Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup
Setiap makhluk hidup memiliki sifat yang berbeda-beda. Hal ini
tergantung dari gen yang diturunkan dari orang tuanya. Menurut ilmu
Biologi, orang pertama yang memperkenalkan teori-teori tentang keturunan
adalah Gregor Mendel (1822-1884), yang disebut sebagai Bapak Genetika.
Teori-teori Mendel terkenal dengan sebutan Hukum Keturunan Mendel.
Dalam penelitiannya, Mendel menggunakan tanaman kapri atau ercis (Pisum
sativum). Dari karya Mendel inilah tercipta ilmu genetika. Saat ini ilmu
genetika mengalami kemajuan sehingga para ahli genetika dapat
mendiagnosis kelainan genetik pada janin sebelum kelahiran.
A. Materi Genetik
enetika adalah cabang biologi yang mempelajari sifat keturunan dari induk kepada keturunannya.
1. Kromosom
Kromosom merupakan zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah
diamati sewaktu sel membelah. Kromosom terdapat di dalam inti sel berupa
benang halus berbentuk bengkok atau seperti batang. Zat penyusun
kromosom disebut kromatin, yaitu serabut halus yang terjalin seperti
benang. Kromosom terdiri atas belahan dua benang halus yang sama,
disebut kromatid.
Dalam kromosom terdapat gen yang membawa sifat-sifat keturunan atau
disebut juga faktor keturunan. Gen tersusun secara teratur pada suatu
deretan tertentu dan berada di dalam lokus. Fungsi gen adalah mengatur
metabolisme dan perkembangan setiap individu dan sebagai pemberi
informasi genetik pada generasi selanjutnya.
Jumlah kromosom setiap spesies berbeda-beda. Hal ini bergantung pada
genotif yang dibawa setiap individu dari induknya. Kromosom lebih mudah
dilihat atau diamati jika digunakan teknik pewarnaan khusus selama
nukleus membelah. Pada saat nukleus membelah diri, kromosom menjadi
lebih tebal dan pendek, serta dapat menghisap zat pewarna.
Jadi Suatu organisme memiliki bentuk, letak, dan jumlah kromosom yang berbeda dengan organisme lainnya.
a. Sentromer (Kinetokor)
Sentromer adalah bagian yang menyempit dan tampak lebih terang.
Sentromer membagi kromosom menjadi dua lengan dan dianggap sebagai
kepala kromosom. Biasanya digambar sebagai bulatan. Sentromer berfungsi
sebagai tempat menggantungnya kromosom pada gelendong
sel (spindle) ketika sel membelah.
b. Lengan Kromosom
Lengan kromosom merupakan badan kromosom yang mengandung kromonema,
yaitu struktur berbentuk benang halus berpilin, tempat gen-gen berderet.
Berdasarkan letak sentromer, kromosom dibagi menjadi beberapa bentuk, yaitu:
1) Metasentris
Sentromer terletak di tengah kromosom. Kromosom terbagi menjadi dua bagian yang sama bentuknya seperti huruf V.
2) Submetasentris
Sentromer terletak agak ke tengah atau ke arah salah satu ujung
kromosom. Kromosom terbagi menjadi dua lengan tak sama panjang. Bentuk
seperti huruf J.
3) Akrosentris
Sentromer terletak di dekat ujung kromosom. Oleh karena itu, kromosom
tetap lurus seperti batang. Satu lengan sangat pendek, sedangkan lengan
yang lain panjang.
4) Telosentris
Sentromer terletak di ujung kromosom. Oleh karena itu, kromosom terdiri atas satu lengan, dan berbentuk lurus seperti batang.
Suatu organisme memiliki bentuk, letak, dan jumlah kromosom yang
berbeda dengan organisme lainnya. Kromosom di dalam inti sel selalu
terdiri atas dua perangkat (diploid), kecuali kromosom pada inti sel
kelamin (gamet) jantan atau betina yang mempunyai jumlah setengah dari
jumlah kromosom seluruh tubuh, yaitu hanya seperangkat (haploid). Contoh
jumlah kromosom dari beberapa organisme terdapat dalam tabel berikut.
Tabel 5.1 Jumlah Kromosom dari Beberapa Organisme |
Nama Organisme |
Jumlah Kromosom Diploid |
Belalang |
24 |
Ikan Mas |
100 |
Ayam |
78 |
Kelinci |
44 |
Kucing |
38 |
Simpanse |
48 |
Kambing |
60 |
Manusia |
46 |
Jagung |
20 |
Padi |
24 |
|
Kromosom pada manusia dibedakan menjadi dua tipe, yaitu:
1) Autosom (kromosom tubuh)
Kromosom autosom adalah kromosom yang tidak ada hubungannya dengan
penentuan jenis kelamin. Dari 46 kromosom (23 pasang) di dalam inti sel
tubuh manusia, 44 buah (22 pasang) merupakan autosom (2n/diploid).
2) Seks kromosom (gonosom)
Sepasang kromosom yang menentukan jenis kelamin (haploid), pada
wanita XX dan pada pria XY. Jadi, dalam 46 kromosom manusia terdapat 22
pasang autosom dan sepasang gonosom. Wanita 22 autosom + XX, dan pria 22
autosom + XY. Sedangkan, dalam sel gamet terdapat satu sel tunggal 22A
ditambah 1 kromosom seks X atau Y.
2. DNA dan RNA
Gen pada makhluk hidup dibentuk oleh suatu susunan kimia yang terdiri
atas nukleoprotein yang merupakan senyawa dari asam nukleat dan
protein. Asam nukleat terdiri atas dua tipe, yaitu Deoxyribonucleic
acid (DNA) dan Ribonucleic acid (RNA).
DNA mengandung informasi genetik suatu makhluk hidup yang akan
diturunkan kepada keturunannya. Umumnya, DNA terdapat di dalam kromosom.
Sedangkan, RNA dan protein banyak terdapat di dalam sitoplasma.
DNA terdiri atas rangkaian empat jenis unsur molekul atau nukleotida
yang tersusun sebagai serat yang membelit secara spiral. RNA memiliki
ukuran yang lebih pendek daripada DNA dan berbentuk pita tunggal
B. Sifat Resesif, Dominan, dan Intermediet
Suatu persilangan antara induk atau disebut parental (P) akan
menghasilkan keturunan atau filial (F) yang memiliki sifat salah satu
induknya. Sifat yang muncul pada keturunannya dengan mengalahkan sifat
pasangannya disebut sifat dominan. Sebaliknya, sifat yang tidak muncul
karena ditutupi oleh pasangannya disebut sifat resesif. Misalnya, bunga
berwarna ungu disilangkan dengan bunga berwarna putih akan muncul bunga
berwarna ungu.
Selain dominan dan resesif, ada sifat yang merupakan gabungan antara
kedua induknya. Kedua sifat induk saling mempengaruhi menghasilkan sifat
antara (intermediet). Contohnya, bunga mawar merah disilangkan dengan
bunga mawar putih akan menghasilkan bunga mawar berwarna merah muda.
C. Sifat Genotip dan Fenotip
Dalam suatu persilangan terdapat sifat genotif dan fenotif. Genotip
adalah susunan genetik suatu individu (sesuatu yang tidak dapat
diamati). Sifat genotip suatu individu diberi simbol dengan huruf dobel.
Misalnya, genotip untuk tanaman berbatang tinggi = TT, genotip untuk
tanaman berbatang rendah = tt. Huruf T dan t disebut gamet.
Gen dibagi menjadi dua macam, ada yang merupakan gen homozigot dan
ada juga yang merupakan gen heterozigot. Homozigot adalah sifat suatu
individu yang genotipnya terdiri atas gen-gen yang sama dari tiap jenis
gen, misalnya AA dan aa. Sedangkan, heterozigot adalah sifat suatu
individu yang genotipnya terdiri atas gen-gen yang berlainan dari tiap
jenis gen, misalnya Aa dan Bb.
Bentuk luar atau sifat-sifat yang dapat diamati disebut fenotip.
Fenotip sangat dipengaruhi oleh gen dan lingkungan. Jika gen suatu
tanaman memiliki sifat tinggi, tetapi jika lingkungan tidak mendukung,
maka tanaman tersebut tidak akan mencapai tinggi yang seharusnya.
Fenotip tidak diberi simbol, tetapi ditulis sesuai penampakan. Misalnya,
warna bunga merah, rasa buah manis, batang tinggi atau pendek. Suatu
bunga berwarna merah, fenotipnya disebut berwarna merah, dan genotifnya
ditulis MM atau Mm.
Dua individu yang memiliki sifat fenotip yang sama belum tentu
memiliki genotip yang sama. Genotifnya bisa homozigot bisa juga
heterozigot. Misalnya, dua pohon berbatang tinggi, bisa memiliki genotip
TT atau Tt dengan fenotipnya sama.
D. Percobaan Mendel
Mendel berhasil memisahkan gen melalui penelitian selama delapan
tahun. Kemudian, terkenal dengan sebutan Hukum Mendel atau Hukum
Pemisahan Gen. Mendel melakukan percobaan menggunakan kacang
ercis (Pisum sativum). Mengapa Mendel menggunakan kacang ercis untuk
penelitiannya, bukan tumbuhan lain? Kacang ercis memiliki beberapa
kelebihan dibandingkan tanaman yang lain, yaitu:
- Kacang ercis memiliki pasangan yang sifatnya kontras. Misalnya, biji
bulat dengan biji keriput, atau berbatang tinggi dengan berbatang
pendek.
- Dapat melakukan penyerbukan sendiri.
- Mudah disilangkan.
- Memiliki daur hidup yang pendek sehingga untuk menghasilkan satu generasi tidak memerlukan waktu yang lama.
- Bisa menghasilkan keturunan yang banyak.
Setelah mengamati dengan teliti, Mendel mendapatkan tujuh galur murni
yang saling bertolak belakang pada kacang ercis. Galur murni adalah
tanaman yang memiliki sifat tidak berubah dari generasi ke generasi.
Tanaman galur murni tersebut dapat kamu lihat dalam tabel berikut.
Tabel 5.2 Tanaman Galur Murni |
Galur Murni |
Sifat Beda |
Biji bulat |
Biji keriput |
Biji kuning |
Biji hijau |
Bentuk halus |
Bentuk keriput |
Warna hijau |
Warna kuning |
Bunga merah |
Bunga putih |
Bunga di ketiak daun |
Bunga di ujung daun |
Batang tinggi |
Batang pendek
|
|
1. Cara Penurunan Sifat
Sifat beda yang diturunkan induk kepada keturunannya ditulis dengan
simbol huruf. Satu huruf menyatakan sifat yang didapat dari salah satu
induknya, sedangkan sepasang huruf menyatakan sifat beda dari kedua
induknya. Induk menurunkan sifat beda pada keturunannya melalui sel
kelamin jantan atau betina. Oleh karena itu, sifat beda pada sel kelamin
dinyatakan dengan satu huruf.
Saat perkawinan atau persilangan berlangsung, terjadi peleburan sel
kelamin jantan dan betina. Kedua sifat beda yang bergabung menjadi satu
dalam individu tersebut dinyatakan dengan dua huruf.
Contohnya:
- Suatu individu mempunyai sifat yang dinyatakan TT. Huruf T menyatakan sifat batang tinggi, gametnya adalah T dan T.
- Sifat yang lain dinyatakan dengan tt, dimana t menyatakan sifat batang pendek, gametnya t dan t.
Dapat dijelaskan bahwa cara penurunan sifat dapat digambarkan sebagai berikut:
P (orang tua/induk):
Tumbuhan berbatang tinggi X tumbuhan berbatang pendek
Genotip : TT × tt
Fenotip : tinggi × pendek
Gamet : T × t
T × t
F1 (filial) : Tt,Tt (berbatang tinggi)
Jika : F1 × F1
Genotip : Tt × Tt
Gamet : T × T
t × t
F2 : TT (batang tinggi) Tt (batang tinggi)
Tt (batang tinggi) tt (batang pendek)
(× = disilangkan atau dikawinkan)
2. Persilangan Dua Individu dengan Satu Sifat Beda
Persilangan dua individu dengan satu sifat beda disebut dengan monohibrid.
a. Dominan Penuh
Suatu persilangan disebut dominan penuh apabila pada keturunannya sifat dominan menguasai sifat resesif.
Contoh:
Persilangan antara biji kacang polong berwarna kuning dengan biji
kacang polong berwarna hijau, dihasilkan biji kacang polong berwarna
kuning. Hal ini menunjukkan bahwa warna kuning bersifat dominan, dan
hijau bersifat resesif.
Skema persilangannya:
P : kacang polong berwarna kuning × kacang polong berwarna hijau
Fenotip : Kuning × Hijau
Genotip : KK × kk
Gamet : Kk
Kk
(Jika hanya satu sifat beda, homozigot bisa ditulis satu huruf saja)
F1 : Kk, Kk
Fenotip keseluruhan adalah biji kacang polong berwarna kuning. Jika F1 disilangkan dengan F1, skema persilangannya adalah:
F2 : F1 × F1
Fenotip : Kuning × Kuning
Genotip : Kk × Kk
Gamet : K × K
k × k
Hasil : KK, Kk, Kk, kk
Dengan salah satu induk yang bersifat dominan, diperoleh perbandingan biji warna kuning : hijau = 3 : 1.
b. Dominan Tidak Penuh
Dominan tidak penuh terjadi jika kedua gen induk saling mempengaruhi
sehingga menghasilkan sifat antara. Sebagai contoh adalah persilangan
antara tanaman bunga pukul empat (mirabilis jalapa) warna merah
homozigot (genotip Mm) dengan bunga pukul empat warna putih (genotip
mm), diperoleh tanaman F1 heterozigot berbunga warna merah jambu
(genotip Mm).
Jika tanaman F1 disilangkan dengan F1, diperoleh keturunan F2 yang
memperlihatkan perbandingan fenotip merah : merah jambu : putih = 1 : 2 :
1.
Perbandingan ini diperoleh karena sifat merah yang tidak dominan
penuh terhadap sifat putih, disebut dengan sifat intermediet, dan warna
merah muda disebut warna intermediet.
Tanaman bunga merah (MM) dan bunga putih (mm) merupakan galur murni karena memberikan keturunan yang selalu tetap.
Galur murni adalah garis keturunan yang bergenotip homozigot untuk
semua sifat unggul. Untuk lebih jelasnya, pahami bagan persilangan
berikut:
P : MM × mm
: merah × putih
Gamet : M × m
F1 : Mm
: Merah muda
F2 : F1 × F1
Mm × Mm
Gamet : M × M
m × m
F2 : MM (merah)
Mm (merah muda)
Mm (merah muda)
mm (putih)
Perbandingan fenotip warna merah : merah muda : putih adalah 1 : 2 : 1.
3. Persilangan Dua Individu dengan Dua Sifat Beda
Persilangan antara dua individu dengan dua sifat beda ini disebut
dengan persilangan dihibrida. Misalnya, beda antara bentuk dan warna
biji kapri. Jika disilangkan antara tanaman kapri biji bulat warna
kuning homozigot (BBKK) dengan tanaman kapri biji kerut warna hijau
homozigot (bbkk). Dihasilkan semua tanaman F1 (dihibrida) adalah sama,
yaitu berbiji bulat kuning (BbKk).
B : sifat bulat K : sifat kuning
b : sifat kerut k : sifat hijau
Bila disilangkan antara F1 dengan F1, maka dihasilkan keturunan F2
yang memperlihatkan 16 kombinasi yang terdiri atas 4 macam fenotip,
yaitu berbiji bulat kuning, bulat hijau, kerut kuning, dan kerut hijau.
Perhatikanlah bagan persilangan berikut.
P : |
BBKK |
X |
bbkk |
|
bulat, kuning |
X |
kerut, hijau |
Gamet : |
BK |
X |
bk |
F1 : |
BbKk |
|
|
F2 : |
F1 |
X |
F1 |
|
BbKk |
X |
BbKk |
Gamet : |
BK |
X |
BK |
|
Bk |
X |
Bk |
|
bK |
X |
bK |
|
bk |
X |
bk |
Lalu…
Jantan
Betina |
BK |
Bk |
bK |
bk |
BK |
BBKK (1) |
BBKk (2) |
BbKK (3) |
BbKk (4) |
Bk |
BBKk (5) |
BBkk (6) |
BbKk (7) |
Bbkk (8) |
bK |
BbKK (9) |
BbKk (10) |
bbKK (11) |
bbKk (12) |
bk |
BbKk (13) |
Bbkk (14) |
bbKk (15) |
Bbkk (16)
|
Berdasarkan tabel di atas dapat diperoleh kemungkinan genotip dan
fenotipnya. Individu yang mengandung gen B mempunyai biji bulat,
sedangkan individu yang mengandung K memiliki biji berwarna kuning. Oleh
karena itu, terdapat empat fenotip pada F2, yaitu:
- bulat-kuning : nomor 1,2,3,4,5,7,9,10,13
- bulat-hijau : nomor 6,8,14
- keriput-kuning : nomor 11,12,15
- keriput-hijau : nomor 16
Genotip BBKK mempunyai sifat homozigot dominan, disebut galur murni
dominan. Sedangkan, genotip bbkk bersifat homozigot resesif, disebut
galur murni resesif.
Perbandingan fenotip F2 adalah bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau adalah 9 : 3 : 3 : 1.
E. Penerapan Pewarisan Sifat pada Tumbuhan dan Hewan
Pewarisan sifat pada tumbuhan dan hewan dimanfaatkan oleh manusia
untuk mendapatkan bibit unggul. Sifat unggul adalah sifat-sifat yang
baik yang ada pada organisme, dipandang dari sudut kebutuhan manusia.
Sifat-sifat unggul tersebut umumnya dilihat dari fenotip organisme
tersebut.
1. Sifat-Sifat Unggul pada Hewan
Sifat-sifat unggul yang terdapat pada hewan adalah:
- Tidak mudah terserang penyakit.
- Pemeliharaannya mudah.
- Pada jenis hewan pedaging menghasilkan daging dengan mutu baik.
- Pada unggas petelur dihasilkan telur yang banyak dengan mutu baik.
- Umur pendek, tapi cepat diperoleh hasil sehingga mengurangi biaya pemeliharaan.
- Mudah dan cepat dikembangbiakkan.
- Dapat menyesuaikan dengan lingkungan yang tidak menguntungkan.
2. Sifat-Sifat Unggul pada Tanaman
Sifat-sifat unggul yang terdapat pada tanaman adalah:
- Tidak mudah terserang hama dan penyakit tanaman.
- Pemeliharaannya mudah.
- Mudah tumbuh di kondisi yang tidak menguntungkan.
- Mempunyai umur pendek dan cepat dipanen.
- Batang, ranting dapat tumbuh dengan kokoh.
- Dapat menghasilkan buah yang bermutu tinggi (rasa manis, besar, banyak, tidak berbiji).
- Mudah untuk dikembangbiakkan.
Persilangan antarindividu yang memiliki sifat unggul mempunyai
harapan dihasilkan keturunan yang dapat mewarisi sifat unggul dari
induk. Namun, ada kelemahan dari persilangan antara individu dengan
melihat sifat unggul dari sudut fenotipnya, yaitu adanya kemungkinan
muncul sifat yang tidak baik yang dibawa oleh gen resesif. Biasanya, gen
resesif muncul bila gen resesif dari induk bertemu.
F. Pewarisan Sifat pada Manusia
Sifat manusia diturunkan kepada keturunannya dengan mengikuti pola
pewarisan tertentu. Pola pewarisan ini dapat dipelajari dengan
menggunakan peta silsilah keluarga.