A. hukum Mendel

Anda telah mengetahui bahwa gen yang terdapat pada kromosom di dalam nukleus merupakan pengendali faktor keturunan pada makhluk hidup. Gen berfungsi menyampaikan informasi genetik kepada generasi berikutnya. Oleh karena itu, setiap keturunan akan mempunyai fenotip maupun genotip yang hampir sama atau hasil campuran sifat-sifat induknya. Sifat yang dapat diamati disebut fenotip, misal warna, bentuk, ukuran, dan sebagainya. Sifat yang tidak dapat diamati disebut genotip berupa susunan genetik suatu individu. 

Gregor Johann Mendel (1822–1884) merupakan seorang biarawan berkebangsaan Austria, yang berjasa besar dalam memperkenalkan ilmu pengetahuan tentang pewarisan sifat atau  disebut genetika. Hukum genetika yang diperkenalkan Mendel dikenal dengan hukum I Mendel dan hukum II Mendel.
Dari penemuannya ini, Mendel dikukuhkan sebagai Bapak Genetika. Lihat Gambar 5.1. 

Selama delapan tahun (1856–1864) Mendel melakukan penelitian persilangan pada tanaman ercis atau Pisum sativum (kacang kapri). Mendel memilih tanaman ercis untuk percobaannya sebab tanaman ercis masa hidupnya tidak lama hanya berkisar setahun, mudah tumbuh, memiliki bunga sempurna sehingga terjadi penyerbukan sendiri yang akan menghasilkan galur murni (keturunan yang selalu memiliki sifat yang sama dengan induknya), dan mampu menghasilkan banyak keturunan. Perhatikan Gambar 5.2. 

Tanaman ercis memiliki tujuh sifat dengan perbedaan yang mencolok seperti berikut.

1. Batang tinggi atau kerdil (pendek).

2. Buah polongan berwarna kuning atau hijau.

3. Bunga berwarna ungu atau putih.

4. Letak bunga aksial (sepanjang batang) atau terminal (pada ujung batang).

5. Biji masak berwarna hijau atau kuning.

6. Permukaan biji bulat atau berkerut.

7. Warna kulit biji abu-abu atau putih.

Faktor determinan (gen) disimbolkan oleh sebuah huruf. Huruf yang umum digunakan adalah huruf pertama dari suatu sifat. Contoh R merupakan gen yang menentukan warna merah (R dari kata rubra artinya merah) dan r adalah gen yang menentukan warna putih (alba). R ditulis dengan huruf besar karena warna merah yang dibawa oleh gen R bersifat dominan terhadap warna putih yang dibawa gen r. Sifat dominan mengalahkan sifat resesif.

1. Hibrid
Hibrid merupakan perkawinan dua individu yang mempunyai sifat beda. Berdasarkan banyaknya sifat beda individu yang melakukan perkawinan, hibrid dibedakan sebagai berikut. 

a. Monohibrid, yaitu suatu hibrid dengan satu sifat beda (Aa).
b. Dihibrid, yaitu suatu hibrid dengan dua sifat beda (AaBb).
c. Trihibrid, yaitu suatu hibrid dengan tiga sifat beda (AaBbCc).

a. Hukum I Mendel
Hukum I Mendel diperoleh dari hasil perkawinan monohibrid, yaitu persilangan dengan satu sifat beda. Mendel melakukan persilangan antara tanaman ercis biji bulat dengan tanaman ercis biji berkerut (perhatikan Gambar 5.3). Hasilnya semua keturunan F1 berupa tanaman ercis biji bulat. Selanjutnya dilakukan persilangan antarketurunan F1 untuk mendapatkan keturunan F2. Pada keturunan F2 didapatkan perbandingan fenotip kira-kira 3 biji bulat : 1 biji berkerut.

Genotip suatu individu biasanya bersifat diploid (2n) sehingga diberi simbol dengan dua huruf yang sama. Sifat suatu individu yang genotipnya terdiri atas gen-gen yang sama dari tiap jenis gen misalnya RR, rr, AABB, aabb disebut homozigot. Sifat suatu individu yang genotipnya terdiri atas gen-gen yang berlainan dari tiap jenis gen disebut heterozigot, misalnya Rr, AaBb, dan sebagainya.

Berdasarkan hasil perkawinan yang diperoleh dalam percobaannya, Mendel menyimpulkan bahwa pada waktu pembentukan gamet-gamet, gen akan mengalami segregasi (memisah) sehingga setiap gamet hanya akan menerima sebuah gen saja. Kesimpulan itu dirumuskan sebagai hukum I Mendel yang dikenal juga dengan hukum Pemisahan Gen yang Sealel.
Macam dan jumlah gamet dapat ditentukan dengan menggunakan rumus. Rumus untuk jumlah gamet = 2n dan n = jumlah gen heterozigot. Perhatikan beberapa contoh berikut. 

Beberapa kesimpulan penting dari perkawinan monohibrid di atas sebagai berikut.

1) Semua individu F1 memiliki sifat yang seragam.

2) Jika dominan nampak sepenuhnya, individu F1 memiliki fenotip seperti induknya yang dominan.
3) Pada waktu individu F1 yang heterozigot itu membentuk gamet-gamet terjadilah pemisahan alel sehingga gamet hanya memiliki salah satu alel saja. 

4) Jika dominasi nampak sepenuhnya, perkawinan monohibrid (Bb >< Bb) menghasilkan keturunan yang memperlihatkan perbandingan fenotip 3 : 1 (yaitu biji bulat : biji berkerut) dan memperlihatkan perbandingan genotip 1 : 2 : 1 (yaitu BB : Bb : bb). 

Kadang-kadang individu hasil perkawinan tidak didominasi oleh salah satu induknya. Dengan kata lain, sifat dominan tidak muncul secara penuh. Peristiwa itu menunjukkan adanya sifat intermediat.
Perhatikan Gambar 5.4.

Sifat intermediat dapat dilihat pada penyerbukan silang tanaman bunga pukul empat (Mirabilis jalapa). Jika serbuk sari berasal dari tanaman homozigot berbunga merah (MM) disilangkan ke putik tanaman homozigot berbunga putih (mm), semua keturunan F1 berbunga merah muda (Mm).

Perhatikan Gambar Berikut ini

Berdasarkan diagram persilangan di atas diperoleh semua tanaman F1 heterozigot berbunga merah muda (Mm). Warna ini merupakan sifat intermediat (antara merah dan putih). Jika F1 mengadakan penyerbukan sendiri, maka F2 akan memperlihatkan perbandingan 1 merah : 2 merah muda : 1 putih.

b. Hukum II Mendel
Mendel menggunakan persilangan dengan dua sifat beda atau disebut persilangan dihibrid. Mendel menggunakan dua sifat beda dari  tanaman ercis, yaitu bentuk dan warna biji. Oleh Mendel, tanaman ercis biji bulat-kuning disilangkan dengan tanaman ercis biji berkerut-hijau. Hasilnya, semua keturunan F1 berupa tanaman ercis biji bulat-kuning. Pada persilangan antarindividu F1 didapatkan 16 kombinasi gen dengan empat fenotip, yaitu tanaman ercis biji bulatkuning, biji bulat-hijau, biji berkerut-kuning, dan biji berkerut-hijau.
Misalnya diketahui gen-gen yang menentukan sifat biji tanaman ercis sebagai berikut.
1) B = gen yang menentukan biji bulat.
2) b = gen yang menentukan biji berkerut.
3) K = gen yang menentukan biji berwarna kuning.
4) k = gen yang menentukan biji berwarna hijau.
Selanjutnya, perhatikan diagram persilangan pada Gambar 5.5

Perbandingan genotip dan fenotip F2 dapat Anda amati dalam Tabel 5.1 berikut.

Berdasarkan hasil percobaan di atas, Mendel menarik kesimpulan bahwa gen-gen dari sepasang alel memisah secara bebas (tidak saling mempengaruhi) ketika terjadi meiosis selama pembentukan gamet. Prinsip ini dikenal sebagai hukum II Mendel atau dikenal dengan The Law of Independent Assortmen of Genes atau hukum Pengelompokan Gen secara Bebas. Oleh karena itu, pada contoh dihibrid tersebut terjadi 4 macam pengelompokan dari dua pasang gen sebagai berikut.
1) Gen B mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet BK.

2) Gen B mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet Bk.

3) Gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK.

4) Gen b mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet bk.

Contoh persilangan dihibrid yang lain misalnya pada tanaman bunga pukul empat. Tanaman bunga pukul empat ada yang berdaun lebar (LL) dan ada yang berdaun sempit (II), dan yang berdaun sedang bersifat heterozigot (Ll). Bunganya ada yang berwarna merah (MM), ada yang putih (mm), dan ada yang merah muda (Mm). Jika tanaman berdaun sempit-bunga putih disilangkan dengan tanaman berdaun lebar-bunga merah, tanaman F1 bersifat intermediat berdaun sedang dan berbunga merah muda. Tanaman F2 akan memperlihatkan 16 kombinasi genotip maupun fenotip dengan perbandingan 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1.

Berdasarkan beberapa contoh persilangan di halaman depan, ternyata terdapat hubungan antara banyaknya sifat beda, jumlah gamet, serta kombinasi fenotip dan genotip F2, seperti dijelaskan dalam Tabel 5.3 berikut.

Sementara itu, untuk meramalkan atau mengetahui perbandingan fenotip F2 dari suatu hibrid dapat dicari  dengan rumus segitiga Pascal. Perhatikan Tabel 5.4 berikut.

2. Perkawinan Resiprokal

Perkawinan resiprokal merupakan perkawinan kebalikan dari yang semula dilakukan dan menghasilkan keturunan dengan perbandingan genotip yang sama. 

Perhatikan contoh berikut. 

Mula-mula dikawinkan tanaman ercis berbuah polong hijau dengan tanaman ercis polong kuning. Semua tanaman F1 berbuah polong hijau. Keturunannya F2 memisah dengan perbandingan fenotip 3 hijau : 1 kuning. Pada perkawinan resiprokal digunakan serbuk sari yang berasal dari tanaman berbuah polong kuning dan diberikan kepada bunga dari tanaman berbuah polong hijau.

3. Perkawinan Balik (Back Cross)

Perkawinan balik (back cross) adalah perkawinan antara individu F1 dengan salah satu induknya, induk betina atau jantan. Back cross berguna untuk mencari genotip induk.

Contoh: 

Marmot mempunyai gen B yang menunjukkan pembawa sifat warna bulu hitam dan gen b yang menunjukkan
pembawa sifat warna bulu putih. Induk jantan mempunyai bulu berwarna hitam homozigot disilangkan dengan induk betina mempunyai bulu berwarna putih homozigot kemudian dilanjutkan dengan perkawinan balik. Genotip F2 hasil perkawinan balik dapat ditentukan melalui langkah-langkah berikut.

4. Uji Silang (Test Cross)

Uji silang adalah perkawinan antara individu F1 (hibrid) dengan individu yang dobel resesif atau homozigot resesif. Test cross berguna untuk mengetahui apakah suatu individu bergenotip homozigot (galur murni) atau heterozigot.

Perkawinan test cross menghasilkan keturunan dengan perbandingan 1 : 1. Jika hasil keturunan F1 menghasilkan perbandingan fenotip 1 : 1, berarti individu yang diuji bergenotip heterozigot. Sebaliknya, jika test cross 100% berfenotip sama, berarti individu yang diuji bersifat homozigot (galur murni).

5. Alel Ganda

Alel adalah gen-gen yang terletak pada lokus yang sama (bersesuaian) dalam kromosom homolog. Alel merupakan anggota dari sepasang gen yang memiliki pengaruh berlawanan. Jadi, alel adalah gen-gen yang terletak pada lokus yang sama dan menentukan sifat  yang sama atau hampir sama. Misalnya T menentukan sifat tinggi pada batang, sedangkan t menentukan batang pendek maka T dan t merupakan alel. Namun, seandainya m merupakan gen yang menentukan warna putih pada bunga maka T dan m bukan alel. Alel dalam kromosom sering digambarkan seperti Gambar 5.6. 

Apabila sebuah lokus dalam sebuah kromosom ditempati oleh beberapa alel atau suatu seri alel maka dinamakan alel ganda. Contoh alel ganda yaitu pewarisan golongan darah pada manusia dan pada rambut kelinci.

a. Pewarisan Golongan Darah pada Manusia

Berdasarkan penggolongan darah sistem ABO, darah manusia digolongkan menjadi empat, yaitu golongan darah A, B, AB, dan O. Penggolongan darah ini didasarkan atas macam antigen dalam eritrosit. Antigen-antigen itu diwaris kan oleh seri alel ganda dengan simbol I. Huruf I ini berasal dari kata isoaglutinin, yaitu antigen yang mengakibatkan empat golongan darah tersebut. 

Perhatikan Tabel 5.5 berikut.

b. Alel Ganda Penentu Rambut Kelinci

Perhatikan berbagai warna rambut bulu kelinci pada Gambar 5.7 di samping. Alel ganda pada kelinci terdapat pada gen penentu warna rambut. 

Gen K : kelinci normal berwarna kelabu. 

Gen Kch: kelinci chinchilla berwarna kelabu muda.

Gen Kh : kelinci himalaya berwarna putih, ujung hidung, ujung telinga, ekor, dan kaki berwarna kelabu gelap.
Gen k : kelinci albino (tak berpigmen) berwarna putih.
Pada keempat gen tersebut berlaku ketentuan sebagai berikut.
1) Kelabu dominan terhadap ketiga warna yang lain.
2) Kelabu muda dominan terhadap himalaya dan albino.
3) Himalaya dominan terhadap albino.
4) Albino merupakan gen resesif.