PERANGKAP DALAM PENGAJARAN EVOLUSI: DARWIN, FINCH, SEJARAH

PERANGKAP DALAM PENGAJARAN EVOLUSI: DARWIN, FINCH, SEJARAH

Joseph Schwab, yang membantu mengembangkan Biological Science Curriculum Study (BSCS), berpendapat bahwa kita perlu tahu sejarah teori-teori, bukan hanya teori atau fakta, untuk memahami bahwa teori-teori ilmiah berkembang (Schwab 1978). Mengetahui sedikit tentang sejarah sebuah teori membantu kita lebih menyadari peran penyelidikan dalam pembentukanpengetahuan sains, daripada melihat sains sebagai sekumpulan fakta yang perlu dipelajari. Pemahaman seperti itu membuat seseorang lebih kecil kemungkinannya untuk menerima penjelasan sederhana tentang teori dan lebih cenderung untuk menghargai bahwa bisa jadi ada argumen yang berseberangan tentang mekanisme teori bahkan ketika teori tersebut luas diterima. Salah satu teori tersebut adalah evolusi.

APA GUNANYA MENGETAHUI SEJARAH?,

Saya sedang duduk di kelas biologi, mengamati para siswa yang sedang melakukan simulasi seleksi alam yang disebut “Paruh Burung Finch”. Ini menuntut kegiatan laboratorium bagi para siswa yang mempelajari lingkungan hidup (sebuah pelajaran biologi) dengan menggunakan alat-alat seperti tang hidung-panjang, sumpit dan jepit jemuran sebagai analogi untuk jenis-jenis paruh finch (gelatik). Finch adalah burung tengger kecil yang termasuk dalam ordo burung Passeriformes (kata Latin untuk burung gereja). Burung finch, yang menjadi patokan kegiatan simulasi ini, berasal dari Kepulauan Galapagos, sebuah kepulauan kecil di Samudera Pasifik yang terletak di khatulistiwa sekitar 600 mil di barat Amerika Selatan. Charles Darwin membuat terkenal Kepulauan Galapagos, dan hewan-hewan yang tinggal di sana, dalam bukunya, terutama The Voyage of the Beagle dan The Origin of Species ([1845] 2003), di mana ia mengajukan pandangan tentang evolusi oleh seleksi alam sebagai mekanisme pembentukan spesies makhluk hidup yang baru. Darwin berusaha keras, seperti halnya kita pada masa kini, untuk mendefinisikan seperti apa tepatnya spesies itu, dan ia tidak menggunakan ide yang dikembangkan orang di kemudian tentang spesies tersendiri sebagai “kelompok yang tidak berketurunan-silang” yang terpisah oleh keturunan atau lingkungan (Coyne 1994). Alih-alih Darwin berujar, “Belum ada definisi yang memuaskan seluruh naturalis; namun setiap naturalis tahu dengan samar-samar apa yang dimaksudkan olehnya ketika ia berbicara tentang spesies”(Darwin [1845]2003, 572).

 

BAGAlMANA CARA KERJA SIMUlASl?

SimuIasi ini memerlukan tiga item, masing-masing alat mewakili paruh finch yang berbeda. Untuk memuIai, setiap siswa memprediksi patensi alat-alatnya untuk mengambil biji-biji kecil dari piring besar. Alat-alat itu secara acak dipilih karena “evolusi itu acak dan karena itu penetapan paruh pun acak”. Namun, struktur paruh pada anak turun tidak acak melainkan didasarkan atas keturunan lantaran setiap finch mewarisi gen struktur paruh dari orang tuanya. Simulasinya mencakup tiga putaran.

Setiap putaran secara efektif mengajukan pertanyaan “Bagaimana bentuk paruh tertentu mempengaruhi daya saing finch?”. Hanya jumlah biji yang terkumpul menjadi ukuran “kelangsungan hidup. ” Di tengah aktivitas, guru disarankan untuk memastikan bahwa keempat belas spesies burung finch Darwin berbeda satu dari yang lain dari segi ukuran tubuh dan/atau ukuran dan bentuk paruh, menyiratkan bahwa spesies finch mudah di kenali. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa spesies ini tidaklah seberbeda seperti yang tersedia oleh informasi dengan klaim simulasi ini dan bahwa spesies finch tertentu bisa sangat sulit untuk diidentifikasi kecuali pulau asal finch dikumpulkan atau diamati diketahui keberadaannya (Grant 1986)

Mengamati simulasi ini memunculkan beragam pertanyaan : sejuh mana sentralitas finch Darwin bagi perkembangan teori evolusi dia dan mekanismenya, yakni alam? Apa yang diimplikasikan oleh simulasi ini tentang alam, dan apakah implikasi ini didukung oleh catatan sejarah? Apakah ada sumber sejarah untuk perangkat analogi yang menjadi landasan simulasi ini? Seberapa murnikah latihan ini untuk memahami penelitian?

 

MEMULAI DARI AWAL

Tempat pertama untuk mencari catatan tentang peran finch Darwin di dalam pemikiran Darwin adalah dalam karya-karya terbitannya, terutama The Voyage of Beagle dan The Origin of Species.  Edisi Voyage yang saya miliki adalah terbitan tahun 1845, sembilan tahun setelah Darwin kembali ke Inggris setelah perjalanannya lima tahun keliling dunia.

Darwin pada awalnya diangkat sebagai pendamping untuk kapten Beagle, Robert Fitzroy, yang menginginkan seorang sahabat dengan latar belakang sosial yang sama sebagai teman mengobrol sehingga ia tidak akan gila dan bunuh diri sebagaimana kapten yang sebelumnya (Larson 2001). Darwin baru saja menyelesaikan studinya di Universitas Cambridge tapi belum punya rencana untuk segera bekerja (Sis 2003). Dalam perjalanan panjang ketika Beagle merampungkan tugasnya mensurvei Amerika Selatan untuk Angkatan Laut Inggris, Darwin membuat pengamatan ekstensif atas tempat-tempat yang dikunjungi, termasuk Kepulauan Galapagos, yang saat ini menjadi bagian dari wilayah Ekuador. Ketika Darwin dan Beagle mengunjungi Kepulauan Galapagos pada 1835, ia mencatat kemunculan permukiman manusia karena sebelumnya tidak ada manusia yang tinggal di sana. Dewasa ini sejumlah kota mendukung industri pariwisata dan perikanan di Kepulauan Galapagos, dan pemerintah Ekuador menghadapi tantangan untuk menyelesaikan konfrontasi panas antara industri perikanan dan para penjaga taman nasional dan pelestari (Nordling 2004).

 

DARWIN DAN RAGAM KEHIDUPAN DI GALAPAGOS

Kepulauan ini merupakan dunia kecil tersendiri, atau lebih tepatnya satelit yang membayangi Amerika, dan dari sana ia didatangi oleh beberapa koloni yang tersasar, dan memperoleh karakteristik para penghuni aslinya. -Darwin ([1845] 2003, 389)

Darwin yakin bahwa semua organisme di Galapagos pada awalnya berasal dari benua Amerika. Lempeng tektonik menghasilkan sebuah mekanisme yang memunculkan Kepulauan Galapagos, yang merupakan gunung berapi yang menyiratkan bahwa -organisme asli di kepulauan tersebut pasti berasal dimassa daratan terdekat, Amerika, seperti yang dikemukakan oleh Darwin. Konsekuensi dan asal-usul burung berapi dikepulauan tersebut adalah bahwa dari sekitar 5 juta tahun yang lalu, ketika Pulau Galapagos pertama kali timbul jumlah kepulauan yang tersedia untuk finch meningkat dari waktu ke waktu seiring peningkatan serupa jumlah spesies burung finch Darwin (Grant dan Grant 2002). Meskipun finch bukan satu-satunya kelompok yang dianggap oleh Darwin aneh dan mengesankan, mereka-jelas membuatnya terpukau.

Burung-daratnya secara keseluruhan membentuk satu kelompok finch tunggal, saling terkait dalam hal struktur paruh, ekor pendek, bentuk tubuh, dan corak bulu mereka: ada tiga belas spesies. Fakta yang paling aneh adalah gradasi sempurna pada ukuran paruh di beragam spesies Geospiza. Melihat gradasi dan keragaman struktur dalam sebuah kelompok kecil burung yang berkaitan erat, kita benar-benar bisa membayangkan bahwa dari ketiadaan burung-burung di kepulauan ini pada awalnya, satu spesies telah terpilih dan mengalami modifikasi dengan hasil akhir yang berbeda-beda. (Darwin [1845] 2003, 391)

Geospiza adalah nama genus untuk finch tanah dan kaktus dari Kepulauan Galapagos yang dikenali oleh omitolog (ahli burung) James Gould (Sulloway 1982). Genus (jamak, genera) adalah tingkat klasifikasi untuk rnakhluk hidup yang lebih umum daripada spesies dan lebih spesifik daripada tingkat pokok berikutnya, keluarga, sebuah struktur hirarkis untuk menata makhluk hidup yang pada awalnya dikemukakan oleh Carl Linnaeus (1707-1778). Dalam perkataan sederhana, nama sebuah spesies disebut dalam bahasa Latin yang terdiri atas dua bagian, sehingga disebut binomial nomenclature: nama yang pertama mengidentifikasi genus, dan bagian kedua adalah nama deskriptif untuk spesies. Sebagai contoh, finch tanah berparuh-tajam disebut Geospiza dificils. Geospiza adalah nama genus, dan difficilis adalah bahasa Latin untuk sulit atau repot (mungkin mengacu kepada kesukaran dalam mengidentifikasi burung ini). Sejak abad kedelapan belas, pendekatan nomenklatur ini telah diterima sebagai cara untuk mengkomunikasikan identitas spesies tumbuhan hewan di berbagai negara dan bahasa.

Dalam kesimpulannya untuk bab tentang perjalanan Beagle ini. Darwin mengomentari mencoloknya keragaman spesies:

Beberapa pulau memiliki spesies kura-kura (sic) tersendiri, burung mocking thrush, finch dan beraneka tanaman. Spesies-spesies ini memiliki kebiasaan umum yang sama, menempati situasi yang analog dan jelas cocok untuk tempat yang sama berlandasakan ekonomi alamiah kepulauan ini yang membuat saya terpana kagum. (Darwin [1845] 2003, 409)

Penggunaan istilah “ekonomi alamiah”menarik karena hal itu menunjukan bahwa pada 1835, Darwin masih berusaha mengakurkan pemikirannya tentang evolusi dengan ide konvensional pada zaman itu. Sejak pertengahan abad ketujuh belas, para naturalis telah mengamati bahwa banyak hewan dan tanaman tingkat rendah menghasilkan banyak keturunan, tapi hampir semuanya mati sebelum mencapai usia reproduksi. Produksi keturunan yang sia-sia ini harus diakurkan dengan “Kasih Sayang Tuhan Kepada MakhlukNya -bagaimana Dia bisa membiarkan begitu banyak makhluk mati? -dan dijelaskan dalam perbandingannya dengan fakta bahwa kebanyakan populasi hewan dan tumbuhan cukup stabil. Linnaeus dalam karyanya Oeconomia Naturae (Hestmark, 2000) menyarankan bahwa masing-masing makhluk mempunyai kedudukan yang sudah menjadi jatahnya di alam, sudah ditetapkan makanan dan jangkauan atau ceruk geografisnya sendiri. Dengan demikian persaingan dengan makhluk lain terelakkan, memastikan keselarasan dan kelimpahan. Pada masa perkembangan sains alam inilah, ekonomi alamiah dan binomial nomenclature memperkuat konsep ceruk statis ini.

Teori evolusi Darwin muncul untuk membatalkan teori ekonomi alamiah. Ia dan William Wallace, yang mengkaji organisme di Semenanjung Malaya, bersama-sama mengemukakan pendapat mereka tentang teori evolusi di depan Linnaean Society pada 1858. Dalam The Origin of Species, Darwin sebagian besar mengabaikan finch dan menggunakan banyak contoh lain termasuk pembudidayaan hewan oleh manusia untuk memberikan bukti bagi teorinya. Tinggallah peneliti lain pada abad berikutnya, termasuk David Lack, Robert Bowman, dan Peter dan Rosemary Grant, yang kadang-kadang mengunjungi Kepulauan Galapagos untuk jangka waktu lama dan meneliti ratusan (mungkin ribuan) kulit finch yang beragam yang dikumpulkan oleh para pengunjung ke kepulauan ini, untuk mengembangkan teori-teori tentang pembentukan spesies finch Darwin baru. Dalam publikasi sebagian peneliti tersebut analogi alat untuk paruh finch muncul pertama kali.

 

APAKAH BUKU PElAJARAN MENGGAMBARKAN FINCH DARWIN DENGAN CARA BERBEDA?

Peter Grant, yang menulis tentang finch Darwin, berpendapat bahwa buku-buku kerap menyederhanakan kompleksitas “proses evolusi yang mereka gambarkan, ambiguitas bukti, dan perbedaan pendapat di antara ahli biologi tentang bagaimana tepatnya burung-burung ini berkembang” (1981, 653). Meskipun Grant berpendapat bahwa pengamatan Darwin tentang finch “berkontribusi secara. substansial” bagi perkembangan teori evolusi, tulisan-tulisan Darwin sendiri, terutama The Origin of Species, tidak mendukung pernyataan ini. Mungkin bukan pengamatan finch yang memberikan kepada Darwin wawasan tentang evolusi. Melainkan, ide-ide evolusi Darwin yang memberinya wawasan tentang kompleksitas kemunculan finch.

Namun, tidak ada keraguan bahwa finch (gelatik) Darwin telah menjadi terkait dengan penggambaran evolusi kontemporer, terutama dalam buku-buku pelajaran biologi SMA. Sebagai contoh, George Johnson dan Peter Raven dalam Holt Biology (2004) menyatakan bahwa Darwin “mengumpulkan 31 spesimen finch dari 3 pulau” (290), tetapi lalai menyebutkan bahwa Darwin tidak melabeli kulit finch yang dikumpulkan dengan kepulauan tempat asal finch dikumpulkan (Sulloway, 1982). Hanya pada kesudahannya ia mengakui pentingnya kemungkinan mengetahui finch mana yang berasal dari pulau mana, memberikan wawasan tentang bagaimana ide dan pengalaman saling terkait dalam penyelidikan ilmiah. Wawasan Darwin lebih lanjut diperkuat ketika Johnson dan Raven mengklaim bahwa hipotesis Darwin dibingkai dengan cara ini: “Finch Galapagos berevolusi dari tipe moyang dan perubahan finch terjadi ketika. beragam populasi berbeda mengakumulasikan adaptasi untuk sumber makanan yang berlainan” (277-78). Menurut mereka, pada 1938 David Lack, yang memperkenalkan istilah kolektif ‘finch-finch Darwin, menguji hipotesis Darwin tetapi hanya menemukan sedikit bukti pendukung ketika mengamati finch dengan paruh berbeda memakan jenis biji yang sama. Ketika Peter dan Rosemary Grant melakukan studi mereka pada tahun-tahun kekeringan, mereka mengamati bahwa bentuk paruh tertentu memberikan genera finch keunggulan selektif. Namun, ketika Lack menilik kembali datanya pada1940-an (jauh sebelum Grant; lihat Lack 1947), ia mempertimbangkan ulang argumen awalnya dan mengemukakan pentingnya keterkucilan geografis dan persaingan bagi pembentukan spesies finch di Galapagos.

Menurut simulasi ini adalah persaingan yang menyebabkan sebagian finch mati dan sebagian berkembang, yang sejalan dengan argumen Lack untuk spesiasi finch. Akan tetapi, apakah itu satu-satunya kemungkinan penjelasan untuk penampakan dan perilaku fmch? Simulasi ini menunjukkan bahwa setiap jenis finch terbatas pada jenis biji spesifik, tetapi studi yang diawali oleh Lack (1947) dan kemudian oleh Robert Bowman (1963) menunjukkan bahwa setiap spesies finch cenderung untuk makan sejumlah ragam makanan. Sebagai contoh, walaupun pola makan finch tanah terutama berupa biji-bijian, serangga juga membentuk sekitar 20 persen dari diet mereka. Bowman berpendapat bahwa bukan kompetisi melainkan adaptasi untuk mendapatkan makanan yang menyebabkan evolusi finch Darwin. Bagaimana, para peneliti dewasa ini berpandangan bahwa persaingan dan lingkungan adalah penting (Grant dan Grant 2002).

 

TAPI DARI MANA ASAL ALAT TERSEBUT?

Di dalam kegiatan, siswa menggunakan alat-alat untuk mensimulasikan jenis-jenis paruh yang berbeda. Bowman (1963) mengkaji secara ekstensif paruh Finch dan mengemukakan analogi alat yang belakangan hari digambarkan dalam Grant (1986) untuk memberikan seperti apa struktur paruh dan otot-otot dasarnya.

Kekuatan analogi alat ini jelas terlihat dari penggunaannya dalam publikasi ilmiah dan umum, dan sebagai dasar untuk simulasi “Paruh burung fincah” Namun, analogi alat yang dikembangkan oleh Bowman (1963) dirancang untuk memberikan kepada pembaca perbedaan rasa paruh yang terdapat dalam beragam genera finch, bukan spesies sebagaimana yang terkandung dalam kegiatan yang dikerjakan oleh siswa. Sebagai contoh, baik finch tanah maupun finch kaktus sama-sama memiliki paruh seperti tang kokoh tukang kabel. Kesadaran akan sejarah analogi ini menunjukkan bahwa jika pendidik terus menggunakan alat sebagai analogi untuk paruh finch, mungkin akan bermanfaat bagi siswa untuk mendiskusikan bagaimana analogi tersebut konsisten dan tidak konsisten dengan paruh mereka dan bagaimana jenis makanan (misalnya, jenis biji yang digunakan dan hanya biji) yang digunakan dalam simulasi juga konsisten dan tidak konsisten dengan makanan burung finch di Galapagos.

 

IMPLIKASI PEMAHAMAN

Alat untuk “Paruh Finch” mungkin membantu siswa untuk membuat hubungan antara karakteristik organisme dan penggunaan sumber daya dan implikasi sinyal bagi spesiasi dan seleksi alam. Namun, perlu ada upaya untuk mendorong siswa agar mengajukan pertanyaan seperti apa keterbatasan dari analogi ini, dan bagaimana analogi tersebut membantu kita memahami proses yang menggerakkan evolusi? Ada kebutuhan untuk berhati-hati dalam menerima analogi seperti “alat untuk paruh”dan tidak melontarkan pertanyaan ini, karena tanpa pertanyaan seperti itu peserta didik mungkin akan tergiring untuk mempercayai bahwa analogi ini adalah gambaran yang “pas” tentang organisme maupun proses yang sedang dipelajari.

Mengapa perlu mengetahui sejarah? Sejarah membantu kita memahami bagaimana teori berkembang dan menghargai peran yang dimainkan oleh penyelidikan dalam perkembangan teori. Darwin tidak mengamati finch di Kepulauan Galapagos dan langsung merumuskan teori evolusinya berikut mekanisme seleksi alamnya. Sebaliknya, pengamatannya atas Galapagos dan tempat lain memicu pemikiran dan kajiannya lebih jauh yang berlanjut selama lebih dari dua puluh tahun. Anda mungkin bertanya di manakah penyelidikan dalam simulasi “Paruh Burung Finch” dan bagaimana kegiatan ini dibuat lebih berpangkal-penelitian? Anda mungkin juga melontarkan pertanyaan seperti “Dengan menggunakan bahan-bahan yang sama, bagaimana cara Anda bisa memodelkan leluhur spesies yang mendarat di sebuah pulau tertentu? Bagaimana Anda bisa memodelkan keterkucilan geografis? Jika persaingan bukan satu-satunya faktor penggerak seleksi alam, bagaimana Anda bisa memodelkan faktor lainnya?” Diharapkan analisis ini bisa memberikan petunjuk yang terang benderang tentang bagaimana mengungkap perdebatan yang dewasa ini melandasi perkembangan teori evolusi (evolutionary theory) dan memberikan pemahaman yang lebihkaya tentang kekuatan dan keterbatasan analogi dalam mengkaji sains.

*Anda mungkin bertanya-tanya mengapa Wallace cenderung tidak dikenal dibandingkan Darwin. Hal itu bisa jadi karena Darwin mengembangkan argumennya secara lebih lengkap daripada Wallace atau karena keengganan Wallace di kemudian hari untuk menempatkan manusia pada skema evolusi yang sama dengan semua makhluk hidup yang lain.*

-Catherine Milne-

Leave a Reply

Close Menu