2. PEWARISAN SIFAT A. SEJARAH PEWARISAN SIFAT Gregor Johann Mendel yang lahir tahun 1822 di Cekoslovakia adalah orang yang pertama kali melakukan mengadakan penelitian dan meletakkan dasar-dasar hereditas. Ilmuwan dan biarawan ini menemukan prinsip-prinsip dasar pewarisan melalui percobaan yang dikendalikan dengan cermat dalam pembiakan silang. Mendel mempelajari hal tersebut pada kacang kapri (Pisum sativum) terutama pada variasi bentuk dan warna ditandai dengan hubungan dominan-resesif, sifat-sifat tanaman yang dikendalikan gen pada kromosom berbeda dan tanaman menyerbuk sendiri (self pollination). Penelitian Mendel menghasilkan hukum Mendel I dan II. Dalam percobaannya, Mendel menyilangkan beberapa jenis tanaman ercis atau kacang kapri (Pisum sativum) di kebun biara. Mendel memilih kacang kapri untuk penelitiannya karena kacang tersebut memiliki sifat sebagai berikut: 1. Memiliki bunga sempurna yang dapat melakukan penyerbukan sendiri; 2. Dapat dengan mudah dilakukan penyerbukan silang; 3. Masa hidupnya tidak lama, sehingga segera menghasilkan keturunan; 4. Memiliki pasangan 7 sifat kontras yang mencolok. Gambar 1. 7 sifat kontras yang terdapat pada tanaman ercis B. HUKUM MENDEL Dalam perkembangannya, Mendel berhasil menemukan perbedaan variasi bentuk dan warna yang ditandai dengan hubungan dominan-resesif sehingga terciptalah Hukum pewarisan Mendel atau hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme. Hukum ini terdiri dari dua bagian: 1
Hukum Mendel I (Segregation of allelic genes) Hukum Mendel I disebut juga hukum segregasi adalah mengenai kaidah pemisahan alel pada waktu pembentukan gamet. Pembentukan gamet terjadi secara meiosis, dimana pasangan pasangan homolog saling berpisah dan tidak berpasangan lagi/ terjadi pemisahan alel alel suatu gen secara bebas dari diploid menjadi haploid. Salah satu contohnya adalah pada bunga kacang polong berikut ini: Dari bagan di atas tampak bahwa induk (parental) memilki sifat bunga ungu disilangkan dengan induk berbunga putih, menghasilkan keturunan pertama (F1) yang semuanya berwarna ungu. Dalam persilangan tersebut, sifat bunga ungu menutupi atau mengalahkan sifat bunga putih. Hal ini berarti sifat bunga ungu dominan terhadap sifat bunga putih. Sifat bunga putih disebut resesif. Pada waktu pembentukan gamet betina, PP memisah menjadi P dan P, sehingga dalam sel gamet tanaman ungu hanya mengandung satu macam alel yaitu alel P. Sebaliknya tanaman jantan berbunga putih homozigot resesif dan genotipenya pp. Alel ini memisah secara bebas menjadi p dan p, sehingga gamet gamet jantan tanaman putih hanya mempunyai satu macam alel yaitu alel p. Proses pembentukan gamet inilah yang menggambarkan fenomena Hukum Mendel I. 2
Persilangan Intermediet Salah satu contoh persilangan intermediet yang terjadi pada bunga snapdragon Dari persilangan di atas tampak ada fenotipe baru yang muncul. Sifat warna merah muda muncul sebagai akibat dari pengaruh gen dominan dangan resesif yang sama-sama kuat memunculkan pengaruhnya, sehingga tidak ada yang saling menutupi dan yang ditutupi (gen R memiliki pengaruh yang sama kuat dengan gen r). Jika antar keturunan F1 disilangkan maka diperoleh keturunan kedua (F2) dengan perbandingan atau rasio sebagai berikut: Rasio berdasarkan genotipe adalah RR : Rr : rr = 1 : 2 : 1 Rasio berdasarkan sifat yang tampak (fenotipe) adalah Merah : Merah Muda : Putih = 1 : 2 : 1 Hukum Mendel II (Independent Assortment of Genes) Hukum Mendel II disebut juga hukum asortasi. Menurut hukum ini, setiap gen / sifat dapat berpasangan secara bebas dengan gen / sifat lain. Hukum ini berlaku ketika pembentukan gamet pada persilangan dihibrid. 3
Pada waktu pembentukan gamet parental ke-2, terjadi penggabungan bebas (lebih tepatnya kombinasi bebas) antara B dan b dengan K dan k. Asortasi bebas ini menghasilkan empat macam kombinasi gamet, yaitu BK, Bk, bk, bk. Proses pembentukan gamet inilah yang menggambarkan fenomena Hukum Mendel II. Hukum Kedua Mendel: Selama pembentukan gamete, pembelahan allele dari satu gen adalah bebas dari pembelahan allele dari gen yang lainnya. Sebuah catatan peringatan: kita harus melihat kemudian bahwa sebuah fenomena yang disebut ikatan gen (gene linkage) menghasilkan sebuah pengecualian penting terhadap Hukum Kedua Mendel. Catat bagaimana Mendel menghitung menuju penemuan suatu keteraturan yang tak terduga sebagai rasio 9:3:3:1 dan bagaimana sedikit asumsi sederhana (seperti pembelahan sama dan penggabungan bebas) dapat menjelaskan rasio ini yang semula sepertinya sangat mengherankan. Walaupun itu tidak dihargai pada saat itu, pendekatan kuantitatif Mendel merupakan kunci untuk pengertian mekanisme genetika. 4
Adapun cara untuk mencari variasi dari hasil persilangan adalah sebagai berikut. 1. Menggunakan papan catur atau Diagram punnet 2. Menggunakan segitiga pascal 5
Fenotip = T_u_M = 9 = T_uuM_; ttu_m_ ; T_U_mm = 9 = T_uumm ; ttu_mm = 3 = ttuumm = 1 3. Metode Garpu Uji Silang (Test Cross) Uji Silang (Test Cross) adalah perkawinan individu F1 dengan induknya yang bersifat homozigot resesif. Tujuannya untuk mengetahui suatu individu bersifat homozigot atau heterozigot. Persilangan Balik (Back cross) Persilangan Balik (Back cross) adalah persilangan antara keturunan pertama dengan salah satu tetua (parents). Tujuannya untuk memindahkan gen atau sifat tertentu dari salah satu tetua. Persilangan Resiprok Persilangan resiprok adalah persilangan kebalikan dari yang semula dilakukan. Tujuannya untuk membuktikan bahwa induk jantan dan betina mempunyai kesempatan yang sama dalam pewarisan sifat. 6