5.3 Evolusi Biologi
Evolusi biologis, yang dimulai dari mikroorganisme bersel tunggal hingga organisme multiseluler kompleks seperti manusia, adalah contoh nyata dari teori ini. Proses tersebut menunjukkan bagaimana pola interaksi antar entitas biologis membentuk sistem adaptif yang kompleks, dengan dinamika yang dapat dimodelkan melalui pendekatan matematis berbasis kompleksitas, probabilitas interaksi, dan stabilitas sistem.
1. Konteks Empiris: Evolusi Biologis
Dalam sejarah kehidupan di Bumi, mikroorganisme bersel tunggal menjadi dasar dari semua kehidupan. Evolusi dari mikroorganisme sederhana menuju organisme multiseluler kompleks melibatkan berbagai bentuk interaksi, termasuk: Simbiosis: Kerja sama antar mikroorganisme untuk menciptakan hubungan saling menguntungkan. Kompetisi: Perebutan sumber daya yang mendorong seleksi alam. Rantai Makanan: Hierarki makan-memakan yang menggambarkan interaksi antar spesies. Proses ini dapat direpresentasikan sebagai sistem multi-parameter di mana setiap mikroorganisme atau entitas biologis adalah node (N), dan interaksi di antaranya membentuk matrix hubungan dinamis (M_t).
2. Pola Interaksi: Kombinasi dan Kompleksitas
Evolusi biologis menunjukkan bagaimana interaksi antar entitas membentuk struktur yang lebih kompleks: Level 1: Mikroorganisme tunggal yang hidup secara independen. Level 2: Simbiosis antara dua organisme (misalnya, endosimbiosis mitokondria dan kloroplas di dalam sel eukariotik). Level 3: Interaksi multi-organisme yang membentuk koloni, seperti biofilm pada bakteri. Level 4: Organisme multiseluler dengan diferensiasi fungsi, seperti manusia. Proses ini mengikuti kombinasi parameter yang semakin meningkat seiring evolusi, di mana setiap kombinasi mencerminkan pola hubungan baru yang lebih kompleks.
3. Simbiosis: Contoh Interaksi Positif
Simbiosis adalah kunci utama dalam transisi evolusi. Salah satu contoh penting adalah teori endosimbiosis: Organisme prokariotik yang lebih kecil menjadi bagian dari organisme prokariotik yang lebih besar, membentuk sel eukariotik. Hubungan ini bersifat positif dengan bobot interaksi tinggi (wij=+2), karena kedua entitas saling mendukung untuk bertahan hidup. Proses ini dapat dimodelkan dalam Synergy Matrix (M_t) dengan bobot interaksi positif, menunjukkan peningkatan kompleksitas sistem.
4. Kompetisi: Contoh Interaksi Negatif
Di sisi lain, kompetisi antar mikroorganisme sering menghasilkan interaksi negatif (wij<0, misalnya: Mikroorganisme yang bersaing untuk mendapatkan sumber daya terbatas seperti nutrisi atau habitat. Kompetisi ini memengaruhi stabilitas sistem dan mendorong seleksi alam untuk memilih entitas yang paling adaptif.
Formula kompleksitas total dapat digunakan untuk menghitung pengaruh kompetisi terhadap sistem: Ctotal(t)=i=1nj=1nwij(t)Pij(t). Di mana nilai wij(t) yang negatif menurunkan kompleksitas total sistem, tetapi juga memicu inovasi evolusioner.
