Quipperian, kalian pasti pernah mendengar istilah mutasi dalam film-film superhero, bukan? Dengan terkena peristiwa mutasi itu lah sang karakter yang menjadi pahlawan mendapatkan kekuatan spesialnya, seperti spiderman dan wolverine. Tak hanya pada film, kalian juga pastinya sudah membaca berita mengenai virus covid-19 yang terus bermutasi.
Hal ini dalam ilmu biologi, peristiwa mutasi benar-benar dapat terjadi pada makhluk hidup, tapi belum tentu juga bisa membuat individu yang mengalami mutasi akan memiliki kekuatan super. Lalu, bagaimana mutasi terjadi? Mari simak penjelasan selengkapnya melalui artikel ini.
Pengertian mutasi gen
Mutasi gen adalah suatu perubahan yang terjadi pada nukleotida DNA, yang membawa “pesan” di suatu gen tertentu. Mutasi gen biasanya disebut juga sebagai mutasi titik (point mutation) yang merupakan perubahan kimiawi pada satu atau beberapa pasangan basa dalam satu gen tunggal.
Apabila mutasi titik terjadi pada suatu gamet atau sel penghasil gamet, maka mutasi gen ini dapat diwariskan ke keturunannya. Namun, jika hasil terjadinya mutasi mempunyai efek yang merugikan pada fenotip manusia atau hewan, maka kondisi mutan tersebut lebih mengacu ke suatu penyimpangan genetik atau penyakit keturunan (herediter).
Sejarah penemuan mutasi gen
Istilah mutasi berasal dari kata mutatus yang berasal dari Bahasa Latin dengan makna perubahan. Mutasi didefinisikan sebagai perubahan materi genetik (DNA) yang bisa diwariskan secara genetis pada keturunannya. Mutasi juga dinyatakan menjadi suatu perubahan yang bersifat mendadak, dan bersifat turun-menurun sebagai akibat penyesuaian diri terhadap perubahan lingkungan.
Dalam teori evolusi, proses mutasi merupakan perubahan baku yang menyebabkan terjadinya variasi-variasi gen dari makhluk hidup, sehingga menyebabkan bentuk makhluk hidup tidak tetap dari waktu ke waktu. Peristiwa mutasi pertama kali ditemukan oleh Seth Wright (1870) yang melihat adanya kelainan pada kaki seekor domba, yang mana kaki domba tersebut lebih pendek dari kaki domba-domba lainnya. Kelainan ini pun kemudian diturunkan kepada keturunannya.
Selanjutnya, Hugo de Vries (1901) dalam bukunya yang berjudul The Mutation Theory juga mengenalkan istilah mutasi. Dilanjutkan oleh Thomas Hunt Morgan (1910) dalam penelitiannya yang menemukan adanya lalat buah (Drosophilla melanogaster) dengan memiliki mata putih dan mata merah. Kemudian, Herman Joseph Muller pun berhasil melakukan mutasi buatan dengan menggunakan bantuan sinar X.
Adapun proses terjadinya sebuah mutasi dikenal dengan istilah mutagenesis. Sedangkan makhluk hidup yang mengalami perubahan tersebut disebut sebagai mutan. Sementara faktor yang menjadi penyebab terjadinya mutasi disebut dengan istilah mutagen.
Melalui mutasi dapat menyebabkan terjadinya perubahan gen, yang akhirnya membuat perubahan alel dan fenotip pada makhluk hidup. Meski begitu, tidak setiap perubahan DNA adalah sebuah mutasi. Sebuah perubahan materi genetik, baru dapat dikatakan sebagai mutasi apabila memenuhi kriteria berikut.
- Adanya perubahan materi genetik (DNA),
- Perubahan tersebut bersifat bisa atau tidak dapat diperbaiki, dan
- Hasil mutasi tersebut diwariskan secara genetik pada keturunannya.
Jenis-jenis mutasi gen
Mutasi gen diklasifikasikan dalam 3 kategori, yaitu:
1. Mutasi salah arti (missens mutation)
Mutasi ini merupakan perubahan suatu kode genetik (umumnya berada pada posisi 1 dan 2 pada kodon), sehingga menyebabkan asam amino yang terkait (pada polipeptida) berubah. Perubahan pada asam amino lah yang kemudian menghasilkan fenotip mutan, tapi hanya jika senyawa yang berubah itu merupakan asam amino esensial bagi protein.
Jenis mutasi salah arti biasanya dapat disebabkan oleh peristiwa transisi dan transversi. Akan tetapi, jika mutasi gen mengubah satu kodon, untuk satu asam amino menjadi kodon stop, maka translasi akan dihentikan sebelum waktunya, dan polipeptida hasilnya akan menjadi lebih pendek, jika dibandingkan polipeptida yang dikode oleh gen normal.
2. Mutasi diam (silent mutation)
Mutasi diam merupakan perubahan suatu pasangan basa dalam gen (di posisi 3 kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetik, tapi tidak mengakibatkan terjadinya pergantian asam amino yang dikode. Mutasi jenis ini biasanya diakibatkan karena terjadinya mutasi transisi dan tranversi.
3. Mutasi tanpa arti (nonsense mutation)
Mutasi tanpa arti merupakan perubahan kodon asam amino tertentu menjadi kodon stop atau sinyal stop. Hampir semua mutasi tanpa arti ini mengarah ke inaktifnya suatu protein, sehingga dapat menghasilkan fenotip mutan. Mutasi ini dapat terjadi baik oleh proses mutasi tranversi, delesi, maupun insersi.
Faktor penyebab terjadinya mutasi gen
Seperti yang telah dijelaskan, faktor penyebab terjadinya mutasi disebut dengan istilah mutagen. Adapun mutagen dibagi menjadi 3 kategori, yaitu:
- Mutagen bahan kimia, yaitu mutasi yang terjadi akibat bahan-bahan kimia, seperti zat digitonin, dan kolkisin yang merupakan zat penghalang terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase, serta penghambat pembelahan sel pada anafase.
- Mutagen bahan fisika, yaitu penyebab mutasi gen yang berasa dari hasil reaksi fisika, seperti sinar ultraviolet, sinar radioaktif, dan sinar gamma. Sinar ultraviolet pun telah diketahui dapat menyebabkan kanker kulit.
- Mutagen bahan biologis, yakni virus dan bakeri yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Pada virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA virus itu sendiri.
Dampak mutasi gen
Dampak mutasi gen pun dibedakan menjadi dua, yaitu dampak positif yang menguntungkan dan dampak negatif yang merugikan.
Dampak positif mutasi gen
- Sebagai terapi sel-sel tumor
- Pemuliaan
- Penghasil tanaman poliploidi
Pengaplikasian radiasi sinar mengion (dikenal sebagai radioterapi, seperti penyinaran dengan sinar X) dan kemoterapi, digunakan untuk menghambat laju perkembangan sel-sel tumor dan kanker.
Radiasi sinar mengion, seperti sinar gamma dari Cobalt-60 (Co-60) kerap digunakan untuk mengubah susunan basa nitrogen pada DNA, atau untuk menyebabkan terjadinya mutasi segmental, dengan harapan sel yang akan mengalami mutasi bisa menimbulkan suatu hal yang menguntungkan. Cara pemuliaan ini pun kebanyakan dilakukan terhadap tanaman hortikultura, seperti tanaman sayuran dan tanaman hias (ornamental).
Zat kimia seperti digitonin, igundan, kolkisin, dan dakan juga kerap digunakan untuk mendapatkan benih yang unggul, seperti gandum, tomat, dan kol poliploidi. Tanaman poliploidi ini pun dianggap menguntungkan karena memiliki buah yang besar, tidak berbiji, dan produktivitasnya tinggi.
Dampak negatif mutasi gen
- Sebuah mutasi gen dapat menyebabkan beberapa kelainan pada manusia, seperti sindrom turner, down sindrom, dan albino.
- Penggunaan sinar radioaktif saat proses mutasi terjadi juga dapat menyebabkan tumbuhnya sel kanker, dan cacat bawaan pada janin dalam rahim.
- Pemberian insektisida yang tidak sesuai dosisnya pun bisa mengakibatkan mutasi pada hama, sehingga akan menimbulkan peledakan hama dalam jumlah besar untuk merusak tanaman.
Contoh mutasi gen
Contoh mutasi gen bisa kita temukan pada manusia, hewan, hingga tumbuhan. Namun, mutasi gen yang terjadi pada manusia biasanya sering bersifat merugikan.
Contoh mutasi gen pada manusia
- Kanker atau Tumor
- Sindrom Klinefelter
- Sindrom Jacob
- Sindrom Turner
Kanker atau tumor merupakan salah satu contoh mutasi gen yang terjadi pada manusia dengan kasus terbanyak di dunia. Hal tersebut terjadi karena adanya perubahan urutan basa nitrogen pada DNA, yang menyebabkan pembelahan sel tubuh manusia jadi tidak bisa dikontrol.
Adapun ciri-ciri dari sindrom Klinefelter yang juga merupakan kelainan akibat mutasi gen pada manusia, yaitu tidak tumbuhnya bulu badan, payudara membesar, testis mengecil, serta kemungkinan tidak bisa memiliki keturunan, dan juga tinggi badan yang berlebihan.
Sindrom akibat mutasi gen pada manusia yang satu ini diberi nama sesuai penemunya, yakni P.A Jacobs dan ditemukan pada tahun 1965. Manusia yang menderita sindrom ini pun memiliki ciri-ciri suka melawan hukum, berbadan tinggi, agresif, dan anti sosial.
Sindrom Turner umumnya sering dialami dan diderita oleh kaum wanita, dengan ciri-ciri jarak puting pada payudara yang cukup lebar, mengalami keterbelakangan mental, bentuk kaki X atau menyilang, dan tinggi badan yang cenderung pendek.
Contoh mutasi gen pada hewan
Sejarah awal ditemukannya mutasi gen oleh Seth Wright pun terjadi pada hewan ternak, yaitu domba berkaki pendek yang kemudian menurun ke anak-anaknya. Domba tersebut lalu diberi nama Domba Ancon.
Penelitian mutasi gen selanjutnya yang dilakukan oleh Morgan yang kemudian dilanjutkan oleh muridnya, Muller, juga masih terjadi pada hewan, yaitu lalat buah. Dalam penelitiannya, Muller menggunakan sinar X, dan menghasilkan mutasi gen pada lalat buah yang awalnya bermata merah, bermutasi menjadi lalat bermata merah cerah, putih, cokelat, dan sepia.
Contoh mutasi gen pada tumbuhan
Contoh mutasi gen terhadap tumbuhan hasilnya dapat kita lihat dari buah, daun, atau bunganya. Namun, tergantung dari jaringan apa yang terlibat dalam mutasi. Sebab, mutasi pada tumbuhan biasanya sangat menguntungkan manusia, karena menghasilkan tumbuhan yang memiliki kualitas unggul dan lebih baik dari sebelumnya.
Mutasi buatan pada tumbuhan ini kerap dilakukan secara berulang-ulang. Dengan tujuan, apabila terjadi kegagalan, maka masih ada hasil mutasi yang berhasil.
Adapun contoh tumbuhan hasil mutasi gen, antara lain semangka tanpa biji, kentang kultivar Patronas, tomat kultivar Bouset, dan kedelai kultivar Muria.