PEMANFATAAN Drosophila melanogaster SEBAGAI ORGANISME MODEL DALAM MENGUNGKAP BERBAGAI FENOMENA PENYIMPANGAN RASIO MENDEL

Pemanfaatan Drosophila melanogaster sebagai Organisme.…

PEMANFATAAN Drosophila melanogaster SEBAGAI ORGANISME MODEL DALAM MENGUNGKAP BERBAGAI FENOMENA PENYIMPANGAN RASIO MENDEL Ahmad Fauzi1, Aloysius Duran Corebima2 1

Pascasarjana Pendidikan Biologi, Universitas Negeri Malang 2 Jurusan Biologi, Universitas Negeri Malang [email protected]

ABSTRAK Drosophila melanogaster merupakan organisme model yang sering digunakan dalam mempelajari berbagai konsep biologi, termasuk konsep pewarisan sifat. Berbagai fenomena penyimpangan rasio Mendel merupakan beberapa fenomena biologi yang dapat dipelajari dengan menggunakan D. melanogaster. Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan bahwa melalui persilangan berbagai strain D. melanogaster, fenomena-fenomena penyimpangan rasio Mendel dapat teramati. Pada penelitian ini, persilangan antara strain N x bcl, dan w x N digunakan untuk mengungkap fenomena pindah silang dan pautan kelamin. Hasil penelitian ini menunjukkan beberapa hal, yaitu: munculnya strain rekombinan (b dan cl) pada testcross N x bcl; serta munculnya pola pewarisan menyilang pada persilangan w x N dengan rasio F2 berupa 1:1:1:1. Kata kunci: Drosophila melanogaster, pewarisan sifat, penyimpangan rasio Mendel

PENDAHULUAN Organisme model merupakan organisme yang dimanfaatkan secara luas dalam mempelajari berbagai fenomena biologi (Fields dan Johnston, 2005). Berbagai informasi terkait proses biologi dapat dikumpulkan melalaui pemanfaatan organisme model tersebut (Bolker, 1995). Beberapa karakteristik utama dari organismeorganisme yang dapat dijadikan organisme model tersebut antara lain perkembangannya yang cepat, waktu generasinya yang pendek, serta strukturnya yang sederhana (Bolker, 1995). Salah satu contoh organisme model yang cukup populer di kalangan ilmuwan adalah D. melanogaster. D. melanogaster merupakan lalat buah yang telah digunakan sebagai subjek penelitian genetika sejak awal abad 20 (Dubnau, 2014). Capy & Gibert (2004) menyatakan bahwa D. melanogaster merupakan subjek penelitian yang sangat ekstensif digunakan dalam bidang genetika. Karakteristik serangga ini yang memiliki siklus hidup yang cepat, hanya memiliki sedikit kromosom, ukuran genom yang kecil, dan memiliki kromosom raksasa di kelenjar ludahnya menjadikan D. melanogaster dipilih peneliti genetika dalam penelitiannya (Hartwell, dkk., 2011). Thomas Hunt Morgan merupakan ilmuwan yang menemukan konsep pautan kelamin pada tahun 1910 dengan memanfaatkan D. melanogaster (Hartwell, dkk., 2011). Konsep lain, seperti pautan kromosom dan pindah silang merupakan konsep genetika yang muncul setelah ilmuwan memanfaatkan persilangan dengan juga menggunakan D. melanogaster (Corebima, 2013). Bahkan, meski pada awalnya tidak dikembangkan

Prosiding Seminar Nasional Biologi 2016_ ISBN: 978‐602‐0951‐11‐9

melalui D. melanogaster, konsep lain, seperti alela ganda dan pemetaan kromosom juga dapat dikaji melalui D. melanogaster (Lewin, 2007; Corebima, 2013). Pada Penelitian ini, peneliti bertujuan untuk memperlihatkan kembali bahwa melalui persilangan berbagai strain D. melanogaster, fenomena-fenomena penyimpangan rasio Mendel dapat teramati. Meski fenomena yang diangkat pada penelitian ini beristilah penyimpangan rasio Mendel, pemisahan dan pilihan bebas kromosom saat gametogenesis tetap terjadi (Klug, dkk,, 2012; Snustad dan Simmons, 2012: Corebima, 2013). Bahkan, meski beristilah menyimpang, fenomenafenomena yang dimaksud merupakan kejadian alami yang terjadi secara normal di lingkungan sekitar. Fenomena-fenomena penyimpangan rasio Mendel yang akan ditampilkan pada penelitian ini adalah pindah silang dan pautan kelamin. Melalui fenomena pindah silang, anakan tipe rekombinan dapat muncul pada persilangan yang melibatkan dua sifat beda, meski pada satu kromosom yang sama. Melalui fenomena pautan kelamin, rasio F2 pada persilangan satu sifat beda atau lebih tidak akan menunjukkan rasio Mendel yang umum dikarenaka ketidakhadiran gen tertentu pada salah satu kromosom kelamin salah satu parentalnya (Klug, dkk,, 2012; Snustad dan Simmons, 2012: Corebima, 2013). METODE PENELITIAN 1) Penyiapan organisme dan kondisi lingkungan D. melanogaster strain Normal (N), white (w), dan black clot eyes (bcl) dari Laboratorium Genetika

278


FMIPA UM digunkana dalam penelitian ini (Gambar 1.). Lalat dikultur di dalam botol gelas berbentuk silinder bervolume 200 ml, dengan diameter 7 cm dan tinggi 9 cm. Botol tersebut diisi medium standard sebanyak 30 ml. Kultur lalat tersebut disimpan di ruang penelitian dengan kisaran temperatur lingkungan alami, yaitu 25-30 oC.

5) Analisis data Data yang dianalisis adalah data F2 dari setiap persilangan. Chi-square digunakan sebagai tes dalam analisis data. Rasio yang digunakan sebagai dasar dalam uji Chi-square berasal dari hasil rekonstruksi kromosom yang dilakukan dengan acuan sesuai fenomena masing-masing. HASIL DAN PEMBAHASAN

A

B

C Gambar 1. A. D. melanogaster strain N; B. strain w; C. strain bcl

2) Komposisi medium Medium terdiri dari ± 2500 ml air, 700 g pisang (varietas Raja Mala), 200 g tape singkong, dan 100 g gula merah. Campuran tersebut di masak selama 45 menit. Medium tersebut cukup digunakan untuk mengisi 35 gelas kultur. 3) Pindah silang Testcross strain N x bcl (P1) digunakan untuk mendemonstrasikan fenomena pindah silang pada D. melanogaster. Anakan betina dari persilangan tersebut (F1) disilangkan dengan jantan bcl dan berstatus sebagai P2. Anakan dari P2 (F2) dicatat untuk dianalisis lebih lanjut. 4) Pautan kelamin Persilangan strain N x w (P1) digunakan untuk membuktikan keberadaan hukum Mendel II. Anakan dari persilangan tersebut (F1) digunakan sebagai P2. Anakan dari P2 (F2) dicatat untuk dianalisis lebih lanjut.


1) Pindah silang Hasil rekonstruksi testcross N x bcl tertera pada Gambar 2. Berdasarkan rekonstruksi persilangan tersebut, dapat diketahui bahwa ada empat fenotip F2, yaitu dua anakan tipe parenta (N dan bcl) dan dua anakan tipe rekombinan/produk pindah silang (b dan cl). Berkaitan dengan uji chi-square yang digunakan, fenotip 1:1:1:1 untuk memastikan apakah kemunculan empat anakan pada F2 diakibatkan oleh pilihan bebas gen b dan cl atau kejadian pindah silang. Hasil uji chi-square persilangan N x bcl tersebut tertera pada Tabel 1. Berdasarkan hasil uji chi-square pada Tabel 1., dapat diketahui bahwa nilai chi hitung (138,87) > chi tabel (7,81). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa rasio anakan F2 dari testcross N x bcl tidak memenuhi rasio 1:1:1:1. 2) Pautan kelamin Hasil rekonstruksi kromosom persilangan w x N tertera pada Gambar 3. Berdasarkan rekonstruksi kromosom tersebut, dapat diketahui bahwa rasio fenotip F2 yang diharapkan adalah 1 (♀ N) : 1 (♂N) : 1 (♀ w) : 1 (♂w). Rasio tersebut digunakan sebadai dasar rasio frekuensi harapan pada uji chi-square. Hasil uji chisquare persilangan w x N tersebut tertera pada Tabel 2. Berdasarkan hasil uji chi-square pada Tabel 2., dapat diketahui bahwa nilai chi hitung (2,096) < chi tabel (7,81). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa rasio anakan F2 dari persilangan w x N memenuhi rasio 1:1:1:1. Pada penelitian ini, D. melanogaster digunakan sebagai organisme model untuk menampilan fenomena pindah silang dan pautan kelamin. Pada fenomena pindah silang, persilangan yang digunakan adalah testcross antara strain N x bcl. Sesuai dengan pengumpulan dan analisis data yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa persilangan dengan menggunakan D. melanogaster dapat mendemonstrasikan fenomena pindah silang. Berdasarkan data hasil persilangan, terlihat bahwa rasio anakan tipe parental dengan tipe rekombinan/produk pindah silang (67,6% dan 32,39%), bukanlah 1:1 yang seharusnya terjadi bila gen b dan cl melakukan pilihan bebas. Kemunculan anakan tipe non parental yang dibawah 50% mengindikasikan bahwa gen b terpaut

279


dengan gen cl atau dapat dikatakan keduanya berada pada kromosom yang sama. Hal tersebut berkaitan dengan fakta bahwa semua faktor/gen yang terletak pada satu kromosom yang sama akan cenderung terpaut satu sama lain selama pembelajaran reduksi pada meiosis (gametogenesis) (Corebima, 2013). Akibatnya sebagian besar gamet yang dihasilkan adalah gamet b+cl+ dan bcl. Kemunculan tipe bukan parental pada testcross N x bcl penelitian ini disebabkan oleh terjadinya fenomena pindah silang selama gametogenesis. Pindah silang yang dimaksud pada penelitian ini adalah fenomena pertukaran kromosom homolog pada saat profase I selama meiosis pembentukan gamet (Corebima, 2013). Akibat dari pertukaran kromosom tersebut, maka pada persilangan dalam penelitian ini munculah gamet b+cl dan bcl+. Keberadaan kedua gamet tersebut yang kemudian berpasangan dengan gamet bcl dari parental jantan akhirnya menghasilkan strain cl dan b pada F2. Fenomena kedua yang didemonstrasikan pada penelitian ini adalah fenomena pautan kelamin. Persilangan antara betina mata putih (w) dengan jantan mata merah (N) digunakan untuk mendemonstrasikan fenomena tersebut. Berdasarkan pengumpulan dan analisis data, dapat diketahui bahwa muncul dua macam anakan pada F1, yaitu betina mata merah dan jantan warna putih. Data F2 juga menunjukkan bahwa separuh F2 bermata putih dan separuh sisanya bermata merah. Selain itu, F2 jantan bermata merah sama jumahnya dengan F2 betina bermata merah dan F2 jantan bermata putih sama jumlahnya dengan F2 betina berwarna putih.

Lebih tepatnya, rasio antara jantan mata merah, jantan mata putih, betina mata merah, dan betina mata putih memenuhi rasio 1:1:1:1. Kemunculan rasio anakan F1 dan F2 seperti yang telah disampaikan sebelumnya disebabkan oleh faktor warna mata yang terlibat pada persilangan ini terletak pada kromosom kelamin X. Sesuai dengan data yang telah terkumpul dan analisis data yang telah dilakukan, terbukti bahwa fenomena pindah silang dan pautan kelamin dapat didemonstrasikan dengan menggunakan D. melanogaster. Seperti yang telah dijelaskan di awal, kedua fenomena tersebut dapat didemonstrasikan melalui persilangan dan pengumpulan data hingga generasi 2. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan, waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data hingga generasi 2 hanyalah 40 hingga 50 hari. Penelitian ini merupakan langkah awal usaha peneliti untuk lebih mempopulerkan D. melanogaster sebagai organisme model yang tidak hanya digunakan di dunia penelitian, melainkan juga dalam dunia pendidikan. Penelitian-penelitian sejenis akan dilakukan dan penelitian pengembangan berbagai perangkat dan bahan ajar yang mendukung penggunaan D. melanogaster di dunia pendidikan akan dilakukan pada penelitian selanjutnya. Melalui langkah tersebut, diharapkan pemanfaatan D. melanogaster sebagai organisme model dalam pembelajaran semakin luas

Gambar 2. Rekonstruksi kromosom persilangan D. melanogaster strain N x bcl


280


Tabel 1. Analisis data persilangan D. melanogaster strain N x bcl Persilangan

Jenis Kelamin

N x bcl

N

354

222,25

131,75

17358,0625

78,10151856

b

126

222,25

-96,25

9264,0625

41,68307087

cl

162

222,25

-60,25

3630,0625

16,3332396

bcl

247

222,25

24,75

612,5625

2,756186727

889

889

f0

Total

fh

fo-fh

(fo-fh)2

Chi tabel

138,8740157

7,814728

= tanda kromosom y Gambar 3. Rekonstruksi kromosom persilangan D. melanogaster strain w x N

Tabel 2. Analisis data persilangan D. melanogaster strain w x N Persilangan

Jenis Kelamin

wxN

N♂

120

124,5

-4,5

20,25

0,162650602

N♀

135

124,5

10,5

110,25

0,885542169

w♂

129

124,5

4,5

20,25

0,162650602

w♀

114

124,5

-10,5

110,25

0,885542169

498

498

Total

f0

fh

fo-fh


(fo-fh)2

Chi tabel

2,096385542

7,814728

281


SIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa D. melanogaster merupakan organisme model yang mampu mendemonstraikan fenomena pindah silang dan pautan kelamin. DAFTAR PUSTAKA Bolker J A, 1995. Model systems in developmental biology. BioEssays, 17(5): 451-455. Capy P dan Gibert P, 2004. Drosophila melanogaster, Drosophila simulans: so Similar yet so Different. Genetica, 120: 5-16. Corebima AD, 2013. Genetika Mendel. Surabaya: Airlangga University Press. Dubnau J, 2014. Behavioral Genetics of the Fly (Drosophila melanogaster). Cambridge: Cambridge University Press.


Fields S dan Johnston M, 2005. Whither Model Organism Research?. Science, 307 (5717): 18851886. Hartwell LH, Hood L, Godlberg ML, Reynolds AE, dan Silver LM. 2011. Genetics, Fourth Edition. McGraw Hill. Klug WS, Cummings MR, Spencer CA, dan Palladino, MA, 2012. Concepts of Genetics, Tenth Edition. San Francisco: Pearson Education, Inc. Lewin, B, 2007. Genes IX. Oxford: Oxford University Press Snustad DP dan Simmons MJ. 2012, Principles of Genetics, Sixth Edition. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

282

PEMANFATAAN Drosophila melanogaster SEBAGAI ORGANISME MODEL DALAM MENGUNGKAP BERBAGAI FENOMENA PENYIMPANGAN RASIO MENDEL

Recommend Documents