Hukum Mendel I & II

Masih ingatkah Anda pelajaran di SMP/MTs tentang sel dan bagian-bagiannya? Di dalam sel terdapat nukleus (inti sel). Di dalam nukleus terdapat kromosom. Kromosom adalah benang-benang halus yang berfungsi sebagai pembawa informasi kepada keturunannya. Kromosom terdiri atas satuan kecil yang disebut gen. Gen inilah yang mengatur sifat yang akan diwariskan pada keturunan selanjutnya.

Adanya sifat-sifat yang diwariskan dari orang tua (induk) kepada keturunannya sudah lama diketahui. Tahukah Anda orang yang sangat berjasa dalam prinsip pewarisan ini adalah Gregor Johann Mendel (1858 – 1866) seorang tabib di Brumn, Austria? Bagaimana hasil penemuan Mendel sehingga dapat disebut sebagai Bapak Genetika? Mari kita pelajari bersama dalam uraian berikut!

Gregor Johann
Mendel

1. Hukum Mandel I

Mendel diakui sebagai Bapak Genetika karena dianggap sebagai penemu prinsip dasar penurunan sifat (hereditas) yang sering dikenal dengan hukum Mendel. Dalam percobaannya, Mendel menanam tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dan memeriksa keturunan-keturunannya. Keputusan Mendel untuk menggunakan kacang ercis (Pisum sativum) sebagai bahan percobaannya sangat tepat, karena tanaman ini kuat dan tumbuh dengan cepat. Daun bunga seluruhnya menutupi organ-organ seksnya sehingga serangga jarang dapat masuk ke dalam organ-organ seksnya dan akan terjadi penyerbukan sendiri. Agar dapat terjadi penyerbukan silang, Mendel membuka kuncup-kuncupnya dan membuang benang sari sebelum masak, kemudian menyapu-nyapukan serbuk sari dari tanaman lain pada putik.

Keuntungan yang lain adalah kacang ercis ini banyak menghasilkan keturunan varietas yang berlainan secara nyata. Di antara varietas kacang ercis memiliki pasangan sifat beda yang menonjol. Lihat Gambar berikut:

Sifat beda kacang ercis dari percobaan Mendel (Monohibrid)

Sebelum mempelajari percobaan Mendel Anda perlu mengingat kembali pelajaran di SMP/MTs tentang pewarisan sifat. Coba Anda ingat kembali simbol-simbol yang digunakan yaitu: P digunakan untuk sebutan induk, simbol parental, F (Filius) untuk sebutan keturunan, misalnya F1 berarti keturunan pertama, F2 berarti keturunan kedua, yang artinya keturunan dari hasil persilangan antar-F1 dan seterusnya. Lihatlah Tabel 5.1 tentang simbol-simbol yang digunakan untuk persilangan agar memudahkan Anda dalam mempelajari persilangan.

Tabel Simbol-Simbol Persilangan

a. Persilangan Monohibrid

Setelah Anda mengingatnya kembali, mari kita pelajari percobaan Mendel. Sebelum melakukan percobaannya, tanaman kacang ercis (Pisum sativum) melakukan penyerbukan sendiri sehingga mendapatkan varietes galur murni. Setelah mendapatkannya, maka Mendel baru melakukan percobaannya dengan satu sifat beda untuk setiap persilangannya. Misalnya, mempersilangkan antara kacang ercis berbiji bulat dengan berbiji keriput. Hasil persilangannya menghasilkan keturunan kacang ercis berbiji bulat, dan hasilnya terlihat muncul satu sifat beda kemudian seterusnya dilakukannya lagi persilangan dengan sifat beda lainnya dan menghasilkan 7 macam sifat beda. Dari hasil pengamatannya pada keturunan pertama (F1) menunjukkan ciri-ciri yang sama dengan salah satu induknya. Hal itu dapat Anda lihat pada Tabel berikut ini!

Tabel Percobaan Mendel dari Persilangan dengan Satu Sifat Beda

Setelah mendapatkan hasil seperti pada tabel di atas, kemudian Mendel mengulang percobaannya dengan menyilangkan keturunan pertama (F1) yang dijadikan sebagai induk (P2), ternyata menghasilkan keturunan F2 yang beraneka ragam. Dari hasil pengamatannya, sifat resesif yang tidak muncul pada keturunan F1 akan muncul di keturunan F2.

Mendel beranggapan sifat resesif muncul karena sifat beda yang dimiliki induknya adalah berpasangan. Jadi, dalam persilangannya masing-masing induknya akan memberikan satu fakta sifat beda kepada keturunannya sehingga akan menerima 2 fakta sifat beda dari masing-masing induknya. Agar lebih jelas, coba Anda perhatikan dan amati diagram berikut ini!

Untuk mempermudahnya dapat pula digunakan tabel berikut!

Dari diagram dan tabel dapat kita lihat perbandingan fenotipe dari F2 adalah = 3 : 1 = bulat : keriput.
Sedangkan untuk perbandingan genotipenya F2 dapat kita lihat adalah 1 : 2 : 1 = BB : Bb : bb

Dengan demikian gen faktor bulat (B) adalah dominan terhadap faktor keriput (b) dan Bb adalah individu yang mempunyai fenotipe biji bulat. Mendel melakukan percobaannya berulang kali, ternyata hasilnya sama seperti dapat dilihat tabel berikut ini.

 Dari data tersebut dapat dilihat perbandingan rata-rata sifat dominan : resesif pada F2 adalah 3 : 1.

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan Mendel dengan fakta-fakta yang ada, maka muncullah Hukum I Mendel /Hukum Segregasi yang berbunyi : “Pada peristiwa pembentukan gamet, gen yang merupakan pasangannya memisah secara bebas”. Setiap sel gamet akan memperoleh satu gen dari pasangan tersebut. Kemudian Mendel membuat suatu kesimpulan seperti berikut.

1) Setiap sifat suatu organisme dikendalikan oleh satu pasang faktor keturunan yang dinamakan gen (pada waktu itu Mendel belum mengenal gen); yaitu satu faktor dari induk jantan dan satu faktor dari
induk betina.

2) Setiap pasangan faktor keturunan menunjukkan bentuk alternatif sesamanya, misalnya bulat atau kisut. Kedua bentuk alternatif ini disebut alel.

3) Apabila pasangan faktor keturunan terdapat bersama-sama dalam satu tanaman, faktor dominan akan menutup faktor resesif.

4) Pada saat pembentukan gamet, yaitu pada proses meiosis, pasangan faktor atau masing-masing alel akan memisah secara bebas.

5) Individu galur murni mempunyai pasangan sifat (alel) yang sama, yaitu dominan atau resesif saja.

Selain tumbuhan, sifat dominan dan resesif juga terjadi pada manusia, seperti yang dimiliki dalam keluarga Anda. Dalam satu keluarga akan tampak sifat-sifat dominan dan sifat-sifat yang dapat tampak atau tidak tampak (resesif). 

b. Sifat Intermediet

Mendel tidak hanya berhenti melakukan satu percobaan, tetapi selalu mengadakan percobaan-percobaan. Ketika mencoba menyilangkan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) merah dan putih menghasilkan keturunan F1 merah muda. Setelah dilakukan persilangan sesama F1 ternyata menghasilkan keturunan F2 yaitu merah, merah muda, dan putih dengan perbandingan 1 : 2 : 1.

Dari hasil percobaan tampak dihasilkan keturunan dengan perpaduan sifat dari kedua induknya yaitu merah muda, warna ini disebut dengan sifat intermediet. Warna tersebut terjadi karena dominasi yang tidak sempurna dari warna merah tetapi masih menampakkan tanda warna merah dominan terhadap warna putih. Agar lebih jelas lihatlah skema dan diagramnya berikut ini!

Diagram perkawinan

Dari diagram dan tabel dapat dilihat perbandingan fenotipe dan F2 adalah 1 : 2 : 1 = merah : merah muda: putih, sedangkan perbandingan genotipenya F2 dapat dilihat 1 : 2 : 1 = MM : Mm : mm.


c. Genotipe dan Fenotipe
Mendel juga mengemukakan bahwa pada sifat yang dominan-dominan atau dominan-resesif akan muncul sifat yang fenotipe dominan, hanya individu yang mempunyai sifat resesif-resesif akan muncul fenotipe resesif. Seperti yang telah Anda pelajari di bagian depan bahwa genotipe BB dan Bb menunjukkan fenotipe bulat, sedangkan genotipe bb akan menunjukkan fenotipe keriput. Jadi, apakah yang dimaksud dengan genotipe dan fenotipe?

Genotipe merupakan sifat yang ditentukan oleh gen, dapat dikatakan sebagai sifat yang menurun dan diwariskan kepada keturunannya. Pengaruh genotipe ini bergantung pada lingkungannya.

Fenotipe merupakan paduan antara genotipe dengan lingkungannya, jadi sifat yang tampak dari luar. Coba Anda pikirkan, seseorang mempunyai bakat menjadi penari, apakah bakat tersebut akan menampakkan hasilnya jika tidak pernah diberi pelajaran menari?

Pelajaran menari dan les menari merupakan suatu lingkungan. Dari contoh tersebut dapat kita amati bahwa anak yang berbakat menari adalah genotipe, kemudian diberikan les menari merupakan lingkungan maka akan menampakkan keterampilan menari (fenotipe).

Coba Anda pikirkan bagaimana dengan anak yang pandai, syarat-syarat apa yang harus dimilikinya? Apakah kepandaian seseorang hanya berasal dari kedua orang tuanya?


2. Hukum Mendel II (Persilangan Dihibrid)
Pada saat periode yang sama Mendel menyelidiki pewarisan, ia juga menyilangkan tanaman ercis yang berbeda dalam dua sifat, persilangan ini dinamakan persilangan dihibrid. Mendel menyilangkan varietas ercis berbiji bulat berwarna kuning dengan varietes ercis berbiji keriput berwarna hijau.

Keturunan pertama (F1) menghasilkan keturunan berbiji bulat warna kuning. Kemudian Mendel menyilangkan antara F1 yang menghasilkan keturunan F2 sebagai berikut :

315 varietas ercis berbiji bulat kuning
101 varietas ercis berbiji keriput kuning
108 varietas ercis berbiji bulat hijau
32 varietas ercis berbiji keriput hijau

Jika kita amati perbandingan antara tanaman tersebut yaitu perbandingan antara tanaman bulat kuning : keriput kuning : bulat hijau: keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1. Untuk lebih jelasnya lihat dan amati diagram berikut ini.

Coba Anda perhatikan hasilnya!

a. Pada nomor : 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 10, 13 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat kuning yang jumlahnya ada 9.
b. Pada nomor : 6, 8, 14 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat hijau yang berjumlah 3.
c. Pada nomor : 11, 12, 15 dihasilkan tanaman varietas ercis keriput kuning yang berjumlah 3.
d. Pada nomor : 16 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji keriput hijau yang berjumlah 1.

Sehingga perbandingannya menghasilkan bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1.

Coba Anda perhatikan pada kotak nomor 1, 6, 11, dan 16! Kotak-kotak itu merupakan tanaman homozigot, yaitu BBKK, BBkk, bbKK, dan bbkk, dan untuk kotak nomor yang lain adalah heterozigot, coba Anda sebutkan!

Perhatikan kotak nomor 6, yaitu varietas ercis berbiji bulat hijau dengan nomor 11 yaitu varietas ercis berbiji keriput kuning. Kedua individu tersebut mempunyai genotipe yang tidak dimiliki oleh kedua induknya, sehingga individu tersebut disebut sebagai individu baru (bastar konstan). Individu tersebut memiliki genotipe yang homozigot dan sifat itu muncul akibat perpaduan sifat kedua induknya.

Jika diperhatikan dan diamati, gen yang telah terpisah tersebut akan bergabung dengan gen dari induk lain pada saat perkawinan. Penggabungan tersebut terjadi secara acak dan bebas. Pada perkawinan ini tampak jelas bahwa gen-gen dapat berpasangan membentuk kombinasi yang beragam. Maka hal tersebut dikenal dengan Hukum II Mendel atau Hukum Pengelompokan Gen Secara Bebas (The Law Independent Assortment of Genes). Hal tersebut dituangkan dalam Hukum II Mendel yang berbunyi “Bila individu berbeda satu dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka akan diturunkan sifat yang sepasang tak tergantung dari pasangan sifat yang lain”.

Setelah Anda memahami pelajaran ini, coba pikirkan, jika terjadi perkawinan antara orang Jawa yang berambut lurus, mempunyai kulit sawo matang dengan orang Flores yang berambut keriting, berkulit hitam. Bagaimana kemungkinan keturunannya? Apakah mempunyai sifat-sifat yang sama dengan kedua orang tuanya? Diskusikan dengan teman-teman Anda!


3. Persilangan Dengan Lebih Dari Dua Sifat Beda
Jika kita perhatikan, kemungkinan genotipe dan fenotipe pada F2 dalam persilangan monohibrid gamet yang terbentuk pada F1 ada 2 macam dan fenotipenya ada 2 macam dengan perbandingan 3 : 1. Pada perbandingan dihibrida gamet yang terbentuk pada F1 sebanyak 4 macam dan fenotipe sebanyak 4 macam dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Jika kita melakukan persilangan dengan tiga sifat beda (trihibrid), misalnya AABBCC disilangkan dengan individu tersebut yang bergenotipe aabbcc maka F1 nya adalah AaBbCc. P2 akan menghasilkan gamet sebanyak 8 macam yaitu ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, dan abc. Dengan demikian F2 akan menghasilkan sebanyak 64 keturunan atau 8². Bagaimana dengan persilangan trihibrida dan seterusnya? Untuk menentukannya dapat menggunakan metode segitiga Pascal, lihat Tabel berikut!

Hubungan antara Jumlah Sifat Beda dengan Banyaknya
Macam Gamet F1 dan Perbandingan F2

4. Persilangan Resiprok, Backcross, dan Testcross
Selain persilangan monohibrid dan dihibrid, dikenal juga persilangan resiprok, backcross, dan testcross.

a. Persilangan Resiprok
Apa yang dimaksud dengan persilangan resiprok? Persilangan resiprok mempunyai pengertian bahwa dalam suatu persilangan berlaku sama pada jenis kelamin jantan dan betina, yang berarti baik jantan maupun betina mendapatkan kesempatan sama dalam pewarisan sifat. Misalnya, persilangan antara bunga kuning dan bunga merah akan menghasilkan keturunan yang sama meskipun serbuk sari diambil dari bunga kuning atau merah.

b. Persilangan Backcross
Apabila Anda mengawinkan F1 dengan salah satu induknya, baik dari induk homozigot dominan maupun resesif, maka persilangan ini disebut dengan backcross. Tujuan mengadakan perkawinan ini adalah untuk mengetahui genotipe induknya. Agar lebih jelas perhatikan contoh di bawah ini!
Contoh:

c. Persilangan Testcross
Apabila Anda mengawinkan F1 (keturunan pertama) dengan induk yang homozigot resesif, persilangan ini disebut sebagai persilangan testcross. Testcross bertujuan untuk mengetahui jenis individu yang diuji, tergolong homozigot atau heterozigot. Jika hasil persilangan ini mempunyai hasil
perbandingan fenotipe keturunan memisah, maka individu yang diuji adalah heterozigot, tetapi jika uji silangnya 100% berfenotipe sama maka individu yang diuji adalah homozigot. Perhatikan contoh berikut agar lebih jelas!
Contoh: