Catatan tentang Eksperimen Gregor Mendel

Baca artikel ini untuk mempelajari tentang Gregor Johann Mendel, wajannya, alasan sukses, eksperimennya, dan hasilnya!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) dikenal sebagai bapak genetika, karena ia adalah orang pertama yang mendemonstrasikan mekanisme transmisi karakter dari satu generasi ke generasi lainnya. Ia juga memberikan generalisasi yang beberapa di antaranya kemudian diangkat menjadi status asas atau hukum waris.

Sumber Gambar : 2.bp.blogspot.com/-jv9yNAYtgtA/TicwKYC0jHI/AAAAAAAAATw/RA0AcorwjmA/s1600/S11072012330.jpg

Mereka merupakan dasar genetika. Mendel lahir di Silisian, sebuah desa di Heinzendorf (Austria; sekarang bagian dari Republik Ceko) pada 22 Juli 1822 dari sebuah keluarga petani. Dia adalah siswa yang brilian dan belajar filsafat selama beberapa tahun. Setelah bersekolah, Mendel bergabung dengan biara Augustinian St. Thomas di Brunn (kemudian di Austria; sekarang Brno di Cekoslowakia) pada tahun 1843 pada usia 21 tahun.

Pada usia 25 tahun (1847) ia diangkat menjadi pendeta di biara. Pada tahun 1851, Mendel dikirim ke Universitas Wina untuk mempelajari Botani dan Fisika. Dia kembali ke Brunn sebagai guru Fisika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Mendel menjabat sebagai guru selama 14 tahun. Kemudian dia diangkat menjadi Kepala Biara di biara. Gregor ditambahkan ke namanya ketika dia bergabung dengan biara di Brunn. Pada tahun 1856, Mendel mengamati terjadinya dua jenis biji pada tanaman kacang polong yang tumbuh di ­biaranya.

Karena itu dia menjadi tertarik pada mereka. Mendel melakukan percobaan hibridisasi pada Garden Pea selama 7 tahun dari tahun 1856-1863. Dia mengkonfirmasi kemurnian bahan percobaannya melalui perkawinan sedarah. Awalnya ia mengambil 34 pasang varietas tanaman Pea, kemudian 22 namun akhirnya berhasil hanya dengan 7 pasang varietas.

Varietas yang terakhir berbeda dalam karakter seperti warna bunga, letak bunga, tinggi, bentuk polong, warna polong, bentuk biji, warna biji, dll. memberikan keturunan yang mirip dengan induknya. Mendel melakukan berbagai jenis persilangan dan kemudian membiarkan keturunannya berkembang biak sendiri.

Eksperimennya memiliki ukuran sampel yang besar, sekitar 10.000 tanaman Kacang. Ini memberikan kredibilitas yang lebih besar pada datanya. Selanjutnya, dia adalah orang pertama yang menggunakan analisis statistik dan logika matematika dalam memecahkan masalah dalam biologi. Dia merumuskan generalisasi yang dibacakan pada dua pertemuan Natural History Society of Brunn pada tahun 1865. Makalahnya “Experiments on Plant Hybridisation†diterbitkan dalam “Proceedings of Brunn Natural Science Society†pada tahun 1866. Mendel meninggal pada tahun 1884 tanpa mendapatkan pengakuan apapun atas karyanya.

Karya Mendel tetap tidak diperhatikan dan tidak dihargai selama sekitar 34 tahun karena:

(i) Sirkulasi terbatas dari “Proceedings of Brunn Natural Science Society” yang diterbitkan,

(ii) Dia tidak dapat meyakinkan dirinya sendiri tentang kesimpulannya yang universal karena Mendel gagal mereproduksi hasil pada Hawkweed (Hieracium) yang dilakukan atas saran ­Naegeli. Itu karena tidak tersedianya garis murni,

(iii) Kurangnya agresivitas dalam kepribadiannya,

(iv) Dunia ilmiah pada saat itu sedang diguncang oleh teori evolusi Darwin (Origin of Species, 1859).

(v) Konsep Mendel tentang unit-unit atau faktor-faktor yang stabil, tidak bercampur, dan berlainan untuk berbagai sifat tidak mendapat penerimaan dari orang-orang sezaman,

(vi) Kesimpulan Mendel tentang hereditas mendahului zamannya. Dia menggunakan metode statistik dan logika matematika yang asing bagi ahli biologi lain pada waktu itu,

(vii) Tidak ada bukti fisik tentang keberadaan faktor atau bahan pembuatnya.

Penemuan Kembali Karya Mendel:

Mendel meninggal pada tahun 1884 jauh sebelum karyanya diakui. Pada tahun 1900 tiga pekerja secara mandiri menemukan kembali prinsip-prinsip hereditas yang telah dikembangkan oleh Mendel. Mereka adalah Hugo de Vries dari Belanda, Carl Correns dari Jerman dan Erich von Tschermak-Seysenegg dari Austria.

Correns mengangkat status dua generalisasi Mendel ke tingkat hukum hereditas-hukum segregasi dan hukum bermacam-macam independen. Yang lainnya adalah prinsip variabel. Hugo de Vries juga menemukan makalah Mendel dan menerbitkannya di ‘Flora’ pada tahun 1901. Bateson, Punnet, dan pekerja berikutnya menemukan bahwa karya Mendel dapat diterapkan secara universal termasuk hewan.

Alasan Kesuksesan Mendel:

1. Mendel hanya memilih varietas kacang polong (Pisum sativum) murni untuk percobaannya ­. Dia membutuhkan waktu dua tahun (1857-1859) untuk memeriksa apakah bahan percobaannya adalah pembiakan murni.
2. Mendel hanya mengambil ciri-ciri untuk studinya yang tidak menunjukkan keterkaitan, interaksi atau dominasi tidak lengkap.
3. Karakter yang dipilih Mendel memiliki ciri khas yang kontras seperti tinggi dan kerdil atau hijau dan kuning.
4. Mendel mengambil satu atau dua karakter sekaligus untuk percobaan pemuliaan sementara pendahulunya sering mempelajari semua sifat secara bersamaan.
5. Mendel mempelajari pewarisan sifat selama tiga generasi atau lebih.
6. Dia melakukan persilangan timbal balik dan memelihara keturunan yang besar.
7. Tanaman kacang polong (Pisutn sativum) percobaan Mendel sangat ideal untuk pemuliaan terkontrol. Ini disilangkan secara manual sementara biasanya mengalami pembiakan sendiri.
8. Dia berhati-hati untuk menghindari kontaminasi dari serbuk sari asing yang dibawa oleh serangga.
9. Mendel mencatat secara lengkap setiap persilangan, pembiakan sendiri selanjutnya dan jumlah benih yang dihasilkan.
10. Mendel melakukan percobaan pada sejumlah tumbuhan untuk sifat yang sama dan memperoleh ratusan keturunan. Ukuran sampel yang besar memberi kredibilitas pada hasilnya.
11. Dia merumuskan penjelasan teoretis untuk menginterpretasikan hasil-hasilnya. Penjelasannya diuji lebih lanjut olehnya untuk validitasnya.
12. Mendel menggunakan metode statistik dan hukum probabilitas untuk menganalisis hasilnya.
13. Mendel beruntung dalam menyeleksi sifat-sifat yang gennya tidak berinteraksi. Mereka hadir pada kromosom yang berbeda atau menunjukkan rekombinasi lengkap. Dia tidak menggabungkan bentuk polong dan tinggi tanaman di salah satu persilangan dihibridnya yang gen-gennya berdekatan pada kromosom 4 dan tidak menunjukkan rekombinasi yang sering.
14. Dia tidak berusaha untuk menjelaskan semua variasi yang ditemukan dalam hasil-hasilnya tetapi membiarkannya begitu saja, misalnya keterkaitan bunga dan warna biji.

Eksperimen Mendel:

Bahan Eksperimen Mendel:

Mendel memilih Garden pea (= Edible Pea, Pisum sativum; 2n=14) untuk eksperimennya.

Keuntungan Memilih Tanaman Kacang:

(i) Varietas kacang polong murni tersedia (ii) Tanaman kacang polong menunjukkan sejumlah karakter kontras yang mudah dideteksi, (iii) Struktur bunga kacang polong sedemikian rupa sehingga memungkinkan perkembangbiakan terkendali. Meskipun tanaman melakukan penyerbukan sendiri, tetapi dapat disilangkan secara manual, (iv) Bunga kacang biasanya tetap tertutup dan mengalami penyerbukan sendiri. (v) Merupakan tanaman tahunan dengan masa hidup pendek dan memberikan hasil dalam waktu 3 bulan, (vi) Jumlah benih yang dihasilkan per tanaman banyak, (vii) Tanaman mudah tumbuh dan tidak memerlukan perawatan lanjutan kecuali pada waktu penyerbukan, (viii) hibrida F _{1 subur.}

Percobaan Mendel dilakukan dalam tiga tahap (i) Seleksi tetua murni atau sejati, (ii) Hibridisasi dan perolehan _tanaman generasi F1, (iii) Penyerbukan sendiri ­tanaman hibrida dan pemeliharaan generasi berikutnya seperti F ₂ , F ₃ , F ₄ , dst.

(a) Pemilihan Orang Tua:

Mendel memilih 7 pasang varietas kacang polong murni atau asli sebagai bahan awal eksperimennya. Pada penyerbukan sendiri atau pembiakan sendiri, suatu varietas murni menghasilkan keturunan yang memiliki sifat yang sama, misalnya varietas tinggi dengan keturunan tinggi, varietas berbunga merah dengan keturunan berbunga merah, dsb.

Semua karakter varietas terpilih memiliki sifat alternatif yang mudah dibedakan, misalnya tinggi dan kerdil, berbunga voilet atau merah dan berbunga putih (Tabel 5.1). Mendel meyakinkan dirinya sendiri tentang sifat perkembangbiakan sejati dari varietas tersebut melalui penyerbukan sendiri. Setiap keturunan yang tidak sesuai dengan bentuk sifat tersebut dihilangkan. Tanaman pemuliaan sejati kemudian digunakan untuk langkah selanjutnya. Mereka membentuk generasi induk (P).

Tabel 5.1 Karakter Kacang Kebun yang dipetik Mendel

Generasi F _{1 :}

Mendel melakukan persilangan timbal balik antara tumbuhan yang berkarakter berseberangan, tinggi dan kerdil, berbunga merah dan berbunga putih. Dalam persilangan timbal balik (R) serbuk sari dari satu bentuk ditaburi di atas kepala putik bentuk lain dan sebaliknya, misalnya serbuk sari dari bunga tanaman tinggi ke bunga tanaman kerdil yang dikebiri dan serbuk sari dari bunga tanaman kerdil ke bunga tanaman tinggi yang dikebiri .

Bunga yang diserbuki dengan tangan ditutup dengan kantong kertas (bagging) untuk menghindari kontaminasi ­serbuk sari asing. Persilangan di mana hanya dua bentuk alternatif dari satu karakter yang dipertimbangkan disebut persilangan monohibrid. Mendel juga melakukan persilangan yang melibatkan dua karakter. Mereka disebut persilangan dihibrid. Persilangan trihibrid dan polihibrid juga dilakukan.

Benih salib atau persilangan dikumpulkan dan disemai tahun depan. Keturunan hibrida termasuk benih merupakan generasi berikutnya yang disebut generasi filial pertama atau _F1 .

(c) Pembiakan Sendiri untuk Generasi F ₂ dan F _{3 :}

Tanaman generasi F ₁ dibiarkan melakukan penyerbukan sendiri (sibrcrossing atau selfing). Untuk menghindari kontaminasi dari serbuk sari asing, sejak awal bunga ditutup dengan kantong kertas. Mendel mengumpulkan benih dan memelihara tanaman generasi baru. Benih dan tumbuhan yang dibesarkan darinya merupakan generasi kedua berbakti atau _F2 . Selanjutnya penyerbukan sendiri menghasilkan F3 atau generasi _ketiga yang berbakti. Mendel mencatat setiap generasi dan mengamati sebagai berikut:

Hasil Eksperimen:

Tanaman persilangan timbal balik F _{1 serupa.}

2. Tumbuhan F ₁ bukanlah perantara antara dua sifat alternatif dari suatu karakter. Sebaliknya, mereka menyerupai satu orang tua dalam memiliki satu sifat alternatif dari karakter tersebut. Jadi, dalam persilangan antara tumbuhan tinggi dan tumbuhan kerdil, semua hibridanya tinggi (Gambar 5.2). Demikian pula pada persilangan antara tetua berbiji kuning dan hijau, F, berbiji semuanya berwarna kuning (Tabel 5.2).
3. Pada generasi F ₂ kedua sifat induk dari karakter diekspresikan.
4. Salah satu sifat dari karakter yang tidak muncul pada generasi F ₁ harus tersembunyi atau tidak terekspresikan di dalamnya.
5. Organisme harus memiliki dua faktor atau determinan dari masing-masing karakter ( ­prinsip faktor berpasangan). Kedua faktor serupa pada organisme yang berkembang biak dengan benar. Mereka berbeda dalam organisme yang diperoleh dari persilangan.
6. Dari dua faktor atau alel yang mewakili sifat-sifat alternatif dari suatu karakter, satu dominan dan mengekspresikan dirinya dalam generasi hibrida atau _F1 . Faktor atau alel lain bersifat resesif dan tidak menunjukkan pengaruhnya (prinsip dominasi).

Tabel 5.2. Persilangan Monohibrid Mendel dalam Pisum sativum:

7. Tidak ada pencampuran dua faktor dalam hibrid.
8. Pada saat pembentukan gamet, kedua faktor tersebut terpisah atau terpisah dan berubah menjadi gamet yang berbeda. Gamet datang untuk memiliki satu faktor dari pasangan. Jadi Mendel meramalkan terjadinya meiosis jauh sebelum ditemukan. Gamet melebur secara acak selama pembuahan sehingga faktor-faktor tersebut bersatu dalam generasi baru dan mengekspresikan dirinya dengan bebas.
9. Kedua sifat karakter tersebut muncul pada generasi F ₂ dengan perbandingan tiga dominan satu resesif, 3:1. Disebut juga perbandingan monohibrid (Tabel 5.2). Misalnya pada karakter tinggi (silang tinggi x kerdil) Mendel diperoleh 787 tanaman tinggi dan 277 tanaman kerdil (rasio 2,84:1). Hasil yang sama untuk warna bunga adalah 705 merah sampai 224 putih (rasio 3,15:1).
10. Pada generasi F ₃ yang resesif (misalnya berbunga kerdil atau putih) tanaman menghasilkan jenis yang serupa. Dari induk yang tersisa atau dominan (tanaman F ₂ ), sepertiga berkembang biak dengan benar sedangkan dua pertiga berperilaku seperti tanaman generasi F ₁ (Gambar 5.2). Ini hanya mungkin ketika dua faktor dari suatu karakter dipisahkan selama pembentukan gamet (prinsip pemisahan) dan bersatu dalam keturunan secara acak menurut hukum atau prinsip probabilitas.
11. Dalam persilangan dihibrid (dengan mempertimbangkan dua sifat bersama), empat jenis tanaman terbentuk pada generasi F ₂ , dua tetua dan dua rekombinan. Rasionya adalah 9 (keduanya dominan): 3 (satu detik dominan resesif): 3 (satu dominan kedua resesif): 1 (keduanya resesif). Ini dikenal sebagai rasio di-hibrid.

12. Terbentuknya empat jenis individu pada generasi F2 _dari persilangan dihibrid menunjukkan bahwa faktor atau alel dari dua karakter tersebut bergaul secara bebas (prinsip pemilahan bebas).
13. Mendel menggunakan hukum probabilitas dan metode statistik untuk menganalisis hasilnya. Mengumpulkan dan membandingkan hasil membuatnya sampai pada kesimpulan tertentu yang disebut postulat Mendel.
14. Formulasi postulat Mendel melibatkan proses pengembangan hipotesis kerja dan pengujiannya melalui eksperimen.
15. Postulat Mendel diberi status hukum oleh Correns.