Quipperian, tahukah kalian apa yang dimaksud dengan penyimpangan semu Hukum Mendel? Penyimpangan ini merupakan kelanjutan dari materi Biologi tentang persilangan monohibrid Hukum Mendel I, dan persilangan dihibrid dari Hukum Mendel II. Mari kita pelajari bersama tentang macam-macam penyimpangan semu Hukum Mendel, dan contoh kasusnya dalam kehidupan sehari-hari melalui artikel ini.
Apa itu penyimpangan semu hukum mendel?
Penyimpangan semu hukum Mendel merupakan suatu persilangan yang menghasilkan rasio fenotip berbeda, dengan masih berdasarkan pola dihibrida Hukum Mendel, yaitu pola 9:3:3:1.
Hasil persilangan yang menyimpang itu dikatakan semu, karena hukum Mendel masih berlaku dalam pola pewarisan tersebut. Selain itu, pada hasil keturunanya hanya ada sedikit kelainan yang tak berarti, akibat sifat gen-gen yang unik.
Adapun pola perbandingan fenotip dalam penyimpangan semu hukum Mendel dapat berupa pola 9:3:4, 12:3:1, 15:1 dan 9:7. Hal tersebut dapat terjadi karena adanya interaksi antargen yang menyebabkan perbandingan fenotip menyimpang dari hukum Mendel.
Penyimpangan semu hukum Mendel ini pun terbagi dalam 7 macam kasus, meliputi kodominan, intermediet, atavisme (interaksi antargen), epistasis-hipostasis, kriptomari, polimeri, dan gen-gen komplementer.
Apa Perbedaan Penyimpangan Semu Hukum Mendel dan Penyimpangan Hukum Mendel?
Dalam hukum Mendel ada dua jenis persilangan, yaitu monohibrid dan dihibrid. Pada kondisi normal, suatu persilangan monohibrid akan menghasilkan suatu rasio fenotip 3:1 dan 1:2:1. Sedangkan pada persilangan dihibrid rasio fenotipnya adalah 9:3:1:1.
Namun, saat percobaan serupa juga dilakukan oleh para ahli genetika dengan berbagai perlakuan, rasio fenotip yang dihasilkan banyak yang tidak sesuai dengan hukum Mendel. Tidak semua persilangan yang terjadi di dalam kehidupan ini dapat menghasilkan rasio fenotip yang sesuai dengan hukum Mendel.
Hal tersebut umumnya akibat terjadinya interaksi antargen yang dapat mempengaruhi gen lain, bahkan hingga ada yang terkait dengan reaksi asam basa kimiawi. Kemudian, berdasarkan berbagai temuan atas sifat-sifat menyimpang dari persilangan yang seharusnya itulah, tercetus istilah penyimpangan hukum mendel.
Sementara itu, meskipun terjadi berbagai penyimpangan, karena hasil rasio fenotipnya masih dibilang “patuh” pada Hukum Mendel, sehingga fenomena ini disebut sebagai Penyimpangan Semu Hukum Mendel oleh para ahli.
Apa yang mengakibatkan terjadinya penyimpangan semu hukum mendel?
Seperti yang telah dijelaskan di awal tadi, faktor yang mengakibatkan terjadinya penyimpangan semu Hukum Mendel, yaitu adanya interaksi antargen atau antaralel yang saling memengaruhi dalam menghasilkan fenotip. Namun, walau fenotip yang dihasilkan bersifat menyimpang, tapi masih mengikuti aturan Hukum Mendel.
7 Macam penyimpangan semu hukum mendel beserta contohnya
Setelah mengenal penyimpangan semu Hukum Mendel beserta faktor penyebab terjadinya. Mari kita kenali lebih lanjut 7 macam penyimpangan semu Hukum Mendel yang meliputi: kodominan, intermediate, atavisme (interaksi gen), kriptomeri, polimeri, epistasis-hipostasis, dan gen-gen komplementer.
Kodominan
Kodominan adalah dua alel suatu gen yang menghasilkan pewarisan sifat atau keturunan berbeda dengan alel yang satu, tapi tidak dipengaruhi oleh alel yang lain. Dalam ilmu biologi, alel kodominan ditulis berbeda dengan kasus penyimpangan lainnya, yaitu ditulis menggunakan huruf kapital dengan tambahan huruf kapital lain di atasnya.
Adapun contoh kasus kodominan terjadi pada sapi dengan kulit warna merah (RR), yang kodominan terhadap sapi berkulit putih (rr). Keduanya akan menghasilkan anak sapi berkulit cokelat kemerahan atau kekuningan, dengan sedikit percikan warna putih. Dalam bahasa Inggris, anak sapi hasil kodominan itu disebut roan (Rr).
Contoh kodominan lainnya, yaitu dapat kita lihat pada bulu ayam yang berwarna hitam (B), semidominan terhadap ayam berbulu putih (b). Apabila ayam berbulu hitam dikawinkan dengan ayam yang memiliki bulu putih, maka anak hasil perkawinannya nanti akan berbulu biru (blue Andalusia).
Kemudian, jika ayam blue Andalusia tersebut telah dewasa dan kawin dengan sesamanya, maka akan muncul lagi asal usul warna bulunya itu pada anak-anaknya, yaitu hitam dan putih. Supaya kalian lebih mudah memahaminya, simak penjelasan persilangannya di bawah ini.
Selain pada hewan ternak, kasus kodominan juga dapat terjadi pada manusia, yaitu sebagai alel yang mengatur golongan darah seseorang dalam sistem M-N. Kasus ini ditemukan oleh K. Landsteiner dan Levine. Mereka menjelaskan, bahwa antigen M terbentuk karena ditentukan oleh gen LM, sedangkan antigen N ada karena ditentukan oleh gen LN, dan antigen MN yang ditentukan oleh gen LMLN.
Pada alel ini tidak dikenal adanya dominansi, karena gen LM dan LN merupakan gen kodominan. Pada genotip LMLN juga tidak menampakkan intermediet, sehingga akan menghasilkan fenotip baru. Berikut tabel genotip dan fenotipnya.
Intermediet
Intermediet dalam penyimpangan semu Hukum Mendel disebut juga sebagai gen yang tidak dominan dan tidak resesif. Sebagai contoh, warna merah pada bunga Mirabilis jalapa ditentukan oleh gen M dan warna putih oleh gen m, sedangkan munculnya warna bunga merah muda disebabkan adanya interaksi antara M dan m. Berikut penjelasan persilangannya.
Atavisme (interaksi antargen)
Atavisme merupakan interaksi dari dua gen berbeda alel yang saling mempengaruhi, sehingga menghasilkan filial atau keturunan dengan fenotip yang berbeda dari sifat induknya. Apabila ada pasangan gen yang bukan alelnya saling berinteraksi, dan memiliki pengaruh yang sama kuat. Maka, pada bagian tubuh yang sama di keturunannya nanti akan menimbulkan satu sifat yang baru.
Contoh kasus atavisme bisa kamu temukan pada bentuk jengger ayam. Dalam pembentukan jengger ayam dipengaruhi oleh dua gen yang berbeda alel, yaitu:
R = gen yang menentukan bentuk rose, dan
P = yang menentukan bentuk pea.
Kemudian, saat kedua gen ini berada secara bersamaan (R-P-), maka kedua gen tersebut akan berinteraksi, dan memunculkan sifat baru, yaitu bentuk walnut. Namun, ketika kedua gen dominan tersebut tidak ada atau tidak berpasangan (rrpp), maka akan muncul sifat yang lain lagi, yaitu single. Akibatnya, terbentuklah empat jenis bentuk jengger ayam, yaitu bentuk walnut (R-P-), rose (R-pp), pea (rrP-), dan single (rrpp).
Sekarang, mari perhatikan contoh persilangan atavisme antara jengger ayam rose (RRpp) dengan jengger ayam pea (rrPP) di bawah ini.
| Perbandingan | Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|---|
| 9 | R-P- | Walnut |
| 3 | R-pp | Rose |
| 3 | rrP- | Pea |
| 1 | rrpp | Single |
Dari gambar penjelasan dan tabel di atas, dapat kita lihat, bahwa persilangan atavisme akan menghasilkan F2 dengan rasio fenotip 9:3:3:1.
Epistatis dan Hipostatis
Epistasis dan hipostatis merupakan interaksi dari beberapa gen yang bersifat saling menutupi satu sama lain. Gen yang bersifat menutupi atau mengalahkan ekspresi gen lain yang tidak selokus (sealel) disebut epistasis, sedangkan gen yang bersifat tertutupi oleh sebuah atau sepasang gen lain yang tidak selokus (yang bukan alelnya) disebut hipostasis. Ada tiga macam epistasis dan hipostasi dalam penyimpangan semu Hukum Mendel, yaitu epistasis dominan, epistasis resesif, serta epistasis dominan dan resesif.
Epistasis Dominan
Epistasis ini umumnya terjadi apabila ada satu gen dominan yang bersifat epistasis. Misalnya, seperti pada warna labu. Perhatikan contoh persilangan labu di bawah ini.
| Perbandingan | Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|---|
| 9 | P-K- | Putih |
| 3 | P-kk | Putih |
| 3 | ppK- | Kuning |
| 1 | ppkk | Hijau |
Berdasarkan gambar dan tabel di atas, maka dapat disimpulkan persilangan pada epistasis dominan warna labu menghasilkan F dengan perbandingan fenotipe 12:3:1.
Epistasis Resesif
Epistasis resesif dapat terjadi apabila ada suatu gen resesif yang bersifat epistasis terhadap gen dominan lain yang bukan alelnya (pasangannya). Gen resesif tersebut pun harus dalam keadaan homozigot. Contoh kasus epistasis resesif bisa kita temukan pada pewarisan warna rambut anjing.
Pewarisan warna rambut pada anjing dipengaruhi oleh 4 gen, yaitu dua gen warna dan dua gen pengatur produksi pigmen.
H = warna hitam
H = warna cokelat.
I = dapat memproduksi pigmen,
i = tidak dapat memproduksi pigmen.
Pada pewarisan warna rambut anjing ini, jika ditemukan dua gen yang tidak dapat memproduksi pigmen (ii), maka warna rambut anjing hasil keturunannya nanti tidak akan memiliki warna hitam atau cokelat, melainkan berambut putih atau albino. Berikut penjelasan persilangan epistasis resesif pewarisan warna rambut anjing.
Berdasarkan penjelasan pada gambar di atas, persilangan epistasis resesif pewarisan warna rambut anjing akan menghasilkan F dengan perbandingan fenotip 9:3:4
Epistasis Dominan dan Resesif (inhibiting gen)
Epistasis dominan dan resesif (inhibiting gen) merupakan penyimpangan semu Hukum Mendel yang terjadi karena adanya dua gen dominan yang jika berpasangan malah akan menghambat pengaruh salah satu gen dominan tersebut. Peristiwa ini akan mengakibatkan perbandingan rasio fenotip 13:3.
Contoh kasus inhibiting gen ini umumnya terjadi pada pewarisan warna bulu ayam ras leghorn putih dengan fenotip IICC, yang dikawinkan dengan ayam white silkre berbulu putih juga dan mempunyai genotip iicc.
Pada pewarisan warna bulu ayam ras ini pun dipengaruhi oleh 4 gen, yaitu:
I = menentukan bulu putih (menghalangi pigmentasi, disebut juga sebagai gen penghalang atau inhibitor)
i = tidak menghalangi pigmentasi
C = menyebabkan bulu berwarna (menimbulkan pigmentasi)
c = tidak menimbulkan pigmentasi (ayam menjadi putih)
Kemudian, epistatis dominan dan resesif warna bulu ayam dapat terjadi karena gen I dominan terhadap gen C dan gen c, sedangkan gen c dominan terhadap gen I dan gen i. Berikut penjelasan persilangannya.
Berdasarkan penjelasan gambar di atas, dapat kita ketahui, bahwa gen C memengaruhi munculnya warna bulu. Akan tetapi, karena bertemu dengan gen I (gen yang menghalangi munculnya warna), maka hasilnya menjadikan keturunan ayam ras tersebut dengan fenotip ayam berbulu putih, dan perbandingan rasio fenotipnya 13:3.
Polimeri
Polimeri merupakan interaksi antargen berbeda alel yang bersifat kumulatif (saling menambah) dan hanya memunculkan satu fenotip saja. Oleh sebab itu, persilangan polimeri ini umumnya menghasilkan rasio fenotip 15:1.
Polimeri sendiri terjadi karena adanya interaksi antara dua gen atau lebih, sehingga kerap disebut sebagai gen ganda. Polimeri pun terbagi menjadi dua macam, yaitu polimeri dihibrida dan polimeri trihibrida.
Polimeri Dihibrida
Sesuai namanya, polimeri dihibrida merupakan persilangan polimeri yang terdiri dari dua gen berbeda alel dan bersifat kumulatif. Contoh polimeri dihibrida bisa kita temukan pada tanaman gandum berbiji merah yang disilangkan dengan tanaman gandum berbiji putih. Hasilnya tanaman gandum tersebut akan memiliki warna yang beragam.
Selain itu, contoh polimeri dihibrida lainnya bisa juga kita lihat pada persilangan tanaman gandum berbiji merah yang ditentukan oleh dua gen, yiatu M1 dan M2, sehingga jika kedua gen tersebut bertemu, maka warna merah tanaman gandum hasil persilangannya akan semakin kuat.
Berikut penjelasan persilangan polimeri tanaman gandum berbiji merah dengan gandum yang berbiji putih.
| Perbandingan | Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|---|
| 9 | M1-M2- | Merah |
| 3 | M1-m2m2 | Merah |
| 3 | m1m1M2– | Merah |
| 1 | m1m1m2m2 | Putih |
Dari gambar penjelasan dan tabel di atas, bisa kita ketahui bahwa F2 yang dihasilkan dari persilangan polimeri tanaman gandum berbiji merah dan putih tersebut, fenotipnya berubah menjadi 15:1.
Polimeri Trihibrida
Sementara itu, polimeri trihibrida merupakan terusan dari polimeri dihibrida, di mana persilangan polimeri terdiri dari tiga gen berbeda alel dan bersifat kumulatif. Contoh polimeri trihibrida ini biasa kita temui pada pewarisan warna kulit manusia.
Menurut para ahli genetika, Davenport dan Dobehansky menjelaskan bahwa pewarisan warna kulit manusia disebabkan oleh tiga pasang gen, yaitu P1, P2, dan P3 yang mengandung pigmen, serta mempunyai tiga pasang alel p1, p2, dan p3 yang berwarna putih. Berikut pola genotip dan fenotip pewarisan kulit manusia ras Negro, Mulato, dan Caucosoid.
| Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|
| P1P1P2P2P3P3P3 | Negro |
| P1p1P2p2P3P3p3 | Mulato |
| P1p2p2p2p3 | Caucosoid (putih) |
Misalnya, perkawinan yang terjadi antara ras Mulato heterozygote dengan Mulato heterozigot akan menghasilkan keturunan dengan perbandingan warna kulit Negro: Mulato: Caucosoid (putih) dan rasio fenotipnya 1:62:1. Agar lebih mudah memahaminya, mari simak penjelasan pewarisan kulit manusia dari perkawinan yang terjadi antara ras Negro dan Caucosoid di bawah ini.
| Genotip | Fenotip |
|---|---|
| AABB | Negro (hitam) |
| AABb, AaBB, aABB | Mulato gelap (coklat tua/Negroid) |
| AAbb, AaBb, aaBB | Mulato sedang (sawo matang) |
| Aabb, aaBb | Mulato cerah |
| Aabb | Caucasoid (putih) |
Kriptomeri
Kriptomeri merupakan peristiwa munculnya suatu karakter/sifat baru dari gen dominan yang berpasangan dengan gen dominan dari alel lainnya. Kriptomeri juga disebut sebagai fenomena tersembunyinya suatu sifat baru akibat gen dominan yang tidak berpasangan dengan gen dominan dari alel lainnya. Dengan kata lain, pada kriptomeri, jika gen dominan tersebut berdiri sendiri, maka karakter/sifat barunya itu akan tersembunyi (kriptos).
Contoh kasus kriptomeri dapat kita lihat pada persilangan bunga Linnaria maroccana berbunga merah dengan Linnaria maroccana berbunga putih. Warna yang muncul pada bunga Linaria maroccana pun dipengaruhi oleh 4 gen, yaitu:
A = terbentuk pigmen antosianin
a = tidak terbentuk pigmen antosianin
B = protoplasma basa
b = protoplasma asam
Antosianin sendiri merupakan pigmen yang akan memicu kemunculan warna pada bunga Linaria maroccana. Artinya, jika tumbuhan Linaria memiliki gen A, maka akan menghasilkan bunga yang berwarna. Sedangkan pada tumbuhan Linaria yang tidak punya gen A, maka bunganya akan berwarna putih atau albino.
Akan tetapi, warna yang dihasilkan oleh pigmen antosianin juga tergantung dari tingkat keasaman (pH) protoplasma sel. Jika protoplasma yang ada pada tumbuhan Linaria bersifat basa (dipengaruhi oleh gen B), maka akan timbul warna ungu. Sedangkan, saat protoplasmanya bersifat asam (dipengaruhi gen b), maka akan muncul bunga warna merah.
Dengan begitu, warna bunga pada Linaria maroccana ini tidak hanya dipengaruhi oleh gen penentu pigmen antosianin, tapi juga dipengaruhi oleh gen penentu pH protoplasma. Berikut penjelasan persilangan bunga Linnaria maroccana warna merah dengan yang berwarna putih.
| Perbandingan | Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|---|
| 9 | A-B- | Ungu |
| 3 | A-bb | Merah |
| 3 | aaB- | Putih |
| 1 | aabb | Putih |
Dari gambar penjelasan dan tabel di atas, dapat kita ketahui bahwa F2 yang dihasilkan dari persilangan kriptomeri pada Linnaria maroccana, fenotipnya berubah menjadi 9:3:4.
Gen-gen komplementer
Gen komplementer merupakan salah satu macam penyimpangan semu Hukum Mendel yang terjadi akibat adanya interaksi antargen yang saling melengkapi satu sama lain. Jika satu gen saja tidak muncul, maka sifat yang akan diturunkan pun tidak akan muncul. Contohnya, tumbuhan Lathyrus odoratus memiliki dua gen yang saling berinteraksi untuk memunculkan pigmen warna bunga.
C: penghasil pigmen warna
c: tidak menghasilkan pigmen warna
P: penghasil enzim pengaktif
p: tidak menghasilkan enzim pengaktif
Pada tumbuhan Lathyrus odoratus, warna bunga ungu hanya akan muncul jika terdapat gen C dan gen P sekaligus. Namun, jika bunga tersebut tidak memiliki salah satu dari kedua gen dominan C dan P. Maka, warna bunga yang terbentuk adalah warna putih.
Berikut penjelasan keturunan dan rasio fenotip dari persilangan antara bunga Lathyrus odoratus warna putih-putih.
| Perbandingan | Pola Genotip | Pola Fenotip |
|---|---|---|
| 9 | C-P- | Ungu |
| 3 | C-pp | Putih |
| 3 | ccP- | Putih |
| 1 | ccpp | Putih |
Dari penjelasan gambar dan tabel di atas, perbandingan fenotipe F pada penyimpangan bunga Lathyrus odoratus ini adalah 9:7. Sedangkan F2 yang dihasilkan berubah menjadi 12:7.