Genetika : Hukum Mendel

Artikel ini telah dibaca 16,743 kali

Setelah dulu saya menuliskan artikel tentang kromosom di sini dan tentang materi genetis, sekarang saatnya saya menjelaskan tentang Genetika. Dua artikel yang telah saya tunjukkan tadi sebenarnya merupakan dasar untuk memahami konsep genetika lebih lanjut nantinya. Sekarang saya akan menuliskan dulu mengenai konsep genetika menurut Mendel, atau sering disebut Genetika Mendellian.

I. Pendahuluan

Gen adalah suatu unit fungsional dasar hereditas yang merupakan titik focal dalam ilmu genetika modern. Pada semua cabang-cabang ilmu genetika, gen merupakan benang merah yang mempersatukan keberagaman dalam pelaksanaan percobaan.

Para ahli ilmu genetika memiliki perhatian yang sangat besar terhadap transmisi gen dari

generasi ke generasi, struktur fisik gen, variasi dalam gen, dan terhadap cara bagaimana gen menurunkan sifat-sifat dari sebuah spesies.

Dalam chapter ini akan dirunut bagaimana konsep gen muncul. Kita dapat melihat bahwa genetika adalah suatu ilmu yang abstrak dimana umumnya dimulai dari rangkaian hipotesis dalam pikiran para ahli genetika dan kemudian diidentifikasi dalam bentuk fisik.

Konsep gen (bukan kata ’gen’nya) pertama kali diperkenalkan pada tahun 1865 oleh GregorMendel. Setelah itu, tidak banyak kemajuan dalam memahami hereditas yang telah dilakukan.

Gagasan yang sedang berlaku pada saat itu adalah sperma dan sel telur mengandung sebuah sampling/cuplikan intisari dari berbagai bagian pada tubuh induk; sehingga pada proses pembuahan, intisari ini bercampur entah bagaimana untuk membentuk sifat individu baru yang dihasilkan. Ide ini yang disebut ” blending inheritance” (keturunan campuran) disusun untuk menjelaskan fakta bahwa hasil keturunan biasanya menunjukkan beberapa sifat yang sama dengan kedua induknya. Namun, ada beberapa masalah yang dihasilkan dari ide ini, satu diantaranya adalah hasil keturunan tidak selalu merupakan campuran antara sifat kedua induknya.

Usaha untuk mengembangkan dan meningkatkan teori ini tidak mengarahkan pada pengertian yang lebih baik tentang hereditas. Kemudian sebagai hasil dari penelitiannya terhadap tanaman kacang polong, Mendel mengajukan teori alternatif yaitu ”particulate inheritance” (inheritan partikulat). Menurut teori Mendel, karakter-karakter ditentukan oleh unit-unit yang mempunyai ciri tersendiri yang diturunkan secara utuh ke generasi berikutnya. Model ini dapat menjelaskan berbagai hasil pengamatan yang tidak dapat dijelaskan oleh teori keturunana campuran. Teori Mendel juga dapat digunakan dengan baik sebagai kerangka untuk pengertian tentang mekanisme hereditas lebih lanjut dan terinci. Pentingnya hasil pemikiran Mendel tersebut tidak dikenal sampai sekitar tahun 1900 (setelah kematiannya). Karya tulisnya kemudian ditemukan kembali oleh tiga saintis, setelah masingmasing mendapatkan hasil yang serupa secara terpisah. Penelitian Mendel merupakan bentuk dasar dari analisis genetika. Ia memberikan pendekatan secara eksperimental dan logis untuk hereditas yang masih digunakan sampai sekarang ini.

II. Percobaan Mendel

Studi Mendel menghasilkan sebuah contoh luar biasa dari teknik saintifik yang baik. Ia memilih bahan-bahan penelitian yang cocok untuk mempelajari masalah yang ada, mendesain percobaannya dengan hati-hati, mengumpulkan banyak sekali data, dan menggunakan analisis matermatika untuk menunjukkan bahwa hasil-hasilnya konsisten dengan penjelasan-penjelasan hipotesisnya. Perkiraan hipotesisnya diuji dalam sebuah rangkaian percobaan yang baru.

Mendel mempelajari tanaman kacang polong (Pisum Sativum) untuk dua alasan utama. Pertama, kacang polong tersedia dari berbagai jenis susunan bentuk dan warna yang berbeda yang dapat dengan mudah diidentifikasi dan dianalisis. Kedua, tanaman kacang polong dapat melakukan penyerbukan sendiri atau penyerbukan silang. Penyerbukan sendiri pada tanaman kacang polong terjadi karena bagian laki-lakinya (anthers) dan bagian wanita (ovaries) pada bunganya menghasilkan serbuk yang mengandung sperma dan indung telur yang mengandung sel telur, dimana masing-masing tertutup oleh dua kelopak yang bergabung membentuk sebuah ruang/ kompartemen yang disebut keel (lunas) (Gambar 2-1). Siapapun dapat melakukan penyerbukan silang dari dua pohon kacang polong manapun dan kapanpun (sewaktu-waktu). Anthers dari satu pohon dipindahkan sebelum mereka terbuka untuk melepaskan sebuk-serbuknya, sebuah operasi yang disebut dengan emaskulasi (emasculation) yang dilakukan untuk melindungi penyerbukan sendiri. Serbuk dari tanaman yang lain kemudian ditransfer ke stigma reseptif dengan sebuah sikat/kuas atau pada anthers-nya masing-masing (Gambar 2-2). Sehingga, para pelaku percobaan dapat memilih dengan mudah akan melakukan penyerbukan sendiri atau penyerbukan silang terhadap tanaman kacang polong (peas).

Alasan praktis lain untuk pilihan Mendel terhadap tanaman kacang polong adalah sangat murah dan mudah didapat, memerlukan ruang yang tidak luas, mempunyai waktu generasi yang relatif singkat, dan menghasilkan banyak keturunan. Pertimbangan-pertimbangan itu menuju pada pemilihan organisme untuk tiap riset genetika yang ada. Pemilihan organisme merupakan keputusan yang krusial dan sering tidak hanya berdasarkan pada sains tetapi juga sebagai ukuran yang baik untuk kelayakan.

III. Tanaman yang Memiliki Satu Karakter Berbeda

Mendel memilih banyak karakter untuk dipelajari. Di sini, kata ‘character’ berarti sifat spesifik dari sebuah organisme; para ahli genetika menggunakan istilah ini sebagai sinonim untuk sifat atau ciri-ciri.

Untuk tiap karakter yang dipilihnya, Mendel mendapat garis keturunan dari tumbuhan yang ia besarkan selama dua tahun untuk memastikan mereka benar-benar asli/murni. Sebuah garis keturunan murni adalah sebuah populasi yang menurunkan sifat asli, atau tidak menunjukkan variasi pada karakter tertentu yang dipelajari, yaitu semua keturunan yang dihasilkan dari penyerbukan sendiri atau penyerbukan silang dalam populasi menunjukkan bentuk yang sama dari karakter ini. Dengan memastikan “garis keturunan Mendel” menghasilkan keturunan yang benar, maka Mendel membuat sebuah garis keturunan dasar yang telah ditetapkan (fixed) untuk studinya di masa depan, sehingga setiap perubahan yang tampak setelah manipulasi yang sengaja dilakukan dalam penelitiannya, akan sangat berarti secara ilmiah; dan sebagai efeknya, Mendel

membuat suatu percobaan pengontrol.

Dua dari garis keturunan tanaman kacang polong yang ditumbuhkan oleh Mendel terbukti asli menurunkan karakter warna bunga. Satu garis keturunan asli menurunkan bunga berwarna ungu, dan garis yang lainnya menurunkan bunga berwarna putih. Tanaman manapun yang berada pada garis keturunan bunga ungu (ketika dilakukan penyerbukan sendiri atau silang dengan tanaman lain dari garis keturunan yang sama) akan menghasilkan biji yang akan tumbuh menjadi tanaman dengan bunga berwarna ungu. Jadi ketika tanaman-tanaman ini dilakukan penyerbukan sendiri atau silang diantara satu garis keturunan, maka keturunannya juga menghasilkan bunga berwarna

ungu, dan seterusnya. Demikian pula garis keturunan bunga berwarna putih akan  menghasilkan bunga yang berwarna putih saja seluruh generasinya. Mendel mendapat tujuh pasang garisketurunan murni dengan 7 karakter, dimana tiap pasangan berbeda hanya satu karakter sajaTiap pasangan dari garis keturunan tanaman Mendel dapat dikatakan menunjukkan sebuahperbedaan karakter, yaitu sebuah perbedaan yang kontras di antara dua garis keturunanorganisme (atau di antara dua organisme) dalam satu karakter tertentu. Perbedaan garisketurunan (atau individu) mewakili perbedaan bentuk yang terjadi pada karakter yang disebut bentuk-bentuk karakter, variasi karakter atau fenotip. Istilah ‘fenotip’ (berasal dari Yunani) secara harfiah berarti “ bentuk yang tampak”; merupakan istilah yang digunakan oleh ahli genetika saat ini. Walaupun kata-kata seperti gen dan fenotip tidak digunakan oleh Mendel, kita akan menggunakan kata-kata itu untuk menjelaskan hasil dan hipotesis Mendel.