Hukum Pewarisan Sifat

Di sekitar kita beragam variasi sifat dapat kita lihat, baik pada manusia, hewan, maupun tumbuhan. Dalam satu keluarga kita misalnya, terdapat beragam variasi sifat yang diturunkan orang tua kita kepada kita. Mungkin ada yang berambut keriting, ada yang berambut lurus. Ada yang memiliki lesung pipit, ada yang tidak. Ada yang lidahnya dapat digulung, ada yang tidak. Bahkan mungkin dalam satu keluarga ada yang bermata cokelat, biru, atau abu-abu. Pada hewan pun juga dapat dijumpai variasi sifat. Sebagai contoh, anak kucing dapat memiliki variasi warna rambut meskipun induknya satu. Pada tumbuhan juga dapat ditemukan variasi dengan mudah. Misalnya, tumbuhan yang sejenis ada yang berbatang tinggi dan pendek, ada yang berdaun kecil dan besar. Prinsip genetika apa yang dapat menjelaskan mekanisme pemindahan sifat tersebut dari orangtua kepada keturunannya?

Suatu penjelasan yang mungkin diberikan mengenai hereditas adalah hipotesis "pencampuran", suatu gagasan bahwa materi genetik yang disumbangkan kedua orangtua bercampur dengan cara yang sama seperti didapatkannya warna hijau dari pencampuran warna biru dan kuning. Hipotesis ini memprediksi bahwa dari generasi ke generasi, populasi dengan perkawinan bebas akan memunculkan populasi individu yang seragam. Namun demikian, pengamatan kita setiap hari dan hasil percobaan pengembangbiakan hewan dan tumbuhan, ternyata bertolak belakang dengan prediksi tersebut.

Sebuah alternatif terhadap model pencampuran ini adalah hipotesis penurunan sifat "partikulat", yaitu mengenai ide gen. Menurut model ini, orangtua memberikan unit-unit warisan yang memiliki ciri sendiri yaitu gen yang tetap mempertahankan suatu ciri khusus tertentu pada keturunannya. Kumpulan gen suatu organisme lebih menyerupai sekumpulan kelereng dibandingkan seember cat. Seperti kelereng, gen dapat dipilah dan diteruskan dari generasi ke generasi dalam bentuk yang tidak terbatas.

HUKUM PEWARISAN SIFAT

Asal kejadian genetika modern dimulai di kebun sebuah biara, di mana seorang biarawan yang bernama Gregor Mendel mencatat sebuah mekanisme penurunan sifat partikulat, yaitu Theory of Particulate Inheritance. Mendel menerangkan adanya fenomena faktor keturunan (gen) yang secara kekal diwariskan dari induk kepada keturunannya melalui hukum pemisahan. Teori ini dibangun Mendel melalui pengamatan terhadap persilangan tanaman kacang kapri. Mendel memilih bekerja dengan kacang kapri karena kacang kapri memiliki banyak varietas. Misalnya, ada varietas yang memiliki bunga ungu, sementara varietas yang lain memiliki bunga putih. Ahli genetika menggunakan istilah karakter untuk menjelaskan sifat yang dapat diturunkan, seperti warna bunga.

Mendel, penemu teori genetika

Penggunaan kacang kapri juga menguntungkan, karena Mendel dapat mengontrol tanaman apa saja yang akan dibiarkan mengalami penyerbukan sendiri atau penyerbukan silang. Tanaman kacang kapri memiliki organ kelamin jantan (stamen atau benang sari) dan organ kelamin betina (pistillum atau putik) dalam tiap bunganya. Biasanya tanaman kacang kapri mengadakan penyerbukan sendiri. Penyerbukan silang yang dilakukan Mendel.. Mendel memindahkan serbuk sari yang belum dewasa (matang) dan selanjutnya menaburkan serbuk sari ke kepala putik pada bunga yang serbuk sarinya sudah dihilangkan.

Persilangan pada tanaman kacang kapri yang dilakukan oleh Mendel

Ada tujuh sifat yang diamati oleh Mendel pada kacang kapri, yaitu:

• biji bulat dibandingkan dengan biji keriput;
• biji warna kuning dibandingkan dengan biji warna hijau;
• buah berwarna hijau dibandingkan dengan buah berwarna kuning;
• buah mulus dibandingkan dengan buah berlekuk;
• bunga berwarna ungu dibandingkan bunga berwarna putih;
• letak bunga aksial (di ketiak tanaman) dibandingkan dengan letak bunga terminal (di ujung tanaman);
• batang panjang dibandingkan dengan batang pendek. 

Tujuh Karakter Tanaman kacang kapri yang diamati oleh Mendel

Di dalam genetika, teori Mendel sangat penting bahkan dijadikan dasar dalam memahami genetika dan melakukan analisis atas pola-pola pewarisan sifat genetik. Hukum Mendel pada prinsipnya terdiri dari dua rumusan, yaitu hukum I Mendel dan hukum II Mendel.

Kesimpulan genetika Mendel diperoleh dari persilangan kacang kapri (Visum sativum). Mari kita pelajari bagaimana Mendel menemukan fenomena persilangan tersebut.

HUKUM MENDEL I

Hukum I Mendel (disebut juga hukum segregasi) adalah mengenai kaidah pemisahan alel pada waktu pembentukan gamet. Hukum segregasi menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet terjadi segregasi atau pemisahan alel-alel secara bebas, dari diploid menjadi haploid. Hukum I Mendel dapat kalian pelajari dari persilangan monohibrid. Pada saat pembentukan gamet, pasangan alel akan memisah secara bebas. Misalnya genotip suatu tanaman Aa, maka gamet yang dibentuk akan membawa gen A dan gen a.

Persilangan Monohibrid

Persilangan monohibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan satu karakter dengan dua sifat beda. Misalnya warna bunga adalah karakter tanaman yang diamati. Mendel melihat ada dua sifat dari karakter warna bunga tanaman kacang kapri, yaitu warna ungu dan warna putih. Bila tanaman kacang kapri berbunga ungu disilangkan dengan tanaman kacang kapri berbunga putih, maka generasi anakan mereka adalah 100% tanaman berbunga ungu. Namun, bila tanaman berbunga ungu hasil persilangan itu dikawinkan sesamanya (perkawinan inbreeding), keturunannya menunjukkan 75% tanaman berbunga ungu dan 25% tanaman berbunga putih. Untuk lebih jelasnya lihat diagram persilangan monohibrid berikut ini. 

Persilangan Monohibrid

Peristiwa terbentuknya tanaman bunga ungu dari hasil persilangan menurut Mendel adalah sebagai berikut. Pada waktu pembentukan gamet betina (sel telur dalam bakal buahnya), alel-alel UU yang merupakan gen untuk warna bunga ungu dan bersifat homozigot dominan memisah menjadi U dan U, sehingga di dalam sel gamet tanaman berbunga ungu hanya mengandung satu macam alel, yaitu alel U. Sebaliknya, tanaman kacang kapri berbunga putih bersifat homozigot resesif dan genotipnya w«. Alel ini memisah menjadi u dan u pada waktu pembentukan gamet jantan atau serbuk sari, sehingga gamet- gamet jantan tanaman berbunga putih hanya memiliki satu macam alel, yaitu alel u.

Sewaktu terjadi perkawinan, terjadilah peleburan gamet jantan (w) ke dalam gamet betina (U) membentuk individu bersifat heterozigot dengan genotip Uu dan fenotip ungu. Pada perkawinan P2, yaitu perkawinan bebas antara genotip Uu dengan Uu, juga dimulai dengan segregasi alel U dan u, baik pada individu betina maupun jantan. Segregasi Uu menghasilkan dua macam gamet, yaitu gamet yang mengandung alel U dan gamet yang mengandung alel u. Karena induk betina dan induk jantan memiliki dua macam gamet (U dan u), terjadilah persilangan antara keempat macam gamet di atas, yaitu U dengan U membentuk UU (fenotip ungu), U dengan u membentuk Uu (fenotip ungu), dan u dengan u membentuk uu (fenotip putih). 

HUKUM MENDEL II

Hukum II Mendel, atau dinamakan hukum penggabungan bebas (the Mendelian law of independent assortment) mengenai ketentuan penggabungan bebas yang harus menyertai terbentuknya gamet pada perkawinan dihibrid. Hukum II Mendel dapat dipelajari dari persilangan dihibrid. Pada perkawinan dihibrid, misalnya suatu individu memiliki genotip AaBb maka A dan a serta B dan b akan memisah kemudian kedua pasangan tersebut akan bergabung secara bebas sehingga kemungkinan gamet yang terbentuk akan memilki sifat AB, Ab, aB, ab.

Persilangan Dihibrid

Persilangan dihibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan dua karakter yang berlainan. Misalnya persilangan antara tanaman kacang kapri berbiji bulat dan berwarna kuning dengan tanaman kacang kapri berbiji keriput dan berwarna hijau. Lihat Gambar 5.5. Ternyata, hasil persilangan adalah 100% anakan berbiji bulat dan berwarna kuning.

Selanjutnya, jika tanaman hasil persilangan ini dikawinkan sesamanya, terjadilah hasil perkawinan sebagai berikut: %6 bagian = biji bulat kuning, %6 bagian = biji bulat hijau, %6 bagian = biji keriput kuning, yi6 bagian = biji keriput hijau. Diagram persilangan dihibrid tersebut sebagai berikut. 

Persilangan Dihibrid

Peristiwa terbentuknya tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning dari hasil persilangan F1 menurut Mendel adalah sebagai berikut. Tanaman betina berbiji bulat dan berwarna kuning bersifat homozigot dominan, dengan genotip BBKK. Pada waktu pembentukan gamet betina (sel telur dalam bakal buahnya), alel-alel BBKK ini berpisah menjadi BK dan BK. Oleh karena itu, di dalam sel gamet tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning hanya mengandung alel BK. Sebaliknya, tanaman jantan berbiji keriput dan berwarna hijau bersifat homozigot resesif, dengan genotip bbkk. Alel ini berpisah menjadi bk dan bk pada waktu pembentukan gamet jantan atau serbuk sari. Oleh karena itu, gamet-gamet jantan tanaman berbiji keriput dan berwarna hijau hanya memiliki alel yang sama saja, yaitu alel bk.

Sewaktu terjadi perkawinan, terjadilah peleburan gamet jantan (bk) ke dalam gamet betina (BK), membentuk individu dengan genotip heterozigot BbKk dan berfenotip biji bulat dan berwarna kuning. Pada perkawinan P2, yaitu perkawinan bebas antara genotip BbKk dengan BbKk, terjadilah pembentukan gamet. Pada waktu pembentukan gamet ini, , terjadi segregasi alel B dari b dan K dari k, baik pada individu betina maupun jantan. Namun, selain terjadinya segregasi, pada pembentukan gamet perkawinan dihibrid ini juga diikuti dengan penggabungan bebas (atau lebih tepatnya kombinasi bebas) antara B dan b dengan K dan k. Penggabungan bebas ini menghasilkan empat macam kombinasi gamet, yaitu gamet BK, Bk, bK dan bk.

Perkawinan terjadi antara gamet jantan dan gamet betina. Hasil persilangan atau perkawinan antara gamet-gamet betina dan gamet-gamet jantan tersebut dapat dilihat pada diagram persilangan dihibrid.

Testcross (Uji Silang), Backcross (Silang Balik) dan Persilangan Resiprok

Selain persilangan monohibrid dan dihibrid dikenal pula istilah persilangan testcross, backcross, dan persilangan resiprok.

Testcross

Testcross merupakan persilangan antara suatu individu yang tidak diketahui genotipnya dengan induk yang, genotipnya homozigot resesif. Testcross dapat dilakukan dengan individu yang bukan induknya, dengan syarat genotipnya diketahui homozigot resesif. Testcross ini antara lain digunakan untuk menguji heterozigositas suatu persilangan. Misalnya, kamu diberi segenggam biji bulat, dan si pemberi biji tidak tahu pasti apakah biji bulat itu homozigot atau heterozigot. Bagaimana kamu dapat memisahkan biji homozigot dan heterozigot?

Persilangan Testcross Monohibrid

Pembuktiannya dapat dilakukan dengan uji silang. Misalnya, jika biji bulat tadi diuji silang dengan induk resesif menghasilkan 50% biji bulat dan 50% biji keriput, biji bulat tadi heterozigot. Jika hasilnya 100% biji bulat, biji bulat tersebut homozigot. Diagram persilangan testcross monohibrid sebagai berikut. 

Backcross

Backcross merupakan persilangan antara anakan F? yang heterozigot dengan induknya yanghomozigot dominan. Oleh karena itu, gamet dari parental (induk) kemungkinannya hanva satu macam. Dengan demikian analisa sifat genetis suatu karakter yang sedang diamati menjadi lebih mudah. Diagram persilangan backcross monohibrid sebagai berikut.

Persilangan Backcross Monohibrid

Persilangan resiprok

Persilangan resiprok (atau persilangan tukar kelamin) adalah persilangan ulang dengan jenis kelamin yang dipertukarkan. Misalnya, pada perkawinan monohibrid tanaman jantannya berbiji bulat, sedangkan tanaman betina berbiji keriput, maka pada perkawinan resiproknya adalah tanaman jantannya berbiji keriput, dan tanaman betinanya berbiji bulat. Persilangan ini tidak akan mempengaruhi hasil persilangan Mendel, karena gen-gen yang dipilih Mendel adalah gen-gen yang tidak tertaut kelamin.