Evolusi ngengat berbumbu

Melanisme telah muncul pada populasi ngengat lada Eropa dan Amerika Utara. Informasi tentang kenaikan awal frekuensi melanisme masih langka. Lebih banyak yang diketahui tentang penurunan frekuensi fenotipe berikutnya, karena diukur dengan perangkap ngengat.

Ngengat hitam yang dibumbui ditemukan pada tahun 1811, suatu hal yang langka, tidak diragukan lagi disebabkan oleh mutasi gen. Pada tahun 1864, bentuk 'carbonaria' yang lebih gelap adalah morf yang lebih umum di Manchester. Pada tahun 1895, mencapai frekuensi 98% di Manchester.

Dari sekitar tahun 1962 hingga sekarang, frekuensi fenotipe carbonaria terus menurun. Penurunannya telah diukur lebih akurat daripada kenaikannya, karena studi ilmiah yang lebih baik. Bernard Kettlewell melakukan survei nasional pada tahun 1956, Bruce Grant melakukan survei serupa pada awal tahun 1996, dan L.M. Cook pada tahun 2003.

Hasil serupa ditemukan di Amerika. Bentuk melanik belum ditemukan di Jepang. Hal ini mungkin karena ngengat lada di Jepang tidak hidup di daerah industri.

Pada tahun 1896 J.W. Tutt menyatakan bahwa peningkatan proporsi karbonaria disebabkan oleh perbedaan pemangsaan burung. Ini berarti burung mengambil lebih banyak ngengat berwarna terang di daerah gelap, dan lebih banyak ngengat berwarna gelap di daerah terang. Berbagai percobaan telah dilakukan pada pemangsaan ngengat merica, dan masing-masing telah mendukung hipotesis ini.

Eksperimen yang paling terkenal pada ngengat merica dilakukan oleh Bernard Kettlewell di bawah pengawasan E.B. Ford. Dalam salah satu eksperimen Kettlewell, ngengat dilepaskan ke dalam kandang burung yang besar (18 m x 6 m), di mana mereka diberi makan oleh Great Tits (Parus major). Pada tahun 1953, Kettlewell bereksperimen di Cadbury Nature Reserve di Birmingham. Dia menandai, melepaskan dan menangkap kembali ngengat yang ditandai. Dia menemukan, di hutan yang tercemar, lebih banyak morf typica yang diambil. Hal ini menunjukkan bahwa fenotipe melanistik penting untuk kelangsungan hidup ngengat lada di habitat tersebut. Kettlewell mengulangi percobaan pada tahun 1955 di hutan yang tidak tercemar di Dorset, dan sekali lagi di hutan yang tercemar di Birmingham. Dia ditemani oleh Niko Tinbergen, dan mereka membuat film tentang hal ini. Studi lebih lanjut oleh orang lain menemukan hasil yang serupa. Akhirnya, pada tahun 1996, penelitian di kedua sisi Atlantik menemukan korelasi antara perubahan frekuensi melanik dan tingkat polusi.

Eksperimen lapangan dalam biologi akan selalu memiliki beberapa artifisialitas, tetapi hal itu harus diseimbangkan dengan kepraktisan dan biaya. Aspek yang paling penting adalah bahwa eksperimen memberikan informasi yang berguna. Satu-satunya eksperimen sebelumnya dari jenis ini adalah eksperimen R. A. Fisher dan E.B. Ford dengan ngengat harimau Scarlet.

Eksperimen selanjutnya

Pada tahun 2000 Majerus mengembangkan rencana untuk eksperimen lebih lanjut. Dalam percobaan utama di Cambridge dari tahun 2001-2007 Majerus menambahkan percobaan untuk menemukan apakah pemangsaan kelelawar mungkin telah mengubah hasil - ini menemukan bahwa kelelawar memangsa kedua bentuk ngengat secara merata. Dia mengamati sejumlah spesies burung yang memangsa ngengat. Keseluruhan data membuatnya menyimpulkan bahwa pemangsaan burung yang berbeda merupakan faktor utama yang bertanggung jawab atas penurunan frekuensi carbonaria dibandingkan dengan typica di Cambridge selama periode penelitian. Dia menggambarkan hasil penelitiannya sebagai pembenaran lengkap dari kisah ngengat merica, dan mengatakan "Jika naik turunnya ngengat merica adalah salah satu contoh evolusi Darwin yang paling berdampak secara visual dan mudah dipahami dalam tindakan, maka hal itu harus diajarkan. Bagaimanapun juga, hal ini memberikan bukti evolusi".

Majerus meninggal dunia sebelum ia dapat menyelesaikan penulisan eksperimennya, tetapi pekerjaan itu diteruskan oleh orang lain. Makalah tersebut mengatakan bahwa "Data ini memberikan bukti paling langsung yang melibatkan kamuflase dan pemangsaan burung sebagai penjelasan utama untuk naik turunnya melanisme pada ngengat". Data baru, ditambah dengan bobot data sebelumnya menunjukkan bahwa "melanisme industri pada ngengat lada masih merupakan salah satu contoh evolusi Darwin yang paling jelas dan paling mudah dipahami dalam tindakan".

Ulat Biston betularia juga muncul dalam dua bentuk, masing-masing disesuaikan dengan situasi yang berbeda. Mereka mengembangkan warna tubuh yang cocok dengan ranting coklat atau hijau dari tanaman inangnya. Hal ini dilakukan dengan mekanisme yang disebut polifenisme. Polifenisme adalah sejenis polimorfisme di mana bentuk-bentuk yang berbeda dari suatu hewan disebabkan oleh genom yang sama. Hewan mewarisi kemampuan, tetapi lingkungan menentukan bentuk mana yang berkembang. Hal ini berbeda dengan polimorfisme genetik orang dewasa, di mana setiap morf (bentuk) mewarisi genom yang sedikit berbeda.

Polifenisme terjadi ketika hewan mewarisi sakelar perkembangan. Sakelar ini sensitif terhadap beberapa isyarat atau pemicu lingkungan. Dalam hal ini, para peneliti menemukan bahwa pengalaman visual memicu pencocokan warna yang tepat.

"Warna tubuh yang diinduksi... sesuai dengan panjang gelombang cahaya yang mereka hadapi... potensi untuk berubah warna dipertahankan sampai instar larva terakhir (keenam). Mengingat jangkauan inangnya yang luas, polifenisme warna yang diinduksi secara langsung ini kemungkinan besar memberikan perlindungan yang kuat bagi ulat dari pemangsaan burung".

• Genetika ekologi
• Polimorfisme
• Polifenisme