Mengapa anak sering mewarisi lesung pipi ayahnya atau warna rambut ibunya? Jawabannya tersimpan dalam molekul DNA yang diturunkan dari orang tua kepada anak. DNA bekerja sebagai “buku petunjuk” yang diwariskan lintas generasi, tetapi cara petunjuk itu diturunkan dan diwujudkan menjadi sifat yang tampak melibatkan beberapa tahap menarik. Artikel ini berfokus pada bagaimana DNA berperan dalam proses pewarisan sifat, mulai dari gen hingga ciri yang terlihat.
Hubungan DNA, Gen, dan Kromosom
Untuk memahami pewarisan sifat, kita perlu mengenal tiga istilah yang saling terkait.
- DNA adalah molekul panjang yang menyimpan informasi genetik.
- Gen adalah segmen tertentu pada DNA, berupa urutan nukleotida tertentu yang mengatur sifat tertentu, misalnya dengan mengode pembentukan protein.
- Kromosom adalah struktur tempat DNA yang melilit protein histon terkemas rapi di dalam inti sel.
Secara hierarki, gen adalah bagian dari DNA, dan DNA terkemas dalam kromosom. Gen menempati posisi tertentu pada kromosom yang disebut lokus. Pada manusia, sel tubuh memiliki 46 kromosom yang terdiri dari 23 pasang, yaitu 22 pasang kromosom tubuh (autosom) dan satu pasang kromosom kelamin (gonosom).
Bagaimana DNA Diturunkan?
- Replikasi DNA
Sebelum sel membelah, DNA menggandakan dirinya sehingga setiap sel anak menerima salinan materi genetik yang sama. Tahap ini menjaga agar informasi genetik tidak hilang selama pertumbuhan dan perbaikan jaringan.
- Pembentukan Sel Kelamin melalui Meiosis
Pada reproduksi seksual, orang tua tidak menurunkan seluruh kromosomnya. Sel kelamin (sperma dan sel telur) dibentuk melalui meiosis, yang membagi jumlah kromosom menjadi separuh (haploid). Pada manusia, setiap sel kelamin membawa 23 kromosom. Selama meiosis, terjadi pindah silang, yaitu pertukaran potongan DNA antarkromosom, sehingga menghasilkan kombinasi gen yang beragam.
- Pembuahan
Ketika sperma membuahi sel telur, kromosom dari kedua orang tua bergabung dan jumlahnya kembali lengkap (diploid), yaitu 46 kromosom. Setengah materi genetik anak berasal dari ayah dan setengah dari ibu. Itulah sebabnya anak membawa perpaduan sifat kedua orang tuanya.
Dari Gen Menjadi Sifat yang Tampak
DNA tidak langsung “menampilkan” sifat. Informasinya harus diekspresikan melalui beberapa langkah.
- Transkripsi: informasi pada gen disalin menjadi RNA di dalam inti sel.
- Translasi: RNA diterjemahkan menjadi rantai asam amino yang membentuk protein.
- Protein bekerja: protein menjalankan fungsi di dalam tubuh, misalnya sebagai enzim atau pembentuk struktur sel, sehingga akhirnya membentuk ciri-ciri tertentu.
Contohnya, pigmen yang menentukan warna kulit atau rambut dibentuk oleh protein tertentu, dan protein ini dibuat berdasarkan instruksi dalam gen.
Genotipe dan Fenotipe
Dua istilah penting dalam pewarisan sifat adalah:
- Genotipe, yaitu susunan alel (bentuk alternatif suatu gen) yang dimiliki individu dan tidak tampak dari luar, misalnya MM, Mm, atau mm.
- Fenotipe, yaitu sifat yang tampak atau dapat diamati sebagai hasil ekspresi genotipe, yang juga dipengaruhi lingkungan.
Alel bersifat dominan atau resesif. Alel dominan menutupi ekspresi alel resesif. Misalnya pada bunga, bila alel M (merah) dominan terhadap alel m (putih), maka genotipe MM dan Mm sama-sama berfenotipe merah, sedangkan hanya genotipe mm yang berfenotipe putih.
Individu dengan pasangan alel sama disebut homozigot (MM atau mm), sedangkan yang berbeda disebut heterozigot (Mm).
Hukum Mendel tentang Pewarisan Sifat
Gregor Mendel, melalui percobaan pada tanaman kacang kapri, merumuskan dua hukum dasar pewarisan sifat:
- Hukum I Mendel (segregasi): pasangan alel memisah ketika pembentukan sel kelamin, sehingga setiap sel kelamin hanya membawa satu alel dari setiap pasang.
- Hukum II Mendel (pemilihan bebas): alel dari gen yang berbeda diwariskan secara bebas satu sama lain, sehingga muncul kombinasi sifat yang beragam pada keturunan.
Hukum Mendel menjadi dasar ilmu genetika, meski ada pola pewarisan lain yang lebih kompleks yang tidak persis mengikuti hukum tersebut.
Mutasi: Ketika Informasi DNA Berubah
Kadang urutan DNA mengalami perubahan yang disebut mutasi. Mutasi dapat disebabkan oleh kesalahan saat replikasi, paparan radiasi, atau bahan kimia tertentu. Sebagian mutasi tidak berdampak, sebagian menimbulkan gangguan, dan sebagian lain menjadi sumber variasi genetik yang menopang evolusi. Mutasi baru dapat diwariskan bila terjadi pada sel kelamin.
Peran Lingkungan
Sifat seseorang tidak ditentukan gen semata. Fenotipe merupakan hasil interaksi genotipe dengan lingkungan. Tinggi badan, misalnya, dipengaruhi gen tetapi juga oleh asupan gizi dan kesehatan selama pertumbuhan.
Penutup
Peran DNA dalam pewarisan sifat berlangsung lewat rangkaian tahap: replikasi, pembentukan sel kelamin melalui meiosis, pembuahan, hingga ekspresi gen menjadi protein dan sifat yang tampak. Memahami alurnya membantu kita mengerti mengapa anak mirip orang tuanya, tetapi tetap unik sebagai individu.
