Dalam pewarisan sifat dari generasi ke generasi berikutnya mengikuti pola tertentu yang khas bagi setiap makhluk hidup. Pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya disebut hereditas. Cabang biologi yang khusus mempelajari tentang hereditas adalah genetika. Tokoh yang sangat berjasa dalam menemukan hukum-hukum genetika adalah Gregor Johann Mendel (1822 – 1884) dari Austria. Beliau lahir tanggal 22 Juli 1822. Karena jasanya itu beliau dijuluki sebagai Bapak Genetika.
A. MATERI GENETIS
Gen dan kromosom adalah unsur yang bertanggung jawab atas pewarisan sifat dari induk ke keturunannya. Kromosom adalah materi genetis berbentuk benang-benang halus yang biasa disebut dengan kromatin. Kromatin inilah yang membawa informasi genetis kepada keturunannya. Sedangkan gen adalah bahan kimia yang terdapat pada kromosom. Fungsi dari gen adalah mempengaruhi sifat atau karakteristik setiap makhluk hidup.
Setiap organisme mempunyai jumlah kromosom tertentu, ada yang banyak ada pula yang hanya sedikit. Manusia mempunyai 46 kromosom dalam setiap inti selnya, 23 kromosom berasal dari ibu dan 23 kromosom berasal dari ayah. Manusia memulai hidupnya dari sebuah sel, yaitu sel telur yang dibuahi sel sperma. Sel telur dan sel sperma masing-masing mempunyai 23 kromosom (n). Sel telur yang telah dibuahi sel sperma akan menjadi zigot. Zigot yang terbentuk mempunyai 46 kromosom (2n). Untuk mengetahui jumlah kromosom yang dimiliki oleh berbagai jenis makhluk hidup, perhatikan Tabel 5.1 berikut.
Tabel 5.1 Jumlah kromosom pada berbagai jenis makhluk hidup
Kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan, sehingga sepasang kromosom yang berasal dari induk jantan dan induk betina disebut kromosom homolog. Pengertian kromosom homolog, yaitu kromosom yang mempunyai bentuk, fungsi, dan komposisi yang sama. Jumlah kromosom dalam sel tubuh disebut diploid (2n). Adapun jumlah kromosom dalam sel kelamin dinamakan haploid (n), karena hanya memiliki separo dari jumlah kromosom dalam sel tubuh. Dua perangkat atau dua set kromosom haploid dari suatu spesies disebut genom. Dengan demikian, genom dapat dikatakan sebagai jumlah macam kromosom atau perangkat kromosom dalam suatu individu. Contoh: manusia mempunyai 23 pasang kromosom haploid maka dalam sel tubuhnya berarti terdapat 2 × 23 = 46 kromosom (diploid).
Kromosom yang dimiliki oleh organisme secara umum dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom seks (gonosom). Autosom terdapat pada individu jantan maupun betina dan sifat-sifat yang dibawa tidak ada hubungannya dengan penentuan jenis kelamin. Gonosom merupakan kromosom yang menentukan jenis kelamin suatu individu.
B. HEREDITAS MENURUT MENDEL
Gregor John Mendel adalah tokoh yang pertama kali memperkenalkan ilmu tentang pewarisan sifat. Berkat penemuannya ini, Mendel diberi sebutan sebagai Bapak Genetika. Percobaan yang dilakukan oleh Gregor Johann Mendel menggunakan kacang ercis. Kacang ercis dipilih sebagai objek percobaan karena mudah dikembangbiakkan dan disilangkan, mempunyai jenis keturunan yang cukup beragam, dan mempunyai daur hidup yang pendek.
Untuk membuktikan kebenaran teorinya, Mendel telah melakukan percobaan dengan membastarkan tanaman-tanaman yang mempunyai sifat beda. Tanaman yang dipilih adalah tanaman kacang ercis (Pisum sativum). Alasannya tanaman tersebut mudah melakukan penyerbukan silang, mudah didapat, mudah hidup atau mudah dipelihara, berumur pendek atau cepat berbuah, dapat terjadi penyerbukan sendiri, dan terdapat jenis-jenis yang memiliki sifat yang mencolok. Sifat-sifat yang mencolok tersebut, misalnya: warna bunga (ungu atau putih), warna biji (kuning atau hijau), warna buah (hijau atau kuning), bentuk biji (bulat atau kisut), sifat kulit (halus atau kasar), letak bunga (di ujung batang atau di ketiak daun), serta ukuran batang (tinggi atau rendah).
Beberapa kesimpulan penting tentang hasil percobaan Mendel sebagai berikut.
1. Hibrid (hasil persilangan antara dua individu dengan tanda beda) memiliki sifat yang mirip dengan induknya dan setiap hibrid mempunyai sifat yang sama dengan hibrid yang lain dari spesies yang sama.
2. Karakter atau sifat dari keturunan suatu hibrid selalu timbul kembali secara teratur dan inilah yang memberi petunjuk kepada Mendel bahwa tentu ada faktor-faktor tertentu yang mengambil peranan dalam pemindahan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya.
3. Mendel merasa bahwa ”faktor-faktor keturunan” itu mengikuti distribusi yang logis, maka suatu hukum atau pola akan dapat diketahui dengan cara mengadakan banyak persilangan dan menghitung bentuk-bentuk yang berbeda, seperti yang tampak dalam keturunan.
Selanjutnya, ulasan materi yang akan dibahas adalah jenis persilangan yang meliputi persilangan monohibrid, persilangan intermediet, dan persilangan dihibrid. Untuk pembahasan pertama adalah persilangan monohibrid, simak pembahasannya di bawah.
Ada dua hukum yang berlaku terkait ilmu pewarisan sifat yang disampikan oleh Gregor Johann Mendel, yaitu Hukum Mendel I dan Hukum Mendel II. Bunyi kedua hukum mendel tersebut adalah sebagai berikut
Hukum Mendel I/ Hukum Pemisahan (Segregation): pada pembentukan gamet (sel kelamin), kedua gen induk (parent) yang merupakan pasangan alel akan memisah sehingga tiap-tiap gamet menerima satu gen dari induknya.
Hukum Mendel II/ Hukum Berpasangan Secara Bebas (Independent Assortment): apabila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain.
Berdasarkan kedua hukum tentang pewarisan sifat di atas, semua kemungkinan sifat dari suatu individu dapat diperkirakan.
Sebelum masuk pada proses persilangan, kita akan ulas istilah yang sering disebut pada pembahasan pewarisan sifat yang meliputi tiga jenis persilangan (Monohibrid, Intermediet, Dihibrid). Simak istilah penting pada pewarisan sifat yang akan dibahas di bawah.
Istilah Penting pada Pewarisan Sifat
Dalam mempelajari pewarisan sifat, terdapat istilah-istilah penting yang akan sering disebut dalam pembahasan. Contoh istilah yang sering digunakan adalah dominan, resesif, hibrid, dan lain sebagainya. Daftar istilah pada pewarisan sifat secara lengkapnya dapat dipelajari di bawah.
Istilah-istilah pada Pewarisan Sifat
- Dominan: sifat induk yang menutupi sifat yang lain
- Resesif: sifat yang tidak muncul atau ditutupi oleh sifat dominan
- Hibrid: hasil persilangan antara dua individu yang berbeda sifat
- Parental (P): induk yang akan dilakukan proses persilangan
- Filial (F): keturunan/ individu hasil persilangan
- Intermediet: sifat campuran antara kedua induk yang muncul pada keturunan
- Genotipe: susunan gen yang menentukan sifat-sifat pada individu (dituliskan dalam simbol huruf berpasangan). Contoh: BB untuk besar dan bb untuk kecil
- Fenotipe sifat yang tampak dari luar. Contoh : warna merah, rambut lurus
- Homozigot: pasangan gen dengan alel yang sama (misal: dominan→ MM atau resesif→mm)
- Heterozigot: pasangan gen dengan alel tidak sama (Aa, Bb, Kk, dan sebagainya)
Selanjutnya, ulasan materi yang akan dibahas adalah jenis persilangan yang meliputi persilangan monohibrid, persilangan intermediet, dan persilangan dihibrid. Untuk pembahasan pertama adalah persilangan monohibrid, simak pembahasannya di bawah.
Persilangan Monohibrid
Karakteristik persilangan monohibrid adalah persilangan dengan satu sifat beda, sifat yang kuat disebut sifat dominan dan bersifat menutupi, dan sifat yang lemah disebut sifat resesif.
Proses
persilangan monohibrid akan diberikan melalui sebuah contoh persilangan mawar
merah dominan dan mawar putih resesif. Selengkapnya, perhatikan contoh proses
persilangan di bawah.
Persilangan antara dua individu dengan satu sifat beda disebut persilangan
monohibrid. Dominasi dapat terjadi secara penuh atau tidak penuh (kodominan).
Masing-masing dominasi ini menghasilkan bentuk keturunan pertama (F1) yang
berbeda. Persilangan monohibrid akan menghasilkan individu F1 yang seragam,
apabila salah satu induk mempunyai sifat dominan penuh dan induk yang lain
bersifat resesif. Apabila dilanjutkan dengan menyilangkan individu sesama F1,
akan menghasilkan keturunan (individu F2) dengan tiga macam genotipe dan dua
macam fenotipe.
Sebaliknya,
apabila salah satu induknya mempunyai sifat dominan tak penuh (intermediate),
maka persilangan individu sesama F1 akan menghasilkan tiga macam genotipe dan
tiga macam fenotipe. Contoh persilangan monohibrid dominan penuh terjadi pada
persilangan antara kacang ercis berbunga merah dengan kacang ercis berbunga
putih. Mendel menyilangkan kacang ercis berbunga merah (MM) dengan kacang ercis
berbunga putih (mm) dan dihasilkan individu F1 yang seragam, yaitu satu macam
genotipe (Mm) dan satu macam fenotipe (berbunga merah). Pada waktu F2,
dihasilkan tiga macam genotipe dengan perbandingan 25% MM: 50% Mm : 25% Mm atau
1 : 2 : 1 dan dua macam fenotipe dengan perbandingan 75% berbunga merah : 25%
berbunga putih atau merah : putih = 3 : 1. Pada individu F2 ini, yang
berfenotipe merah dapat dibedakan
menjadi dua kelompok, yaitu 2/3 bergenotipe heterozigot (Mm) dan 1/3 homozigot
dominan (MM).
Persilangan antara kacang ercis berbunga merah dominan dengan kacang ercis
berwarna putih resesif dapat dibuat bagan sebagai berikut.
Contoh
persilangan monohibrid dominan tak penuh adalah persilangan antara tanaman
bunga pukul empat berbunga merah dengan tanaman bunga pukul empat berbunga
putih. Mendel menyilangkan tanaman bunga pukul empat berbunga merah (MM) dengan
putih (mm) menghasilkan individu F1 yang seragam, yaitu satu macam genotipe
(Mm) dan satu macam fenotipe (berbunga merah muda). Pada individu F2 dihasilkan
tiga macam genotipe dengan perbandingan 25% MM : 50% Mm : 25% mm atau 1 : 2 : 1
dan 3 macam fenotipe dengan perbandingan 25% berbunga merah : 50% berbunga
merah muda : 25% berbunga putih atau merah :
merah muda : putih = 1 : 2 : 1. Pada individu F2 ini yang berfenotipe merah dan
putih selalu homozigot, yaitu MM dan mm. Persilangan antara tanaman bunga pukul
empat berbunga merah dominan dengan bunga pukal empat berbunga putih resesif
dapat dibuat bagan sebagai berikut.
Jika
kita perhatikan kedua contoh persilangan di atas, pada saat pembentukan gamet
terjadi pemisahan gen-gen yang sealel, sehingga setiap gamet hanya menerima
sebuah gen saja. Misalnya pada tanaman yang bergenotipe Mm, pada saat
pembentukan gamet, gen M memisahkan diri dengan gen m, sehingga gamet yang
terbentuk memiliki gen M atau gen m saja. Prinsip ini dirumuskan sebagai Hukum
Mendel I (Hukum Pemisahan Gen yang Sealel) yang menyatakan bahwa “Selama
meiosis, terjadi pemisahan pasangan gen secara bebas sehingga setiap gamet
memperoleh satu gen dari alelnya.”
3. Persilangan antara Dua Individu dengan Dua Sifat Beda
Persilangan
antara dua individu dengan dua sifat beda disebut juga persilangan dihibrid.
Pada persilangan tersebut Mendel menyilangkan tanaman ercis dengan biji yang
mempunyai dua sifat beda, yaitu bentuk dan warna biji. Kedua sifat beda
tersebut ditentukan oleh gen-gen sebagai berikut.
B = gen yang menentukan biji bulat.
b = gen yang menentukan biji keriput.
K = gen yang menentukan biji berwarna kuning.
k = gen yang menentukan biji berwarna hijau.
Jika
tanaman kapri yang berbiji bulat kuning (BBKK) disilangkan dengan kapri yang
berbiji keriput hijau (bbkk), semua tanaman F1 berbiji bulat kuning. Jika
tanaman F1 dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri, F2 memperlihatkan 16
kombinasi yang terdiri atas empat macam fenotipe, yaitu tanaman berbiji bulat
kuning, bulat hijau, keriput kuning, dan keriput hijau. Dalam percobaan ini
Mendel mendapatkan 315 tananman berbiji bulat kuning, 100 tanaman berbiji bulat
hijau, 101 tanaman berbiji keriput kuning, dan 32 tanaman keriput hijau.
Angka-angka tersebut menujukkan suatu perbandingan fenotipe yang mendekati 9 :
3 : 3 : 1.
Pada saat pembentukan gamet (pembelahan meiosis) anggota dari sepasang gen
memisah secara bebas (tidak saling memengaruhi). Oleh karena itu, pada
persilangan dihibrid tersebut terjadi empat macam pengelompokan dari dua pasang
gen, yaitu:
a. gen B mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet BK;
b. gen B mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet Bk;
c. gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK;
d. gen b mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet bk;
Prinsip tersebut di atas dirumuskan sebagai Hukum Mendel II (Hukum Pengelompokkan Gen secara Bebas) yang menyatakan bahwa:
a. setiap gen dapat berpasangan secara bebas dengan gen lain membentuk alela,
b. keturunan pertama menunjukkan sifat fenotipe dominan,
c. keturunan kedua menunjukkan fenotipe dominan dan resesif dengan perbandingan tertentu, misalnya pada persilangan monohibrid 3 : 1 dan pada persilangan dihibrid 9 : 3 : 3 : 1.
Untuk memperjelas pemahamanmu tentang persilangan dihibrid, perhatikan bagan
persilangan antara kapri (ercis) biji bulat warna kuning dengan kapri biji
keriput warna hijau yang menghasilkan F1 berupa kapri berbiji bulat warna
kuning.
Perbandingan genotipe F2
= BBKK : BBKk : BkKK : BbKk : BBkk : Bbkk : bbKK : bbKk : bbkk
= 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1
Perbandingan fenotipe F2
= bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau
= 9 : 3 : 3 :1
0 komentar:
Posting Komentar