110 URAIAN MATERI
A. Fertilisasi dan Perkembangan Embrio
Fertilisasi adalah proses penyatuan atau peleburan inti sel ovum (ovum) dengan inti sel spermatozoa yang membentuk makhluk hidup menjadi zigot. Meskipun zigot masih dalam bentuk satu sel, namun makhluk hidup ini tetap disebut makhluk hidup baru, karena zigot adalah bentuk yang paling awal dari semua mkhluk hidup yang berkembang menjadi embrio. Dari zigot inilah yang akan berkembang menjadi embrio pada tahap kedua, keempat, morula, blastula, dan akan terus berkembang dan berdiferensiasi membentuk organ-organ tubuh sampai menjadi fetus dan lahir. Saat mencapai puncak pada pubertas, maka aktivitas reproduksi akan dimulai kembali melalui proses gametogenesis dan fertilisasi sehingga membentuk suatu siklus yang berkaitan.
a. Macam-macam fertilisasi
Fertilisasi dapat dibagi menjadi 2 macam yaitu:
1. Fertilisasi eksternal, meruupakan gamet-gamet yang dikeluarkan dari dalam tubuh sebelum fertilisasi.
2. Fertilisasi internal, merupakan proses reproduksi yang proses pembuahannya terjadi didalam tubuh. Setelah proses pembuahan sel telur akan membentuk membran fertilisasi untuk merintangi datangnya sperma lebih lanjut. Terkadang sperma itu diperlukan untuk mengaktifkan sel telur.
b. Fungsi utama fertilisasi
Fungsi utama dari fertilisasi, yaitu: 1. Fungsi reproduksi
Fertilisaasi memungkinkan perpindahan unsur-unsur genetik. Jika pada gametogenesis terjadi reduksi unsur genetik.maka pada proses reproduksi ini akan mengalami pemisahan genetik menjadi n. Setelah terjadi peleburan anatara sel jantan dan betina akan membentuk 2n.
2. Fungsi perkembangan
Fertlisasi menyebabkan rangsangan pada sel telur untuk menyelesaikan proses meiosisnya. Peleburan sel jantan dan beina akan membentuk zigot yang akan berkembang menjadi embrio, fetus, lahir, dan dewasa. Jika fertilisasi tidak terjadi maka sel telur akan bertahan pada tahapan metafase II yang akan berdegradasi tanpa mengalami proses perkembangan selanjutnya.
c. Tahapan fertilisasi
Tahapan-tahapan yang terjadi pada fertilisasi, yaitu: 1. Kapasitasi dan pematangan spermatozoa
Kapasitasi spermatozoa merupakan tahapan awal dalam fertilisasi. Sperma yang dikeluarkan oleh tubuh dapat membuahi ovum apabila terjadi proses kapasitasi. Proses ini dapat ditandai dengan perubahan protein pada seminal plasma, reorganisasi lipid dan protein membran plasma, influx ca, AMP meningkat, dan pH intrasel menurun.
2. Perlekatan spermatozoa dengan zona pellucida
Zona pellucida merupakan zona terluar dari ovum. Syarat agar sperma dapat menempel pada zona pellucida adalah jumlah kromosom yang sama, baik ovum maupun sel sperma. Karena hal ini menunjukkan salah satu ciri apabila keduanya adalah indivisu yang sejenis. Perlengakapn sperma dengan ovum
111 dipengaruhi adanya reseptor sperma yaitu protein. Glikoprotein pada sperma memiliki fungsi yang sama sebagai reseptor yang menstimulasi fusi membran plasma dengan membran akrosom luar. Sehingga terjadi interaksi anatara respetor dan lignin. Hal ini terjadi pada spesies yang spesifik.
3. Reaksi akrosom
Reaksi akrosom ini terjadi dekat dengan oosit. Sel sperma yangtelah menjalani kapasitasi yang terpengaruh dengan zat-zat dari korona radiata ovum. Sehingga isi akrosom dari dari daerah kepala sperma akan terlepas dan behubungan langsung dengan korona radiata. Pada fase ini hialuronidae yang dapat melarutkan korona radiata, trypsine-like agent dan lysin-zone yang dapat melarutkan dan membantu sperma melewati zona peluucida untuk mencapai ovum. Reaksi tersebut akan terjadi apabila sperma masuk ke ovum. Reaksi akrosom akan terjadi pada pangkal akromoso. Hal ini terjadi karena pada lisosom anterior kepala sperma terdapat enzim digesti yang berfungsi sebagai penetrasi zona pellucida.
4. Penetrasi zona pellucida
Setelah terjadi proses akrosom, selanjutnya penetrai zona pellucida yaitu proses dimana sprma menembus zona pellucida. Hal ini terjadi karena adanya jembatan yang terbentuk protein actin , kemudian innti sperma akan masuk. Hal yang mempengaruhi keberhasilan proses ini adalah kekuatan ekor sperma, dan kombinasi enzim autosomal.
5. Bertemunya sperma dan oosit
Apabila sperma telah berhasil menembus zona pellucida, sperma kan menempel pada membran oosit. Penempelan ini terjadi pada bagian posterior sperma yang banyak mengandung actin. Molekul sperma yang berperan berupa glikoprotein yang terdiri dari proteinfertilin. Protein tersebut berfugsi untuk mengikat membran plasma oosit sehingga menginduksi terjainya fusi.
Pertumbuhan dan perkembangan embrio pada hewan terjadi di seluruh bagian tubuh hewan, berbda halnya dengan tumbuhan yang hanya terjadi pada bagian meristem saja. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan diawali pada proses pembuahan hingga mencapai usia dewasa. Dengan demikian pertumbuhan dan perkembangan hewan memgalami 2 fase yaitu:
1. Fase embrionik
Pada fase ini zigot yang terbentuk dari hasil pertemuan sperma dan ovum akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan dengan proses pembelahan sel. a. Pembelahan zigot yang terjadi secara mitosis. Hingga membentuk sekumpulan
seperti buah anggur yang disebut morula. Pembelahan ini terus terjadi hingg membentuk bagian rongga disebut blastosoel.
b. Gastrula, merupakan hasil pembentukan dari hasil pembelahan yang ditandai dengan terbentuknya 3 lapisan embrionik. Ketiga lapisan ini akan berkembang hingga membentuk organ
c. Organogenesis, merupakan proses pembentukan organ yang berasal dari tiga lapisan embrionik. Organ yang terbentuk pada tiap lapisan adalah: (1) lapisanektoderm yang berkembang menjadi rambut, kulit, dan alat indra, (2) lapisan mesoderm yang aakan membentuk otot, rangka, alat
112 reproduksi,peredaran darah, dan ekskresi. (3) lapisan endoderm yang berkembang menjadi alat pencernaan dan pernapasan.
2. Fase pasca embrionik
Pertumbuhan pasca embrionik terjadi setalah menetas. Semua anggota tubuh mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan dan perkembangan ini terjadi tidak secara cepat. Melainkan bermulai pada usia tertentu. Perkembangan dimulai dari kematang sel-sel reproduksi untuk menghasilkan gamet.
B. Morfogenesis
Pengekspresian gen itu sendiri mempengaruhi darinjumlah sel, jenis sel, interaksi sel, bahkan lokasi sel. Oleh karena itu, sel hewan memiliki 4 proses esensial pengonstruksian embrio yang diatur oleh ekspresi gen. Sebagai berikut:
1. Proliferasi, merupakan proses menghasilkan banyak sel dari suatu sel 2. Spesialisasi sel, merupakan proses penciptaan sel dengan karakteristik
yang berbeda-beda pada posisi yang berbeda.
3. Interaski sel, merupakan proses pengorgasnisasian perilaku sebuah sel dengan sel tentangga.
4. Pergerakan sel, menysusun sel untuk membentuk struktue jaringan dan organ.
C. Perkembangan Post Embrionik
Pada tahapa post embrionik, trjadi pertumbuhan dan perkembangan menjadi individu dewasa. Individu dewasa, artinya invidu yang telah siap menghasilkan keturunan atau bereproduksi. Beberapa hewan invrtebrata mengalami regenerasi atau metamorfosis selama pertumbuhan dan perkembangannya. Sedangkan hewan vertebrata mengalami pertumbuhan dan perkembangan dari hewan muda menjadi hewan dewasa.
Regenerasi
Regenerasi adalah proses perbaikan tubuh yang luka atau rusa. Proses ini ditentukan oleh sel-sel batang dalam tubuh hewan yang belum mengalami diferensiasi. Pada organisme yang berkembang biak secara aseksual, regenerasi berarti juga sebagai proses reproduksi atau berkembangbiak. Contohnya: planaria. Cacaing pipih (platyhelminthes) memiliki kemampuan regenerasi yang sangat tinggi. Apabila tubuhnya dipotong, setia dari potongan akan menjadi individu baru dan lengkap.
Metamorfosis
Metamorfosis adalah perubahan ukuran, bentuk, dan bagian-bagian tubuh hewan dari suatu stadium ke stadium berikutnya. Metamorfosis merupakan proses pertumbuhan dan perkembangan hewan khususnya serangga dan amfibi menuju dewasa. Dalam siklus hidupnya, hewan memiliki struktur dan fungsi tubuh yang berbeda pada setiap stadium. Di bawah perngaruh hormon, ukuran tubuh hewan bertambah, jaringan terorganisasi, dan bagian-bagian tubuh kembali.
113 Berdasarkan tidak terjadinya atau terjadinya tahap metamorfosis yang dialami, serangga dibedakan menjadi kelompok serangga ametabola, holometabola, dan hemimetabola.
a. Ametabola
Ametabola merupakan organisme yang tidak mengalami metamorfosis sempurna. Stadium yang dimiliki adalah stadium telur dan stadium imago (dewasa). Contohnya kutu buku yang bertelur kemudian berkembang menjadi dewasa tanpa melakukan metamorfosis.
b. Holometabola
Holometabola merupakan organisme yang mengalami metamorfosis sempurna. Hewan ini memiliki stadium telur, larva, pupa, imago (dewasa). Contoh hewan yang mengalami metamorfosis sempurna adalah kupu-kupu. Stadium telurnya dapat kita amati pada daun, telur menjadi larva yang sangat aktif mencari makan dengan cara memakan daun. Stadium larva terjadi beberapa kali pergantian kulit yang disebut dengan ekdisis. Stelah itu, larva akan berubah menajdi kepompong (pupa). Fase pupa merupakan fase istirahat. Setelah itu, pupa akan berkembang menjadi kupu-kupu yang mampu terbang dan berkembangbiak kembali. Contoh: kumbang, ngengat, semut, dan lebah. c. Hemimetabola
Hemimetabola merupakan organisme yang mengalami metamorfosis tidak sempurna. Stadium yang dimiliki oleh hewan ini adalah telur, larva (nimfa), semi-imago, dan imago (dewasa). Contoh kumbang, belalang, walang sangit, dan kecoa.
Walaupun ada beberapa jenis serangga yang dalam perkembangan hidupnya tidak mengalami metamorfosis, namun pada umumnya serangga mengalami metamorfosis. Metamorfosis serangga dapat dibedakan menjadi dua, yakni metamorfosis sempurna dan metamorfosis tidak sempurna.
Serangga yang mengalami metamorfosis tidak sempurna misalnya belalang, jangkrik, kecoa, dan lain-lain. Embrio dalam telur yang telah matang akan keluar menjadi individu baru yang bentuknya menyerupai dewasanya, tetapi sayapnya belum tumbuh dan belum berfungsi. Serangga muda ini disebut nympa. Selanjutnya, secara bertahap nympa ini akan mengalami pertumbuhan dan lima kali pergantian kulit hingga akhirnva menjadi dewasa. Jadi tahapan metamorfosis tidak senlpurna pada serangga adalah sebagai berikut.
telur nympa imago/serangga dewasa Untuk. lebih mengenal perkembangan metamortosis tidak sempurna pada belalang, perhatikan Gambar dibawah ini! Serangga yang mengalami metamorfosis sempurna misalnya kupu-kupu, lebah, dan kumbang. Telur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna, setelah matang akan menetas menjadi
114 serangga muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan dewasanya. Serangga muda ini disebut larva. fase larva ini sering disebut fase makan, karena pada fase ini serangga muda hanya hidup untuk mencari makan. Makanan itu sangat penting untuk pertumbuhan tubuhnva.
Setelah pertumbuhan mencapai ukuran tertentu, larva akan berubah menjadi kepompong atau pupa. Setelah pupa matang maka serangga dewasa yang lemah akan keluar. Beberapa waktu kemudian telah berubah menjadi serangga dewasa yang sempurna. Jadi tahapan metamorfosis sempurna pada serangga adalah sebagai berikut:
telur larva pupa imago
Untnk memahami perkembangan metamorfosis sempurna serangga, perhatikan gambar metamorfosis dibawa ini!
Metamorfosis Katak
Katak termasuk hewan amfibia, yakni hewan yang pada masa muda atau larvanya hidup di air dan bernapas dengan insan, sedangkan dewasanya hidup di lingkungan darat dan beniapas dengan paru-paru. Di samping itu sistem peredaran larva katak atau berudu juga menyerupai ikan, sehingga untuk menuju ke kedewasaan, katak mengalami metamorfosis. Secara sederhana, metamorfosis pada katak adalah sebagai berikut. Saat baru menetas, katak bernapas dengan tiga pasang insang luar. Selanjutnva insang luar ini berangsur-angsur menyusut diganti oleh insang dalam. Pada umur 9 hari insang dalam telah terbentuk. Bersamaan dengan itu terbentuk pula tutup insang, yang telah tampak sempurna pada umur 12 hari. Tungkai belakang tumbuh pada umur 2,5 bulan hingga 3 bulan, bersamaan ini ekor lambat laun menvusut karena tertarik oleh badan.
Metamorfosis katak akan berakhir setelah 3 bulan. Dan katak menjadi dewasa setelah berumur sekitar 1 tahun. Proses metamorfosis ini dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Untuk memahami tahapan metamorfosis dan daur hidup katak, perhatikan Gambar berikut.
115 D. Kematangan dan Kematian
Kematangan merupakan dari perubahan intracapsular (tempat terbatas) ke fase kehidupan, hal ini penting dalam perubahan-perubahan yang terjadi secara morfologi pada hewan.Evaluasi tingkat kematangan inti yang dinilai dengan cara menghitung jumlah oosit pada setiap tahap pembelahan meiosis, mulai dari germinal vesicle break down (GVBD), Metafase I (M I) dan Metafase II (M II). Tahap GVBD ditandai dengan robeknya membran inti dan inti sudah tidak terlihat jelas; M I ditandai dengan adanya kromosom homolog yang berpasangan dan paralel dengan bidang ekuator dan M II (oosit matang) ditandai dengan adanya badan kutub I dan susunan kromosom yang sama dengan tahap M I.
Kematian (abortus) merupakan ketidakmampuan fetus untuk bertahan hidup sebelum waktunya dilahirkan. Namun, fase terakhir pada tahapan perkembangan telah selesai (organogenesis). Kematian wal dan pengeluaran embrio (fetus) umumnya diklasifikasi sebagai infertilisasi. Kematian fetus ini dapat dihubungkan dengan siklus pembelahan yang tidak normal. Siklus pembelahan yang terlalu lama dan tidak menentu dapat menyebakan fetus abortus. Berbagai macam penyebab dari abortus ini. Salah satunya adalah fenimena dimana jumlah fetus yang jlas terlihat pada hasil ultrasonografi pada kehamilan awal. Jaringan ini mengindiksikan bahwa fetus mengalami autolisis dan dicerna(difagositosis)oleh sel-sel pertahanan di dalam darah. Rangkaian scan ultasonografi pada pasien tersebut dapat menunjukkan kematian da hilangnya fetus di dalam uterus, biasnya terlihat pada umur 4-5 minggu kehamilan.
116 RANGKUMAN
Fertilisasi embrio dapat dibedakan menjadi 2, yaitu: eksternal (diluar tubuh), dan internal (di dalam tubuh). Morfogenesis merupakan suatu proses pembentukan sel yang dikendalikan oleh ekspresi gen. Perkembangan post embrionik biasanya dilakukan pada tahap regenerasi dan metemorfosis. Kematangan dan kematian banyak disebabkan oleh faktor internal dan eksternal.
