Warisan biologis: teori dan konsep, cara penularannya, contoh

Warisan biologis: teori dan konsep, cara penularannya, contoh

warisan biologis adalah proses dimana keturunan dari sel atau organisme menerima anugerah genetik orang tua mereka. Studi tentang gen dan bagaimana mereka ditransmisikan dari satu generasi ke generasi lainnya adalah bidang studi genetika hereditas.

Keturunan dapat didefinisikan sebagai kesamaan antara orang tua dan keturunannya, tetapi istilah ini juga mencakup perbedaan yang melekat pada variasi genetik yang terjadi selama reproduksi.

Angsa dan anak-anaknya (Gambar oleh Hans Benn di www.pixabay.com)

Warisan biologis adalah salah satu atribut yang paling signifikan dari sel hidup dan, oleh karena itu, organisme multiseluler, karena itu berarti kemampuan untuk mentransmisikan sifat dan karakteristik yang ditentukan oleh generasi yang berurutan, berkolaborasi dengan mekanisme adaptif dan seleksi alam.

Banyak penulis berpendapat bahwa manusia telah terbiasa dengan konsep dasar pewarisan biologis selama ribuan tahun, ketika proses domestikasi tumbuhan dan hewan dimulai dan, memilih karakteristik yang dia anggap paling penting, dia membuat persilangan untuk mendapatkan keturunan. yang akan mempertahankan karakteristik ini.

Namun, pemahaman kita saat ini tentang dasar fisik dan molekul hereditas relatif baru, karena ini tidak dijelaskan sampai awal abad ke-20, ketika komunitas ilmiah muncul dengan teori kromosom hereditas.

Terlepas dari hal di atas, prinsip-prinsip heritabilitas sifat atau karakter dianalisis secara mendalam beberapa tahun sebelumnya oleh Gregorio Mendel, yang saat ini dianggap sebagai “bapak pewarisan”.

Penting untuk disebutkan bahwa baik sebelum dan sesudah perumusan teori pewarisan kromosom ini, banyak penemuan lain yang sangat penting bagi pemahaman cararn kita tentang genetika makhluk hidup. Ini dapat mencakup antara lain isolasi dan karakterisasi asam nukleat, penemuan dan studi kromosom.

Indeks artikel

Teori pewarisan biologis

Gregor Mendele

Fondasi dasar pewarisan pada awalnya diusulkan oleh biarawan Austria Gregory Mendel (1822-1884) pada tahun 1856.

Mendel memahami dari eksperimennya dengan persilangan tanaman ercis bahwa baik persamaan maupun perbedaan antara tetua dan keturunannya dapat dijelaskan melalui transmisi mekanis unit-unit herediter yang terpisah, yaitu gen.

Kacang Mendel dan ciri-cirinya (Sumber: Nefronus [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Ini meletakkan dasar untuk pemahaman genetika cararn, karena diketahui bahwa penyebab heritabilitas sifat adalah karena transfer fisik gen pada kromosom melalui reproduksi (seksual atau aseksual).

Berdasarkan hasil yang diperolehnya, Mendel merumuskan “hukum waris” yang berlaku saat ini untuk beberapa karakter:

– Hukum segregasi: menyatakan bahwa gen memiliki bentuk “alternatif” yang dikenal sebagai alel dan bahwa mereka secara langsung mempengaruhi fenotipe (karakteristik yang terlihat).

– Hukum pewarisan bebas: ini menyiratkan bahwa pewarisan satu sifat tidak tergantung pada sifat yang lain, meskipun ini tidak sepenuhnya benar untuk banyak sifat.

Thomas Morgan pada tahun 1908, mempelajari genetika lalat buah, Drosophila melanogaster , menunjukkan bahwa pewarisan fenotipe terjadi seperti yang dijelaskan sebelumnya oleh Mendel. Selain itu, dialah yang menjelaskan bahwa unit hereditas (gen) ditransmisikan melalui kromosom.

Dengan demikian, dan berkat partisipasi banyak peneliti lain, hari ini kita mengetahui bahwa pewarisan biologis terjadi berkat transmisi unit herediter yang terkandung dalam kromosom, baik dalam kromosom autosomal, seksual, atau plastid (pada eukariota).

Ekspresi atau penampilan fenotipe tertentu tergantung pada karakteristik genotipe (dominasi dan resesif).

Konsep dasar

Untuk memahami bagaimana mekanisme kerja pewarisan biologis, perlu dipahami beberapa konsep dasar.

Meskipun tidak semua sifat yang diturunkan disebabkan oleh urutan nukleotida yang membentuk DNA setiap organisme, ketika kita mengacu pada pewarisan biologis, kita biasanya berbicara tentang transmisi informasi yang terkandung dalam gen.

Gen

Gen didefinisikan, kemudian, sebagai unit fisik dasar pewarisan dan itu adalah urutan DNA yang ditentukan, yang berisi semua informasi yang diperlukan untuk ekspresi beberapa sifat atau karakteristik makhluk hidup.

Alel

Gen dapat memiliki lebih dari satu bentuk, produk dari variasi kecil dalam urutan yang menjadi cirinya; bentuk alternatif dari gen yang sama dikenal sebagai alel.

Alel biasanya didefinisikan menurut karakteristik fenotipik yang mereka berikan dan, dalam suatu populasi, adalah umum untuk menemukan banyak alel untuk gen yang sama.

DNA, gen, dan kromosom (Sumber: Thomas Splettstoesser [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Mamalia, misalnya, mewarisi dua alel dari setiap gen dari orang tuanya, satu dari ibu dan satu dari ayahnya. Alel dari genotipe yang selalu diekspresikan dalam fenotipe disebut alel dominan, sedangkan alel yang tetap “diam” (di mana tidak ada karakteristik fenotip yang diamati) dikenal sebagai alel resesif.

Dalam beberapa kasus, mungkin terjadi bahwa kedua alel diekspresikan, menghasilkan penampilan fenotipe perantara, itulah sebabnya ini disebut alel kodominan bersama-sama.

Homozigositas dan heterozigositas

Ketika seorang individu mewarisi dua alel identik dari orang tuanya, baik dominan atau resesif, ini dikenal, secara genetik, sebagai homozigot untuk alel ini. Ketika, di sisi lain, seorang individu mewarisi dari orang tuanya dua alel yang berbeda, satu dominan dan resesif lainnya, ini disebut heterozigot untuk alel ini.

Kromosom

Gen organisme prokariotik dan eukariotik ditemukan pada struktur yang dikenal sebagai kromosom. Pada prokariota, sel yang tidak memiliki nukleus, biasanya hanya ada satu kromosom; Itu terdiri dari DNA yang terkait dengan beberapa protein, berbentuk melingkar, dan sangat melingkar.

Eukariota, sel yang memiliki nukleus, memiliki satu atau lebih kromosom, tergantung pada spesiesnya, dan ini terdiri dari bahan yang disebut kromatin. Kromatin setiap kromosom terdiri dari molekul DNA yang terkait erat dengan empat jenis protein yang disebut histon, yang memfasilitasi pemadatannya di dalam nukleus.

Pada eukariota terdapat lebih dari satu jenis kromosom. Ada inti, mitokondria, dan kloroplas (terbatas pada organisme fotosintetik). Kromosom inti bersifat autosomal dan seksual (yang menentukan jenis kelamin).

Ploidi

Ploidi adalah seluruh jumlah “set” kromosom yang dimiliki sel. Manusia, misalnya, seperti semua mamalia dan banyak hewan, memiliki dua set kromosom, satu dari ayah dan yang lainnya dari ibu, oleh karena itu, sel mereka dikatakan diploid.

Haploid dan poliploid

Individu dan/atau sel yang hanya memiliki satu set kromosom disebut haploid, sedangkan organisme yang memiliki lebih dari dua set kromosom secara bersama-sama disebut poliploid (triploid, tetraploid, hexaploid, dan sebagainya).

Gamet

Pada organisme dengan reproduksi seksual ini terjadi berkat perpaduan dua sel khusus, yang dihasilkan oleh dua individu yang berbeda: “jantan” dan “betina”. Sel-sel ini adalah gamet; jantan menghasilkan sperma (hewan) atau mikrospora (tumbuhan) dan betina menghasilkan telur atau sel telur.

Biasanya, muatan kromosom sel kelamin (gamet) adalah haploid, yaitu, sel-sel ini diproduksi melalui pembelahan sel yang melibatkan pengurangan jumlah kromosom.

Genotip

Dalam organisme hidup, genotipe menggambarkan kumpulan gen (dengan alelnya masing-masing) yang mengkode beberapa sifat atau karakteristik tertentu dan yang dibedakan dari yang lain oleh fungsi atau urutan tertentu. Jadi, genotipe mewakili konstitusi alelik individu.

Meskipun secara umum dikatakan bahwa genotipe adalah apa yang memunculkan fenotipe, penting untuk diingat bahwa ada banyak faktor lingkungan dan epigenetik yang dapat mengkondisikan penampilan fenotipe.

fenotipe

Fenotipe secara harfiah berarti “bentuk yang ditunjukkan”. Banyak teks mendefinisikannya sebagai seperangkat karakteristik yang terlihat dari suatu organisme yang dihasilkan baik dari ekspresi gennya (genotipe) dan dari interaksinya dengan lingkungan yang mengelilinginya.

Kebanyakan fenotipe adalah produk dari aksi bersama lebih dari satu gen dan gen yang sama dapat berpartisipasi dalam pembentukan lebih dari satu fenotipe tertentu.

Bagaimana pewarisan genetik ditularkan?

Transmisi gen dari orang tua ke keturunannya terjadi dalam siklus sel melalui mitosis dan meiosis.

Pada prokariota, di mana reproduksi terjadi terutama dengan bipartisi atau pembelahan biner, gen ditransfer dari satu sel ke keturunannya melalui salinan persis kromosomnya, yang disekresikan ke dalam sel anak sebelum pembelahan terjadi.

Eukariota multiseluler, yang umumnya dicirikan dengan memiliki dua jenis sel (somatik dan seksual), memiliki dua mekanisme transmisi atau pewarisan gen.

Sel somatik, serta organisme uniseluler yang lebih sederhana, ketika membelah mereka melakukannya dengan mitosis, yang berarti bahwa mereka menduplikasi konten kromosom mereka dan mengeluarkan salinan ke sel anak mereka. Salinan ini umumnya tepat, sehingga karakteristik sel baru setara dengan “nenek moyang”.

Sel kelamin memainkan peran mendasar dalam reproduksi seksual organisme multiseluler. Sel-sel ini, juga dikenal sebagai gamet, diproduksi oleh meiosis, yang melibatkan pembelahan sel dengan pengurangan beban kromosom (mereka adalah sel haploid).

Melalui reproduksi seksual, dua individu mewariskan gen mereka dari satu generasi ke generasi berikutnya dengan menggabungkan sel gamet haploid mereka dan membentuk individu diploid baru yang memiliki karakteristik yang sama dari kedua orang tuanya.

Contoh pewarisan

Contoh klasik pewarisan biologis yang digunakan dalam teks pengajaran untuk menjelaskan proses ini didasarkan pada organisme “caral” yang berbeda.

Lalat buah ( D. melanogaster ) misalnya, salah satu caral studi hewan yang digunakan oleh Thomas Morgan, seringkali memiliki mata merah. Namun, selama eksperimennya, Morgan menemukan jantan bermata putih dan menyilangkannya dengan betina bermata merah.

Lalat buah. Drosophila melanogaster. Diambil dan diedit dari: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Mengingat fenotipe “mata merah” dominan pada spesies ini, hasil persilangan generasi pertama ini terdiri dari individu bermata merah. Persilangan berikutnya antara individu generasi pertama (F1) menghasilkan generasi F2 di mana kedua fenotipe muncul.

Karena mata putih hanya muncul di F2 pada sekitar 50% pria, Morgan menganggap itu adalah “warisan terkait kromosom seks.”

Referensi

  1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Kepala Sekolah Genetika. 8 ‘”Edisi. John Wiley dan Sons.
  2. Henderson, M. (2009). 50 ide genetika yang benar-benar perlu Anda ketahui. Buku Kuerkus.
  3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: Amerika Serikat.
  4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). Pengantar analisis genetik. WH Freeman dan Perusahaan.
  5. Watson, JD (2004). Biologi molekuler gen. Pearson Education India