PERKAWINAN SILANG (GENETIKA)
Genetika adalah ilmu yang mempelajari sifat keturunan. Keturunan adalah proses biologis dimana orangtua/induk mewariskan gen kepada anaknya atau keturunannya. Istilah “genetika” merupakan serapan dari bahasa Belanda genetica, adaptasi dari bahasa Inggris genetics, yang berasal dari bahasa Yunani Kuno γενετικός (genetikos) yang berarti “tempat”/”generatif”, yang berasal dari kata dasar γένεσις (genesis) yang berarti “asal”.
Dalam biologi, ilmu genetika mempelajari gen, pewarisan sifat, dan keanekaragaman organisme hidup. Genetika dapat diaplikasikan ke berbagai studi tentang kehidupan seperti bacteria, plantae, animalia, dan manusia. Sejak dulu, telah ada berbagai observasi untuk mengembangkan varietas dari suatu tumbuhan dan hewan. Ilmu genetika modern dimulai oleh Gregor Mendel pada pertengahan abad ke-19.
Genetika berusaha menjelaskan material pembawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik), bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan bagaimana informasi itu dipindahkan dari satu individu ke individu lain (pewarisan genetik).
1. Sejarah Genetika
Ilmu genetika dimulai dari penelitian yang dilakukan oleh Gregor Mendel pada pertengahan abad ke-19. Gregor Johann Mendel, adalah seorang ilmuwan dan biarawan berkebangsaan Jerman-Ceko yang meneliti pewarisan sifat pada tumbuhan.
Dalam papernya yang berjudul Versuche über Pflanzenhybriden (Penelitian tentang Perkawinan Silang pada Tumbuhan) yang dipresentasikan pada tahun 1865 kepada Naturforschender Verein (Asosiasi Penelitian tentang Alam) di Brünn, Mendel menelusuri pola pewarisan sifat-sifat tertentu pada tanaman kacang ercis/kapri (Pisum sativum) dan menjelaskannya secara matematis. Kacang ercis digunakan karena:
memiliki pasangan sifat yang menyolok
bisa melakukan penyerbukan sendiri
segera menghasilkan keturunan atau umurnya pendek
mampu menghasilkan banyak keturunan, dan
mudah disilangkan
Mendel menetapkan dua hukum yang terkait dengan genetika. Hukum Mendel I (Hukum Segregasi) menyatakan “pada pembentukan gamet kedua gen yang merupakan pasangan akan dipisahkan dalam dua sel anak”. Hukum Mendel II (Hukum Independent Assortment( menyatakan “bila dua individu berbeda satu dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka diturunkannya sifat yang sepasang itu tidak bergantung pada sifat pasangan lainnya”.
Sebelum Mendel, telah ada teori lain tentang pewarisan sifat. Salah satu teori populer pada masa Mendel adalah konsep pewarisan campuran yakni ide yang menyatakan bahwa seorang individu merupakan hasil pencampuran sifat yang dimiliki orangtuanya (ibu dan ayahnya).
Hasil penelitian Mendel tidak mendapatkan pengertian yang luas sampai pada tahun 1890-an—setelah ia meninggal—ketika peneliti lain juga mengamati masalah yang mirip dan melakukan penelitian ulang hasil penelitian Gregor Mendel. William Bateson—pendukung penelitian Mendel—menciptakan istilah genetics pada tahun 1905. Bateson mempopulerkan istilah ini untuk mengistilahkan studi tentang pewarisan sifat pada ajang Third International Conference on Plant Hybridization di London pada tahun 1906.
Setelah penelitian ulang hasil penelitian Mendel, para ilmuwan mencoba untuk menentukan molekul mana yang bertanggung jawab terhadap proses pewarisan sifat. Pada tahun 1911, Thomas Hunt Morgan mengatakan bahwa kromosom yang bertanggung jawab berdasarkan hasil penelitiannya terhadap lalat buah.
James D. Watson dan Francis Crick menjelaskan struktur DNA pada tahun 1953. Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins menemukan bahwa DNA memiliki struktur helix.
2. Molekul Dasar dalam Genetika
Molekul dasar dari gen adalah asam deoksiribonukleat (DNA). DNA tersusun dari rantai nukleotida yang terdiri dari empat tipe: adenin (A), sitosin (C), guanin (G), dan timin (T). Informasi genetik terdapat pada rangkaian nukleotida tersebut dan gen terdapat sebagai regangan pada rangkaian sepanjang rantai DNA. Virus adalah satu-satunya pengecualian pada hukum ini. Sesekali virus hanya terdapat RNA sebagai materi genetik. Virus tidak dapat bereproduksi tanpa inang dan terpengaruh oleh beragam proses genetik. Jadi, virus cenderung tidak dianggap sebagai makhluk hidup.
Gen tersusun secara linear sepanjang rantai panjang DNA. Pada bakteria, setiap sel biasanya terdapat sebuah genophore melingkar tunggal. Sementara pada organisme eukariotik (seperti tumbuhan dan hewan) memiliki DNA yang tersusun dalam kromosom. DNA pada kromosom terhubung dengan struktur protein yang menyusun dan mengendalikan akses ke DNA yang disebut kromatin.
Banyak spesies makhluk hidup memiliki kromosom seksual yang menentukan jenis kelamin setiap organisme. Pada manusia dan kebanyakan hewan lainnya, kromosom Y memiliki gen yang memicu perkembangan karakter laki-laki. Kromosom ini terkadang hanya sedikit dan terkadang sangat banyak. Kromosom X mirip dengan kromosom lain dan mengandung banyak gen. Kromosom X dan Y membentuk pasangan yang sangat berbeda.
Kromosom mengandung gen yang bagaikan halaman dalam sebuah buku. Beberapa kromosom bisa membawa ratusan gen penting dan beberapa yang lain hanya membawa beberapa gen. Gen terdiri dari substansi kimia yang disebut DNA.
Manusia memiliki 23 pasang kromosom. Setengah DNA kita ditentukan dari ibu kita dan setengahnya lagi dari ayah kita. Jadi, jika Anda lebih mirip seperti ibu, mungkin Anda mewariskan seluruh phenotypes dari ibu Anda. Mungkin saja gen untuk tubuh dan bagaimana cara organ Anda bekerja merupakan warisan dari ayah Anda.
3. Kode Genetik
Kode genetik (kodon) adalah deret nukleotida pada mRNA yang terdiri atas kombinasi tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Gen pada umumnya mengekspresikan fungsinya terdapat produksi protein yang merupakan molekul kompleks yang bertanggung jawab terhadap banyak fungsi di dalam sel. Protein terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida yang masing-masing polipeptida tersusun dari rangkaian asam amino. DNA digunakan untuk memproduksi rangkaian asam amino yang lebih spesifik. Proses ini dimulai dengan produksi molekul RNA dengan pencocokan rangkaian gen DNA. Proses ini disebut transkripsi. Molekul RNA ini kemudian digunakan untuk memproduksi rangkaian asam amino yang sesuai melalui proses yang disebut translasi.
4. Mutasi
Selama proses replikasi DNA, kesalahan terkadang terjadi pada proses polimerisasi pada untaian kedua. Kesalahan tersebut disebut mutasi dan berdampak pada organisme. Khususnya jika itu terjadi tanpa adanya pengkodean protein pada rangkaian gen. Peluang kesalahan biasanya sangat rendah yakni satu berbanding 10-100 juta. Proses ini meningkatkan angka perubahan pada DNA yang disebut mutagenik. Mutagenik menyebabkan kesalahan pada replikasi DNA. Kerusakan pada DNA terjadi secara alami dan sel akan menggunakan metode perbaikan DNA untuk memperbaiki ketidakcocokan dan kerusakan. Namun, metode perbaikan ini tidak akan mengembalikan DNA ke rangkaian semula sebelum rusak.
5. Penelitian Genetika
Penelitian genetika dilakukan untuk mengetahui hubungan variasi genetik terhadap kesehatan manusia dan penyakitnya. Organisme yang biasanya digunakan untuk mengadakan penelitian tentang genetika adalah bakteri Escherichia coli, tumbuhan Arabidopsis thaliana, ragi (Saccharomyces cerevisiae, nematoda Caenorhabditis elegans, lalat buah (Drosophila melanogaster), dan tikus rumahan (Mus musculus).
DNA dapat dimanipulasi di laboratorium. Enzim ligasi digunakan untuk memotong DNA pada rangkaian yang spesifik, sehingga menghasilkan fragmen DNA yang dapat diprediksi. Penggunaan enzim ligasi juga dapat menyambungkan berbagai fragmen DNA. DNA juga dapat diperkuat melalui prosedur yang disebut polymerase chain reaction (PCR). Dengan menggunakan rangkaian pendek DNA yang spesifik, PCR dapat mengisolasi dan memperkuat daerah DNA yang diinginkan.
6. Cabang-Cabang Genetika
Genetika berkembang baik sebagai ilmu murni maupun ilmu terapan. Cabang-cabang ilmu ini terbentuk terutama sebagai akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya.
Cabang-cabang murni genetika:
genetika molekular
genetika sel (sitogenetika)
genetika populasi
genetika kuantitatif
genetika perkembangan
Cabang-cabang terapan genetika:
genetika kedokteran
ilmu pemuliaan
rekayasa genetika atau rekayasa gen
Bioteknologi merupakan ilmu terapan yang tidak secara langsung merupakan cabang genetika tetapi sangat terkait dengan perkembangan di bidang genetika.
Sumber : hedisasrawan