Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Hallo sobat Anak mendel, pada artikel sebelumnya kalian telah mengetahui tentang persilangan monohibrid yang merupakan penerapan dari Hukum I Mendel dan persilangan dihibrid yang merupakan penerapan dari Hukum II Mendel, kan. Masih ingat kah kamu kalau pada kondisi normal, persilangan monohibrid menghasilkan rasio fenotip yaitu 3 : 1 atau 1 : 2 : 1, sedangkan persilangan dihibrid menghasilkan rasio fenotip yaitu 9 : 3 : 3 : 1.

Tahu nggak sih kalau pada kenyataannya, tidak semua persilangan menghasilkan rasio atau perbandingan fenotip yang sesuai dengan Hukum Mendel, lho. Terdapat beberapa kasus menghasilkan rasio fenotip yang menyimpang dari Hukum tersebut. Hal ini disebabkan oleh beberapa gen yang saling mempengaruhi pada saat pembentukan fenotip (keturunan). Meskipun demikian, rasio fenotip ini masih mengikuti aturan Hukum Mendel, sehingga hasil rasio fenotipnya dapat dikatakan sebagai penyimpangan semu Hukum Mendel.

Nah, penyimpangan semu Hukum Mendel ini terdiri dari beberapa macam, Squad. Apa saja ya? Yuk, langsung kita simak pada artikel di bawah ini!

1.      Atavisme

Penyimpangan semu Hukum Mendel yang pertama adalah atavisme. Atavisme adalah interaksi antar gen yang menghasilkan filia atau keturunan dengan fenotip yang berbeda dari induknya. Contoh atavisme dapat kamu temukan pada kasus jengger ayam.

Perhatikan contoh persilangan kasus atavisme di bawah ini:

Terdapat empat jenis jengger ayam, di antaranya walnut (R-P-), rose (R-pp), pea (rrP-), dan single (rrpp). Sekarang, yuk kita coba lakukan persilangan antara jengger ayam rose (RRpp) dengan jengger ayam pea (rrPP). Hasilnya bisa disimak pada gambar di bawah ini, ya!

2.      Kriptomeri

Kriptomeri adalah peristiwa tersembunyinya gen dominan jika tidak berpasangan dengan gen dominan lainnya. Jadi, jika gen dominan tersebut berdiri sendiri, maka sifatnya akan tersembunyi (kriptos). Contoh kasus kriptomeri terdapat pada persilangan bunga Linaria maroccana. Bunga Linaria maroccana memiliki 4 gen, yaitu:

A = terbentuk pigmen antosianin

a = tidak terbentuk pigmen antosianin

B = protoplasma basa

b = protoplasma asam

Linaria maroccana (sumber: pinterest.com)

Misalkan, akan dilakukan persilangan pada bunga Linaria maroccana berwarna merah dengan bunga Linaria maroccana berwarna putih sebagai berikut:

Coba kamu perhatikan! Pada persilangan pertama, diperoleh F1 adalah bunga berwarna ungu. Hmm, kenapa bisa begitu, ya? Nah, penjelasannya ada di bawah ini, nih. Ayo kita simak baik-baik!

Keterangan:

Bagaimana Sob sampai sini, masih sadar, kah?

Rasanya ku ingin terbang saja dan melupakan semuanya (sumber: giphy.com)

Oke, oke, tenang, Squad. Dibawa santai saja ya bacanya. Sambil ngemil juga boleh, kok. Well, kita lanjut ya materinya. Semangat membaca!

4. Epistasis-Hipostasis

Epistasis dan hipostasis adalah salah satu bentuk interaksi antara gen dominan mengalahkan gen dominan lainnya yang bukan sealel. Gen dominan yang menutup gen dominan lainnya disebut epistasisdan gen dominan yang tertutup itu disebut hipostasis.

Peristiwa ini terjadi baik pada tumbuhan, hewan, maupun manusia. Pada tumbuhan, peristiwa epistasis dan hipostasis dijumpai pada warna kulit gandum dan warna kulit labu squash, sedangkan pada hewan dapat dijumpai bulu mencit. Pada manusia, peristiwa tersebut juga dapat dijumpai misalnya pada warna mata.

Nelson Ehle mengadakan percobaan persilangan dengan objek tanaman gandum. Gandum berkulit biji hitam disilangkan dengan gandum berkulit putih kuning. Hasilnya (F1) 100% berkulit biji hitam. Pada F2 diharapkan akan dihasilkan keturunan dengan fenotipe 75% hitam dan 25% kuning, tetapi ternyata tidak demikian, hasil yang diperoleh mempunyai perbandingan sebagai berikut 12 hitam : 3 kuning : 1 putih. Persilangan ini mirip prinsip Mendel yaitu (9 + 3) : 3 : 1.

Setelah dianalisis, ternyata gen yang menimbulkan pigmentasi hitam dan kuning berdiri sendiri-sendiri dan keduanya merupakan faktor dominan terhadap faktor putih. Jadi, gen H (hitam) dominan terhadap h (putih) gen K (kuning) dominan terhadap k (putih). Perhatikan diagram persilangan antara gandum berkulit biji hitam HHkk dengan gandum berkulit biji kuning hhKK berikut!

Genotipe F1 Hhkk fenotipenya adalah hitam. Ini menunjukkan bahwa faktor H menutup faktor K, faktor H disebut epistasis dan faktor K disebut hipostasis. Jika F1 mengadakan meiosis akan menghasilkan gamet Hk, Hk, hK, dan hk, sehingga kemungkinan kombinasi F2 adalah seperti diagram berikut.

Peristiwa hipostasis dan epistasis menghasilkan kombinasi yaitu hitam : kuning : putih = 12 : 3 : 1.

Keterangan :
Semua kombinasi yang mengandung H, fenotipenya adalah hitam. Kombinasi yang mengandung faktor dominan K hanya menampakkan warna kuning jika bersama faktor H. Kemungkinan kombinasi 1/16 adalah kombinasi dua faktor resesif dari kedua pasangan alel hhkk. Individu ini tidak mengandung faktor dominan dan menampakkan warna putih. Ini adalah jenis homozigot baru yang hanya mungkin timbul dari persilangan dihibrid.

 4.      Komplementer

Penyimpangan semu Hukum Mendel yang terakhir adalah komplementer. Komplementer adalah interaksi antar gen dominan dengan sifat yang berbeda yang saling melengkapi, sehingga memunculkan fenotip tertentu. Apabila salah satu gen tidak muncul, maka sifat yang dimaksud pun tidak akan muncul. Contoh komplementer dapat ditemukan pada kasus persilangan bunga Lathyrus odoratus yang terdiri dari gen:

C = membentuk pigmen warna

c = tidak membentuk pigmen warna

P = membentuk enzim pengaktif

p = tidak membentuk enzim pengaktif 

Lathyrus odoratus (sumber: plantsam.com)

Misalkan, dilakukan persilangan antara bunga Lathyrus odoratus berwarna putih dengan bunga Lathyrus odoratus berwarna putih pula. Maka, akan diperoleh keturunan dan rasio fenotip sebagai berikut:

5.      Tautan

    Di dalam setiap kromosom tersimpan ratusan gen yang dapat menimbulkan suatu sifat bersama sama. Dua atau lebih gen yang menempati kromosom yang sama disebut terpaut atau linkage. Peristiwa terbentuknya gen tertaut ini disebut tautan, seperti terlihat pada Gambar sebagai berikut.

Gambar diatas memperlihatkan gen-gen yang terletak pada masing-masing kromosom yaitu A, B, C, D atau F dan membentuk 1 rangkaian, begitupun dengan alelnya yaitu a, b, c, d, e, dan f. Peristiwa tautan dikemukakan oleh Morgan pada percobaannya mengenai persilangan lalat buah (Drosophila melanogaster) yang memiliki perbedaan morfologis, seperti bentuk sayap, warna tubuh, dan warna mata. Dalam percobaannya Morgan menyilangkan Drosophila betina normal berwarna tubuh kelabu dan bersayap panjang dengan Drosophila jantan tak normal yang berwarna tubuh hitam dan tak bersayap. Dari persilangan itu, Morgan mendapat persilangan F1 yang berwarna tubuh kelabu dan bersayap panjang. Jika pada F1 individu jantan ditestcross dengan induk resesif maka keturunannya hanya terdiri atas 2 kelas, yakni kelabu-panjang dan hitam-pendek dengan rasio fenotipe 1:1.

Jika b dan v atau B dan V merupakan alel yang terdapat pada pasangan kromosom yang berbeda, perhatikan persilangan di bawah ini!

Persilangan: Gen dan alel yang terletak pada pasangan kromosom yang berbeda

Keterangan:
BbVv = Drosophila kelabu-bersayap panjang
Bbvv = Drosophila kelabu-bersayap pendek
bbVv = Drosophila hitam-bersayap panjang
bbvv = Drosophila hitam-bersayap pendek

Jadi, seharusnya persilangan tersebut menghasilkan rasio fenotipe 1:1:1:1. Hal ini disebabkan kromosom yang mengandung alel B atau b dan alel V atau v yang pergi ke kutub atas atau bawah pada meiosis sama besar. Oleh karena itu, rasio macam gamet, baik kombinasi parental maupun rekombinannya sama. Tetapi, hal itu tidak terlihat pada hasil penemuan Morgan sebab BV dan bv tertaut dalam satu kromosom, sehingga saat meiosis dihasilkan 2 variasi gamet BV dan bv. Turunan pertama atau F1 bergenotipe BbVv, berwarna kelabu-sayap panjang, terlihat seperti pada persilangan
berikut ini.

Persilangan: Gen dan alel yang terletak pada pasangan kromosom yang berbeda

Keterangan :
BbVv = Drosophila kelabu-bersayap panjang
bbvv = Drosophila hitam-bersayap pendek

Rasio fenotipe hasil testcross ialah kelabu-sayap panjang : hitam-sayap pendek 1:1. Ini berarti macam gamet rekombinan tidak muncul, sebab b bertaut V, b bertaut v, sehingga gamet yang dihasilkan F1 hanya BV dengan bv. Karena rasio gamet BV dengan bv 1:1 maka rasio fenotipe hasil testcross. Bbvv : bbvv = lalat buah kelabu-sayap panjang : hitam-sayap pendek = 1:1.

Penemuan Morgan ini menunjukkan bahwa gen BV dan bv bukan terletak pada kromosom berbeda, tetapi pada kromosom yang sama, artinya bertaut.

6.      PindahSilang

Pada peristiwa meiosis, kromatid yang berdekatan dari kromosom homolog tidak selalu berjajar berpasangan dan beraturan, tetapi kadangkadang saling melilit satu dengan lainnya. Hal ini menyebabkan sering terjadi sebagian gen-gen suatu kromatid tertukar dengan gen-gen kromatid homolognya. Peristiwa ini disebut dengan pindah saling atau crossing over.

Gambar berikut ini memperlihatkan terjadinya pembelahan meiosis. Sel-sel yang mengadakan pembelahan bergenotipe AaBb. Gen A bertaut dengan gen B, sedangkan gen a bertaut dengan gen b. Apabila tidak terjadi peristiwa pindah silang maka sel-sel anakan yang terbentuk akan mempunyai susunan gen AB dan ab dengan rasio 50%:50% atau 1:1 yang semuanya terdiri atas kombinasi parental (KP). Tetapi, apabila sebagian sel yang membelah mengalami pindah silang maka di samping kombinasi parental, akan terbentuk pula rekombinan atau kombinasi baru (RK) yang frekuensinya masing-masing ditentukan oleh frekuensi sel yang mengalami pindah silang.

Selama meiosis, pindah silang dapat terjadi antara gen-gen dalam kromosom yang sama. Jumlah pindah silang yang terjadi tergantung pada jarak antara gen-gen itu, seperti tampak pada Gambar berikut ini.

Pada Gambar diatas terlihat bahwa sel yang mengalami pindah silang sebanyak 20% dari jumlah sel yang membelah. Hal ini berarti 80% sel lainnya tidak mengalami pindah silang, sehingga kombinasi sel gamet yang dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut.

Keterangan:

a. Untuk kelompok sel yang tidak mengalami pindah silang yaitu sebanyak 80%. Setiap sel yang membelah dalam kelompok ini akan menghasilkan 4 sel baru yang haploid. Sel baru ini terdiri atas 2 macam kombinasi, yaitu AB dan ab, dengan rasio 50% AB : 50% ab. Jadi frekuensi gamet AB=50%x80%=40% dan frekuensi gamet ab=50%x80%=40%.

b. Untuk kelompok sel yang mengalami pindah silang, yaitu sebanyak 20%, setiap selnya menghasilkan 4 sel gamet baru dengan kombinasi AB, Ab, aB terbentuk karena adanya peristiwa pindah silang.

Berdasarkan hal tersebut maka frekuensi masing-masing kombinasi adalah sebagai berikut:
AB = 25% x 20% = 5% ; Ab = 25% x 20% = 5%
aB = 25% x 20% = 5% ; ab = 25% x 20% = 5%

Apabila peristiwa a dan b digabungkan, maka akan dihasilkan macam dan frekuensi kombinasi sebagai berikut:
AB = 40% + 5% = 45% ; Ab = 40% + 5% = 45%

AB dan ab yang merupakan kombinasi parental (KP), frekuensinya 90%.
Ab = 5% ; aB = 5%

Ab dan aB yang merupakan kombinasi baru atau rekombinan (RK), frekuensinya 5%.

Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui bahwa apabila dalam peristiwa tautan tidak terjadi pindah silang, maka semua susunan gen pada sel gametnya merupakan kombinasi parental, tetapi apabila dalam peristiwa ini terjadi pindah silang maka susunan gen pada sel gametnya terdiri atas 2 jenis yakni kombinasi parental dan dihasilkan F1 ada 4 macam, yaitu AB, ab, Ab, dan aB. AB dan ab merupakan kombinasi parental, sedangkan Ab dan aB merupakan rekombinan. Pada peristiwa pindah silang ini frekuensi kombinasi parental (KP) lebih dari 50% dan frekuensi rekombinan (RK) kurang dari 50%. Kombinasi baru atau rekombinan yang terbentuk pada peristiwa pindah silang frekuensinya selalu lebih kecil daripada kombinasi parental (RK<KP).

7.      Tautan Seks

Morgan pernah menyilangkan lalat betina bermata merah dengan lalat jantan bermata putih. Hasilnya adalah bahwa keturunan F1 100% bermata merah, sedangkan keturunan F2 75% bermata merah dan 25% bermata putih. Tetapi, yang bermata putih selalu jantan walaupun percobaan tersebut berulang-ulang dilakukan, tetapi hasilnya selalu sama. Berdasarkan hasil tersebut Morgan menyusun hipotesis sebagai berikut:

a. Faktor warna mata merah langsung dominan terhadap faktor warna mata putih.
b. Gen yang bertanggung jawab atas warna mata ini terkandung di dalam kromosom X.
c. Di dalam kromosom Y tidak terdapat gen yang bertanggung jawab atas warna mata.

Selanjutnya, Morgan menyatakan bahwa gen atau sifat yang tergantung pada kromosom seks ini disebut tertaut seks, seperti dalam diagram dengan penjelasan, keturunan F1 semua bermata merah, baik jantan maupun betina, sedangkan keturunan F2 75% bermata merah dan 25% bermata putih. Yang bermata putih selalu jantan, bukan berarti yang jantan selalu bermata putih.

8.      Gagal Berpisah dengan Letal

Gagal berpisah merupakan peristiwa gagalnya satu atau lebih kromosom untuk berpisah pada waktu meiosis (pembentukan gamet) dan menyebabkan jumlah kromosom berubah, baik gamet dan atau individu baru berakhir dengan jumlah kromosom yang abnormal, misalnya dapat terjadi aneuploidi atau poliploidi.

Aneuploidi merupakan suatu keadaan keturunan memiliki satu kromosom lebih atau satu kromosom kurang dari jumlah kromosom yang dimiliki tetuanya. Hal tersebut dapat terjadi pada sel diploid yang mendapat satu tambahan satu kromosom (n + 1), selanjutnya jika gamet tersebut bersatu dengan gamet lain yang normal maka individu baru akan berkromosom (2n + 1) yang disebut trisomi. Sebaliknya, jika sebuah gamet yang kekurangan satu kromosom bersatu dengan gamet normal maka individu baru tersebut memiliki jumlah kromosom (2n – 1) dan disebut monosomi.

Adapun poliploidi adalah keturunan yang memiliki kelipatan jumlah kromosom dari tetuanya, artinya tiga kali atau lebih dari setiap haploid kromosom yang khas dimiliki tetuanya. Jika gamet yang dihasilkan diploid (2n) dan bersatu dengan gamet normal haploid (n), maka hasil setelah fertilisasi adalah individu 3n atau triploid, dan jika dua gamet diploid bersatu adalah individu 4n atau tetraploid.

Gagal berpisah letal adalah gen letal (gen yang menyebabkan kematian pada suatu individu yang memilikinya) yaitu gagal satu atau lebih kromosom untuk berpisah pada peristiwa meiosis. Contoh gagal berpisah yang terjadi pada lalat buah seperti pada diagram berikut.

Peristiwa gagal berpisah pada persilangan lalat buah (Drosophila melanogaster) antara betina bermata merah dengan jantan bermata putih.

Keterangan :
1. Nomor 1 kromosom seks XX adalah betina bermata merah dan nomor 6 kromosom seks XY adalah jantan bermata putih (yang diharapkan).

2. Nomor 2 kromosom seks XXX adalah betina super dan nomor 5 kromosom seks XXY betina bermata putih (pengecualian pertama).

3. Nomor 3 kromosom seks X dari jantan bermata merah (pengecualian kedua) dan nomor 4 kromosom seks Y berkelamin jantan dan mati (letal).

Apa tanggapanmu setelah membaca artikel kali ini? Cukup panjang, ya. Tapi, kamu nggakmenyesal kan baca artikel ini sampai habis? Oh, tentu saja, kamu kan jadi bisa tahu macam-macam penyimpangan semu Hukum Mendel beserta contoh kasusnya lewat artikel ini. Hmm, by the way, siapa nih di antara kamu yang belum mengerjakan PR karena masih bingung? Hayo, sekarang bukan jamannya lagi ya mengerjakan PR di sekolah, lalu menyontek jawaban temanmu! 

HUKUM MENDEL

Pendahuluan

Pewarisan sifat atau yang dikenal dengan Hereditas merupakan suatu pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya. Ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat disebut dengan genetika. Pewarisan sifat itu dapat ditentukan oleh kromosom dan gen. Mekanisme pewarisan sifat mengikuti aturan-aturan tertentu yang disebut pola-pola hereditas.

Secara tidak sadar manusia sudah ribuan tahun lampau melakukan praktek-praktek hereditas, yaitu penurunan sifat dari induk kepada turunannya, tetapi pada waktu itu belum ada penjelasan secara ilmiah mengenai cara-cara pewarisan sifat dari induk kepada turunannya. G.J. Mendel melakukan percobaan penyilangan pada kacang ercis / kacang kapri. Tahun 1966, G.J. Mendel menyampaikan hasil penelitian tentang kacang ercis, yang memiliki beberapa sifat dominan dan resesif seperti batang tinggi, batang rendah, kulit buah licin, kulit buah mengkerut, bunga warna ungu dan bunga warna putih. Hasil penelitian tersebut mendorong ilmuwan untuk meneliti pewarisan sifat makhluk hidup.

Latar Belakang Lahirnya Hukum Mendel

Genetika adalah ilmu yang mempelajari pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya. Gregor Johann mendel (1822-1884), seorang biarawan disebuah biara di Brunn, Austria menyilangkan kacang ercis atau kacang kapri (Pisum sativum), kemudian hasil persilangan ditanam dan diamati, Mendel melakukannya selama 12 tahun.

Mendel memilih tanaman kacang ercis dengan beberapa alasan :

Memiliki banyak varietas dengan pasangan sifat yang kontras, yaitu panjang batang tinggi dan pendek, letak bunga diketiak batang dan diujung batang, bentuk polong menggembung halus dan kriput, warna polong hijau dan kuning, warna bunga ungu dan putih, bentuk biji bulat dan keriput, warna biji hijau dan kuning, seperti pada table berikut.

(Tujuh karakter tanaman kacang ercis)

(sumber: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id)

Dapat melakukan penyerbukan sendiri (autogami).

Mudah melakukan perkawinan silang.

Cepat menghasilkan biji. Menghasilkan banyak keturunan.

Hukum Mendel I

Hukum Mendel I dikenal juga dengan Hukum Segregasi menyatakan: ‘pada pembentukan gamet kedua gen yang merupakan pasangan akan dipisahkan dalam dua sel anak’. Hukum ini berlaku untuk persilangan monohibrid (persilangan dengan satu sifat beda).

Secara garis besar, hukum ini mencakup tiga pokok