Penjelasan Tentang Percobaan Mendel

Penjelasan Tentang Percobaan Mendel - Mendel melakukan penelitian tentang pewarisan sifat pada tanaman ercis. Penggunaan tanaman tersebut merupakan pilihan tepat. Oleh karena tanaman ercis memiliki kriteria yang menguntungkan, yaitu berumur pendek, dapat melakukan penyerbukan sendiri, dan memiliki banyak ciri yang dapat diamati. Gambar  berikut memperlihatkan beberapa ciri tanaman ercis yang diamati Mendel.

Beberapa ciri yang diamati Mendel

Perlu diingat pada pembahasan genetika, istilah character atau ciri khas digunakan untuk menjelaskan ciri yang dapat diturunkan. Contohnya, warna bunga, penampakan biji, dan panjang batang yang bervariasi antarindividu. Setiap sifat dari ciri khas tersebut, seperti bunga ungu atau bunga putih, disebut trait atau sifat (Campbell, 1998: 239). Setiap sifat untuk ciri tersebut selalu berpasangan, seperti tinggi dan pendek, bulat dan kisut, atau besar dan kecil.

Hukum I Mendel

Pada satu percobaan, Mendel menyilangkan tanaman ercis dan biji kuning dengan tanaman dari biji hijau. Kedua biji tanaman tersebut merupakan galur murni, didapat dari individu dengan sifat asli dan murni. Galur murni didapat dengan mengawinkan individu dengan sifat sama yang dinginkan berkali-kali.

Tanaman galur murni tersebut disebut P₁ atau parental (induk) pertama. Keturunan hasil persilangan disebut F₁ atau filial (generasi) pertama. Semua F₁ persilangan tersebut adalah biji kuning. Untuk mengetahui generasi selanjutnya, 

Mendel menanam biji kuning dari F₁. Tanaman tumbuh dan dewasa, melakukan penyerbukan sendiri, dan menghasilkan keturunan F₂. Hasilnya biji dengan sifat warna hijau muncul kembali pada generasi F₂. Dari 8.023 biji F₂ yang dihasilkan, Mendel menemukan bahwa 6.022 biji adalah kuning dan 2.001 biji lainnya adalah hijau. Hal tersebut menghasilkan perbandingan biji kuning dan hijau sebesar 3:1. Dari hasil percobaan tersebut, Mendel mencatat dua hal penting.

1. Sifat warna biji hijau menghilang pada generasi F₁, namun muncul kembali pada generasi F₂.
2. Ketika sifat warna biji hijau muncul kembali, sifatnya sama dengan biji P₁.

(a) Langkah-langkah penyilangan yang dilakukan Mendel.
(b) Kesimpulan yang didapat oleh Mandel

Mendel kemudian berpendapat bahwa pada tanaman F₁, informasi untuk pembentukan biji hijau masih ada, namun tidak terlihat. Mendel juga berpendapat bahwa setiap tumbuhan P₁ memberikan informasi bagi pembentukan warna biji kuning dan hijau, meskipun akhirnya mereka hanya menghasilkan biji kuning.

Ketika terdapat dua alternatif sifat bagi suatu ciri, sifat yang terlihat adalah sifat dominan, sedangkan sifat yang kalah dan tidak terlihat adalah resesif. Pada kasus ini, sifat biji kuning adalah dominan terhadap sifat biji hijau. Pada semua ciri tanaman ercis yang Mendel amati, ia menemukan bahwa selalu terdapat satu sifat dominan terhadap sifat lain. Selain itu, perbandingan keturunan pada generasi pada generasi F₂ selalu 3 : 1 untuk sifat dominan terhadap resesif.

Mendel menarik kesimpulan bahwa perbandingan 3 : 1 untuk sifat dominan terhadap resesif pada F₂ dapat terjadi jika setiap individu hanya memiliki dua unit hereditas untuk setiap ciri yang dipengaruhi. Setiap unit hereditas didapat dari setiap induk jantan dan betina.

Kini unit hereditas yang diungkapkan Mendel disebut gen, yakni faktor pewarisan sifat yang mengatur ciri khusus individu, seperti penampakan, perilaku, dan fisiologis. Pada penelitian Mendel, gen mengatur warna biji, hijau atau kuning. Setiap bentuk alternatif gen disebut alel. Misalnya, pada gen yang mengatur warna biji terdapat gen untuk warna biji hijau dengan alel gen untuk warna biji kuning sehingga gen selalu berpasangan.

Pada individu, alel didapat dari setiap induk dan bersifat dominan atau resesif. Gen dominan biasanya dilambangkan dengan huruf kapital (besar), sedangkan gen resesif dilambangkan dengan huruf kecil yang sama. Jika huruf Y dilambangkan untuk alel gen warna biji kuning maka huruf y dilambangkan untuk alel gen warna biji hijau.

Berdasarkan hal tersebut, tanaman galur murni dengan sifat biji hijau memiliki pasangan alel YY, untuk galur murni biji kuning adalah yy. Pasangan alel ini disebut homozigot, memiliki pasangan yang sama. Pada F₁, pasangan alel didapat dari kedua induk galur murni sehingga semua generasi F₁ memiliki pasangan alel Yy. Pasangan ini disebut heterozigot, memiliki pasangan yang berbeda. Pasangan alel-alel tersebut merupakan genotipe, tipe gen pada sel atau individu. Genotipe tidak tampak pada individu, namun genotipe memengaruhi penampakan selsel atau individu. Penampakan genotipe ini disebut fenotipe.

Pada generasi F₁ memiliki genotipe Yy yang mengandung alel untuk sifat biji warna kuning dan hijau. Akan tetapi, fenotipe generasi tersebut adalah biji warna kuning. Hal tersebut merupakan ekspresi alel gen dominan.

Hasil percobaan Mendel terhadap sifat dominan dan resesif yang diwariskan, menghasilkan Hukum I Mendel atau hukum segregasi. Berdasarkan hukum ini, setiap individu membawa dua unit hereditas (gen sealel) yang memengaruhi suatu ciri tertentu. Selama meiosis, dua alel tersebut bersegregasi (berpisah) satu sama lain. Setiap alel kemudian tergabung dalam gamet. Alel akan bergabung kembali dengan pasangan alel yang sama atau berbeda melalui fertilisasi. Individu diploid hasil fertilisasi memiliki dua alel untuk setiap ciri. Satu dari setiap induknya.

Pembentukan pasangan alel pada individu melalui fertilisasi terjadi secara acak. Terdapat suatu metode untuk mengetahui kemungkinan pasangan alel pada individu baru yang disebut diagram Punnett. Diagram ini memperlihatkan kemungkinan alel gamet dari pasangan homozigot dan atau heterozigot, serta kemungkinan pasangan alel pada individu baru.

Pada generasi F₂ terdapat biji fenotipe kuning dengan genotipe homozigot maupun heterozigot. Bagaimana cara Mendel mengetahui genotipe yang berbeda pada semua biji warna kuning? Mendel melakukan test cross, mengawinkan tanaman dengan genotipe yang belum diketahui dengan tanaman yang memiliki genotipe homozigot resesif (biji hijau galur murni). Jika semua keturunan tetap kuning, berarti biji kuning F₂ adalah homozigot. Akan tetapi, jika test cross mengandung biji kuning dan hijau, berarti biji kuning F₂ adalah heterozigot. Perhatikan gambar berikut.

Diagram Punnett dan test cross yang dilakukan Mendel.
(a) Jika biji F₂ homozigot dan,
b) jika biji F₂  heterozigot.

Hukum II Mendel

Makhluk hidup umumnya memiliki pasangan alel untuk ratusan hingga ribuan ciri khas di dalam selnya. Pada percoban sebelumnya, Mendel menyilangkan tanaman ercis dengan satu ciri. Mendel melakukan sebuah percobaan untuk mempelajari bagaimana dua ciri, bentuk dan warna biji, dapat berinteraksi dalam pewarisan sifat.

Setelah mengetahui pada bentuk biji, sifat biji bulat dominan terhadap biji kisut, Mendel menyilangkan galur murni biji bulat kuning (RRYY) dengan galur murni biji kisut hijau (rryy). Persilangan dengan dua ciri beda ini disebut persilangan dihibrid. Sebelumnya Mendel melakukan persilangan tanaman ercis dengan satu ciri yang sebut persilangan monohibrid. Persilangan dihibrid antara galur murni biji bulat kuning dan biji kisut hijau menghasilkan generasi F₁ semua biji bulat kuning.

Pada persilangan antara F₁ dan F₁, dihasilkan generasi F₂ yang bervariasi. Termasuk dua fenotipe baru yang belum terlihat pada kedua induk. Tampaknya, alel dari gen untuk warna dan bentuk biji memisah secara bebas pada pembentukan gamet generasi F₂ sehingga dihasilkan empat jenis polen dan sel telur dengan kombinasi gen yang berbeda. Setiap gamet dapat memiliki kombinasi gen RY, ry, rY, atau Ry. Rekombinasi atau penyusunan kembali gen-gen yang terjadi melalui fertilisasi menghasilkan 16 kombinasi alel. Dari 16 kombinasi, dihasilkan 9 macam genotipe dan 4 macam fenotipe dengan perbandingan 9:3:3:1.

Persilangan dihibrid

kombinasi sifat yang didapatkan

Dari hasil tersebut, Mendel menyimpulkan hasilnya dan dikenal dengan Hukum II Mendel, hukum pengelompokan secara bebas (independent assortment). Hukum ini menyatakan bahwa alel dari gen yang berbeda dibagikan secara acak ke dalam gamet-gamet dan fertilisasi terjadi secara acak pula.

Persilangan monohibrid menghasilkan perbandingan fenotipe 3:1. Adapun persilangan dihibrid menghasilkan perbandingan fenotipe 9:3:3:1. Bagaimana perbandingan fenotipe dengan tiga ciri atau bahkan lebih? Hal tersebut dapat diketahui menggunakan segitiga Pascal. Perhatikan Tabel  berikut.

Segitiga Pascal untuk Mengetahui Perbandingan Fenotipe