional. Organ-organ ini diwarisi dari nenek moyang mereka dan perlahan-lahan menjadi peninggalan karena tidak digunakan. R. Weidersheim, seorang ahli anatomi berkebangsaan Jerman, pada tahun 1895 mencatat kira-kira ada 100 organ peninggalan pada tubuh makhluk hidup. Beberapa organ peninggalan yang dijumpai pada tubuh manusia misalnya otot penggerak telinga, usus buntu, dan tulang ekor.

Sejarah Munculnya Teori Evolusi

Pada dasarnya teori evolusi muncul sebagai salah satu jalan untuk mencari tahu asal mula makhluk hidup. Salah satu tokoh pencetus evolusi adalah Darwin. Berikut akan dibahas mengenai sejarah munculnya teori evolusi tersebut.

Selama lima tahun Darwin menjelajahi beberapa belahan dunia. Di dalam perjalanannya itu, Darwin sangat takjub dengan adanya beragam spesies burung finch dan kura-kura raksasa di Kepulauan Galapagos (suatu kepulauan terletak di sebelah barat daratan Amerika Selatan). Burung-burung tersebut memiliki kemiripan satu sama lain, hanya paruhnya yang berbeda. Menurut dugaan Darwin, variasi pada paruh burung-burung itu disebabkan oleh proses adaptasi habitat. Ketakjuban terhadap burung-burung finch inilah yang mendasari Darwin mengemukakan teori Evolusi.

Variasi paruh sepuluh burung finch (pipit) yang ditemukan Darwin di Pulau Santa Cruz (salah satu pulau di Kepulauan Galapagos)

Pada gambar di atas tampak bahwa terdapat berbagai jenis burung finch. Menurut Darwin, burung finch yang terdapat di Kepulauan Galapagos semula berasal dari satu spesies burung finch pemakan biji yang terdapat di daratan Amerika Selatan. Burung-burung itu bermigrasi karena faktor makanan. Selama bermigrasi burung-burung itu terdampar di tempat yang berbeda-beda. Burung-burung tersebut harus mencari makanan, terutama biji-bijian seperti di daerah asalnya agar dapat bertahan hidup. Sementara itu, beberapa burung finch mencoba mencari jenis makanan lain, seperti serangga, madu, kaktus, dan buah. Akibat proses adaptasi terhadap variasi jenis makanan inilah burung-burung finch itu akhirnya mempunyai bentuk paruh yang bervariasi. Burung finch pemakan serangga memiliki paruh tebal, lurus, dan berlidah pendek. Sementara burung finch pemakan kaktus mempunyai paruh lurus dan agak panjang. Selain burung-burung finch, Darwin juga mengamati kura-kura raksasa di Kepulauan Galapagos.

Darwin melihat adanya dua jenis kura-kura yang sangat berbeda pada kepulauan itu. Kura-kura Galapagos berukuran besar dengan tipe cangkang yang melengkung seperti kubah. Kura-kura ini ditemukan pada habitat basah. Sementara itu, di kepulauan lain yang habitatnya kering, ditemukan kura-kura berukuran kecil dengan cangkang berbentuk pelana. Menurut Darwin, penyebabnya adalah adanya perbedaan habitat. Dari sini, pemikiran Darwin mengenai variasi makhluk hidup mulai berkembang.

Fenomena burung finch dan kura-kura Galapagos tersebut menimbulkan gagasan Darwin dan menyatakan bahwa individu-individu yang beradaptasi pada habitat mereka dengan baik akan mewariskan sifat-sifat mereka yang unggul kepada generasi berikutnya. Lebih jauh Darwin menyatakan bahwa sifat-sifat unggul atau menguntungkan ini lama-lama terakumulasi dan mengubah populasi menjadi spesies yang sama sekali berbeda dengan nenek moyangnya. Berdasarkan hal ini pula Darwin menganggap manusia merupakan spesies paling maju. Melalui mekanisme ini pula spesies baru akan terbentuk. Oleh Darwin, mekanisme ini dinamakan evolusi melalui seleksi alam dan mempublikasikan pandangannya tersebut dalam bukunya yang berjudul The Origin of Species, By Means of Natural Selection pada tahun 1859.

Darwin banyak mempelajari buku-buku karya ilmuwan lain untuk memperkuat hipotesisnya. Buku-buku tersebut di antaranya buku Principles of Geology karya Charles Lyell (1797–1875) yang terbit pada tahun 1830 dan buku The Principles of Population karya Thomas Malthus yang terbit pada tahun 1798.

Berdasarkan tulisan Charles Lyell, Darwin mendapat masukan bahwa bumi mengalami perubahan terus-menerus, sehingga hal ini menyebabkan adanya variasi karena pengaruh alam. Sementara itu dalam tulisan Malthus, dikatakan bahwa populasi tumbuhan dan hewan (termasuk manusia) cenderung mengalami peningkatan secara geometri, sedangkan persediaan pangan cenderung meningkat secara aritmatis. Keadaan ini mengakibatkan pangan yang tersedia lebih sedikit daripada yang membutuhkan. Akibatnya, terjadilah perebutan makanan di antara makhluk hidup yang memiliki jenis makanan sama. Berdasarkan pandangan tersebut, Darwin menyimpulkan adanya seleksi alam berdasarkan ketersediaan pangan. Di samping itu, ada juga seleksi alam berdasarkan kondisi habitat, iklim, dan lain-lain. Makhluk hidup yang memenangkan persaingan dapat melangsungkan kehidupannya. Sebaliknya, yang kalah dalam persaingan akan mengalami kepunahan.

Sebelum mempublikasikan pendapatnya, Darwin mendapat dukungan pula dari ilmuwan Inggris yaitu Alfred Russel Wallace (1823–1913). Wallace mengirimkan makalahnya kepada Darwin dari Malaysia. Dalam makalahnya, Wallace juga membahas tentang evolusi oleh seleksi alam. Akan tetapi, teori Wallace ini berkembang tanpa terpengaruh oleh Darwin. Artinya, kedua ilmuwan itu mengemukakan pendapat yang sama, yaitu adanya evolusi oleh seleksi alam. Seperti halnya Darwin, teori Wallace ini dipengaruhi juga oleh makalah Malthus yang diterbitkan tahun 1798 (The Principles of Population).

Sebenarnya hipotesis Darwin tentang evolusi terilhami oleh pernyataan ahli biologi Prancis yaitu J.B. de Lamarck (1744–1829). Lamarck mengajukan teori Evolusi jauh sebelum Darwin mengemukakan tentang teori Evolusinya. Lamarck mengemukakan teorinya yang dikenal dengan paham ”digunakan dan tidak digunakan”, dalam bentuk postulat sebagai berikut.

1. Semua organisme mempunyai kemampuan menjadi organisme yang lebih kompleks.
2. Organisme dapat berubah sebagai respon terhadap lingkungan.
3. Organ tubuh makhluk hidup yang sering digunakan akan berkembang terus, sedangkan organ yang tidak sering digunakan akan mengalami atropi (penyusutan) dan bahkan mereduksi (hilang).

Selain itu, menurut Lamarck, makhluk hidup mewariskan sifat-sifat yang diperoleh selama hidupnya dari satu generasi ke generasi berikutnya sehingga terjadilah evolusi.

Leher jerapah bertambah panjang karena digunakan untuk menjangkau dahan yang lebih tinggi

Menurut Lamarck, jerapah berevolusi dari binatang sejenis antelop. Perubahan mulai terjadi ketika binatang-binatang itu memanjangkan lehernya sedikit demi sedikit dan dari generasi ke generasi untuk meraih dedaunan yang lebih tinggi sebagai makanannya. Akhirnya binatang itu memiliki leher panjang seperti yang kita lihat pada leher jerapah saat ini. Namun, teori Evolusi Lamarck ternyata tidak benar karena sifat yang diperoleh setelah lahir tidak dapat diwariskan kepada keturunannya. Darwin menggunakan hipotesis tentang “pewarisan sifat-sifat yang diperoleh” sebagai faktor yang menyebabkan makhluk hidup berevolusi.

Secara ringkas teori Evolusi yang dikemukakan Darwin memuat dua hal pokok berikut.

1. Spesies yang berkembang sekarang berasal dari spesies-spesies yang hidup pada masa lampau.
2. Evolusi terjadi melalui seleksi alam.

Sistem Pencernaan pada Hewan Memamah Biak

Hewan memamah biak (Ruminansia) adalah hewan herbivora murni, misalnya sapi, kerbau, dan kambing. Disebut hewan memamah biak karena memamah atau mengunyah makanannya sebanyak dua fase. Pertama saat makanan tersebut masuk ke mulut. Makanan tersebut tidak dikunyah hingga halus dan terus ditelan. Selang beberapa waktu makanan tersebut dikeluarkan kembali ke mulut untuk dikunyah sampai halus. Makanan hewan memamah biak berupa rumput atau tumbuhan. Sel tumbuhan tersusun dari bahan selulosa yang sulit dicerna. Oleh karena jenis makanan tersebut, sistem pencernaan pada hewan memamah biak mempunyai sistem dengan struktur khusus yang berbeda dengan hewan karnivora dan omnivora. Perhatikan Gambar berikut ini.

Perbandingan saluran pencernaan hewan karnivora dan herbivora

Saluran pencernaan hewan memamah biak terdiri atas organ-organ berikut.

1. Rongga Mulut (Cavum Oris)
Gigi yang terdapat dalam rongga mulut berbeda dengan mamalia lain dalam hal berikut.

1. Gigi seri (insisivus) mempunyai bentuk yang sesuai untuk menjepit makanan berupa tetumbuhan seperti rumput.
2. Gigi taring (caninus) tidak berkembang.
3. Gigi geraham belakang (molare) berbentuk datar dan lebar.
4. Premolar (gigi graham depan berganti)

Makanan yang direnggut dengan bantuan lidah secara cepat dikunyah dan dicampur dengan air liur dalam mulut, kemudian ditelan masuk ke dalam lambung melalui esofagus.

2. Kerongkongan (Esofagus)
Esofagus merupakan saluran penghubung antara rongga mulut dengan lambung. Di sini tidak terjadi proses pencernaan. Esofagus pada sapi sangat pendek dan lebar, serta lebih mampu membesar (berdilatasi). Esofagus berdinding tipis dan panjang- nya bervariasi, diperkirakan sekitar 5 cm.

3. Lambung
Lambung mempunyai peranan penting untuk menyimpan makanan sementara yang akan dikunyah kembali (kedua kali). Selain itu, pada lambung juga terjadi proses pembusukan dan peragian.

Lambung Ruminansia terdiri atas empat ruangan, yaitu:

a. rumen (perut besar/perut urat daging),
b. retikulum (perut jala),
c. omasum (perut buku),
d. abomasum (perut kelenjar/perut masam).

Lambung hewan memamah biak

Ukuran ruangan tersebut bervariasi sesuai dengan umur dan makanan alamiahnya. Kapasitas rumen 80%, retikulum 5%, omasum 7–8%, dan abomasum 7–8%.

Mula-mula makanan masuk ke dalam rumen. Makanan yang masuk ke lambung ini telah bercampur dengan ludah yang bersifat alkali sehingga memberi suasana basa dengan pH ± 8,5.

Selanjutnya, dalam lambung sapi berlangsung proses pencernaan sebagai berikut.

a. Rumen

Rumen berfungsi sebagai gudang sementara bagi makanan yang ditelan. Setelah rumen cukup terisi makanan, sapi beristirahat. Di dalam rumen terdapat populasi bakteri dan Protozoa. Mikroorganisme tersebut menghasilkan enzim yang menguraikan polisakarida, misalnya enzim: hidrolase, amilase, oligosakharase, glikosidase, dan enzim selulase yang berfungsi untuk menguraikan selulosa. Selain itu juga terdapat enzim yang menguraikan protein, yaitu enzim proteolitik; dan enzim pencerna lemak.

b. Retikulum

Di dalam retikulum makanan diaduk-aduk kemudian dicampur dengan enzim yang dihasilkan oleh bakteri yang ada, hingga akhirnya menjadi gumpalan-gumpalan yang masih kasar (bolus). Pengadukan dilakukan oleh kontraksi otot dinding retikulum. Kemudian, gumpalan makanan tersebut didorong kembali ke mulut untuk dikunyah lebih sempurna (dimamah kedua kali), sambil beristirahat. Setelah itu, gumpalan makanan ditelan lagi masuk ke omasum melewati rumen dan retikulum.

c. Omasum

Saluran pencernaan Ruminansia (memamah biak)

Di dalam omasum terdapat kelenjar yang memproduksi enzim yang akan bercampur dengan bolus. Makanan dijadikan lebih halus lagi di omasum. Kadar air dari gumpalan makanan dikurangi (terjadi absorpsi air), kemudian gumpalan makanan diteruskan keabomasum.

d. Abomasum

Di dalam abomasum makanan dicernakan lagi dengan bantuan enzim dan asam klorida. Abomasum merupakan perut yang sebenarnya, karena di sini terjadi pencernaan sebenarnya secara kimiawi oleh enzim-enzim pencernaan. Enzim yang dikeluarkan oleh dinding abomasum sama dengan yang terdapat pada lambung mamalia lain. Misalnya, enzim pepsin merombak protein menjadi asam amino.

Penjelasan mekanisme pencernaan ruminansia secara singkat:
1. makanan (rumput/daun)
2. mulut
3. esofagus
4. rumen
5. retikulum
6. mulut
7. omasum
8. abomasum
9. usus halus
10. sekum (usus buntu)
11. usus besar
12. rektum
13. anus

Makanan Sehat, Bergizi, dan Seimbang

Makanan sehat, bergizi, dan seimbang harus kita perhatikan dalam kehidupan sehari-hari. Zat makanan disebut juga biomolekul karena merupakan senyawa atau molekul kimia yang dibutuhkan untuk dapat hidup dengan baik (bio = hidup; molekul = senyawa). Zat makanan tersebut dapat dikelompokkan menurut jumlah yang dibutuhkan oleh makhluk hidup yaitu zat makanan makro dan zat makanan mikro. Zat makanan makro, yaitu zat makanan yang diperlukan tubuh dalam jumlah besar, antara lain berupa karbohidrat, protein, lemak, dan air. Zat makanan mikro, yaitu zat makanan yang diperlukan tubuh dalam jumlah sedikit, antara lain berupa vitamin dan mineral.

1. Karbohidrat (Hidrat Arang)

Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi bagi tubuh antara lain sebagai berikut.

1. Sumber energi utama dan tidak dapat diganti dengan sumber energi yang lain pada beberapa organ, yaitu otak, lensa mata, dan sel saraf.
2. Menjaga keseimbangan asam dan basa dalam tubuh.
3. Membantu proses penyerapan kalsium.
4. Bahan pembentuk senyawa kimia yang lain, misalnya lemak dan protein.
5. Berperan penting dalam penurunan sifat, misalnya karbohidrat dengan atom C lima buah merupakan komponen asam nukleat (DNA, RNA).

Makanan Sumber Karbohidrat

Jika diuraikan, ternyata karbohidrat hanya terdiri dari tiga unsur, yaitu karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Senyawa yang termasuk karbohidrat sangat banyak mulai dari senyawa sederhana hingga senyawa dengan berat molekul 500.000 atau lebih. Karbohidrat mempunyai fungsi yang sangat penting yaitu sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Dengan mengonsumsi karbohidrat yang cukup. manusia dapat memperoleh energi untuk melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan karbohidrat maka kita harus mengonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat.

Di dalam tubuh, karbohidrat disimpan  dalam dua bentuk, yaitu tersimpan dalam otot dan hati berupa glikogen dan tersimpan dalam darah berupa glukosa. Untuk menjadi dua bentukan seperti itu, karbohidrat melalui serangkaian proses metabolisme dalam tubuh.

Macam-macam Karbohidrat

Monosakarida
Merupakan golongan gula sederhana yang memiliki satu gugus gula. Golongan ini memiliki karakteristik mudah larut dalam air dan terasa manis. Monosakarida terdiri atas glukosa, fruktosa, dan galaktosa

Disakarida
Merupakan golongan gula majemuk, yang memiliki dua gugus gula. Golongan ini memiliki karakteristik sama seperti pada monosakarida. Disakarida terdiri atas dua monosakarida.

Polisakarida
Merupakan golongan gula majemuk yang memiliki lebih dari sepuluh gugusan gula. Golongan ini memiliki karakteristik tidak terasa manis, tidak dapat larut dalam air, tetapi larut dalam koloid dan tidak dapat melewati membran semipermiabel.

Apabila kita mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, maka karbohidrat akan masuk dalam sistem pencernaan dan akhirnya sampai pada usus halus sehingga terjadi penyerapan karbohidrat. Selanjutnya, karbohidrat masuk ke dalam aliran darah dalam bentuk glukosa (B), kemudian melalui vena porta glukosa dibawa ke hati dan diubah menjadi glikogen (C). Pembentukan glikogen ini terbatas, sehingga kelebihan glukosa akan diubah menjadi asam lemak yang akan disimpan di dalam jaringan lemak (D). Dari peristiwa ini kita dapat menjelaskan, penyebab seseorang yang kelebihan karbohidrat menjadi gemuk. Glukosa dapat diubah menjadi glikogen dengan bantuan hormon insulin. Pada kasus seseorang kekurangan hormon insulin, maka proses pembentukan glikogen menjadi glukosa terhambat, akibatnya kadar glukosa dalam darah meningkat dan inilah yang mengakibatkan seseorang menderita penyakit diabetes melitus.

Glikogen juga dapat diubah menjadi glukosa apabila dibutuhkan dengan adanya hormon adrenalin. Melalui proses glikolisis dan rangkaian proses kimiawi, maka glukosa dan glikogen akan diubah menjadi asam piruvat (E) dan kemudian melalui proses siklis masuk siklus krebs menghasilkan karbon dioksida dan air kemudian melepaskan energi berupa ATP. Proses ini berlangsung dengan dibantu enzim sitokrom (F). Asam piruvat tidak semuanya masuk dalam siklus krebs, sebagian lagi diubah menjadi asam laktat yang disimpan di dalam jaringan otot. Inilah yang menyebabkan pegal dan lelah pada otot kita (G). Dari jaringan otot, asam laktat ini akan diangkut oleh darah menuju hati dan diubah menjadi asam piruvat, kemudian diubah kedalam bentuk glikogen kembali (H).

2. Protein

Tahu, tempe, atau kedelai merupakan makanan yang banyak mengandung protein Protein merupakan senyawa organik kompleks yang terdiri atas unsur C, H, O dan kadang-kadang mengandung unsur S dan P (belerang dan fosfor).

Protein hewani antara lain berasal dari ikan, susu, daging, telur dan lain-lain, sedangkan protein nabati diperoleh dari biji-bijian, kacang-kacangan, dan juga sayuran. Protein hewani lebih baik daripada protein nabati karena mengandung asam-asam amino esensial yang lengkap, baik macam dan jumlahnya, sehingga disebut protein yang sempurna. Protein nabati kurang sempurna karena walaupun mengandung asam amino esensial yang lengkap tetapi jumlahnya sedikit, sehingga jumlahnya tidak dapat mencukupi untuk proses pertumbuhan tubuh.

Protein sangat dibutuhkan oleh tubuh, tetapi kebutuhannya berbedabeda untuk masing-masing orang. Hal ini tergantung dari usia, berat badan, jenis kelamin, wanita hamil, kondisi kesehatan, iklim, dan lain-lain.

Pada dasarnya protein memiliki fungsi di dalam tubuh, antara lain:

1. menghasilkan energi dan kalori, kalori yang dihasilkan dari protein, yaitu setiap 1 gram menghasilkan 4,1 kalori;
2. sebagai unsur pembangun jaringan yang rusak;
3. untuk membantu pertumbuhan tubuh;
4. sebagai sistem buffer, artinya dapat menjaga keseimbangan asam dan basa;
5. dapat membentuk enzim, hormon, dan pigmen;
6. membantu proses metabolisme tubuh.

Unsur-unsur protein meliputi asam amino. Ada dua macam asam amino, yaitu sebagai berikut.
a. Asam Amino Esensial
Asam amino esensial tidak dapat dibuat sendiri oleh tubuh, sehingga dapat dicukupi dari makanan yang kita makan. Ada 10 macam asam amino esensial, antara lain: isoleusin, leusin, lisin, metionin, valin, treolin, fenilalanin, triptofan, histidin dan arginin. Arginin dan histidin esensial terutama dibutuhkan pada masa anak-anak.

b. Asam Amino Non-Esensial
Asam amino ini dapat dibuat sendiri oleh tubuh. Golongan ini terdiri atas 11 asam amino, antara lain alanin, asparagin, asam aspartat, sistin, asam glutamat, sistein, glisin, glutamin, serin, prolin, dan tirosin.

Kekurangan protein pun tidak baik bagi tubuh. Gangguan kekurangan protein biasanya terjadi bersamaan dengan kekurangan karbohidrat. Gangguan tersebut dinamakan busung lapar atau Hunger Oedema (HO). Ada dua bentuk busung, yaitu kwashiorkor dan marasmus.


3. Glukosa
Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan.

Glukosa dan fruktosa diikat secara kimiawi menjadi sukrosa. Pati, selulosa, dan glikogen merupakan polimer glukosa umum polisakarida). Glukosa diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen (“pati hewan”) dan sel lemak, yang menyimpannya sebagai lemak. Glikogen merupakan sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat dibutuhkan lebih banyak energi.

4. Lemak

Udara di pegunungan sangat dingin. Melihat kenyataan ini, pendaki gunung yang berpengalaman selalu membekali diri dengan makanan berlemak seperti coklat dan keju.

Lemak merupakan penghasil energi terbesar. Dalam setiap satu gram lemak yang dioksidasi akan menghasilkan ± 9,3 kalori. Fungsi lemak yang lain, adalah sebagai pelarut vitamin (A, D, E, dan K), pelindung alat-alat tubuh, penahan rasa lapar karena lemak membutuhkan waktu yang lama untuk dicerna dan sebagai penyedap makanan. Seperti halnya karbohidrat, lemak tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan kadangkala ditambah fosfor (P) serta nitrogen (N). Tidak seperti karbohidrat dan protein, lemak tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Contoh makanan yang mengandung lemak adalah daging, susu, keju, mentega, minyak, kemiri, kacang-kacangan, dan avokad.

Di dalam tubuh, lemak mengalami metabolisme. Lemak akan dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase. Proses ini berlangsung dalam saluran pencernaan. Sebelum diserap usus, asam lemak akan bereaksi dengan garam- garam empedu membentuk senyawa seperti sabun, selanjutnya senyawa seperti sabun akan diserap jonjot usus. dan akan terurai menjadi asam lemak dan garam empedu. Asam lemak tersebut akan bereaksi dengan gliserol membentuk lemak, kemudian diangkut oleh pembuluh getah bening usus menuju pembuluh getah bening dada kiri, selanjutnya ke pembuluh balik bawah selangka kiri.

Lemak dikirim dari tempat penimbunannya ke hati dalam bentuk lesitin untuk dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya gliserol akan diubah menjadi gula otot atau glikogen dan asam lemak akan diubah menjadi asetil koenzim Gangguan metabolisme berupa tertimbunnya senyawa aseton dapat menyebabkan gangguan pernapasan. Kesulitan bernapas terjadi karena meningkatnya tingkat keasaman dan jumlah CO2 yang tertimbun. Kelainan ini dinamakan asidosis.


5. Vitamin
Vitamin merupakan senyawa organik yang sangat dibutuhkan oleh tubuh, walaupun dalam jumlah yang sedikit, namun fungsinya sangat penting dan tidak dapat digantikan oleh unsur-unsur lain.
Vitamin berfungsi untuk memperlancar proses metabolisme tubuh dan tidak dapat menghasilkan energi. Di dalam tubuh, vitamin bekerja sebagai katalisator tubuh, yaitu mempercepat reaksi-reaksi kimia dalam tubuh. Menurut sifat kelarutannya, vitamin dibedakan menjadi dua.
a. Vitamin yang Larut dalam Air
Jenis vitamin ini, antara lain vitamin B dan C.
b. Vitamin yang Larut dalam Lemak
Jenis vitamin yang larut dalam lemak antara lain A, D, E, dan K.

6. Mineral
Mineral sangat dibutuhkan oleh tubuh. Defisiensi mineral dalam tubuh akan mengganggu proses metabolisme. Jenis mineral ada dua, yaitu makroelemen dan mikroelemen.

a. Makroelemen
Makroelemen merupakan mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah banyak. Unsur-unsur makroelemen, antara lain kalsium, natrium, magnesium, kalium, fosfor, klor, dan belerang.

b. Mikroelemen
Jika makroelemen merupakan mineral yang banyak dibutuhkan tubuh, maka mikroelemen merupakan mineral yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit, tetapi defisiensinya dapat mengakibatkan proses metabolisme terganggu. Unsur-unsur mikroelemen, antara lain besi, yodium, tembaga, fluor, mangan, kobalt, kromium, dan selenium.

Untuk menguji kandungan zat karbohidrat, protein, glukosa dan lemak pada makanan biasanya dilakukan penelitian. Penelitiannya adalah dengan cara meneteskan larutan lugol, larutan biuret, larutan fehling dan untuk uji lemak biasanya memakai kertas minyak.

Makanan Sehat, Bergizi, dan Seimbang

Kita telah mengenal kandungan zat-zat gizi dalam makanan. Makanan kita sehari-hari dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok berikut.

1. Makanan yang mengandung banyak karbohidrat nabati, terdapat dalam sumber makanan pokok, misalnya beras, jagung, dan gandum.
2. Makanan yang mengandung banyak garam mineral terdapat dalam sayur mayur, misalnya kubis, wortel, kacang panjang, dan tomat.
3. Makanan yang mengandung banyak protein terdapat dalam lauk pauk, misalnya protein dari tumbuhan: tahu dan tempe; atau protein dari hewan: daging dan ikan.
4. Makanan yang mengandung banyak vitamin dan sifatnya menyegarkan, terdapat dalam buah-buahan. 

Makanan yang terdiri atas sumber makanan pokok, sayur mayur, lauk pauk, dan buah-buahan dinamakan makanan 4 sehat dan akan menjadi 5 sempurna jika ditambahkan susu. Susunan menu makanan yang seimbang terdiri dari 50% karbohidrat, 10% lemak, 10% protein hewan, air, serta sejumlah kecil vitamin dan mineral. Jumlah zat gizi makanan yang diperlukan manusia agar tetap sehat berbeda-beda tergantung pada banyak faktor, di antaranya ditentukan oleh umur, berat badan, tingkat kesehatan, jenis kelamin, aktivitas yang dilakukan, serta iklim lingkungan.

Kita telah memahami tentang zat-zat makanan yang diperlukan tubuh beserta fungsinya. Zat-zat makanan itu harus masuk tubuh dalam jumlah cukup agar tubuh kita tetap sehat dan dapat melakukan aktivitas dengan baik. Menu makanan kita sehari-hari harus bergizi dan seimbang. Sebenarnya tidak terlalu sulit menerapkan pola makan yang sehat dan juga tidak harus mengeluarkan biaya mahal. Perhatikan beberapa tips berikut.

a. Pilihlah Bahan Makanan yang Masih Alami

Proses pengolahan, misalnya pengawetan seringkali mengakibatkan menurunnya nilai gizi. Riset telah membuktikan bahwa zat gizi, nutrisi, dan antioksidan dari bahan pangan alami lebih baik kualitasnya dibanding bahan pangan olahan maupun makanan suplemen.

b. Hindari Konsumsi Makanan Instan yang Berlebihan

Makanan instan hanya mengandung zat gizi tertentu. Umumnya makanan instan mengandung zat penghasil tenaga dalam jumlah besar dan zat gizi yang lain hanya sedikit atau bahkan tidak ada.

c. Susunlah Makanan Secara Bervariasi

Variasikanlah menu makanan dengan berbagai makanan. Setiap bahan makanan mengandung zat gizi yang berbeda- beda dan jumlahnya juga tertentu. Menu makanan yang bervariasi akan mencegah terjadinya kekurangan atau kelebihan zat gizi tertentu.

d. Gunakan Suplemen Mineral dan Vitamin Seperlunya Saja

Penggunaan suplemen mineral dan vitamin harus sesuai dengan dosis yang dianjurkan. Apabila dikonsumsi melebihi dosis dapat berbahaya bagi tubuh. Misalnya saja, seseorang yang minum tablet suplemen kalsium (Ca) dalam dosis tinggi. Bila dikonsumsi terus-menerus dalam waktu lama maka akan terjadi penimbunan Ca dalam jumlah besar dan akan mengalami defisiensi Mg, Zn, dan Fe.

e. Makanlah Secukupnya

Kekurangan zat gizi karena makan terlalu sedikit tentu akan mengganggu metabolisme sehari-hari. Sebaliknya, makan terlalu banyak akan mengakibatkan penimbunan di dalam tubuh sehingga terjadi kegemukan atau peningkatan kadar zat-zat tertentu. Keadaan ini akan membebani kerja hati, jantung, dan ginjal.

f. Makanlah Secara Teratur

Mengatur masukan makanan ke dalam tubuh sangatlah penting. Jadwal makan yang tidak teratur dapat mengakibat- kan sakit mag karena adanya iritasi pada saluran pencernaan. Makan secukupnya secara teratur lebih menyehatkan daripada sekali makan dalam jumlah yang banyak. Kebiasaan makan secukupnya dan teratur dapat menjaga kadar gula darah agar tidak naik/turun secara drastis. Dalam kondisi tersebut, pankreas akan menghasilkan insulin dalam jumlah yang relatif stabil.

Setelah Anda memahami tips-tips pola makan sehat, faktor kebersihan makanan juga perlu diperhatikan. Makanan yang bersih berarti terbebas dari kotoran dan kuman penyakit. Perlu diperhatikan kebersihan pada tahap penyiapan bahan, saat memasak, dan saat penyajiannya. Hal ini bertujuan untuk mewujudkan makanan yang bersih.