Johann Mendel lahir tanggal 22 Juli 1822 di kota kecil Heinzendorf di Silesia, Austria. (Sekarang kota itu bernama Hranice wilayah Republik Ceko.) Johann memunyai dua saudara perempuan. Ayahnya adalah seorang petani. Minatnya dalam bidang hortikultura ternyata dimulai sejak dia masih kecil.
Pada Oktober 1843, Johann menjadi murid baru di biara St. Thomas Augustini di Brunn, Moravia (sekarang Brno di Republik Ceko), dengan nama Gregor. Di sini ia mempelajari berbagai ilmu selain hortikultura yang telah diminatinya sejak kanak-kanak di pertanian ayahnya. Biara ini sendiri memiliki kebun raya yang bagus, kebun sayur, kebun buah, peternakan tawon, dan perusahaan susu untuk memenuhi kebutuhan biara. Perpustakaan biara kaya akan buku dan tulisan-tulisan ilmiah mutakhir. Mendel memperoleh kesempatan emas untuk melanjutkan minatnya dalam hortikultura. Selanjutnya, dia memulai kariernya sebagai guru dan terus menekuni ilmu alam di Universitas Vienna dengan melakukan eksperimen untuk menguji gagasan dalam ilmu.
EKSPERIMEN MENDEL
Eksperimen Mendel dimulai saat dia berada di biara Brunn didorong oleh keingintahuannya tentang suatu ciri tumbuhan diturunkan dari induk keturunannya. Jika misteri ini dapat dipecahkan, petani dapat menanam hibrida dengan hasil yang lebih besar. Prosedur Mendel merupakan langkah yang cemerlang dibanding prosedur yang dilakukan waktu itu. Mendel sangat memperhitungkan aspek keturunan dan keturunan tersebut diteliti sebagai satu kelompok, bukan sejumlah keturunan yang istimewa. Dia juga memisahkan berbagai macam ciri dan meneliti satu jenis ciri saja pada waktu tertentu; tidak memusatkan perhatian pada tumbuhan sebagai keseluruhan.
Dalam eksperimennya, Mendel memilih tumbuhan biasa, kacang polong, sedangkan para peneliti lain umumnya lebih suka meneliti tumbuhan langka. Dia mengidentifikasi tujuh ciri berbeda yang kemudian dia teliti:
- bentuk benih (bundar atau keriput),
- warna benih (kuning atau hijau),
- warna selaput luar (berwarna atau putih),
- bentuk kulit biji yang matang (licin atau bertulang),
- warna kulit biji yang belum matang (hijau atau kuning),
- letak bunga (tersebar atau hanya di ujung), dan
- panjang batang tumbuhan (tinggi atau pendek).
Mendel menyilang tumbuhan tinggi dengan tumbuhan pendek dengan menaruh tepung sari dari yang tinggi pada bunga pohon yang pendek, demikian sebaliknya. (Sebelumnya, dia memeriksa kemurnian jenis pohon induk tersebut dengan memastikan bahwa nenek moyang tumbuhan itu selalu menunjukkan ciri-ciri yang sama.) Mendel mengharapkan bahwa semua keturunan generasi pertama hasil persilangan itu akan berupa pohon berukuran sedang atau separuh tinggi dan separuh pendek. Namun ternyata, semua keturunan generasi pertama berukuran tinggi. Rupanya sifat pendek telah hilang sama sekali. Lalu Mendel membiarkan keturunan generasi pertama itu berkembang biak sendiri menghasilkan keturunan generasi kedua. Kali ini, tiga perempat berupa tumbuhan tinggi dan seperempat tumbuhan pendek. Ciri-ciri yang tadinya hilang muncul kembali.
Dia menerapkan prosedur yang sama pada enam ciri lain. Dalam setiap kasus, satu dari ciri-ciri yang berlawanan hilang dalam keturunan generasi pertama dan muncul kembali dalam seperempat keturunan generasi kedua. (Hasil ini juga diperoleh dari penelitian terhadap ratusan tumbuhan.)
HUKUM MENDEL PERTAMA
Mendel menarik beberapa kesimpulan dari hasil penelitiannya. Dia menyatakan bahwa setiap ciri dikendalikan oleh dua macam informasi, satu dari sel jantan (tepung sari) dan satu dari sel betina (indung telur di dalam bunga). Kedua informasi ini (kelak disebut plasma pembawa sifat keturunan atau gen) menentukan ciri-ciri yang akan muncul pada keturunan. Sekarang, konsep ini disebut Hukum Mendel Pertama -- Hukum Pemisahan.
Untuk setiap ciri yang diteliti oleh Mendel dalam kacang polong, ada satu ciri yang dominan sedangkan lainnya terpendam. Induk "jenis murni" dengan ciri dominan memunyai sepasang gen dominan (AA) dan dapat memberi hanya satu gen dominan (A) kepada keturunannya. Induk "jenis murni" dengan ciri yang terpendam memunyai sepasang gen terpendam (aa) dan dapat memberi hanya satu gen terpendam (a) kepada keturunannya. Maka keturunan generasi pertama menerima satu gen dominan dan satu gen terpendam (Aa) dan menunjukkan ciri-ciri gen dominan. Bila keturunan ini berkembang biak sendiri menghasilkan keturunan generasi kedua, sel-sel jantan dan betina masing-masing dapat mengandung satu gen dominan (A) atau gen terpendam (a). Oleh karenanya, ada empat kombinasi yang mungkin: AA, Aa, aA dan aa. Tiga kombinasi yang pertama menghasilkan tumbuhan dengan ciri dominan, sedangkan kombinasi terakhir menghasilkan satu tumbuhan dengan ciri terpendam.
HUKUM MENDEL KEDUA
Kemudian Mendel meneliti dua ciri sekaligus, yakni bentuk benih (bundar atau keriput) dan warna benih (kuning atau hijau). Dia menyilang tumbuhan yang selalu menunjukkan ciri-ciri dominan (bentuk bundar dan warna kuning) dengan tumbuhan berciri terpendam (bentuk keriput dan warna hijau). Sekali lagi, ciri terpendam tidak muncul dalam keturunan generasi pertama. Jadi, semua tumbuhan generasi pertama memunyai benih kuning bundar. Namun, tumbuhan generasi kedua memunyai empat macam benih yang berbeda, yakni bundar dan kuning, bundar dan hijau, keriput dan kuning, dan keriput dan hijau. Keempat macam ini dibagi dalam perbandingan 9:3:3:1. Mendel mengecek hasil ini dengan kombinasi dua ciri lain. Perbandingan yang sama muncul lagi.
Perbandingan 9:3:3:1 menunjukkan bahwa kedua ciri tidak saling tergantung, sebab perbandingan 3:1 untuk satu ciri bertahan dalam setiap subkelompok ciri yang lain, dan sebaliknya. Hasil ini disebut Hukum Mendel Kedua -- Hukum Ragam Bebas.
Eksperimen Mendel menunjukkan bahwa ketika tanaman induk membentuk sel-sel reproduksi jantan dan betina, semua kombinasi bahan genetik dapat muncul dalam keturunannya, dan selalu dalam proporsi yang sama dalam setiap generasi. Informasi genetik selalu ada meskipun ciri tertentu tidak tampak di dalam beberapa generasi karena didominasi oleh gen yang lebih kuat. Dalam generasi kemudian, bila ciri dominan tidak ada, ciri terpendam itu akan muncul lagi.
Penyimpangan semu hukum mendel
Dalam beberapa kasus, persilangan dengan sifat beda lebih dari satu kadang menghasilkan keturunan dengan perbandingan yang berbeda dengan hukum Mendel. Semisal, dalam suatu persilangan monohibrida (dominan resesif), secara teori, akan didapatkan perbandingan 3:1, sedangakan pada dihibrida didapatkan perbandingan, 9:3:3:1. Namun pada kasus tertentu, hasilnya bisa lain, misal untuk monohibrida bukan 3:1 tapi 1:2:1. Dan pada dihibrida, mungkin kombinasi yang mucul adalah, 9:6:1 atau 15:1. Munculnya perbandingan yang tidak sesuai dengan hukum Mendel ini disebut "Penyimpangan Semu Hukum Mendel", kenapa "Semu", karena prinsip segregasi bebas tetap berlaku, hal ini disebabkan oleh gen-gen yang membawa sifat memiliki ciri tertentu. Penyimpangan hukum Mendel dibagi menjadi tiga; epistasis-hipostasis, kriptomeri, dan polimeri.
Epstasis-Hipostasis
Ketika gandum berkulit hitam disilangkan dengan gandum berkulit kuning, muncul F1 gandum berkulit hitam. Kita dapat menduga bahwa faktor hitam dominan terhadap kuning. Namun pada F2 dihasilkan keturunan dengan perbandingan 12 hitam : 3 kuning : 1 putih. Perbandingan ini berbeda dengan hukum Mendel.
Sebenarnya perbandingan tersebut berasal dari (9+3):3:1. Dari perbandingan ini tampak bahwa persilangan tersebut merupakan persilangan dihibrida. Faktor yang dominan tidak tidak hanya faktor hitam, melainkan juga faktor kuning yang memiliki angka perbandingan 3.
Dengan demikian faktor warna tidak ditentukan oleh satu gen, melainkan oleh dua gen yang lokusnya berbeda. Artinya, gen penentu warna hitam yang dominan berada terpisah dari gen penentu warna kuning yang juga dominan. Tiap-tiap warna memiliki alel tersendiri.
Jika kedua gen yang tidak sealel itu hadir bersama dalam satu individu, maka akan menampilkan fenotipe gen yang menutupi atau menghalangi, yang dikenal sebagai gen epistasis. Jadi, jika faktor hitam dan kuning hadir bersama, fenotipe yang muncul adalah fenotipe hitam. Maka, hitam epistatik terhadap kuning, dan kuning hipostatik terhadap hitam.
Jika di dalam individu hanya ada gen yang ditutup atau dihalangi, maka fenotipe yang muncul adalah fenotipe dari gen yang dihalangi tersebut. Gen ini disebut gen hipostasis. Tak adanya gen dominan dalam pada individu akan memunculkan sifat baru, dalam contoh ini putih.
Kesimpulan mengenai epistasis dan hipostasis adalah sebagai berikut:
Ada dua gen sama-sama dominan dan terletak pada lokus yang berbeda.
Ada gen yang bersifat hipostasis maupun epistasis.
Kehadiran kedua gen dominan tersebut akan memunculkan fenotipe dari gen yang epistasis biasa, dalam contoh diatas hitam.
Kehadiran gen yang hipostasis akan memunculkan fenotipe dari gen hipostasis.
Ketidakhadiran dari kedua gen dominan akan memunculkan fenotipe baru, tidak tampak pada parentalnya.
Contoh:
P : HHkk X hhKK
Gamet : Hk, hK
F1 : HhKk
F1XF1 : HhKk X HhKk
Gamet : HK, Hk, hK, hk
F2 :
Epstasis-Hipostasis
Ketika gandum berkulit hitam disilangkan dengan gandum berkulit kuning, muncul F1 gandum berkulit hitam. Kita dapat menduga bahwa faktor hitam dominan terhadap kuning. Namun pada F2 dihasilkan keturunan dengan perbandingan 12 hitam : 3 kuning : 1 putih. Perbandingan ini berbeda dengan hukum Mendel.
Sebenarnya perbandingan tersebut berasal dari (9+3):3:1. Dari perbandingan ini tampak bahwa persilangan tersebut merupakan persilangan dihibrida. Faktor yang dominan tidak tidak hanya faktor hitam, melainkan juga faktor kuning yang memiliki angka perbandingan 3.
Dengan demikian faktor warna tidak ditentukan oleh satu gen, melainkan oleh dua gen yang lokusnya berbeda. Artinya, gen penentu warna hitam yang dominan berada terpisah dari gen penentu warna kuning yang juga dominan. Tiap-tiap warna memiliki alel tersendiri.
Jika kedua gen yang tidak sealel itu hadir bersama dalam satu individu, maka akan menampilkan fenotipe gen yang menutupi atau menghalangi, yang dikenal sebagai gen epistasis. Jadi, jika faktor hitam dan kuning hadir bersama, fenotipe yang muncul adalah fenotipe hitam. Maka, hitam epistatik terhadap kuning, dan kuning hipostatik terhadap hitam.
Jika di dalam individu hanya ada gen yang ditutup atau dihalangi, maka fenotipe yang muncul adalah fenotipe dari gen yang dihalangi tersebut. Gen ini disebut gen hipostasis. Tak adanya gen dominan dalam pada individu akan memunculkan sifat baru, dalam contoh ini putih.
Kesimpulan mengenai epistasis dan hipostasis adalah sebagai berikut:
Ada dua gen sama-sama dominan dan terletak pada lokus yang berbeda.
Ada gen yang bersifat hipostasis maupun epistasis.
Kehadiran kedua gen dominan tersebut akan memunculkan fenotipe dari gen yang epistasis biasa, dalam contoh diatas hitam.
Kehadiran gen yang hipostasis akan memunculkan fenotipe dari gen hipostasis.
Ketidakhadiran dari kedua gen dominan akan memunculkan fenotipe baru, tidak tampak pada parentalnya.
Contoh:
P : HHkk X hhKK
Gamet : Hk, hK
F1 : HhKk
F1XF1 : HhKk X HhKk
Gamet : HK, Hk, hK, hk
F2 :
| Gamet | HK | Hk | hK | hk |
| HK | HHKK | HHKk | HhKK | HhKk |
| Hk | HHKk | HHkk | HhKk | Hhkk |
| hK | HhKK | HhKk | hhKK | hhKk |
| hk | HhKk | Hhkk | hhKk | hhkk |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar