Hukum Mendel

1. Hukum Segregasi (Hukum Mendel I)

Hukum Mendel I terjadi setelah Mendel melakukan persilangan monohibrid. Persilangan yang dilakukan menggunakan kacang ercis dengan satu sifat beda. Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa setiap sifat organisme ditentukan oleh faktor (gen). Faktor tersebut diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Pada setiap individu tanaman  terdapat dua faktor (sepasang) untuk masing-masing sifat yang dikenal dengan istilah sepasang alel. Salah satu faktor berasal dari induk jantan dan   satu lainnya berasal dari induk betina. Dalam penggabungan tersebut, setiap faktor tetap utuh dan selalu mempertahankan identitasnya.          

Hukum Mendel I disebut juga Hukum Segregasi karena hukum ini menyatakan bahwa dua faktor (gen) individu untuk setiap sifat yang diwariskan akan dipisahkan (segregasi) secara acak selama pembentukan gamet, sehingga setiap gamet hanya membawa satu faktor untuk setiap sifat. Perbandingan fenotip F2 pada monohibrid untuk ciri dominan : ciri resesif = 3 : 1. Hal tersebut berdasarkan persilangan yang dilakukan Mendel menggunakan kacang ercis dengan satu sifat beda. Salah satu sifat yang ditinjau adalah bentuk biji. Pada kacang ercis terdapat sifat yang berlawanan untuk bentuk biji, yaitu berbentuk bulat dan keriput. Awalnya, Mendel melakukan persilangan pada setiap bentuk biji hingga menghasilkan galur yang murni. Langkah berikutnya adalah menyilangkan galur murni biji bulat dengan galur murni biji keriput. Hasil persilangan diperoleh seluruh F1 berbiji bulat. Kemudian F1 disilangkan kembali dengan sesamanya. Keturunan F2 menunjukkan perbandingan 3:1 antara biji bulat dan biji keriput.

Kemunculan sifat biji keriput pada keturunan F2 menunjukkan adanya faktor penentu (gen) untuk sifat keriput yang tidak tampak pada kedua induk F1. Faktor penentu yang tidak tampak ini disebut resesif dan diberi simbol huruf kecil, yang akan terlihat dalam kondisi homozigot resesif.     

2. Hukum Asortasi Bebas (Hukum Mendel II)

Hukum Mendel II disebut juga Hukum Asortasi Bebas. Hukum mendel ini menyatakan bahwa pada saat proses pembentukan gamet, gen-gen akan bergabung secara bebas satu sama lain. Pada persilangan dihibrid, gen-gen yang terletak pada kromosom yang berbeda akan berpasangan secara bebas ketika pembentukan gamet, sehingga menghasilkan     empat macam fenotip dengan perbandingan 9:3:3:1. Persilangan dihibrid adalah persilangan antara dua individu sejenis dengan memperhatikan dua sifat beda. Salah satu contoh persilangan dihibrid antara tanaman kacang ercis dengan biji bulat kuning (AABB) dengan tanaman dengan biji keriput hijau (aabb) menghasilkan keturunan F1 yang semuanya bulat kuning (AaBb). Ketika tanaman F1 (AaBb) disilangkan, keturunan F2 akan memiliki rasio fenotip 9:3:3:1 (bulat kuning: bulat hijau: keriput kuning: keriput hijau). Berikut diagram perkawinan pada dua sifat beda.

Gambar 3. Persilangan pada kacang ercis

(Sumber: Encyclopædia Britannica)

3. Terminologi Dasar dalam Genetika Mendel

• Gen: Unit dasar hereditas yang mengontrol sifat tertentu.
• Alel: Bentuk alternatif dari suatu gen.
• Alel dominan: Alel yang menekan pengaruh alel lainnya (misalnya, T untuk tinggi).
• Alel resesif: Alel yang ekspresinya tertutupi oleh alel dominan dan hanya diekspresikan jika alel dominan tidak ada (misalnya, t untuk pendek).
• Homozigot: Individu dengan dua alel yang sama untuk suatu sifat (misalnya, TT atau tt).
• Heterozigot: Individu dengan dua alel yang berbeda untuk suatu sifat (misalnya, Tt).
• Genotip: Komposisi genetik individu untuk suatu sifat (misalnya, TT, Tt, tt).
• Fenotip: Penampilan fisik atau ekspresi dari suatu sifat (misalnya, tinggi atau pendek

4. Diagram Persilangan (Punnett Square)

a. Punnett Square Monohibrid

Contoh → Persilangan tanaman tinggi heterozigot (Tt) dengan tanaman pendek homozigot (tt):

Langkah 1: Identifikasi Alel

·        Induk 1: Tt (tinggi)

·        Induk 2: tt (pendek)

Langkah 2: Membuat Kotak Punnett Square

Kombinasi menghasilkan 2 Tt (tinggi) dan 2 tt (pendek)

Langkah 3: Interpretasi

Genotip: 50% Tt (heterozigot tinggi), 50% tt (homozigot pendek).

Fenotip: 50% tinggi, 50% pendek.

b. Punnett Square Dihibri

Contoh → Persilangan antara dua tanaman heterozigot untuk dua sifat (YyRr x YyRr):

Langkah 1: Identifikasi Alel

·        Sifat 1: Warna biji (kuning = Y, hijau = y)

·        Sifat 2: Bentuk biji (bulat = R, keriput = r)

Langkah 2: Genotip Induk

·        Induk 1: YyRr

·        Induk 2: YyRr

Langkah 3: Kombinasi Gamet

·        Gamet Induk 1: YR, Yr, yR, yr

·        Gamet Induk 2: YR, Yr, yR, yr

Langkah 4: Membuat Kotak Punnet Square

Interpretasi Punnett Square

·        Genotip:

o   YYRR: 1

o   YYRr: 2

o   YYrr: 1

o   YyRR: 2

o   YyRr: 4

o   Yyrr: 2

o   yyRR: 1

o   yyRr: 2

o   yyrr: 1

·        Fenotip:

o   Bulat Kuning (YR): 9 (YYRR, YYRr, YyRR, YyRr)

o   Bulat Hijau (yr): 3 (yyRR, yyRr)

o   Keriput Kuning (Yr): 3 (YYrr, Yyrr)

o   Keriput Hijau (yr): 1 (yyrr)

·        Rasio Fenotip:

o   Bulat Kuning: 9/16

o   Bulat Hijau: 3/16

o   Keriput Kuning: 3/16

o   Keriput Hijau

Kesimpulan:

Dari persilangan dihibrid antara dua individu heterozigot untuk dua sifat (YyRr x YyRr), didapat rasio fenotip 9:3:3:1 untuk sifat-sifat yang diamati

5. Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Hasil-hasil persilangan yang dilakukan oleh Mendel tidak selalu berlaku untuk semua jenis persilangan makhluk hidup. Perbandingan fenotip seperti 3:1 dan 9:3:3:1 pada keturunan F2 tidak selalu ditemukan. Contohnya dalam suatu persilangan, hasil keturunan F2 dapat menunjukkan perbandingan 9:7 atau 9:3:4, bukan 9:3:3:1. Penyimpangan seperti ini disebut sebagai penyimpangan semu dari temuan Mendel, karena perbandingan yang diperoleh sebenarnya dapat dianggap sebagai gabungan dari perbandingan 9:3:3:1 yang ada. Penyimpangan semu hukum mendel ini terjadi karena interaksi antar alel dan genetik

a. Interaksi Antar Alel

1)     Dominansi Tidak Sempurna

• • Alel dominan tidak dapat menutupi alel resesif sepenuhnya, akibatnya, individu yang heterozigot memiliki sifat yang setengah dominan dan setengah resesif dengan kata lain gen yang dominan tidak terlalu mendominasi.
  • Contoh: Persilangan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa). Ketika bunga merah disilangkan dengan bunga putih, keturunannya adalah bunga merah muda, menunjukkan dominansi tidak sempurna.

Gambar 4. Persilangan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa)

2)     Kodominan

• • Dua alel yang berbeda dari suatu gen sama-sama diekspresikan secara penuh dalam fenotip individu heterozigot. Artinya, kedua alel tersebut sama-sama dominan dan tidak saling menutupi efek satu sama lain.
  • Contoh: Persilangan pada ayam (warna bulu). Ketika ayam berbulu hitam dikawinkan dengan ayam yang memiliki bulu putih, maka keturunannya akan berbulu biru (blue Andalusia)

Gambar 5. Persilangan Ayam Berbulu Hitam dan Putih

3)     Alel Ganda

• • Alel ganda merujuk pada situasi di mana terdapat lebih dari dua bentuk alel (variasi genetik) untuk satu gen tertentu dalam populasi. Hal ini menyimpang dari hukum mendel yang awalnya mengamati karakteristik yang dikendalikan oleh dua alel.
  • Contoh: Sistem Golongan Darah ABO pada Manusia.
  • Golongan darah ditentukan oleh tiga alel: IAIA, IBIB, dan IO.
  • Alel kodominan (IAIA dan IBIB), alel resesif (IO).
  • Kombinasi alel ini menghasilkan empat golongan darah yang berbeda: A ( IAIA atau IAIO), B ( IBIB atau IBIO), AB ( IAIB), dan O ( IOIO).

Gambar 6. Sistem golongan darah manusia

4)     Gen Letal

Alel menyebabkan tidak terbentuknya produk sehingga mengakibatkan kematian (lethalitas). Kematian terjadi pada individu tersebut karena tugas aslinya adalah untuk menumbuhkan karakter atau bagian tubuh yag sangat penting. Adanya gen letal akan membuat pertumbuhan karakter atau bagian tubuh vital terganggu dan menyebabkan individu mati

Gambar 7. Tipe gen letal resesif dan dominan

b.      Interaksi Gen

a)     Atavisme

• • Bentuk penyimpangan dari hukum pewarisan mendel yang dapat muncul karena ekspresi gen-gen yang selama beberapa generasi tidak aktif atau tersembunyi. Interaksi antar gen ini menghasilkan keturunan dengan fenotip yang berbeda dari induknya. Atavisme menunjukkan kompleksitas dalam pewarisan genetik yang melampaui hukum Mendel.
  • Contoh: Interaksi bentuk pada jengger  ayam tidak hanya diatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang saling berinteraksi. Pada beberapa jenis ayam, gen R mengatur jengger untuk bentuk rose, gen P untuk fenotipe pea, gen R dan gen P jika bertemu membentuk fenotipe walnut. Adapun gen r bertemu p menimbulkan fenotipe singel.

Gambar 8. Persilangan ayam dengan jengger berbeda (Sumber:Edubio, 2023)

b)     Kriptomeri

• fenomena genetik di mana suatu gen yang mempengaruhi fenotip tidak dapat diekspresikan atau "tersembunyi" kecuali ada gen lain yang memungkinkannya untuk diekspresikan. Kriptomeri melibatkan satu gen yang mempengaruhi atau mengendalikan ekspresi gen lain, sehingga fenotip tersembunyi muncul hanya jika gen epistatis hadir.
• Contoh: Persilangan pada tanaman Linaria maroccana, warna bunga ungu dihasilkan hanya jika dua gen dominan tertentu hadir. Misalnya, gen C dan gen P diperlukan untuk produksi warna ungu, sehingga genotipe C_P_ menghasilkan bunga ungu, sedangkan genotipe cc atau pp menghasilkan bunga putih meskipun gen P atau C mungkin hadir secara dominan.

Gambar 9. Persilangan Bunga Linaria maroccana

c)     Epistasis dan Hipostasis

           Epistasis dan hipostatis adalah salah satu bentuk interaksi antara gen dominan yang mengalahkan gen dominan lainya. Gen yang menutupi disebut epistasis, sedangkan gen yang ditutupi disebut hipostasis.

1)     Epistasis Dominan: Gen epistasis dominan menutupi efek dari gen lain.

Contoh: Dalam persilangan tanaman jagung, warna biji dipengaruhi oleh dua gen, yaitu gen C yang mengontrol pigmentasi dan gen B yang menentukan warna. Jika gen C tidak ada, biji akan berwarna putih, meskipun gen B ada. Dalam situasi ini, gen C memiliki sifat epistasis terhadap gen B.

2)     Epistasis Resesif: Gen epistasis resesif menghambat efek dari gen lain hanya jika keduanya dalam bentuk resesif.

Contoh: Pada warna bulu Labrador, gen E mengontrol ekspresi pigmentasi, sementara gen B menentukan warna (hitam atau coklat). Jika gen E tidak ada, warna bulu tidak muncul meskipun gen B ada.

d)     Polimeri

• • Interaksi antar gen yang bersifat kumulatif (saling menambah). Jadi, satu sifat dikendalikan oleh dua atau lebih gen (poligen). Hal ini berbeda dari pola pewarisan mendel yang sederhana di mana satu gen mengontrol satu sifat.
  • Contoh: persilangan tanaman gandum berbiji merah yang memiliki dua gen, yaitu M1 dan M2, sehingga apabila kedua gen tersebut bertemu maka ekspresi warna akan semakin kuat

Gambar 10. Persilangan tanaman gandum berbiji merah

(Sumber:Edubio, 2023)

e)     Komplementer

• • Interaksi antar gen dominan dengan sifat yang berbeda yang saling melengkapi, sehingga memunculkan fenotip tertentu. Apabila salah satu gen tidak muncul, maka sifat yang tersebut tidak akan muncul.
  • Contoh: Gen B dan gen T yang menyebabkan seseorang tidak bisu tuli (normal). Apabila gen dominan B muncul tidak disertai dengan gen T maka akan memunculkan sifat bisu tuli. Demikian juga sebaliknya, apabila gen dominan T muncul tidak disertai dengan gen B maka akan memunculkan sifat bisu tuli.

Gambar 11. Persilangan dua orang bisu tuli

(Sumber:Edubio, 2023)