Mutasi adalah
peristiwa perubahan sifat gen (susunan kimia gen) atau kromosom sehingga
menyebabkan perubahan sifat yang baka (diturunkan) tetapi bukan sebagai akibat
persilangan atau perkawinan. dapat terlihat dalam jumlah kecil maupun
besar. Mutasi kecil hanya menimbulkan perubahan yang sedikit
dan kadang kala tidak membawa perubahan fenotif yang jelas, jadi hanya semacam
variasi. Mutasi besar menimbulkan perubahan besar pada
fenotif, yang biasanya dianggap abnormal atau cacat.Mutasi terjadi
karena perubahan lingkungan yang luar biasa. Hal ini dapat diakibatkan oleh
adanya sifat yang tidak tetap dan selalu dipengaruhi oleh berbagai macam faktor
baik alamiah maupun buatan. Agar suatu species tidak mengalami kepunahan
diperlukan usaha untuk menyesuaikan diri terhadap timbulnya suatu perubahan.
Kejadian mutasi sangat jarang terlihat, hal ini
disebabkan :
-
mutasi yang terjadi pada suatu gen tidak dapat
menunjukan penampakannya, karena jumlah gen yang terdapat dalam satu individu
banyak sekali
-
gen yang bermutasi bersifat letal, sehingga gejala mutasi tidak
dapat diamati sebab individu segera mati sebelum dewasa
-
gen yang bermutasi umumnya bersifat resesif, sehingga selama dalam keadaan
hetreozigot tidak akan terlihat
A. Jenis
mutasi
Pada umunya,
gen-gen sebagai kesatuan kimia bersifat mantap walaupun mengalami peristiwa
pewarisan sel selama ratusan kali dari generasi sel ke sel berikutnya. Namun
demikian pengaruh alama dalam jangka waktu yang amat panjang dan spontan dapat
saja menyebabkan berubahnya sifat individu pembawanya dan diturunkan kepada
generasi berikutnya, yang lazim dikatan dengan mutasi. Individu
yang bermutasi disebut mutan, dan zat yang menyebabkan
terjadinya mutasi disebut mutagen. Berdasarkan
bagian yang bermutasi, mutasi dapat dibedakan menjadi dua,
yaitu :
1.
mutasi somatik
mutasi somatik
mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
-
terjadi pada sel tubuh atau sel soma
-
sifatnya tidak diturunkan pada keturunannya
-
hanya berpengaruh pada individu yang mengalaminya
2.
mutasi germinal
mutasi germinal
mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
-
terjadi pada sel induk kelamin atau sel kelamin
-
apabila terjadi pada sel induk kelamin akan bersifat diturunkan dari generasi
ke generasi
-
apabila terjadi pada sel kelamin akan bersifat diturunkan dari generasi ke
generasi jika terjadi fertilisasi, dan jika tidak terjadi akan hilang
pengaruhnya.
3.
mutasi gen (poin mutation atau mutasi kecil)
mutasi gen
mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
-
berskala kecil dan terjadi pada satu gen atau bagian dari gen
-
ada yang pengaruhnya tidak begitu nyata, biasanya berupa perubahan kimia
(misalnya perubahan kecil pada pigmen), disebut mutasi tampak
-
ada yang pengaruhnya mengakibatkan kematian dini pada individu, disebut mutasi letal
-
dapat berlangsung secara spontan pada semua sel penyusun tubuh individu.
mutasi gen
adalah perbahan yang terjadi pada susunan molekul DNA atau gen. mutasi gen
terjadi pada susunan kimianya (DNA). Bila struktur kimia gen berubah maka
fungsinya pun akan berubah pula. Gen yang mengalami mutasi terdapat
pada sel-sel tubuh (sel somatis) maka perubahan diturunkan ke sel anakan
melalui pembelahan mitosis. Bila gen yang mengalami mutasi terdapat
pada sel kelamin (gamet) maka perubahan akan diwariskan pada keturunannya.
Peristiwa mutasi merupakan
proses acak (random), dan sukar diamati karena ;
-
jarang terjadi pada proses biasa dari replikasi DNA
-
tidak ada cara untuk mengetahui manakah gen yang akan mengalami mutasi dalam
suatu sel atau suatu generasi
-
munculnya bebas apakah ia mampu atau tidak beradaptasi terhadap lingkungan
hidup organisme bersangkutan.
Organisme yang
mampu beradaptasi sangat penting untuk proses terjadinya evolusi
4.
mutasi kromosom (gross mutation atau mutasi besar)
mutasi kromosom
adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom, yang disebut
juga dengan mutasi aberasi. mutasi ini dapat
ditemui pada peristiwa gagal berpisah pada saat peristiwa pindah silang (crossing
over), apabila kromosom hilang atau bertambah sehingga terjadi perubahan
jumlah kromosom.
mutasi kromosom
dapat dibedakan menjadi :
a. Perubahan
set (aneuploidi)
Perubahan set
kromosom adalah perubahan pada jumlah N-nya. Keadaan heteroploidi banyak
ditemui pada hewan invertebrata dan tanaman perdu, pohon, jeruk, apel, bit
gula.
Menurut
kejadiannya aneuploidi dapat dibedakan menjadi :
-
Autopoliploidi adalah genom (n) mengganda sendiri. Hal ini dapat terjadi karena
gangguan meiosis.
-
Allopoliploidi adalah terjadi pada hibrid antara species yang set kromosomnya
berbeda.
Macam-macam
aneuploidi, yaitu :
-
monoploid
(n)
- tetrraploid (4n)
-
triploid
(3n)
- poliploid (4n ke atas)
Aneuploid pada
manusia : dapat terjadi pada peristiwa :
- Digini adalah
dua inti sel telur yang tetap terlindung satu plasma dan selanjutnya dibuahi
satu sperma, yang sering terjadi kaerana kegagalan sel kutub (polosit)
memeisah.
- Diandri adalah
satu sel telur yang dibuahi satu sperma, yang sering pada terlambatnya
pembuahan.
Seseorang yang
mengalami aneuploidi umumnya berumur pendek, di samping itu pada sel-sel soma
yang mengalami kanker juga dapat terjadi peristiwa aneuploidi.
Perbahan set
kromosom dapat diusahakan dengan cara menghambat pemisahan, antara lain melalui
:
-
induksi kolkisin, karena kolkisin dapat menghalangi pembentukan gelendong
pembelahan dan merintangi terjadinya anafase, sehingga kromatid yang terbentuk
tidak berpisah ke kutub yang berseberangan
-
pada ujung jagung, dapat dilakukan dengan menggunakan suhu tinggi
-
pada tomat, dapat dilakukan dengan dekapitasi, yaitu dengan memotong tunas.
Dati bekas potongan tunas akan tumbuh tunas yang mengandung polulasi sel 4n,
dan selnjutnya dsapat dibiakan secara generatif.
b. Peruabahan
penggandaan (aneusomi)
Umumnya sel soma
memiliki 2n kromosom, namun tidak sedikit organisme yang mempunyai susunan
kromosom yang mempunyai susunan kromoaom yang pengadaannya tidak benar sehingga
jumlah kromosomnya menjdi lebih untuk kurang dari normal.
contoh :
- nulisomik 2n
– 2
- monosomik 2n – 1
-
trisomik
2n + 1
- tetrasomik 2n +
2
Aneusomik dapat
terjadi karene beberapa hal, yaitu :
- anafase
lag
:
tidak melekatnya kromatid pada gelendong waktu anafase meiosis
-
nondisjunction :
gagal berpisahnya kromosom homolog paa waktu anafase dari meiosis I
Makhluk
aneusomik dapat hidup sehat sampai dewasa, asal kromosom yang kurang atau lebih
tidak begitu besar dan tidak dapat mengandung gen yang berperan vital, atau
fungsi gen tersebut dapat digantikan oleh gen yang lain pada kromosom lain.
Manusia
aneusomik dapat ditemukan pada :
-
Sindrom turner adalah manusia yang menalami pengurangan kromosom Y-nya sehingga
mempunyai kariotipe 22AA + XO (2n – 1). Orang ini berkelamin wanita tetapi
ovariumnya tidak tumbuh. Hal ini disebut “ovariculardysgensis”.
-
Sindrom klinefelter adalah trisomik pada genosom, dan mempunyai kariotipe 22AA
+ XXY (2n + 1).
Orang yang
mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri testis tidak tumbuh, aspermania,
mandul, dan payudara tumbuh walaupun jenis kelamin pria. kelaminini dikenal
dengan istilah testicular dysgensis.
-
Sindrom patau adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 13, 14 dan 15, dan
mempunyai kariotipe 45A + XX atau 45A + XY (2n + 1). Orang yang mengalami
kelainan ini mempunyai ciri-ciri kepala kecil, mata kecil, telinga posisinya
rendah dan biasanya tuli, jantung mengalmi kelainan dan mempunyia kemampuan
rendah. Kelainan yang berupa jumlah set kromosom yang melebihi normal pada
umumnya menyebabkan gigantisme (pertumbuhan yang cepat).
-
Sindrom down adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 21, dan mempunyai
kariotipe 45A + XX atau 45A + XY (2n + 1), yang disebut juga mongolisme.
Orang yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri mata sipit, kaki pendek,
gerak lamban.
-
Sindrom edwards adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 16, 17 dan 18.
individu yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri tengkorak lonjong,
dada pendek danlebar, dan telinga rendah.
c. Kerusakan
kromosom (aberasi)
Kerusakan
kromosom terjadi karena perubahan jumlah atau susunan gen-gen di dalam kromosm
yang disebabkan karena sebagian benangnya lepas, berpilin, melekat kembali
dengan letak terbalik dan lain sebagainya.
Kerusakan
kromosom ini dapat dibedakan atas 4 macam, yaitu :
-
Inversi adalah perubahan urutan letak gen dalam suatu kromosom. Inversi ini pun
dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan letak sentromer pada saat terjadinya
inversi, yaitu inversi perisentrik dan inversi parasentrik.
-
Delesi adalah kromosom homolog yang hilang sebagian gennya.
-
Duplikasi adalah kromosom homolog yang mendapatkan penambahan sebagian gen dari
kromosom pasangannya.
-
Traslokasi adalah pertukaran gen dari suatu kromosom ke kromosom lain yang
bukan homolognya.
-
Katenasi adalah kromosom homolog yang ujungnya saling berdekatan, sehingga
membentuk lingkaran.
Kerusakan
kromosom yang lain dapat terjadi karena beberapa peristiwa seperti :
- fusion
dan fision
- pindah
silang
B. Penyebab mutasi (mutagen)
Zat atau sesuatu
yang menyebabkan mutasi disebut dengan mutagen.
Macam-macam penyebab mutasi dapat di bedakan sebagai
berikut :
1.
mutasi alami (mutasi spontan)
mutasi spontan
adalah perubahan yang terjadi secara alamiah atau dengan sendirinya. Diduga
faktor penyebabnya adalah panas, radiasi sinar kosmis, batuan radioaktif, sinar
ultraviolet matahari, radiasi dan ionisasi internal mikroorganisme serta
kesalahan DNA dalam metabolisme.
2.
mutasi buatan
mutasi buatan adalah
adalah mutasi yang disebabkan oleh usaha manusia, antara lain
dengan :
-
pemakaian bahan radioaktif untuk diagnosis, terapi, deteksi suatu penyakit,
sterilisasi dan pengawetan makanan.
-
Penggunaan senjata nuklir
-
Penggunaan roket, televisi
-
Pemakaian bahan kimia, fisika, dan biologi
mutasi pada
manusia sebenarnya tidak bis dicegah, sebab kita tahu bahwa alam juga
menyebabkan mutasi, misalnya disebabkan oleh sinar kosmis, sinar
radioaktif dan perbuatan manusia sendiri. Pada umumnya mutasi pada
manusia adalah merugikan, maka sebaliknya dicegah. Mencegah supaya tidak banyak
terjadi mutasi, di antaranya harus waspada terhadap bahaya radiasi
seprti di atas. Perintis mutasi buatan dengan
sinar X adalah Herman J. Muller, dengan adanya prinsip yang mula-mula diketahui
yaitu mutasi berarti perubahan gen dalam kromosom. Jadi kalau
bisa mengadakan perubahan gen tanpa mematikan individunya , maka akan bisa
membuat penyebab mutasi dan ia berfikir kalau dapat mengubah
gen dengan sinar X, maka akan di dapat mutan baru. Dengan melakukan percobaan
memakai lalat buah, ternyata memperoleh petunjuk bahwa gagasan itu benar.
Sehingga ia yakin bahwa mutasi dapat di adakan secara sengaja.
contoh dengan
penyinaran radioaktif :
-
tanaman cabai dalam keadaan berbunga diberi penyinaran radioaktif pada
putiknya, hasilnya menyebabkan buah cabai besar ( 3x asal ). Bila biji ditanam
ulang hasilnya sebesar asal buah.
-
Pada padi dihasilkan atomita I dan II
-
Pada jagung diperoleh jenis jagung hibrida
-
Pada kedelai diperoleh kedelai muria
contoh dengan
bahan kimia :
-
kolkisin dilakukan pada tomat, semangka menghasilkan buah tanpa biji
-
acenaphena dan asetat indol 3 dilakuka pada apel, gandum dan tanaman hias
-
dengan asam nitrat, digitonin, gas metan
a.
mutasi Fisika
Adalah mutasi yang
disebabkan oleh bahan fisika, antara lain :
-
sinar kosmis, sinar ultraviolet, unsur radioaktif seperti thorium, uranium,
radium dan isotop K.
-
alat nuklir dapat mlepaskan energi yang besar yang dapat menimbulkan radiasi
pengionisasi.
-
Radiasi sinar X, a, b, g
-
Neutron
-
Suhu tinggi
b.
mutasi Kimia
Adalah mutasi yang
disebabkan oleh bahan kimia, antara lain :
-
pestisida, seperti DDT, BHC
-
agen alkilase, seperti mustard, dimetil, dimetilsulfat, eter mulan sulfat,
dapat memberikan gugus alkil yang bereaksi dengan gugus fosfat dari DNA yang
dapat mengganggu replikasi DNA.
-
Hidroksil Amino (NH2OH) merupakan mutagen pada bakteriofage yang
dapat menyerang sitosina DNA dan urasil pada RNA.
-
Eosin, eritrin dan fluoresen
-
Peroksida organik
-
Fe dan Mg
-
Formaldehide
-
Asam nitrit, natrium nitrit
-
Antibiotik
-
H2O2
-
Glikidol
c.
mutasi Biologi
Adalah mutasi yang
disebabkan oleh bahan biologi atau makhluk hidup terutama mikroorganisme, yaitu
: virus, bacteri dan penyisipan DNA.
Virus dan
bakteri diduga dapat menyebebkan terjadinya mutasi. Tidak kurang
dari 20 macam virus dapat menimbulkan kerusakan kromosom. Bagian dari virus
yang mampu mengadakan mutasi adalah asam nukleatnya yaitu DNA.
C. Dampak mutasi
Akibat
yang ditimbulkan oleh terjadinya mutasi bermacam-macam.
Jika mutasi terjadi pada sel soma (sel vegetatif) dapat
menimbulkan terjadinya kanker. Sedang jika terjadi pada sel generatif dapat
menimbulkan mutasi. Bila mutasi terjadi pada sel
soma dari janin maka dapat menyebabbkan teratogen (cacat sejak lahir), dan
beberapa mutasi dapat menyebabkan letal (kematian). mutasi yang
menyebabkan kematian adalah merupakan usaha untuk menjaga keseimbangan genetika
dalam suatu populasi. Bila mutasi berjalan terus menerus dari
generasi ke generasi maka pada suatu saat akan muncul turunan baru yang
sifatnya berbeda dengan moyangnya, sehingga terjadilah peristiwa evolusi.
Pengaruh
negatif mutasi buatan:
-
poliploid umumnya gagal mengahasilkan keturunan secara generatif
-
menguntungkan bila diperbanyak secara vegetatif
D. Manfaat
Pengetahuan mutasi
Para
ilmuwan biologi mengetahui bahwa sinar X dapat menimbulkan ionisasi pada
sel-sel pembentuk jaringan tubuh. Ionisasi terjadi bila elektron terlepas dari
suatu atom dan menggabung ke atom lainnya. Molekul DNA yang banyak
mengandung atom-atom yang terionisasi dapat menjadikan gen labil dan akhirnya
berubah. Gen yang berubah susunan kimianya, fungsinya berubah pula. Bila gen
ini sel-sel gamet, manifestasi perubahan ini dapat diamati pada generasi
berikutnya. Dengan dasar pengetahuan ini, para ilmuwan menggunakan sinar X atau
sinar-sinar lain yang berenergi tinggi sebagai mutagen buatan. Dari
eksperimen yang telah banyak dilakukan, diperoleh data bahwa mutasi pada
sel-sel generatif kebanyakan bersifat letal, yaitu membawa kernatian pada
keturunannya sebelum atau beberapa waktu setelah kelahiran. Karena itu,
pembuatan mutan dengan cara ini, misalnya biji-biji yang akan diunggulkan perlu
dilakukan pada jumlah yang amat besar dan intensitas radiasi yang optimal.
Masalahnya adalah bagaimana cara pengaturan intensitas ini. Hal ini memerlukan
riset berulang kali dan berjangka panjang untuk menemukan mutan yang
dikehendaki.
Sinar X dapat
juga membuat mutasi kromosom menjadi dua bagian atau lebih.
Bagian-bagian ini dapat hancur dan lenyap atau menggabung pada kromosom lain,
terjadilah aberasi kromosom. Dengan ini dapatlah terjadi mutasi kromosom.
Jika hal itu terjadi pada sel generatif dan individunya tidak mati, maka
individu tersebut dapat mewariskan sifat-sifat barunya ke keturunannya. Radiasi
sebagai akibat peledakan-peledakan bom A dan bom H baik dalam peperangan atau
percobaan, radiasi bocoran reaktor atom, kendaraan bertenaga nuklir dan sampah
radioaktif, juga merupakan penyebab mutasi yang kebanyakan
orang tidak menyadari karena efeknya tidak segera tampak atau terasa. Lagi
pula, pada umumnya gen-gen mutan barulah bersifat letal bila dalam keadaan
homozigot resesif, yang heterozigot tetap hidup dan bertindak sebagai pembawa
sifat dan penurun warisan yang telah berubah/bermutasi.
Aplikasi mutasi buatan dalam
memperoleh bibit tanaman yang diharapkan. Mutan yang sudah dapat dibuat menjadi
tanaman yang poliploid artinya berkromosom banyak. Cara mendapatkan poliploid
dengan menggunakan kolkisin. Pengaruh positif mutasi buatan diantaranya
tanaman poliploid biasanya mempunyai ukuran yang lebih besar. Tindakan
pembibitan dari mutasi buatan harus diulang-ulang supaya di
dapatkan sampai menjadi galur murni, yaitu jenisnya sudah mantap. Apabila tidak
diulang-ulang kemungkinan jenis itu mengadakan perkawinan dengan jenis
asal sebelum mutasi, maka akan ada kecenerungan untuk
menurunkan keturunan seperti semula. Seperti telah kita ketahui bahwa mutasi juga
ada yang menguntungkan bila dipandang darti hidupnya suatu organisasi atau
individu. Hal ini sebenarnya merupakan bahan baku bagi terselenggaranya evolusi
dari sgala organisme. Sebagai contoh adanya mutan (individu
yang bermutasi) keturunan ini mengadakan mutasi-mutasi lagi
dan keturunan ini mampu mempertahankan hidup sampai beberapa generasi
kemudian. Maka mungkin dapat bergenotif maupun fenotifnya jauh berbeda dengan
nenek moyangnya, sehingga akan terjadi individu baru yang mampu menyesuaikan
diri dengan lingkungannya (evolusi dari sini perlu diingat bahwa mutasi itu
tidak selalu menjadi species baru).