LEMBAR KERJA 3 PERSILANGAN Drosophila Melanogaster

(1)

LEMBAR KERJA 3

PERSILANGAN Drosophila Melanogaster I. TUJUAN

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini adalah :

1. Menentukan ada atau tidaknya penyimpangan Hukum Mendel pada percobaan persilangan Drosophila Melanogaster.

2. Menentukan perbedaan lalat buah jantan, betina, dan betina virgin.

3. Menentukan nilai tes chi-squared dan interpretasinya dari percobaan persilangan Drosophila Melanogaster.

II. TEORI DASAR

Monohibrid merupakan persilangan antar dua organisme dalam spesies yang sama dengan satu sifat beda. Perbedaan ini biasanya bisa dilihat dari variasi fenotipe yang dihasilkan dari satu lokus yang sama. Sementara itu, dihibrid merupakan persilangan antar dua organisme yang memiliki dua sifat beda (Klug et al., 2013).

Adapun sex-linkage merupakan istilah yang digunakan untuk menyebut gen-gen yang terkait pada kromosom seks sehingga pengekspresian gen pada generasi selanjutnya sangat dipengaruhi oleh jenis kelamin suatu individu (Connallon, 2010).

Selanjutnya, Hukum Mendel I menyatakan bahwa selama pembentukan gamet, alel-alel dari tiap gen akan melakukan segregasi atau berpisah satu sama lain sehingga gamet yang dihasilkan akan membawa satu alel dari tiap gen. Sementara itu, Hukum Mendel II menyatakan bahwa penurunan dari sifat-sifat yang terletak pada suatu gen yang berbeda tidak akan memengaruhi satu sama lain. Meskipun begitu, terdapat beberapa penyimpangan dari Hukum Mendel yang di kemudian hari disadari oleh para peneliti. Beberapa penyimpangan tersebut antara lain kodominan, incomplete dominance, atavisme, kriptomeri, dan polimeri (Campbell et al., 2006).

Kemudian, dalam analisis genetik biasanya diperlukan adanya interpretasi dari jumlah fenotipe yang dihasilkan. Hal ini diperlukan untuk mengetahui apakah perbedaan jumlah fenotipe percobaan dengan rasio Mendelian disebabkan oleh terjadi penyimpangan Hukum Mendel ataukah hanya kebetulan semata. (Monagans & Corcos, 1985). Di sinilah para peneliti menggunakan suatu prosedur statistika yang disebut analisis chi-squared untuk membantu mereka menentukan apakah suatu hipotesis diterima atau ditolak. Adapun rumus umum dari tes chi-squared adalah sebagai berikut,

𝜒² = ∑(𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑎𝑡𝑖 − 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑟𝑎𝑝𝑘𝑎𝑛)² 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑟𝑎𝑝𝑘𝑎𝑛

Nilai 𝜒² yang didapatkan lalu dapat dibandingkan dengan tabel distribusi 𝜒² pada derajat kebebasan tertentu dan taraf signifikansi 5%. Apabila nilai 𝜒² hasil perhitungan lebih kecil daripada nilai 𝜒² pada tabel tersebut, hipotesis null dapat diterima (Griffiths et al., 2000).

(2)

III. HASIL PENGAMATAN

Tabel 3.1 (A) Diagram penyilangan populasi 1; (B) perhitungan

Mutan 1 Mutan 2

Ebony - Male Yellow - Female

Tetua AA X aa

Genotipe A a

F1 Aa Aa

Ebony Ebony

Genotipe A A

a a

F2

M/FM A a

A AA Aa

a Aa aa

Sifat Nilai Observasi Nilai Ekspektasi Nilai ꭓ²

Ebony 129 132 0,068

0,205

Yellow 47 44

Hasil Perhitungan 0,273

Mutan 1 Mutan 2

Ebony apterous -

Male

Yellow vestigial -

Female

Tetua AABB X aabb

Genotip e

AB ab

F1 AaBb AaBb

Ebony Apterous

Ebony Apterous A

B

A

(3)

Genotip e

AB AB

Ab Ab

aB aB

ab ab

F2

M/FM AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb

Sifat Nilai Observasi Nilai Ekspektasi Nilai ꭓ² Ebony

Apterous

65 56,3 1,344

3,236 0.002 Ebony

vestigial

11 18,8

Yellow apterous

19 18,8

Yellow vestigial

5 6,3 0,268

Mutan 1 Mutan 2

Sepia - Male White - Female

Tetua AY X aa

Genotip e

A a

Y

F1 aY Aa

White Sepia

Genotip e

a A

Y a

F2

M/FM a Y

A Aa AY

a aa aY

B

A

(4)

Sifat Nilai Observasi Nilai Ekspektasi Nilai ꭓ²

Sepia 99 137,3 10,684

31,861

White 84 45,8

Mutan 1 Mutan 2

Ebony apterous -

Male

Yellow vestigial -

Female

Tetua AABB X aabb

Genotip e

AB ab

F1 AaBb AaBb

Ebony Apterous

Ebony Apterous Genotip

e

AB AB

Ab Ab

aB aB

ab ab

F2

M/FM AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb

Sifat Nilai Observasi Nilai Ekspektasi Nilai ꭓ² Ebony

Apterous

96 82,1 2,353

11,050 4,743 Ebony

vestigial

10 27,4

Yellow apterous

16 27,4

Yellow vestigial

24 9,1 24,397

B

A

B

(5)

Tabel 3. Kompilasi penurunan sifat dari populasi 1-4 Drosophila pada kelompok 9 Populasi

#

Sifat Jenis pewarisan

Fenotipe Dominan

Fenotipe resesif

Monohibrida/Dihibrida Pautan (Ada/Tidak) Populasi 1 Warna

tubuh

Autosomal dominan

Ebony Yellow Monohibrid Tidak

Populasi 2 Warna tubuh Bentuk

sayap

Autosomal dominan

Ebony Apterous

Yellow Vestigial

Dihibrid Tidak

Populasi 3 Warna mata

X-linked resesif Sepia White Monohibrid Ada

Populasi 4 Warna tubuh Bentuk

sayap

Genetic linked dominan

Ebony Apterous

Yellow Vestigial

Dihibrid Ada

IV. PEMBAHASAN

Hukum I Mendel atau biasa disebut “Law of Segregation” menyatakan bahwa pasangan alel pada proses pembentukan gamet akan tersegregasi secara bebas.

Rumusan ini ia dapatkan ketika ia melakukan persilangan monohibrid antara tumbuhan ercis kuning dengan tumbuhan ercis hijau. Pada persilangan ini, warna kuning bersifat dominan dan warna hijau bersifat resesif sehingga semua generasi F1-nya berwarna kuning walaupun genotipenya heterozigot. Selanjutnya, ketika generasi F1 disilangkan dengan sesamanya, Mendel mulai melihat pola bahwa fenotipe dari parental yaitu warna hijau kembali muncul dengan rasio fenotipe tumbuhan ercis kuning dibanding tumbuhan ercis hijau selalu mendekati 3:1 dan rasio genotipenya adalah 1:2:1 (Regina, 2015). Kemudian, ia juga merumuskan Hukum II Mendel yaitu “Law of Independent Assortment” yang menyatakan bahwa setiap alel dari suatu gen akan berpasangan secara bebas dengan alel dari gen lain dalam pewarisan sifat−antara alel yang satu dengan yang lain tidak saling memengaruhi. Rumusan ini ia dapatkan ketika melakukan persilangan dihibrid antara tumbuhan ercis kuning halus dengan tumbuhan ercis hijau keriput. Dari persilangan ini ia mendapatkan rasio fenotipe generasi F2 selalu mendekati nilai 9:3:3:1 dan genotipe 1:1:1:1 (Regina, 2016).

Namun, pada kenyataannya, pewarisan sifat di alam tidak selalu mengikuti teori Mendel. Terdapat beberapa penyimpangan seperti sex-linkage dan genetic linkage. Sex- linkage ini pertama kali diamati oleh T. H. Morgan pada lalat buah mutan bermata putih yang ia temukan. Pada eksperimen pertama, Morgan menyilangkan lalat buah jantan bermata putih (white) dengan lalat buah betina bermata merah (wild type). Sementara itu, pada eksperimen kedua, Morgan menyilangkan lalat buah jantan bermata merah (wild type) dengan lalat buah betina bermata putih (white). Namun, ternyata kedua persilangan tersebut menghasilkan fenotipe generasi F1 yang berbeda. Dengan kata lain, perkawinan resiprok menghasilkan keturunan yang berbeda. Penyebab dari peristiwa ini kemudian diketahui berasal dari terpautnya gen mata putih pada

(6)

kromosom seks X sehingga fenotipe generasi F1 bisa berbeda tergantung dari parental mana yang bermata putih dan jenis kelamin dari individu F1 tersebut (Zirkle, 1946).

Selain itu, Morgan juga mengamati suatu peristiwa yang ia sebut genetic linkage saat melakukan persilangan dihibrid antara lalat buah mutan purple vestigial dengan lalat buah wild type. Ketika Morgan melakukan test-cross pada generasi F1-nya, seharusnya setiap alel diwariskan secara terpisah tanpa ada hubungan satu sama lain.

Namun, hasil yang ia dapatkan menunjukkan bahwa individu yang membawa sifat parental muncul lebih banyak daripada individu dengan sifat rekombinan. Rasio gamet F2 ini kemudian memberikan kesimpulan bahwa terdapat kemungkinan terjadi pautan antar alel parental ketika proses pembentukan gamet sehingga gamet dengan sifat sama seperti parental muncul lebih sering (Lobo & Shaw, 2008).

Perbedaan Drosophila melanogaster jantan dan betina dapat dilihat dari morfologinya. Hewan jantan memiliki tubuh lebih kecil, ukuran sayap lebih pendek, dan biasanya terdapat 5 segmen pada abdomen dengan ujung abdomen yang lebih tumpul dan berwarna lebih gelap. Sementara itu, hewan betina memiliki tubuh cenderung lebih besar, ukuran sayap lebih panjang, dan pada abdomennya terdapat 7 segmen dengan ujung abdomen lebih lancip dan berwarna terang. Namun, untuk mendapatkan hasil persilangan yang akurat, kita perlu memastikan bahwa hewan betina yang disilangkan merupakan betina virgin atau belum pernah dibuahi oleh hewan jantan yang tidak kita ketahui genotipenya. Perbedaan betina virgin dan betina lain biasanya dapat dilihat dari abdomennya yang lebih panjang, kutikulanya yang lebih transparan, dan terdapat struktur berwarna gelap pada abdomennya bernama meconium.

Berdasarkan persilangan yang telah dilakukan, ditemukan adanya sex-linkage pada populasi ketiga dan genetic linkage pada populasi keempat. Sex-linkage yang terjadi pada populasi ketiga disebabkan oleh alel warna mata putih (white) yang terikat dengan kromosom seks X. Namun, hal yang perlu digarisbawahi di sini adalah alel warna putih tersebut bersifat resesif sehingga hanya akan muncul ketika alel dominan tidak ada. Sementara itu, genetic linkage yang terjadi pada populasi keempat disebabkan oleh pautan antara alel-alel autosomal yang letaknya berdekatan.

Terjadinya pautan seperti ini akan sangat memengaruhi hasil kalkulasi karena rasio fenotipe yang diamati akan melenceng cukup jauh dari rasio fenotipe yang dikemukakan Mendel. Jika dilihat dari hasil perhitungan chi-square populasi ketiga dan keempat, didapatkan nilai yang lebih besar dari nilai pada tabel distribusi dengan derajat kebebasan yang telah ditentukan. Pada populasi ketiga kita mendapatkan 𝜒² hitung sebesar 42,545 yang lebih besar dari nilai 𝜒² pada tabel distribusi dengan taraf signifikansi 5% berderajat kebebasan 1 yaitu sebesar 3,841. Adapun pada populasi keempat kita mendapatkan 𝜒² hitung sebesar 42,543 yang lebih besar dari nilai 𝜒² pada tabel distribusi dengan taraf signifikansi 5% berderajat kebebasan 3 yaitu sebesar 7,815.

Karena nilai 𝜒² hitung > 𝜒² tabel, hipotesis nol dapat ditolak dan dianggap terjadi penyimpangan Hukum Mendel pada persilangan ini.

(7)

V. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari praktikum ini di antaranya :

1. Terdapat penyimpangan Hukum Mendel berupa sex-linkage pada populasi ketiga dan genetic linkage pada populasi keempat.

2. Perbedaan Drosophila melanogaster jantan dan betina dapat dilihat dari morfologinya. Hewan jantan memiliki tubuh lebih kecil, ukuran sayap lebih pendek, dan biasanya terdapat 5 segmen pada abdomen dengan ujung abdomen yang lebih tumpul dan berwarna lebih gelap. Sementara itu, hewan betina memiliki tubuh cenderung lebih besar, ukuran sayap lebih panjang, dan pada abdomennya terdapat 7 segmen dengan ujung abdomen lebih lancip dan berwarna terang. Terakhir, perbedaan betina virgin dan betina lain biasanya dapat dilihat dari abdomennya yang lebih panjang, kutikulanya yang lebih transparan, dan terdapat struktur berwarna gelap pada abdomennya bernama meconium.

3. Nilai chi-squared pada populasi pertama adalah 0,273; nilai chi-squared pada populasi kedua adalah 4,850; nilai chi-squared pada populasi ketiga adalah 42,545; dan nilai chi-squared pada populasi keempat adalah 42,543.

Berdasarkan data persilangan tersebut, dapat disimpulkan bahwa hipotesis nol pada populasi pertama dan kedua diterima karena tidak ada perbedaan signifikan antara hasil percobaan dengan rasio Mendelian. Sementara itu, hipotesis nol pada populasi ketiga dan keempat ditolak karena terdapat penyimpangan Hukum Mendel berupa sex-linkage pada populasi ketiga dan genetic linkage pada populasi keempat.

VI. DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N. A., Reece, J. B., Taylor, M. R., & Simon, E. J. (2006). Biology: concepts

& connections. Pearson/Benjamin Cummings.

Connallon, T. (2010). Genic Capture, Sex Linkage, and the Heritability of Fitness. The American Naturalist, 175(5), 564–576. doi:10.1086/651590

Floyd Monaghan, Alain Corcos, Chi-square and Mendel's experiments: where's the bias?, Journal of Heredity, Volume 76, Issue 4, July 1985, Pages 307–

309, https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a110099

Griffiths, A. J. F., Miller, J. H., & Suzuki, D. T. (2000). An Introduction to Genetic Analysis (7^th ed.). New York: W. H. Freeman.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21907/. Diakses 24 September 2021.

Lobo, I. & Shaw, K. (2008). Discovery and types of genetic linkage. Nature Education 1(1):139.

Klug, W. S., Michael, R. C., Charlotte, A. S., & Michael, A. P. (2013). Concepts of genetics: Pearson New International Edition. Pearson Education Limited.

Zirkle, C. (1946). The discovery of sex-influenced, sex limited and sex-linked heredity.

New York: Schuman.