Faktor Lingkungan Bertanggung Jawab untuk Penentuan Jenis Kelamin pada Tumbuhan dan Hewan!
Pada beberapa organisme, lingkungan menentukan fenotipe seksual individu. Dengan demikian, beberapa faktor lingkungan, ukuran tubuh induk atau telur, umur induk dan suhu ditemukan untuk menentukan jenis kelamin dalam kasus berikut:
(a) Jenis kelamin beberapa reptil mungkin tergantung pada suhu di mana individu tersebut berkembang. Misalnya, pada kebanyakan kura-kura, hanya betina yang diproduksi pada suhu tinggi (30-35°C) dan hanya jantan yang diproduksi pada suhu rendah (23-28°C). Kebalikannya berlaku pada buaya, aligator, dan beberapa kadal, di mana jantan diproduksi pada suhu tinggi dan betina diproduksi pada suhu rendah.
(b) Annelida laut Ophryotrocha berdiferensiasi menjadi jantan penghasil sperma sebagai hewan muda dan kemudian berubah menjadi betina bertelur ketika bertambah tua. Jika bagian dari betina yang lebih tua diamputasi, annelida kembali ke bentuk jantan, yang menunjukkan bahwa ukuran daripada usia adalah faktor penting yang mengendalikan jenis kelamin individu.
Penentuan Jenis Kelamin pada Tumbuhan:
Pada sebagian besar tanaman, organ reproduksi jantan dan betina terdapat pada bunga yang sama (tanaman biseksual atau hermafrodit), atau pada bunga yang berbeda dari tanaman yang sama (tanaman berumah satu, misalnya jagung, jarak, kelapa, dll.). Namun pada beberapa tanaman (misalnya pepaya, asparagus dll) dan beberapa jenis tanaman lainnya, bunga jantan dan betina dihasilkan pada tanaman yang berbeda (tanaman dioecious).
Mekanisme penentuan jenis kelamin pada tanaman pada dasarnya mirip dengan yang ditemukan pada hewan. Salah satu kasus seksualitas kromosom yang diselidiki secara ekstensif diketahui adalah tumbuhan, yaitu dalam genus Melandrium dari famili Caryophyllaceae. Di sini kromosom Y menentukan kecenderungan kelelakian seperti pada manusia tanaman jantan bersifat heterogemetik (XY) sedangkan tanaman betina bersifat homogemetik (XX). Sistem ini adalah yang paling umum pada tanaman.
Penentuan jenis kelamin pada beberapa spesies tanaman misalnya pepaya (Carica papaya), Bayam (Spinacea oleracea) Vitis cinerea, Asparagus dll, didalilkan diatur oleh gen tunggal. Pada pepaya, gen tunggal dengan tiga alel (m, M 1 dan M 2 ) disarankan untuk mengontrol diferensiasi jenis kelamin. Tanaman betina homozigot mm, sedangkan tanaman jantan heterozigot M 2 m; heterozigot M 2 m menghasilkan kondisi hermafrodit. Genotipe M 1 M 1 , M 1 M 2 dan M 1 M 2 tidak dapat hidup, yaitu alel M 1 dan M 2 adalah letal resesif.
Tanaman jagung umumnya berumah satu, yaitu bunga jantan dan betina dihasilkan pada tanaman yang sama. Satu gen resesif, ba (tongkol mandul), mengganggu perkembangan tongkol (perbungaan betina) ketika gen ini dalam keadaan homozigot.
Tongkol tetap tidak berkembang di tanaman ba ba, membuat tanaman ini secara fungsional jantan. Gen resesif lainnya, ts mengubah bunga jantan di jumbai tanaman ts menjadi bunga betina. Akibatnya, jumbai tanaman ts ts tidak menghasilkan serbuk sari tetapi menghasilkan biji; tanaman seperti itu, oleh karena itu, secara fungsional betina. Pada tanaman homozigot untuk ba dan ts (baba tsts) tongkolnya tidak berkembang dan mandul, tetapi banyak biji dihasilkan di rumbai; tanaman seperti itu secara fungsional betina.
Dengan demikian, dua gen resesif (ba dan ts) telah mengubah tanaman jagung yang secara alami berumah satu menjadi tanaman dioecious. Gen resesif lain yang mempengaruhi perkembangan gamet jantan dan betina diketahui pada jagung, misalnya, ms (gen sterilitas jantan), sitoplasma mandul jantan (Cms) dan sk (gen tanpa sutera yang menyebabkan aborsi ovula), dll., dan di banyak tanaman lainnya.
Kompensasi Dosis:
Gen terkait seks (terkait X) yang tidak berkaitan dengan penentuan jenis kelamin terdapat dalam dua dosis pada mamalia dan Drosophila betina (XX), sedangkan jantannya (XY) mengandung dosis tunggal. Namun, intensitas fenotipe, jumlah enzim yang bersangkutan, dan bahkan jumlah RNA yang dihasilkan oleh gen terkait-X pada betina sama dengan yang ada pada jantan.
Fenomena ini dikenal sebagai kompensasi dosis (Muller, 1932), dan mengatur fungsi gen terkait-X sedemikian rupa sehingga ekspresinya sebanding pada wanita dan pria meskipun mereka memiliki dosis (jumlah salinan) gen yang berbeda. .
Kompensasi dosis dapat dipengaruhi oleh dua mekanisme berbeda:
(1) mekanisme pertama melibatkan hipoproduksi karena inaktivasi satu kromosom X dalam seks homogami, seperti yang diamati pada mamalia, dan
(2) mekanisme kedua melibatkan hiperproduksi karena hiperaktivitas kromosom X dalam seks heterogametik seperti yang diamati pada Drosophila
(1) Inaktivasi kromosom X pada mamalia:
Telah dibuktikan bahwa pada individu wanita homogami XX, satu kromosom X menjadi padat dan tidak aktif secara khas. Bahan kromatin tersebut juga telah digambarkan sebagai heterokromatin fakultatif karena menjadi tidak aktif di bagian tertentu dari siklus hidup dan melanjutkan aktivitas sebelum memasuki garis germinal.
Fenomena inaktivasi kromosom X dikonfirmasi oleh pengamatan a. Tubuh Barr Tubuh Barr. Ban body pertama kali diamati oleh Barr dan Bertram pada tahun 1949 pada kucing betina dan kemudian diidentifikasi sebagai kromosom X oleh Ohno et-al, (1959). Kemudian Lyon (1972) mengkonfirmasi keberadaan tubuh Barr pada wanita normal, wanita super dan pria Klinefelter.
Tubuh Barr seperti itu juga telah diamati di sebagian besar sel tubuh (misalnya kulit, epitel mulut, dan sel darah) manusia dan mamalia lainnya. Wanita manusia memiliki tubuh Barr di inti sel tubuh mereka dalam proporsi yang lebih tinggi daripada laki-laki dan, oleh karena itu, disebut sebagai kromatin seks positif.
Karena ditemukan bahwa setiap kali jumlah kromosom X adalah dua atau lebih dari dua, jumlah badan Barr kurang satu dari jumlah kromosom X (misalnya, satu badan Barr pada wanita XX dan laki-laki XXY; dua tubuh Barr pada laki-laki XXXY dan metafemale XXX), ditetapkan bahwa pada perempuan normal hanya ada satu kromosom X aktif. Ini juga terkadang disebut sebagai hipotesis Lyon.
Manakah dari dua kromosom X yang tetap aktif pada wanita ditentukan pada tahap awal perkembangan. Diamati oleh Lyon (1961) bahwa masing-masing kromosom X ayah (P) dan ibu (M) memiliki kesempatan untuk menjadi tidak aktif (yaitu tubuh Barr).
Dengan kata lain, inaktivasi kromosom X merupakan fenomena acak pada sebagian besar spesies. Namun pada beberapa spesies, inaktivasi kromosom X mungkin tidak acak, misalnya pada jaringan somatik kanguru betina hanya kromosom X paternal yang tidak aktif.
Pada mamalia, inaktivasi biasanya terjadi pada embriogenesis awal. Pada embrio manusia, inaktivasi kromosom X dimulai pada akhir blastokista sekitar hari ke-16 kehidupan. Setelah inaktivasi ditetapkan, itu dipertahankan secara ireversibel dalam sel somatik namun, dalam reaktivasi garis sel germinal terjadi pada tahap spesifik perkembangan sel germinal (yaitu masuk ke profase meiosis, Martin, 1982). Pada mamalia, juga telah diamati bahwa ‘tubuh Barr’ yang padat, karakteristik sel somatik, tidak ada pada sel pra-mitosis betina.
(2) Hiperaktivitas kromosom X pada Drosophila Jantan:
Fenomena kompensasi dosis pada Drosophila telah terbukti disebabkan oleh hiperaktivitas salah satu kromosom X pada Drosophila laki-laki. Fakta ini ditemukan oleh Dr. AS Mukherjee dari Calcutta University. Pada individu mosaik dengan sel XX dan XO dapat ditunjukkan bahwa kromosom X pada sel XO selalu hiperaktif.
Karena fakta ini, lalat mutan dan jenis liar menunjukkan intensitas warna mata yang sama pada lalat jantan dan betina. Demikian pula, tingkat enzim untuk beberapa enzim termasuk 6 phosphogluconate dehydrogenase (6 PGD), glukosa – 6- fosfat dehydrogenase (G6PD), tryptophan pyrrolase dan fumarase ditemukan serupa pada lalat betina dan jantan.
Kurangnya Kompensasi Dosis pada Organisme dengan Betina Heterogami:
Kami perhatikan dalam diskusi di atas, bahwa ketika jenis kelamin laki-laki heterogami (XXO, XYO atau XXO, XOO) gen terkait-X mengalami kompensasi dosis. Berbeda dengan ini, ketika jenis kelamin betina adalah heterogami (ZZD, ZWO), seperti pada burung, ngengat dan kupu-kupu, gen terkait-Z tampaknya tidak terkompensasi dosis. Situasi serupa ada di beberapa reptil dan amfibi, di mana heterogami betina dominan. Sebuah studi tentang tidak adanya kompensasi dosis pada wanita heterogami ini menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:
- Gen yang memerlukan kompensasi dosis terutama adalah gen yang mengontrol morfogenesis dan rencana tubuh prospektif.
- Produk dari gen-gen ini dibutuhkan dalam dosis disomik terutama selama oogenesis dan perkembangan awal embrionik.
- Betina heterogami mensintesis dan menyimpan produk gen esensial morfogenetik, termasuk yang dikodekan oleh gen terkait-Z, selama oogenesis itu sendiri.
- Kelimpahan produk gen ini dalam telur dan kegigihannya relatif terlambat dalam embriogenesis memungkinkan betina heterogametik untuk mengatasi keadaan monosomik kromosom Z pada embrio ZW.
