Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Penyimpangan Semu Hukum Mendel, Hukum pewarisan Mendel adalah hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme yang dijabarkan oleh Gregor Johann Mendel dalam karyanya 'Percobaan mengenai Persilangan Tanaman'. Hukum segregasi bebas menyatakan bahwa pada pembentukan gamet (sel kelamin), kedua gen induk (Parent) yang merupakan pasangan alel akan memisah sehingga tiap-tiap gamet menerima satu gen dari induknya. Hukum kedua Mendel menyatakan bahwa bila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain. Dengan kata lain, alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling memengaruhi. Hal ini menjelaskan bahwa gen yang menentukan e.g. tinggi tanaman dengan warna bunga suatu tanaman, tidak saling memengaruhi.

Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Penyimpangan Semu Hukum Mendel

            Dalam kondisi normal, persilangan monohibrida menghasilkan perbandingan individu keturunan 3 : 1 atau 1 : 2 : 1, dan persilangan dihibrida menghasilkan individu keturunan 9 : 3 : 3 : 1. Dalam prakteknya, hasil persilangan Mendel dapat menghasilkan perbandingan individu yang tidak tepat. Pada persilangan dihibrida, dapat dihasilkan perbandingan yang merupakan variasi dari perbandingan 9 : 3 : 3 : 1 yaitu 12 : 3 : 1; 9 ; 7 atau 15 : 1. Meskipun demikian, perbandingan tersebut tetap mengikuti aturan Hukum Mendel. Oleh karena itu, hasil perbandingan tersebut dikatakan sebagai penyimpangan semu Hukum Mendel.

            Penyimpangan tersebut terjadi karena adanya beberapa gen yang saling memengaruhi dalam menghasilkan fenotip. Meskipun demikian, perbandingan fenotip tersebut masih mengikuti prinsip-prinsip Hukum Mendel. Penyimpangan semu Hukum Mendel tersebut meliputi: interaksi gen, kriptomeri, polimeri, epistasis-hipostasis, gen-gen komplementer, gen dominan rangkap dan gen penghambat.

            Beberapa peristiwa yang menunjukkan penyimpangan semu di antaranya epistasis dan hipostasis, kriptomeri, interaksi beberapa pasangan alel, polimeri, serta gen komplementer.

1. Epistasis dan Hipostasis

            Epistasis dan hipostasis merupakan salah satu bentuk interaksi gen dalam hal ini gen dominan mengalahkan gen dominan lainnya yang bukan sealel. Gen dominan yang menutup ekspresi gen dominan lainnya disebut epistasis, sedangkan gen dominan yang tertutup itu disebut hipostasis. 

            Peristiwa epistasis dan hipostasis terjadi pada warna umbi lapis pada bawang (Allium sp.), warna kulit gandum, warna bulu ayam, warna rambut mencit, dan warna mata pada manusia.

            Peristiwa epistasis dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu epistasis dominan, epistasis resesif, serta epistasis dominan dan resesif.

a). Epistasis Dominan

            Pada epistasis dominan terdapat satu gen dominan yang bersifat epistasis. Misalnya warna umbi lapis pada bawang (Allium sp.). A merupakan gen untuk umbi merah dan B merupakan gen untuk umbi kuning. Gen merah dan kuning dominan terhadap putih. Perkawinan antara tanaman bawang berumbi lapis kuning homozigot dengan yang merah homozigot menghasilkan tanaman F1 yang berumbi lapis merah.

            Keturunan F2 terdiri atas 16 kombinasi dengan perbandingan 12/16 merah : 3/16 kuning : 1/16 putih atau 12 : 3 : 1. Perbandingan itu terlihat menyimpang dari hukum Mendel, tetapi ternyata tidak. Perbandingan 9 : 3 : 3 : 1 untuk keturunan perkawinan dihibrid hanya mengalami modifikasi saja, yaitu 9 : 3 : 3 : 1 menjadi 12 : 3 : 1.

Perhatikan diagram persilangan berikut.

b) Epistasis Resesif

Pada peristiwa epistasis resesif terdapat suatu gen resesif yang bersifat epistasis terhadap gen dominan yang bukan alelnya (pasangannya). Gen resesif tersebut harus dalam keadaan homozigot, contohnya pada pewarisan warna rambut tikus. Gen A menentukan warna hitam, gen a menentukan warna abu-abu, gen C menentukan enzim yang menyebabkan timbulnya warna dan gen c yang menentukan enzim penghambat munculnya warna. Gen C bersifat epistasis. Jadi, tikus yang berwarna hitam memiliki gen C dan A. 

Perhatikan diagram persilangan berikut.

Jadi, perbandingan fenotip F2 = hitam : abu-abu : putih = 9 : 3 : 4.

c) Epistasis Dominan dan Resesif

Epistasis dominan dan resesif (inhibiting gen) merupakan penyimpangan semu yang terjadi karena terdapat dua gen dominan yang jika dalam keadaan bersama akan menghambat pengaruh salah satu gen dominan tersebut. Peristiwa ini mengakibatkan perbandingan fenotip F2 = 13 : 3. Contohnya ayam leghorn putih mempunyai fenotip IICC dikawinkan dengan ayam white silkre berwarna putih yang mempunyai genotip iicc. 

Perhatikan diagram berikut.

Catatan:

C = gen yang menghasilkan warna.

c = gen yang tidak menghasilkan warna (ayam menjadi putih).

I = gen yang menghalang-halangi keluarnya warna (gen ini disebut juga gen penghalang atau inhibitor).

i = gen yang tidak menghalangi keluarnya warna. Coba perhatikan diagram hasil persilangan F1 di atas. Meskipun gen C mempengaruhi munculnya warna bulu, tetapi karena bertemu dengan gen I (gen yang menghalangi munculnya warna), maka menghasilkan keturunan dengan fenotip ayam berbulu putih. Jadi, perbandingan fenotip:

F2 = ayam putih : ayam berwarna

     =13/16 : 3/16 = 13 : 3

2. Kriptomeri

            Kriptomeri adalah peristiwa gen dominan yang seolah-olah tersembunyi bila berada bersama dengan gen dominan lainnya, dan akan terlihat bila berdiri sendiri. Correns pernah menyilangkan tumbuhan Linaria maroccana berbunga merah galur murni dengan yang berbunga putih juga galur murni. Dalam persilangan tersebut diperoleh F1 semua berbunga ungu, sedangkan F2 terdiri atas tanaman dengan perbandingan berbunga ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4.

            Warna bunga Linaria (ungu, merah, dan putih) ditentukan oleh pigmen hemosianin yang terdapat dalam plasma sel dan sifat keasaman plasma sel. Pigmen hemosianin akan menampilkan warna merah dalam plasma atau air sel yang bersifat asam dan akan menampilkan warna ungu dalam plasma sel yang bersifat basa.

Warna bunga Linaria maroccana ditentukan oleh ekspresi gen-gen berikut.

1) Gen A, menentukan ada bahan dasar pigmen antosianin.

2) Gen a, menentukan tidak ada bahan dasar pigmen antosianin.

3) Gen B, menentukan suasana basa pada plasma sel.

4) Gen b, menentukan suasana asam pada plasma sel.

            Persilangan antara Linaria maroccana bunga merah dengan bunga putih menghasilkan keturunan seperti dijelaskan pada diagram berikut.

Persilangan tersebut dihasilkan rasio fenotip F2 = ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4.

3. Interaksi Beberapa Pasangan Alel (Atavisme)

            Pada permulaan abad ke-20, W. Baterson dan R.C. Punnet menyilangkan beberapa varietas ayam negeri, yaitu ayam berpial gerigi (mawar), berpial biji (ercis), dan berpial bilah (tunggal). Pada persilangan antara ayam berpial mawar dengan ayam berpial ercis, menghasilkan semua ayam berpial sumpel (walnut) pada keturunan F1. Varietas ini sebelumnya belum dikenal. 

            Pada keturunan F2 diperoleh empat macam fenotip, yaitu ayam berpial walnut, berpial mawar, berpial ercis, dan berpial tunggal dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Perbandingan ini sama dengan perbandingan F2 pada pembastaran dihibrid. 

Perhatikan diagram persilangan di bawah.

            Berdasarkan diagram persilangan tersebut terdapat penyimpangan dibandingkan dengan persilangan dihibrid. Penyimpangan yang dimaksud bukan mengenai perbandingan fenotip, tetapi munculnya sifat baru pada F1 dan F2. Keturunan F1 berfenotip ayam berpial walnut atau sumpel, tidak menyerupai salah satu induknya. Sifat pial sumpel atau walnut (F1) merupakan interaksi dua faktor dominan yang berdiri sendiri-sendiri dan sifat pial tunggal (F2) sebagai hasil interaksi dua faktor resesif. 

4. Polimeri

            Polimeri adalah pembastaran heterozigot dengan banyak sifat beda yang berdiri sendiri-sendiri, tetapi mempengaruhi bagian yang sama pada suatu organisme. Peristiwa polimeri pertama kali dilaporkan oleh Nelson-Ehle, melalui percobaan persilangan antara gandum berbiji merah dengan gandum berbiji putih. 

Perhatikan diagram persilangan berikut.

Berdasarkan diagram di atas dihasilkan perbandingan genotip F2 sebagai berikut.

9 M1_M2_ = merah   3 m1m1M2_ = merah

3     M1_m2m2 = merah  1 m1m1m2m2 = putih

5. Gen Komplementer

            Gen komplementer adalah gen-gen yang berinteraksi dan saling melengkapi. Kehadiran gen-gen tersebut secara bersama-sama akan memunculkan karakter (fenotip) tertentu. Sebaliknya, jika salah satu gen tidak hadir maka pemunculan karakter (fenotip) tersebut akan terhalang atau tidak sempurna.

Perhatikan contoh berikut.

Pemunculan suatu pigmen merupakan hasil interaksi dua gen, yaitu gen C dan gen P.

Gen C : mengakibatkan munculnya bahan mentah pigmen.

Gen c : tidak menghasilkan pigmen.

Gen P : menghasilkan enzim pengaktif pigmen.

Gen p : tidak mampu menghasilkan enzim.

Perhatikan persilangan yang menunjukkan adanya gen komplementer antara individu CCpp (putih) dengan individu ccPP (putih) pada diagram berikut.

Gen-Gen Rangkap yang Mempunyai Pengaruh Kumulatif

            Miyake dan Imai (Jepang) menemukan bahwa pada tanaman gandum (Hordeum vulgare) terdapat biji yang kulitnya berwarna ungu tua, ungu, dan putih. Jika gen dominan A dan B terdapat bersama-sama dalam genotip, kulit buah akan berwarna ungu tua. Bila terdapat salah satu gen dominan saja (A atau B), kulit buah berwarna ungu. Absennya gen dominan menyebabkan kulit buah berwarna putih. Perhatikan diagram persilangan berikut.

Berdasarkan diagram di atas dihasilkan perbandingan genotip F2 sebagai berikut.

9 A_B_ = ungu tua

3 A_bb = ungu

3 aaB_ = ungu

1 aabb = putih