Isi
- Memahami Warisan di Pertengahan 1800-an
- Karakteristik Tumbuhan Kacang Hijau Yang Dipelajari
- Penyerbukan Tanaman Kacang
- Eksperimen Mendel Pertama
- Penilaian Generasi Mendels: P, F1, F2
- Hasil Mendel (Eksperimen Pertama)
- Teori Mendel Keturunan
- Hasil Salib Monohybrid Dijelaskan
- Eksperimen Mendel Kedua
- Gen yang Terhubung pada Kromosom
- Warisan Mendel
Gregor Mendel adalah pelopor genetika abad ke-19 yang saat ini dikenang hampir seluruhnya karena dua hal: menjadi seorang biarawan dan tanpa henti mempelajari sifat-sifat berbeda dari tanaman kacang. Dilahirkan pada tahun 1822 di Austria, Mendel dibesarkan di sebuah peternakan dan kuliah di Universitas Wina di ibu kota Austria.
Di sana, ia belajar sains dan matematika, pasangan yang akan terbukti sangat berharga bagi usahanya di masa depan, yang ia lakukan selama periode delapan tahun sepenuhnya di biara tempat ia tinggal.
Selain secara formal mempelajari ilmu-ilmu alam di perguruan tinggi, Mendel bekerja sebagai tukang kebun di masa mudanya dan menerbitkan makalah penelitian tentang masalah kerusakan tanaman oleh serangga sebelum mengambil pekerjaannya yang sekarang terkenal dengan Pisum sativum, tanaman kacang biasa. Dia memelihara rumah kaca biara dan akrab dengan teknik pemupukan buatan yang diperlukan untuk menciptakan keturunan hibrida dalam jumlah tak terbatas.
Catatan kaki sejarah yang menarik: Sementara percobaan Mendel dan orang-orang dari ahli biologi visioner Charles Darwin keduanya tumpang tindih sebagian besar, yang terakhir tidak pernah belajar dari eksperimen Mendels.
Darwin merumuskan ide-idenya tentang warisan tanpa sepengetahuan Mendels secara rinci tentang proposisi tentang mekanisme yang terlibat. Proposisi tersebut terus menginformasikan bidang warisan biologis di abad ke-21.
Memahami Warisan di Pertengahan 1800-an
Dari sudut pandang kualifikasi dasar, Mendel diposisikan dengan sempurna untuk membuat terobosan besar dalam bidang genetika yang saat itu semuanya tidak ada, dan ia diberkati dengan lingkungan dan kesabaran untuk melakukan apa yang perlu ia lakukan. Mendel akhirnya akan tumbuh dan mempelajari hampir 29.000 tanaman kacang antara 1856 dan 1863.
Ketika Mendel pertama kali memulai karyanya dengan tanaman kacang polong, konsep ilmiah hereditas berakar pada konsep pewarisan campuran, yang menyatakan bahwa sifat orangtua entah bagaimana dicampur menjadi keturunan dengan cara cat warna berbeda, menghasilkan hasil yang tidak cukup. ibu dan bukan ayah yang cukup setiap waktu, tapi itu jelas menyerupai keduanya.
Mendel secara intuisi mengetahui dari pengamatan informalnya terhadap tanaman bahwa jika ada manfaat untuk ide ini, tentu saja itu tidak berlaku untuk dunia botani.
Mendel tidak tertarik dengan penampilan tanaman kacangnya sendiri. Dia memeriksanya untuk memahami karakteristik mana yang dapat diturunkan ke generasi mendatang dan bagaimana tepatnya ini terjadi pada tingkat fungsional, bahkan jika dia tidak memiliki alat literal untuk melihat apa yang terjadi pada tingkat molekuler.
Karakteristik Tumbuhan Kacang Hijau Yang Dipelajari
Mendel memusatkan perhatian pada sifat-sifat atau karakter yang berbeda, sehingga ia memperhatikan tanaman kacang menunjukkan dalam bentuk biner. Yaitu, tanaman individu dapat menunjukkan versi A dari sifat yang diberikan atau versi B dari sifat itu, tetapi tidak ada di antaranya. Sebagai contoh, beberapa tanaman telah "menggelembungkan" polong kacang, sedangkan yang lain tampak "terjepit," tanpa ambiguitas untuk kategori mana polong tanaman tertentu berada.
Tujuh sifat yang diidentifikasi Mendel sebagai berguna untuk tujuannya dan manifestasi mereka yang berbeda adalah:
Penyerbukan Tanaman Kacang
Tanaman kacang dapat melakukan penyerbukan sendiri tanpa bantuan orang. Berguna seperti ini bagi tanaman, ia memperkenalkan komplikasi pada pekerjaan Mendel. Dia perlu untuk mencegah hal ini terjadi dan hanya memperbolehkan penyerbukan silang (penyerbukan antara tanaman yang berbeda), karena penyerbukan sendiri pada tanaman yang tidak berbeda untuk sifat yang diberikan tidak memberikan informasi yang bermanfaat.
Dengan kata lain, dia perlu mengendalikan karakteristik apa yang bisa muncul di tanaman yang dibiakkannya, bahkan jika dia tidak tahu sebelumnya secara tepat mana yang akan memanifestasikan diri mereka dan dalam proporsi apa.
Eksperimen Mendel Pertama
Ketika Mendel mulai merumuskan ide-ide spesifik tentang apa yang ingin dia uji dan identifikasi, dia mengajukan sejumlah pertanyaan mendasar kepada dirinya sendiri. Misalnya, apa yang akan terjadi ketika tanaman itu berada beternak sejati untuk versi yang berbeda dari sifat yang sama diserbuki silang?
"Benar-berkembang biak" berarti mampu menghasilkan satu dan hanya satu jenis keturunan, seperti ketika semua tanaman anak perempuan berbiji bulat atau berbunga aksial. SEBUAH garis yang benar tidak menunjukkan variasi untuk sifat yang dipertanyakan sepanjang jumlah generasi yang secara teoritis tidak terbatas, dan juga ketika dua tanaman terpilih dalam skema dibiakkan satu sama lain.
Jika gagasan pewarisan campuran itu valid, memadukan garis, katakanlah, tanaman bertangkai tinggi dengan garis tanaman bertangkai pendek harus menghasilkan beberapa tanaman tinggi, beberapa tanaman pendek dan tanaman sepanjang spektrum ketinggian di antaranya, agak seperti manusia . Namun Mendel mengetahui bahwa ini tidak terjadi sama sekali. Ini membingungkan dan mengasyikkan.
Penilaian Generasi Mendels: P, F1, F2
Setelah Mendel memiliki dua set tanaman yang hanya berbeda pada satu sifat, ia melakukan penilaian multigenerasi dalam upaya untuk mencoba mengikuti transmisi sifat melalui beberapa generasi. Pertama, beberapa terminologi:
Ini disebut a silang monohybrid: "mono" karena hanya satu sifat yang bervariasi, dan "hibrida" karena keturunannya mewakili campuran, atau hibridisasi, dari tanaman, karena satu induk memiliki satu versi sifat sedangkan satu memiliki versi lain.
Untuk contoh saat ini, sifat ini akan menjadi bentuk biji (bundar vs keriput). Orang juga bisa menggunakan warna bunga (putih vs ungu) atau warna biji (hijau atau kuning).
Hasil Mendel (Eksperimen Pertama)
Mendel menilai persilangan genetik dari tiga generasi untuk menilai warisan karakteristik lintas generasi. Ketika dia melihat setiap generasi, dia menemukan bahwa untuk ketujuh sifat yang dipilihnya, sebuah pola yang dapat diprediksi muncul.
Misalnya, ketika ia membiakkan tanaman bulat-unggulan (P1) yang benar-benar berkembang biak dengan tanaman yang benar-benar berkembang biak-benih (P2):
Ini mengarah pada konsep dominan sifat (di sini, biji bulat) dan terdesak sifat-sifat (dalam hal ini, biji keriput).
Ini menyiratkan bahwa tanaman fenotip (seperti apa sebenarnya tanaman itu) bukanlah cerminan yang ketat dari mereka genotip (informasi yang sebenarnya entah bagaimana dikodekan ke dalam tanaman dan diteruskan ke generasi berikutnya).
Mendel kemudian menghasilkan beberapa gagasan formal untuk menjelaskan fenomena ini, baik mekanisme heritabilitas dan rasio matematika dari sifat dominan terhadap sifat resesif dalam keadaan apa pun di mana komposisi pasangan alel diketahui.
Teori Mendel Keturunan
Mendel menyusun teori hereditas yang terdiri dari empat hipotesis:
Yang terakhir ini mewakili hukum pemisahan, menetapkan bahwa alel untuk setiap sifat terpisah secara acak ke dalam gamet.
Hari ini, para ilmuwan mengakui bahwa tanaman P yang Mendel "hasilkan benar" adalah homozigot untuk sifat yang dia pelajari: Mereka memiliki dua salinan alel yang sama pada gen yang dimaksud.
Karena putaran jelas lebih dominan daripada keriput, ini dapat diwakili oleh RR dan rr, karena huruf kapital menandakan dominasi dan huruf kecil menunjukkan sifat resesif. Ketika kedua alel hadir, sifat alel dominan dimanifestasikan dalam fenotipenya.
Hasil Salib Monohybrid Dijelaskan
Berdasarkan hal tersebut di atas, tanaman dengan genotipe RR pada gen bentuk biji hanya dapat memiliki biji bundar, dan hal yang sama berlaku untuk genotipe Rr, karena alel "r" bertopeng. Hanya tanaman dengan genotipe rr yang dapat memiliki biji keriput.
Dan benar saja, empat kombinasi genotipe yang mungkin (RR, rR, Rr dan rr) menghasilkan rasio fenotipik 3: 1, dengan sekitar tiga tanaman dengan biji bundar untuk setiap satu tanaman dengan biji keriput.
Karena semua tanaman P homozigot, RR untuk tanaman biji bulat dan rr untuk tanaman biji keriput, semua tanaman F1 hanya dapat memiliki genotipe Rr. Ini berarti bahwa walaupun mereka semua memiliki biji bundar, mereka semua adalah pembawa alel resesif, yang karenanya dapat muncul dalam generasi berikutnya berkat hukum pemisahan.
Inilah yang terjadi. Mengingat tanaman F1 yang semuanya memiliki genotipe Rr, keturunannya (tanaman F2) dapat memiliki salah satu dari empat genotipe yang tercantum di atas. Rasio tidak tepat 3: 1 karena keacakan pasangan gamet dalam pemupukan, tetapi semakin banyak keturunan yang dihasilkan, semakin dekat rasio menjadi tepat 3: 1.
Eksperimen Mendel Kedua
Selanjutnya, Mendel dibuat persilangan dihibrid, dimana dia melihat dua sifat sekaligus bukan hanya satu. Orang tua masih beternak benar untuk kedua sifat tersebut, misalnya, biji bundar dengan polong hijau dan kerutan biji dengan polong kuning, dengan dominan hijau di atas kuning. Genotipe yang sesuai karenanya RRGG dan rrgg.
Seperti sebelumnya, semua tanaman F1 terlihat seperti induk dengan kedua sifat dominan. Rasio dari empat kemungkinan fenotipe dalam generasi F2 (bulat-hijau, bulat-kuning, hijau-kusut, kuning-kusut) ternyata 9: 3: 3: 1
Ini menimbulkan kecurigaan Mendel bahwa sifat-sifat yang berbeda diwarisi secara independen satu sama lain, membawanya untuk menempatkan hukum bermacam-macam independen. Prinsip ini menjelaskan mengapa Anda mungkin memiliki warna mata yang sama dengan salah satu saudara Anda, tetapi memiliki warna rambut yang berbeda; setiap sifat dimasukkan ke dalam sistem dengan cara yang buta terhadap yang lain.
Gen yang Terhubung pada Kromosom
Hari ini, kita tahu gambaran sebenarnya sedikit lebih rumit, karena pada kenyataannya, gen yang secara fisik dekat satu sama lain pada kromosom dapat diwarisi bersama berkat pertukaran kromosom selama pembentukan gamet.
Di dunia nyata, jika Anda melihat wilayah geografis AS yang terbatas, Anda akan berharap menemukan lebih banyak penggemar New York Yankees dan Boston Red Sox di jarak yang lebih dekat daripada penggemar Yankees-Los Angeles Dodgers atau penggemar Red Sox-Dodgers di tempat yang sama. daerah, karena Boston dan New York berdekatan dan keduanya dekat 3.000 mil dari Los Angeles.
Warisan Mendel
Seperti yang terjadi, tidak semua sifat mematuhi pola warisan ini. Tetapi yang melakukannya disebut Sifat Mendel. Kembali ke persilangan dihibrid yang disebutkan di atas, ada enam belas kemungkinan genotipe:
RRGG, RRgG, RRGg, RRgg, RrGG, RrgG, RrGg, Rrgg, rRGG, rRgG, rRGG, rRgg, rrGG, rrGg, rrgG, rrgg
Ketika Anda mengetahui fenotip, Anda melihat bahwa rasio probabilitas
hijau bulat, kuning bundar, hijau kusut, kuning kusut
ternyata menjadi 9: 3: 3: 1. Penghitungan mendel yang sangat teliti dari berbagai jenis tanaman yang berbeda mengungkapkan bahwa rasio cukup dekat dengan prediksi ini sehingga dia dapat menyimpulkan bahwa hipotesisnya benar.