Kita tentunya sudah sering mendengar nama bunga bangkai, namun saya yakin masih banyak diantara anda yang belum pernah melihatnya, apalagi memakannya! Ya, dimakan! Yang akan kita bahas bukanlah bunga bangkai Rafflesia arnoldii yang berbentuk ceper seperti piring dan endemik Bengkulu, melainkan bunga bangkai dari genus Amorphophallus yang bentuknya seperi corong yang menjulang ke atas. Nama genus Amorphophallus sendiri berasal dari dua kata Yunani amorphos dan phallos. Kata pertama berarti “tak berbentuk”, dan kata kedua artinya “penis”. Nama ini mengacu pada spadix bunga bangkai yang dianggap mirip alat kelamin pria.
Kingdom : Plantae
(Informal) : Spermatophyta
(Informal) : Monocotyledonae
Divisio : Magnoliophyta
Classis : Liliopsida
Ordo : Alismatales
Familia : Araceae
Sub Familia: Aroideae
Tribe : Thomsonieae
Genus : Amorphophallus
Jangan menyangka bahwa bunga bangkai adalah tumbuhan yang langka, nyatanya kita dapat membeli bunga bangkai di pasar Keputran. Jika sempat bermain ke pasar, tanyalah kepada penjual umbi-umbian nama suweg, mbote, atau iles-iles. Itu adalah umbi bunga bangkai yang untuk mendapatkannya, kita cukup mengeluarkan Rp 1000,-. Iles-iles (Amorphophallus konjac) dimanfaatkan untuk membuat konyaku (jelly asal Jepang) dan bahkan jika difermentasi akan menghasilkan minuman beralkohol yang harganya lumayan mahal. Jika punya sebotol Hennesy X.O (eXtra Old), anda akan melihat tulisan “cognac”. Itu mengacu pada A. konjac yang merupakan bahan bakunya. Suweg (Amorphophallus paeoniifolius) tidak kalah menariknya. Setelah diproses untuk menghilangkan getahnya yang gatal (karena mengandung kalsium oksalat / CaC2O4) dengan cara dicuci dengan air garam atau asam sitrat,direbus dan dibumbui, suweg sangatlah nikmat untuk dikonsumsi. Selain itu, suweg juga bisa dijadikan keripik dengan cara dipotong tipis-tipis, dijemur, dibumbui, lalu digoreng kering. Bahkan, bunga dari bunga bangkai ini juga bisa dikonsumsi dengan cara dipotong menjadi lembaran-lembaran seukuran telapak tangan, kemudian ditumis. Rasanya mirip sekali dengan jamur kuping.
Jika berniat untuk menanam bunga bangkai di halaman rumah (jangan khawatir karena sebenarnya bunga bangkai tidak berbau busuk, hanya saja mirip terasi), siapkanlah gentong berdiameter 50 cm yang sudah diisi media berupa tanah yang porous (gembur). Campurkanlah pupuk NPK butiran sebanyak 3 atau 4 sendok makan ke dalam tanah dan aduk hingga rata. Kemudian, pilihlah umbi bunga bangkai yang ingin anda tanam, bisa berupa suweg atau mungkin bunga bangkai raksasa Amorphophallus titanium. Tanam umbi sedalam 5-10 cm. Nantinya umbi akan mengeluarkan batang selama musim kemarau, dan jika persediaan makanan sudah mencukupi, niscaya ia akan berbunga pada musim penghujan. Jika cadangan makanan belum terpenuhi, ia akan mengumpulkan lagi pada musim kemarau berikutnya, dan seterusnya sampai memiliki cukup cadangan makanan untuk berbunga. Penulis sendiri telah mencoba menanam berbagai jenis bunga bangkai dan berhasil membungakan beberapa diantaranya, yakni A. gigas, A. paeoniifolius, A. konjac, A. beccarii, dan A. borneensis.
Selamat mencoba untuk menanam atau memakan bunga bangkai!
Showing posts with label Biology. Show all posts
Showing posts with label Biology. Show all posts
Menghidupkan Kembali Yang Telah Musnah / Mati ??
Ketika masih kanak-kanak, saya sering sekali mengkhayal setiap kali menonton The Lost World, “Wah, seru sekali kalau punya dinosaurus peliharaan di rumah...”. Tentu saja anggota keluarga saya yang lain tertawa mendengar khayalan saya. “Maklum, anak-anak.”, mungkin begitu pikir mereka. Okelah, mungkin memang masih terlalu jauh untuk berpikir bagaimana cara membangunkan makhluk prasejarah itu. Untuk dinosaurus memang terlalu ekstrim, tapi ternyata cukup menjanjikan untuk banyak makhluk lain!
Beberapa tahun terakhir ini, dunia biologi membuka harapan besar untuk menghidupkan kembali satwa-satwa yang telah punah setelah Teruhiko Wakayama, seorang profesor biologi asal Jepang berhasil membuat kloning dari seekor mencit yang telah beku selama dua dekade. Para ahli genetika dan biologi molekuler pun berusaha untuk melakukan terobosan yang lebih spektakuler lagi, yakni merancang kembali makhluk hidup yang telah punah dari muka bumi! Ya, mulai burung Dodo (Raphus cucullatus) yang punah pada akhir abad ke-17, serigala Tasmania (Thylacinus cynocephalus), Quagga (Equus quagga) yang individu terakhirnya mati di kebun binatang Amsterdam tahun 1883, sampai beberapa subspesies dari harimau yang telah punah (Panthera tigris balica, Panthera tigris sondaica), bukan suatu hal yang mustahil lagi bahwa suatu saat nanti mereka akan kembali menjelajahi muka bumi ini. Para ilmuwan di San Diego, misalnya. Bermodal hanya sedikit jaringan yang diambil dari spesimen awetan banteng Jawa yang telah mati selama beberapa tahun, mereka berhasil mengisolasi DNA banteng Jawa tersebut dan memasukkannya ke sel telur sapi biasa. Hasilnya, dua ekor banteng Jawa dilahirkan dari rahim sapi biasa. Metode yang digunakan untuk hal itu adalah dengan meniru metode yang pertama kali dipakai untuk membuat domba kloning pertama, Dolly, yakni mengganti inti sel telur induk angkat dengan inti sel dari hewan yang hendak “dibangun”.
National Geographic bulan Mei 2009 ini menyajikan berita yang cukup menarik mengenai usaha para ilmuwan untuk membangkitkan kembali mamooth (ex. Mammuthus primigenius), sejenis gajah raksasa berbulu lebat yang pernah menguasai lingkaran kutub utara puluhan ribu tahun silam. Dengan ditemukannya spesimen utuh seekor bayi mamooth di Siberia dua tahun yang lalu, para ilmuwan berhasil memetakan lebih dari 70% genom mamooth yang merinci banyak hal dasar yang amat diperlukan untuk menghidupkan hewan kembali hewan purba itu. “Saya dulu tertawa mendengar Steven Spielberg (sutradara kawakan yang juga menangani pembuatan film The Lost World) berkata bahwa kloning binatang yang sudah punah tak bisa dihindari. Tapi kini saya tak lagi tertawa, setidaknya menyangkut mamooth. Ini bakal terjadi. Tinggal detailnya saja,” ujar Hendrik Poinar, pakar DNA purbakala dari McMaster University.
Dalam kasus membangunkan kembali binatang purba itu, pertama-tama haruslah didapatkan urutan DNA yang lengkap dari hewan punah yang hendak dibuat kembali. Urutan DNA ini amat panjang, bisa jadi terdiri atas milyaran pasangan basa (purin – pirimidin). Selanjutnya, para ilmuwan perlu membuat peta dari genom hewan tersebut. Keseluruhan genom itu kemudian harus diurutkan ulang berkali-kali untuk membuang DNA asing yang bukan berasal dari spesies tersebut. Kemudian, barulah DNA tersebut dikemas dalam benuk kromosom. Setelah memperoleh kromosom yang dapat digunakan, dapatlah dibuat inti sel sintetis yang nantinya (seperti yang diceritakan tadi) akan diselipkan ke sel tanpa inti dari induk angkatnya. Induk angkat tersebut diusahakan berkerabat dekat dengan hewan rancangan tadi, satu genus, atau setidaknya satu famili.
Untuk banyak spesies lain yang berlum terlampau jauh rentang waktu kepunahannya, hal itu jauh lebih mudah. Untuk serigala Tasmania, sejauh ini para ilmuwan telah berhasil membangun ulang sebagian besar dari DNA nya, terutama bagian yang membentuk bangun dasar tubuh. Dalam DNA berpenanda radioaktif yang disuntikkan ke tubuh beberapa hewan percobaan, terlihat bahwa DNA yang mengkode pembentukan tulang dan beberapa organ telah berhasil diisolasi. Karena itu, para ilmuwan terus mencari spesimen yang lebih utuh dan segar dari tiap-tiap hewan punah tersebut untuk membangun perpustakaan gen yang lebih lengkap. Pastilah, bicara soal menghidupkan lagi spesies yang telah punah dewasa ini tidak lagi dianggap science-fiction belaka.
Percayalah, keberhasilan membangkitkan kembali harimau Jawa, serigala Tasmania, burung Dodo, mamooth, bahkan dinosaurus(?) hanya tinggal menunggu waktu saja. Namun, letak permasalahannya bukanlah di situ, bukan soal teknologinya, tetapi lebih ke soal etis. Ketika kita berhasil mengklon hewan yang telah punah, kita akan mendapatkan hewan yang sebatang kara di kebun binatang, bukan di habitat aslinya yang memang sudah tidak ada. Perlu dipertimbangkan kembali baik dan buruknya membangunkan kembali spesies yang telah punah. Memang, keberhasilan seperti itu akan membawa terobosan yang amat revolusioner di bidang sains, khususnya biologi, akan tetapi secara etis masih banyak sekali yang perlu dipertimbangkan.
Entahlah bagaimana akhirnya nanti. Namun saya pribadi yakin bahwa tak lama lagi akan ada banyak spesies punah yang dapat dibangun kembali, tentunya dengan segala kontroversi yang menyertainya!
Beberapa tahun terakhir ini, dunia biologi membuka harapan besar untuk menghidupkan kembali satwa-satwa yang telah punah setelah Teruhiko Wakayama, seorang profesor biologi asal Jepang berhasil membuat kloning dari seekor mencit yang telah beku selama dua dekade. Para ahli genetika dan biologi molekuler pun berusaha untuk melakukan terobosan yang lebih spektakuler lagi, yakni merancang kembali makhluk hidup yang telah punah dari muka bumi! Ya, mulai burung Dodo (Raphus cucullatus) yang punah pada akhir abad ke-17, serigala Tasmania (Thylacinus cynocephalus), Quagga (Equus quagga) yang individu terakhirnya mati di kebun binatang Amsterdam tahun 1883, sampai beberapa subspesies dari harimau yang telah punah (Panthera tigris balica, Panthera tigris sondaica), bukan suatu hal yang mustahil lagi bahwa suatu saat nanti mereka akan kembali menjelajahi muka bumi ini. Para ilmuwan di San Diego, misalnya. Bermodal hanya sedikit jaringan yang diambil dari spesimen awetan banteng Jawa yang telah mati selama beberapa tahun, mereka berhasil mengisolasi DNA banteng Jawa tersebut dan memasukkannya ke sel telur sapi biasa. Hasilnya, dua ekor banteng Jawa dilahirkan dari rahim sapi biasa. Metode yang digunakan untuk hal itu adalah dengan meniru metode yang pertama kali dipakai untuk membuat domba kloning pertama, Dolly, yakni mengganti inti sel telur induk angkat dengan inti sel dari hewan yang hendak “dibangun”.
National Geographic bulan Mei 2009 ini menyajikan berita yang cukup menarik mengenai usaha para ilmuwan untuk membangkitkan kembali mamooth (ex. Mammuthus primigenius), sejenis gajah raksasa berbulu lebat yang pernah menguasai lingkaran kutub utara puluhan ribu tahun silam. Dengan ditemukannya spesimen utuh seekor bayi mamooth di Siberia dua tahun yang lalu, para ilmuwan berhasil memetakan lebih dari 70% genom mamooth yang merinci banyak hal dasar yang amat diperlukan untuk menghidupkan hewan kembali hewan purba itu. “Saya dulu tertawa mendengar Steven Spielberg (sutradara kawakan yang juga menangani pembuatan film The Lost World) berkata bahwa kloning binatang yang sudah punah tak bisa dihindari. Tapi kini saya tak lagi tertawa, setidaknya menyangkut mamooth. Ini bakal terjadi. Tinggal detailnya saja,” ujar Hendrik Poinar, pakar DNA purbakala dari McMaster University.
Dalam kasus membangunkan kembali binatang purba itu, pertama-tama haruslah didapatkan urutan DNA yang lengkap dari hewan punah yang hendak dibuat kembali. Urutan DNA ini amat panjang, bisa jadi terdiri atas milyaran pasangan basa (purin – pirimidin). Selanjutnya, para ilmuwan perlu membuat peta dari genom hewan tersebut. Keseluruhan genom itu kemudian harus diurutkan ulang berkali-kali untuk membuang DNA asing yang bukan berasal dari spesies tersebut. Kemudian, barulah DNA tersebut dikemas dalam benuk kromosom. Setelah memperoleh kromosom yang dapat digunakan, dapatlah dibuat inti sel sintetis yang nantinya (seperti yang diceritakan tadi) akan diselipkan ke sel tanpa inti dari induk angkatnya. Induk angkat tersebut diusahakan berkerabat dekat dengan hewan rancangan tadi, satu genus, atau setidaknya satu famili.
Untuk banyak spesies lain yang berlum terlampau jauh rentang waktu kepunahannya, hal itu jauh lebih mudah. Untuk serigala Tasmania, sejauh ini para ilmuwan telah berhasil membangun ulang sebagian besar dari DNA nya, terutama bagian yang membentuk bangun dasar tubuh. Dalam DNA berpenanda radioaktif yang disuntikkan ke tubuh beberapa hewan percobaan, terlihat bahwa DNA yang mengkode pembentukan tulang dan beberapa organ telah berhasil diisolasi. Karena itu, para ilmuwan terus mencari spesimen yang lebih utuh dan segar dari tiap-tiap hewan punah tersebut untuk membangun perpustakaan gen yang lebih lengkap. Pastilah, bicara soal menghidupkan lagi spesies yang telah punah dewasa ini tidak lagi dianggap science-fiction belaka.
Percayalah, keberhasilan membangkitkan kembali harimau Jawa, serigala Tasmania, burung Dodo, mamooth, bahkan dinosaurus(?) hanya tinggal menunggu waktu saja. Namun, letak permasalahannya bukanlah di situ, bukan soal teknologinya, tetapi lebih ke soal etis. Ketika kita berhasil mengklon hewan yang telah punah, kita akan mendapatkan hewan yang sebatang kara di kebun binatang, bukan di habitat aslinya yang memang sudah tidak ada. Perlu dipertimbangkan kembali baik dan buruknya membangunkan kembali spesies yang telah punah. Memang, keberhasilan seperti itu akan membawa terobosan yang amat revolusioner di bidang sains, khususnya biologi, akan tetapi secara etis masih banyak sekali yang perlu dipertimbangkan.
Entahlah bagaimana akhirnya nanti. Namun saya pribadi yakin bahwa tak lama lagi akan ada banyak spesies punah yang dapat dibangun kembali, tentunya dengan segala kontroversi yang menyertainya!
Fermentasi ethanol oleh Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae telah lama digunakan dalam industri alkohol dan minuman beralkohol sebab memiliki kemampuan dalam memfermentasi glukosa menjadi ethanol. Hal yang menarik adalah proses fermentasi ethanol pada khamir tersebut berlangsung pada kondisi aerob.
Menurut Pasteur, keberadaan oksigen akan menghambat jalur fermentasi di dalam sel khamir sehingga sumber karbon yang ada akan digunakan melalui jalur respirasi. Fenomena ini sering disebut sebagai Pasteur effect (Walker 1998). Pada sel-sel prokariota dan eukariota, Pasteur effect banyak dijumpai, salah satu contoh adalah fermentasi asam laktat oleh sel otot manusia ketika kekurangan oksigen. Berdasarkan fenomena ini, seharusnya produksi ethanol oleh khamir terjadi pada kondisi anaerob. Namun ternyata, Pasteur effect pada sel khamir diamati pada sel yang telah memasuki fase stasioner (resting), sedangkan produksi alkohol terjadi ketika sel berada pada fase pertumbuhan (fase log) (Alexander & Jeffries 1990). Hal inilah yang membuat Pasteur effect diduga bukan fenomena yang terjadi saat produksi ethanol oleh Saccharomyces cerevisiae.
Herbert Crabtree pada tahun 1929 menemukan suatu fenomena lain yang terjadi pada sel tumor dimana pada sel tersebut jalur fermentasi dominan terjadi walaupun dalam kondisi aerob (Alexander & Jeffries 1990). Pada tahun 1948, Swanson dan Clifton pertama kali menunjukkan bahwa fenomena tersebut terjadi pada sel Saccharomyces cerevisiae yang sedang tumbuh dan menghasilkan ethanol sebagai produk fermentasi selama terdapat glukosa dalam jumlah tertentu di dalam medium pertumbuhannya (Alexander & Jeffries 1990). Fenomena tersebut awalnya disebut contre-effect Pasteur sebelum istilah Crabtree effect digunakan (de Dekken 1966). Crabtree effect pada khamir dapat diamati ketika medium pertumbuhan mengandung glukosa dalam konsentrasi yang tinggai (diatas 5 mM) (Walker 1998). Berdasarkan de Dekken (1966), Crabtree effect tidak terjadi pada semua khamir, namun hanya pada beberapa species saja, antara lain Saccahromyces cerevisiae, S. chevalieri, S. italicus, S. oviformis, S. pasteurianus, S. turbidans, S. calsbergensis, Schizosaccharomyces pombe, Debaryomyces globosus, Bretanomyces lambicus, Torulopsis dattila, T. glabrata, dan T. colliculosa. Terdapat tiga mekanisme yang menjelaskan Crabtree effect: 1. represi katabolit; 2. inaktivasi katabolit; dan 3. kapasitas respirasi yang terbatas.
Represi katabolit terjadi ketika glukosa, atau produk awal metabolisme glukosa, menekan sintesis berbagai enzim respirasi (Fietcher et al. 1981). Namun mekanisme detil, seperti senyawa yang memberikan sinyal untuk menekan sintesis tersebut, masih belum jelas (Walker 1998). Ide awal represi katabolit dicetuskan oleh von Meyenberg pada tahun 1969 (Alexander & Jeffries 1990) yang menumbuhkan S. cerevisiae dalam medium yang mengandung glukosa dengan metode continues culture. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa saat konsentrasi sel rendah, jalur metabolisme yang digunakan adalah respirasi, sedangkan ketika konsentrasi sel telah mencapai suatu angka kritis, fermentasi ethanol terjadi. Dari hasil tersebut diduga pada konsentrasi sel yang rendah, enzim-enzim respirasi masih mencukupi untuk melakukan jalur respirasi, namun saat konsentrasi sel bertambah, konsentrasi enzim tidak bertambah sebab ditekan sintesisnya oleh glukosa, sehingga jalur respirasi terhenti dan digantikan oleh fermentasi. Selain represi terhadap sintesis enzim, konsentrasi gula yang tinggi juga akan mengganggu struktur mitokondria khamir, sebagai contoh hilangnya membran dalam dan kristae. Namun struktur tersebut akan kembali normal saat jalur respirasi menggantikan fermentasi ethanol (Walker 1998). Perubahan struktur tersebut akan menghambat siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif yang berlangsung di mitokondria.
Inaktivasi katabolit terjadi ketika glukosa menonaktifkan enzim kunci dalam jalur respirasi, contohnya fruktosa 1,6-bifosfatase (FBPase). Inaktivasi terjadi pertama-tama melalui proses fosforilasi enzim, kemudian diikuti dengan pencernaan protein enzim di dalam vakuola (Walker 1998). Mekanisme inaktivasi FBPase pada S. cerevisiae dimulai dengan peningkatan konsentrasi cAMP dan FBPase di dalam sel oleh glukosa. Kenaikan kedua molekul tersebut akan memicu cAMP-dependent protein kinase untuk melakukan fosforilasi terhadap FBPase (Francois et al. 1984).
Mekanisme terakhir yang menjelaskan Crabtree effect pada khamir adalah keterbatasan kapasitas respirasi khamir yang diusulkan oleh Bardford & Hall (1979). Kedua peneliti tersebut melakukan penelitian yang mirip dengan von Meyenberg, namun tidak menemukan bukti adanya represi katabolit oleh glukosa. Oleh sebab itu mereka berpendapat bahwa khamir-khamir yang mampu melakukan fermentasi aerob memiliki keterbatasan kapasitas respirasi. Ketika glukosa terdapat dalam konsentrasi tinggi, glikolisis akan berjalan dengan cepat sehingga menghasilkan pyruvat dalam jumlah yang tinggi. Namun keterbatasan khamir tersebut untuk menggunakan pyruvat dalam jalur respirasi selanjutnya (Siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif) menyebabkan pyruvat yang tersisa dirubah secara fermentatif menjadi ethanol. Kebalikannya, khamir yang tidak melakukan fermentasi aerob dianggap memiliki kapasitas respirasi yang tidak terbatas sehingga mampu menggunakan seluruh pyruvat yang dihasilkan dari glikolisis walaupun jumlah glukosa di medium tinggi (Alexander & Jeffries 1990).
Menurut Pasteur, keberadaan oksigen akan menghambat jalur fermentasi di dalam sel khamir sehingga sumber karbon yang ada akan digunakan melalui jalur respirasi. Fenomena ini sering disebut sebagai Pasteur effect (Walker 1998). Pada sel-sel prokariota dan eukariota, Pasteur effect banyak dijumpai, salah satu contoh adalah fermentasi asam laktat oleh sel otot manusia ketika kekurangan oksigen. Berdasarkan fenomena ini, seharusnya produksi ethanol oleh khamir terjadi pada kondisi anaerob. Namun ternyata, Pasteur effect pada sel khamir diamati pada sel yang telah memasuki fase stasioner (resting), sedangkan produksi alkohol terjadi ketika sel berada pada fase pertumbuhan (fase log) (Alexander & Jeffries 1990). Hal inilah yang membuat Pasteur effect diduga bukan fenomena yang terjadi saat produksi ethanol oleh Saccharomyces cerevisiae.
Herbert Crabtree pada tahun 1929 menemukan suatu fenomena lain yang terjadi pada sel tumor dimana pada sel tersebut jalur fermentasi dominan terjadi walaupun dalam kondisi aerob (Alexander & Jeffries 1990). Pada tahun 1948, Swanson dan Clifton pertama kali menunjukkan bahwa fenomena tersebut terjadi pada sel Saccharomyces cerevisiae yang sedang tumbuh dan menghasilkan ethanol sebagai produk fermentasi selama terdapat glukosa dalam jumlah tertentu di dalam medium pertumbuhannya (Alexander & Jeffries 1990). Fenomena tersebut awalnya disebut contre-effect Pasteur sebelum istilah Crabtree effect digunakan (de Dekken 1966). Crabtree effect pada khamir dapat diamati ketika medium pertumbuhan mengandung glukosa dalam konsentrasi yang tinggai (diatas 5 mM) (Walker 1998). Berdasarkan de Dekken (1966), Crabtree effect tidak terjadi pada semua khamir, namun hanya pada beberapa species saja, antara lain Saccahromyces cerevisiae, S. chevalieri, S. italicus, S. oviformis, S. pasteurianus, S. turbidans, S. calsbergensis, Schizosaccharomyces pombe, Debaryomyces globosus, Bretanomyces lambicus, Torulopsis dattila, T. glabrata, dan T. colliculosa. Terdapat tiga mekanisme yang menjelaskan Crabtree effect: 1. represi katabolit; 2. inaktivasi katabolit; dan 3. kapasitas respirasi yang terbatas.
Represi katabolit terjadi ketika glukosa, atau produk awal metabolisme glukosa, menekan sintesis berbagai enzim respirasi (Fietcher et al. 1981). Namun mekanisme detil, seperti senyawa yang memberikan sinyal untuk menekan sintesis tersebut, masih belum jelas (Walker 1998). Ide awal represi katabolit dicetuskan oleh von Meyenberg pada tahun 1969 (Alexander & Jeffries 1990) yang menumbuhkan S. cerevisiae dalam medium yang mengandung glukosa dengan metode continues culture. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa saat konsentrasi sel rendah, jalur metabolisme yang digunakan adalah respirasi, sedangkan ketika konsentrasi sel telah mencapai suatu angka kritis, fermentasi ethanol terjadi. Dari hasil tersebut diduga pada konsentrasi sel yang rendah, enzim-enzim respirasi masih mencukupi untuk melakukan jalur respirasi, namun saat konsentrasi sel bertambah, konsentrasi enzim tidak bertambah sebab ditekan sintesisnya oleh glukosa, sehingga jalur respirasi terhenti dan digantikan oleh fermentasi. Selain represi terhadap sintesis enzim, konsentrasi gula yang tinggi juga akan mengganggu struktur mitokondria khamir, sebagai contoh hilangnya membran dalam dan kristae. Namun struktur tersebut akan kembali normal saat jalur respirasi menggantikan fermentasi ethanol (Walker 1998). Perubahan struktur tersebut akan menghambat siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif yang berlangsung di mitokondria.
Inaktivasi katabolit terjadi ketika glukosa menonaktifkan enzim kunci dalam jalur respirasi, contohnya fruktosa 1,6-bifosfatase (FBPase). Inaktivasi terjadi pertama-tama melalui proses fosforilasi enzim, kemudian diikuti dengan pencernaan protein enzim di dalam vakuola (Walker 1998). Mekanisme inaktivasi FBPase pada S. cerevisiae dimulai dengan peningkatan konsentrasi cAMP dan FBPase di dalam sel oleh glukosa. Kenaikan kedua molekul tersebut akan memicu cAMP-dependent protein kinase untuk melakukan fosforilasi terhadap FBPase (Francois et al. 1984).
Mekanisme terakhir yang menjelaskan Crabtree effect pada khamir adalah keterbatasan kapasitas respirasi khamir yang diusulkan oleh Bardford & Hall (1979). Kedua peneliti tersebut melakukan penelitian yang mirip dengan von Meyenberg, namun tidak menemukan bukti adanya represi katabolit oleh glukosa. Oleh sebab itu mereka berpendapat bahwa khamir-khamir yang mampu melakukan fermentasi aerob memiliki keterbatasan kapasitas respirasi. Ketika glukosa terdapat dalam konsentrasi tinggi, glikolisis akan berjalan dengan cepat sehingga menghasilkan pyruvat dalam jumlah yang tinggi. Namun keterbatasan khamir tersebut untuk menggunakan pyruvat dalam jalur respirasi selanjutnya (Siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif) menyebabkan pyruvat yang tersisa dirubah secara fermentatif menjadi ethanol. Kebalikannya, khamir yang tidak melakukan fermentasi aerob dianggap memiliki kapasitas respirasi yang tidak terbatas sehingga mampu menggunakan seluruh pyruvat yang dihasilkan dari glikolisis walaupun jumlah glukosa di medium tinggi (Alexander & Jeffries 1990).
Rayap yang menjengkelkan tetapi menguntungkan
Setiap musim penghujan, seringkali kita diganggu oleh segerombolan laron yang mengitari lampu diruang tamu atau di ruangan lain yang bisa menjadi sangat menjengkelkan. bandel..! kata nenek. memang wajar sih, soalnya binatang yang satu ini termasuk kategori yang "pantang menyerah" dalam urusan bikin jengkel. Sudah di sapu dan dibersihkan, masih saja banyak yang berterbangan. Lampu dimatikan, mereka berjatuhan, yang akhirnya makin membuat kita sibuk dengan bulu2 yang berterbangan. Masih kata nenek sih, mereka itu sedang dalam perjalanan menuju bulan..
Lupakan saja tentang legenda laron menuju bulan dalam rangka mengikuti sayembara. Hal yg harus anda perhatikan setelah kejadian itu adalah "memberikan perlindungan yang optimal terhadap barang-barang dan bagian rumah yang terbuat dari kayu..! "
Dalam perjalanannya menuju bulan..ups.. mengitari lampu maksud saya, ada yg kemudian jatuh cinta kepada rekan sekelompoknya. Nah, sepasang laron yg sudah saling jatuh hati ini akhirnya jatuh beneran ke lantai (tanah) menanggalkan sayapnya dan kemudian diiringi rasa cinta mereka bergandengan (seperti anak kecil main kereta-keretaan) mencari lubang yang dapat dipakai untuk berbulan madu.
Dalam rumah tangga laron (Ordo Orthoptera) yg masih beranggotakan 2 personal inilah awal sebuah kerajaan dibentuk. Mula-mula semua pekerjaan mereka lakukan sendiri, seperti menggotong telur ke sudut penetasan, menyingkirkan tanah longsor, menutup celah bocor, dan berbagi makanan tentunya. Namun ketika sudah banyak telur yang menetas, maka "raja dan ratu" laron tadi sudah resmi dinobatkan.
Pekerjaan pun diambil alih oleh anak-anak laron sebagai rakyat jelata, mereka disebut rayap, alih-alih laron seperti bapak-ibunya.
Sementara itu, sang ratu laron hanya bertugas berkembang biak. bertelur dan terus bertelur. Tidak tanggung-tanggung, satu hari ratu laron bisa menghasilkan 18ribu telur. Yupz, 30 butir tiap menit selama 10 jam kerja. Ya, meskipun kadang2 dia juga mengambil cuti barang beberapa hari. bahkan ratu Macrotermes Natalensis dari afrika pernah dihitung sampai 80ribu butir telur perharinya.
Ratu rayap yg terus-menerus bersalin ini bisa berumur panjang sampai 20 tahun. karena selain kerjanya cuma seperti itu, mulai dari pelayanan sampai gizi makanan ditanggung terjamin. Makan-nya di suapin loh..!
Anak-anak mandul yang militan
Anak-anak yg menetas dari telur kerajaan rayap ini berbeda-beda sosok tubuhnya. Ada yang mempunyai rahang yang luar biasa besarnya, sehingga ditugaskan sebagai serdadu. Kasta perajurit bagian gigit-menggigit ini bisa jantan dan bisa betina, tetapi semuanya mandul karena alat kelamin mereka tidak tumbuh sempurna. Dan kasta yg lainnya adalah saudara para rayap serdadu ini. Mereka memiliki rahang yg tidak begitu besar namun cukup kuat untuk menggerogoti kayu mati sampai keropos. Juga bertugas menyuapi anak2 dan sang ratu selain menggotong apa saja yg perlu digotong. Mereka juga dari jantan dan betina. Dan kesemuanya mandul.
Kemandulan masal ini karena dulu telur yg ditetaskan menjadi mereka ini tidak dibuahi. Semacam telur hermafrodit. Kalau ada telur yg dibuahi oleh sperma sang raja rayap, anak yg kemudian lahir tentu saja normal. Tetapi ternyata sang ratu punya kebijakannya sendiri. Kalau ia memandang perlu agar sang anak tidak tumbuh menjadi anak subur, maka ia akan memberikan hormon feromon primer yg akan membuat macet perkembangan kelamin anak tersebut (yg nantinya akan terus menjadi robot mandul). Yang diberikan lewat mulut ketika anak bertugas menyuapi ibunya. Namun ketika sang ratu memandang perlu untuk menghasilkan anak yg akan meneruskan generasinya, ia tidak memberikan hormon pencegah dan membiarkan anak itu tumbuh menjadi mahluk berkelamin~bisa jantan, bisa betina~, yg nantinya akan kita sebut laron.
Untuk memberikan makan anak2 yg masih lemah perutnya, mereka bercocok tanam jamur. Mereka mengunyah kayu sampai lumat, dan kemudian membuat wadah2 berongga seperti "spons" untuk perkembang-biakannya. Jamur ini dipanen dan dimakan bersama tempat penanamannya.
selama diperintah oleh bapak-ibunya, para rayap pekerja ini terus mengganyangi kayu lapuk agar teruarai lebih lanjut lagi menjadi bahan organik. Dalam usus para coptotermes ini, banyak terpelihara bakteri dan Flagellata (protozoa yg bercambuk). Mahluk piaraan ini mengeluarkan enzim pencerna selulosa kayu sampai menjadi zat pati yg lebih sederhana. Zat yang berupa tepung ini kemudian dimakan oleh bakteri dan flagellata itu. Tapi selebihnya juga diserap oleh tubuh rayap yang memeliharanya. Tetapi yang tampak adalah, rayap itu menggerogoti perabotan dan peralatan kayu kita. Suatu keuntungan bagi alam plus perusahaan pembasmi rayap, yang menjengkelkan para kepala rumah tangga.
so, perlindungan lebih awal mungkin akan lebih mengefisiensikan pengeluaran biaya anda.
Lupakan saja tentang legenda laron menuju bulan dalam rangka mengikuti sayembara. Hal yg harus anda perhatikan setelah kejadian itu adalah "memberikan perlindungan yang optimal terhadap barang-barang dan bagian rumah yang terbuat dari kayu..! "
Dalam perjalanannya menuju bulan..ups.. mengitari lampu maksud saya, ada yg kemudian jatuh cinta kepada rekan sekelompoknya. Nah, sepasang laron yg sudah saling jatuh hati ini akhirnya jatuh beneran ke lantai (tanah) menanggalkan sayapnya dan kemudian diiringi rasa cinta mereka bergandengan (seperti anak kecil main kereta-keretaan) mencari lubang yang dapat dipakai untuk berbulan madu.
Dalam rumah tangga laron (Ordo Orthoptera) yg masih beranggotakan 2 personal inilah awal sebuah kerajaan dibentuk. Mula-mula semua pekerjaan mereka lakukan sendiri, seperti menggotong telur ke sudut penetasan, menyingkirkan tanah longsor, menutup celah bocor, dan berbagi makanan tentunya. Namun ketika sudah banyak telur yang menetas, maka "raja dan ratu" laron tadi sudah resmi dinobatkan.
Pekerjaan pun diambil alih oleh anak-anak laron sebagai rakyat jelata, mereka disebut rayap, alih-alih laron seperti bapak-ibunya.
Sementara itu, sang ratu laron hanya bertugas berkembang biak. bertelur dan terus bertelur. Tidak tanggung-tanggung, satu hari ratu laron bisa menghasilkan 18ribu telur. Yupz, 30 butir tiap menit selama 10 jam kerja. Ya, meskipun kadang2 dia juga mengambil cuti barang beberapa hari. bahkan ratu Macrotermes Natalensis dari afrika pernah dihitung sampai 80ribu butir telur perharinya.
Ratu rayap yg terus-menerus bersalin ini bisa berumur panjang sampai 20 tahun. karena selain kerjanya cuma seperti itu, mulai dari pelayanan sampai gizi makanan ditanggung terjamin. Makan-nya di suapin loh..!
Anak-anak mandul yang militan
Anak-anak yg menetas dari telur kerajaan rayap ini berbeda-beda sosok tubuhnya. Ada yang mempunyai rahang yang luar biasa besarnya, sehingga ditugaskan sebagai serdadu. Kasta perajurit bagian gigit-menggigit ini bisa jantan dan bisa betina, tetapi semuanya mandul karena alat kelamin mereka tidak tumbuh sempurna. Dan kasta yg lainnya adalah saudara para rayap serdadu ini. Mereka memiliki rahang yg tidak begitu besar namun cukup kuat untuk menggerogoti kayu mati sampai keropos. Juga bertugas menyuapi anak2 dan sang ratu selain menggotong apa saja yg perlu digotong. Mereka juga dari jantan dan betina. Dan kesemuanya mandul.
Kemandulan masal ini karena dulu telur yg ditetaskan menjadi mereka ini tidak dibuahi. Semacam telur hermafrodit. Kalau ada telur yg dibuahi oleh sperma sang raja rayap, anak yg kemudian lahir tentu saja normal. Tetapi ternyata sang ratu punya kebijakannya sendiri. Kalau ia memandang perlu agar sang anak tidak tumbuh menjadi anak subur, maka ia akan memberikan hormon feromon primer yg akan membuat macet perkembangan kelamin anak tersebut (yg nantinya akan terus menjadi robot mandul). Yang diberikan lewat mulut ketika anak bertugas menyuapi ibunya. Namun ketika sang ratu memandang perlu untuk menghasilkan anak yg akan meneruskan generasinya, ia tidak memberikan hormon pencegah dan membiarkan anak itu tumbuh menjadi mahluk berkelamin~bisa jantan, bisa betina~, yg nantinya akan kita sebut laron.
Untuk memberikan makan anak2 yg masih lemah perutnya, mereka bercocok tanam jamur. Mereka mengunyah kayu sampai lumat, dan kemudian membuat wadah2 berongga seperti "spons" untuk perkembang-biakannya. Jamur ini dipanen dan dimakan bersama tempat penanamannya.
selama diperintah oleh bapak-ibunya, para rayap pekerja ini terus mengganyangi kayu lapuk agar teruarai lebih lanjut lagi menjadi bahan organik. Dalam usus para coptotermes ini, banyak terpelihara bakteri dan Flagellata (protozoa yg bercambuk). Mahluk piaraan ini mengeluarkan enzim pencerna selulosa kayu sampai menjadi zat pati yg lebih sederhana. Zat yang berupa tepung ini kemudian dimakan oleh bakteri dan flagellata itu. Tapi selebihnya juga diserap oleh tubuh rayap yang memeliharanya. Tetapi yang tampak adalah, rayap itu menggerogoti perabotan dan peralatan kayu kita. Suatu keuntungan bagi alam plus perusahaan pembasmi rayap, yang menjengkelkan para kepala rumah tangga.
so, perlindungan lebih awal mungkin akan lebih mengefisiensikan pengeluaran biaya anda.
The C-Value Paradox
Ketika anda memeriksa genom dari berbagai macam spesies, anda pasti mengira bahwa organisme yang sederhana memiliki genom yang yang lebih kecil daripada organisme yang lebih kompleks. Sebab, anda mengasumsikan bahwa organisme yang lebih sederhana memerlukan sedikit gen daripada organisme yang lebih kompleks. Asumsi ini memang benar, tapi perkiraan bahwa organisme yang lebih sederhana memiliki genom yang lebih kecil tidaklah sesuai faktanya.
Ambillah contoh perbandingan antara manusia dan amoeba. Manusia sudah tentu memiliki lebih banyak gen daripada amoeba, sebab manusia adalah organisme multiselular yang jauh lebih kompleks daripada amoeba. Hal ini benar adanya, tapi apakah manusia juga memiliki genom yang lebih besar daripada amoeba? Tidak. Faktanya, manusia memiliki 3,3 milyar pasang basa dalam genomnya, sedangkan amoeba memiliki 200 milyar genom dalam genomnya, yaitu hampir 70 kali lebih banyak daripada manusia! Lantas mengapa genom organisme yang jauh lebih sederhana memiliki genom yang demikian besarnya?
Demikian juga contoh lain, yaitu bony fish dan japanese puffer fish, kedua jenis ikan ini merupakan spesies yang masih memiliki kekerabatan dekat. Japanese puffer fish memiliki 0,5 milyar pasang basa dalam genomnya sedangkan bony fish memiliki 300 milyar pasang basa dalam genomnya, 600 kali lebih banyak daripada japanese puffer fish! Kenapa hal ini bisa terjadi? Apa gunanya kelebihan DNA dalam genom organisme-organisme tersebut?
Fenomena ini disebut sebagai C-Value Paradox, dengan C mengacu pada kuantitas DNA dalam genom organisme. Kelebihan DNA tersebut tidak mencerminkan komplektisitas komponen genetiknya, tapi hanya berupa DNA yang tidak memiliki fungsi ataupun mengkode suatu produk fungsional dalam organisme bersangkutan. Sebagian besar dari DNA tersebut merupakan suatu segmen repetitif yang terdiri dari transposons dan retrotransposons. Transposons atau disebut juga transposable elements merupakan segmen DNA yang bisa menginsersikan dirinya di mana pun dalam genom baik dengan cara mengkopi dirinya sendiri melalui replicative transposition atau mengkatalisis pemindahan segmen dirinya sendiri melalui mekanisme conservative transposition. Kedua mekanisme ini dilakukan oleh transposon menggunakan enzim transposase yang dikodenya dan tanpa melalui fase RNA. Sedangkan retrotransposon atau retrotransposable elements melakukan perpindahan atau insersi melalui fase RNA. Jadi transkrip dirinya selain mengkode reverse trankriptase, ia juga berfungsi sebagai template untuk membentuk cDNA untuk kemudian diinsersikan di tempat-tempat tertentu dalam genom.
Dalam tubuh manusia, terdapat dua jenis retrotransposon, yaitu SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements) dan LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements). LINEs memiliki panjang antara 1-6 Kbp sedangkan SINEs memiliki panjang 100 bp-1 kbp. LINEs, SINEs serta transposon lainnya menyusun 45% total genom kita! Dua puluh persen total genom merupakan LINEs dan 13% total genom adalah SINEs. Salah satu jenis LINEs yang disebut dngan segmen L1 terdapat dalam intron 79% gen manusia. Segmen-segmen DNA ini sering disebut juga sebagai junk DNA. Sebab ia tidak memiliki fungsi apa-apa selain “berkehendak” untuk mengkopi dirinya sebanyak mungkin agar tetap sintas.
Jadi, perbedaan besar genom tiap organisme tidak mencerminkan perbedaan komplektisitas genetiknya, namun lebih kepada perbedaan kemampuan tiap organisme untuk membuang atau menekan tranposisi dari berbagaimacam junk DNA di atas dan segmen DNA repetitif lainnya. Atau mungkin saja bahwa segmen DNA repetitif ini sebenarnya memiliki fungsi tertentu dalam genom yang belum bisa kita deteksi saat ini.
Ambillah contoh perbandingan antara manusia dan amoeba. Manusia sudah tentu memiliki lebih banyak gen daripada amoeba, sebab manusia adalah organisme multiselular yang jauh lebih kompleks daripada amoeba. Hal ini benar adanya, tapi apakah manusia juga memiliki genom yang lebih besar daripada amoeba? Tidak. Faktanya, manusia memiliki 3,3 milyar pasang basa dalam genomnya, sedangkan amoeba memiliki 200 milyar genom dalam genomnya, yaitu hampir 70 kali lebih banyak daripada manusia! Lantas mengapa genom organisme yang jauh lebih sederhana memiliki genom yang demikian besarnya?
Demikian juga contoh lain, yaitu bony fish dan japanese puffer fish, kedua jenis ikan ini merupakan spesies yang masih memiliki kekerabatan dekat. Japanese puffer fish memiliki 0,5 milyar pasang basa dalam genomnya sedangkan bony fish memiliki 300 milyar pasang basa dalam genomnya, 600 kali lebih banyak daripada japanese puffer fish! Kenapa hal ini bisa terjadi? Apa gunanya kelebihan DNA dalam genom organisme-organisme tersebut?
Fenomena ini disebut sebagai C-Value Paradox, dengan C mengacu pada kuantitas DNA dalam genom organisme. Kelebihan DNA tersebut tidak mencerminkan komplektisitas komponen genetiknya, tapi hanya berupa DNA yang tidak memiliki fungsi ataupun mengkode suatu produk fungsional dalam organisme bersangkutan. Sebagian besar dari DNA tersebut merupakan suatu segmen repetitif yang terdiri dari transposons dan retrotransposons. Transposons atau disebut juga transposable elements merupakan segmen DNA yang bisa menginsersikan dirinya di mana pun dalam genom baik dengan cara mengkopi dirinya sendiri melalui replicative transposition atau mengkatalisis pemindahan segmen dirinya sendiri melalui mekanisme conservative transposition. Kedua mekanisme ini dilakukan oleh transposon menggunakan enzim transposase yang dikodenya dan tanpa melalui fase RNA. Sedangkan retrotransposon atau retrotransposable elements melakukan perpindahan atau insersi melalui fase RNA. Jadi transkrip dirinya selain mengkode reverse trankriptase, ia juga berfungsi sebagai template untuk membentuk cDNA untuk kemudian diinsersikan di tempat-tempat tertentu dalam genom.
Dalam tubuh manusia, terdapat dua jenis retrotransposon, yaitu SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements) dan LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements). LINEs memiliki panjang antara 1-6 Kbp sedangkan SINEs memiliki panjang 100 bp-1 kbp. LINEs, SINEs serta transposon lainnya menyusun 45% total genom kita! Dua puluh persen total genom merupakan LINEs dan 13% total genom adalah SINEs. Salah satu jenis LINEs yang disebut dngan segmen L1 terdapat dalam intron 79% gen manusia. Segmen-segmen DNA ini sering disebut juga sebagai junk DNA. Sebab ia tidak memiliki fungsi apa-apa selain “berkehendak” untuk mengkopi dirinya sebanyak mungkin agar tetap sintas.
Jadi, perbedaan besar genom tiap organisme tidak mencerminkan perbedaan komplektisitas genetiknya, namun lebih kepada perbedaan kemampuan tiap organisme untuk membuang atau menekan tranposisi dari berbagaimacam junk DNA di atas dan segmen DNA repetitif lainnya. Atau mungkin saja bahwa segmen DNA repetitif ini sebenarnya memiliki fungsi tertentu dalam genom yang belum bisa kita deteksi saat ini.
Bagaimana tumbuhan bisa menyerap air dan mineral dari dalam tanah?
Tumbuhan mungkin makhluk tak berakal terbaik yang pernah diciptakan. Yang dibahas sekarang adalah bagaimana tumbuhan mampu menyerap air dan mineral dari dalam tanah hingga mencapai ketinggian ratusan meter? Wah, memang sulit dipercaya. Bagaimana tidak, itu sama saja melawan gravitasi. Bahkan dengan tekhnologi tercanggih saat ini memerlukan pompa yang canggih untuk melakukan hal seperti itu.
Tapi, bagaimana tumbuhan dapat melakukannya?
Mudah saja bagi Tuhan untuk melakukannya. Tapi, bagi kita untuk memecahkannya saja sulit. Sampai saat ini, ilmuwan belum dapat memastikan secara pasti teori mengenai masalah ini. Ilmuwan hanya mampu mengajukan beberapa teori yang masuk akal mengenai hal ini. Salah satu teori yang paling terkenal adalah bahwa tumbuhan memanfaatkan perbedaan tekanan air di dalam dan di luar sel pengangkut (xilem). Jadi, tumbuhan harus terus menyesuaikan tekanan di dalam sel-sel xilemnya. Asal tahu saja, sel-sel xilem adalah sel mati. Xilem terdiri dari sel-sel pembuluh dan trakeid. Sel-sel itu seperti pori-pori yang saling terhubung yang memungkinkan air untuk melewatinya.
Dan bagaimana tumbuhan memanfaatkan perbedaan tekanan tersebut?
Saat tekanan di luar sel tinggi, maka tumbuhan harus berusaha untuk mempertahankan tekanan di dalam selnya dengan tidak menguapkannya terlalu banyak, karena hal itu dapat menyebabkan air di luar sel masuk terlalu banyak dan yang nantinya dapat menyebabkan tumbuhan kelebihan air dan membusuk. Lalu, jika tekanan di luar sel rendah, maka tumbuhan harus menyesuaikan tekanan di dalam selnya untul lebih rendah agar air dari tumbuhan tidak keluar dari sel dan sebaliknya, air dari luar sel dapat masuk ke dalam sel. Dengan begitu, tumbuhan dapat mengambil air sebanyak-banyaknya.
Tapi, bagaimana tumbuhan dapat melakukannya?
Mudah saja bagi Tuhan untuk melakukannya. Tapi, bagi kita untuk memecahkannya saja sulit. Sampai saat ini, ilmuwan belum dapat memastikan secara pasti teori mengenai masalah ini. Ilmuwan hanya mampu mengajukan beberapa teori yang masuk akal mengenai hal ini. Salah satu teori yang paling terkenal adalah bahwa tumbuhan memanfaatkan perbedaan tekanan air di dalam dan di luar sel pengangkut (xilem). Jadi, tumbuhan harus terus menyesuaikan tekanan di dalam sel-sel xilemnya. Asal tahu saja, sel-sel xilem adalah sel mati. Xilem terdiri dari sel-sel pembuluh dan trakeid. Sel-sel itu seperti pori-pori yang saling terhubung yang memungkinkan air untuk melewatinya. Dan bagaimana tumbuhan memanfaatkan perbedaan tekanan tersebut?
Saat tekanan di luar sel tinggi, maka tumbuhan harus berusaha untuk mempertahankan tekanan di dalam selnya dengan tidak menguapkannya terlalu banyak, karena hal itu dapat menyebabkan air di luar sel masuk terlalu banyak dan yang nantinya dapat menyebabkan tumbuhan kelebihan air dan membusuk. Lalu, jika tekanan di luar sel rendah, maka tumbuhan harus menyesuaikan tekanan di dalam selnya untul lebih rendah agar air dari tumbuhan tidak keluar dari sel dan sebaliknya, air dari luar sel dapat masuk ke dalam sel. Dengan begitu, tumbuhan dapat mengambil air sebanyak-banyaknya.
Mengenal Amylomyces rouxii
ndonesia dan negara-negara Asia terkenal dengan makanan yang diproduksi melalui fermentasi substrat padat yang mengandung pati dalam jumlah banyak. Contohnya adalah tape singkong dan tape ketan dari Indonesia, chiu-niang dari Cina, arak dari tape ketan dari Vietnam, dan lain-lain. Proses fermentasi tersebut menggunakan dua kelompok mikroorganisme yang memiliki peran berbeda-beda, kelompok pertama akan memecah pati menjadi glukosa, sedangkan kelompok kedua akan mengubah glukosa menjadi etanol. Mikroorganisme yang sering ditemui dan merupakan anggota kelompok pertama adalah Amylomyces rouxii (Nout 2007).
A. rouxii adalah anggota tunggal dari genus Amylomyces. Genus serta spesies tersebut pertama kali dideskripsikan oleh Clamette pada tahun 1892. Kapang tersebut tumbuh dengan cepat dan banyak menghasilkan klamidospora; sporangia tidak atau tidak sempurna terbentuk, mirip dengan Rhizopus, dengan apofisis yang kecil; sporangiofor tegak dengan atau tanpa rizoid. Sinonim A. rouxii adalah Chlamydomucor oryzae, C. rouxii, C. rouxianus, C. javanicus, dan Rhizopus chlamydosporus (Ellis et al. 1976).
(Ellis et al. 1976)
Karakteristik A. rouxii yang menguntungkan dalam proses fermentasi substrat padat yang mengandung pati adalah kemampuan kapang tersebut dalam menghasilkan enzim amyloglucosidase, kemampuannya tumbuh pada substrat mentah (belum dimasak), serta ketidakmampuannya bersporulasi (Nout 2007). Amyloglucosidase (EC 3.2.1.3), atau juga sering disebut amylase, adalah enzim yang berfungsi memutus ikatan alpha-1,4 glikosida pada rantai polisakarida. Hasil akhir dari hidrolisis tersebut adalah dextrins, oligosakarida, maltosa and D-glukosa. Proses tersebut dikenal dengan sakarifikasi. Salah satu penelitian yang dilakukan oleh Dung et al. (2006) menunjukkan bahwa A. rouxii mampu merubah 25% pati menjadi glukosa setelah inkubasi selama tiga hari, serta menghasilkan amyloglucosidase hingga 0,43 U/g.
Walaupun banyak penelitian tentang A. rouxii telah dilakukan, namun kapang tersebut masih menjadi misteri, antara lain adalah habitat alami A. rouxii serta evolusinya. Penggunaan ragi tape yang luas di masyarakat Indonesia membuka peluang banyaknya variasi A. rouxii yang dapat dijadikan sampel dalam memecahkan misteri tersebut.
Tembakau untuk Penderita Diabetes
Bidang pertanian saat ini menghasilkan perkembangan bioteknologi molekular yang pesat, yang dapat menawarkan cara yang lebih murah daripada pembuatan vaksin dan obat tradisional melalui pabrik. Para ilmuwan telah menemukan tembakau yang menyehatkan setelah memodifikasi faktor genetiknya. Tembakau ini dapat digunakan untuk mengobati diabetes tipe 1.
Peneliti Eropa mengatakan telah menghasilkan tembakau yang mengandung senyawa anti-inflamasi (anti-peradangan) yang disebut interleukin-10 (IL-10) yang dapat membantu pasien diabetes tipe 1 yang masih menggantungkan insulin. Sejumlah perusahaan kimia pertanian, termasuk Bayer dan Syngenta, telah mencari cara untuk membuat kompleks protein dalam tanaman obat-obatan, meskipun membutuhkan proses yang lambat.
Pada saat ini, kebanyakan obat-obatan dan vaksin diproduksi melalui kultur sel dan kultur jaringan. Namun, Mario Pezzotti dari Universitas Verona, yang memimpin studi tentang tembakau yang diterbitkan dalam jurnal BMC Biotechnology, percaya bahwa tembakau tumbuh lebih efisien semenjak tanaman dunia memiliki biaya rendah untuk menghasilkan protein obat.
Berbagai jenis tanaman telah dipelajari oleh sejumlah ilmuwan di seluruh dunia, tetapi tembakau merupakan tanaman yang paling digemari dalam hal riset. "Tembakau adalah tanaman yang fantastis karena mudah mentransformasi genetik dan dengan mudah dapat mempelajari seluruh tanaman dari satu sel," ungkap Pezzotti. Kelompoknya bekerja dan menaruh minat terhadap tembakau raksasa, yaitu Philip Morris, yang mendukung konferensi tanaman berbasis obat di Verona pada bulan Juni.
Pezzotti dan koleganya - yang menerima dana untuk penelitiannya dari Uni Eropa - sekarang berencana untuk megujicobakan tanaman tersebut ke tikus yang memiliki penyakit autoimmune untuk mengetahui responnya.
Selanjutnya, mereka ingin menguji apakah pengulangan dosis kecil dapat membantu mencegah penyakit kencing manis pada orang, ketika diberikan bersamaan dengan senyawa lain yaitu glutamic acid decarboxylase (GAD65), yang juga telah diproduksi di tanaman tembakau.
Diamyd, perusahaan bioteknologi di Swedia sudah menguji secara konvensional vaksin GAD65 terhadap penderita diabetes dalam masa uji coba klinis. Bidang pertanian molekuler belum menghasilkan produk komersial pertama, walaupun Israel Protalix BioTherapeutics telah melakukan uji klinis lanjutan pada enzim untuk pengobatan penyakit Gaucher yang dihasilkan melalui kultur sel wortel. Protalix rencana untuk mengirimkan obatnya untuk persetujuan dari Amerika Serikat dan Israel.
Peneliti Eropa mengatakan telah menghasilkan tembakau yang mengandung senyawa anti-inflamasi (anti-peradangan) yang disebut interleukin-10 (IL-10) yang dapat membantu pasien diabetes tipe 1 yang masih menggantungkan insulin. Sejumlah perusahaan kimia pertanian, termasuk Bayer dan Syngenta, telah mencari cara untuk membuat kompleks protein dalam tanaman obat-obatan, meskipun membutuhkan proses yang lambat.
Pada saat ini, kebanyakan obat-obatan dan vaksin diproduksi melalui kultur sel dan kultur jaringan. Namun, Mario Pezzotti dari Universitas Verona, yang memimpin studi tentang tembakau yang diterbitkan dalam jurnal BMC Biotechnology, percaya bahwa tembakau tumbuh lebih efisien semenjak tanaman dunia memiliki biaya rendah untuk menghasilkan protein obat.
Berbagai jenis tanaman telah dipelajari oleh sejumlah ilmuwan di seluruh dunia, tetapi tembakau merupakan tanaman yang paling digemari dalam hal riset. "Tembakau adalah tanaman yang fantastis karena mudah mentransformasi genetik dan dengan mudah dapat mempelajari seluruh tanaman dari satu sel," ungkap Pezzotti. Kelompoknya bekerja dan menaruh minat terhadap tembakau raksasa, yaitu Philip Morris, yang mendukung konferensi tanaman berbasis obat di Verona pada bulan Juni.
Pezzotti dan koleganya - yang menerima dana untuk penelitiannya dari Uni Eropa - sekarang berencana untuk megujicobakan tanaman tersebut ke tikus yang memiliki penyakit autoimmune untuk mengetahui responnya.
Selanjutnya, mereka ingin menguji apakah pengulangan dosis kecil dapat membantu mencegah penyakit kencing manis pada orang, ketika diberikan bersamaan dengan senyawa lain yaitu glutamic acid decarboxylase (GAD65), yang juga telah diproduksi di tanaman tembakau.
Diamyd, perusahaan bioteknologi di Swedia sudah menguji secara konvensional vaksin GAD65 terhadap penderita diabetes dalam masa uji coba klinis. Bidang pertanian molekuler belum menghasilkan produk komersial pertama, walaupun Israel Protalix BioTherapeutics telah melakukan uji klinis lanjutan pada enzim untuk pengobatan penyakit Gaucher yang dihasilkan melalui kultur sel wortel. Protalix rencana untuk mengirimkan obatnya untuk persetujuan dari Amerika Serikat dan Israel.
Fungsi Population Genetics menjelaskan peran Seleksi Alam dalam Evolusi Neo-Darwinism
Seiring dengan pesatnya kemajuan teknologi di bidang biologi molekuler, aspek-aspek ilmu genetika juga mengalami perkembangan yang sangat pesat. Aspek yang dimaksud masuk ke dalam ranah ilmu genetika yaitu classical genetics, molecular genetics dan population genetics. Quantitative genetics yang membahas secara mendalam berbagai macam sifat kuantitatif seperti tinggi badan, berat badan, IQ, kepekaan terhadap penyakit, dan sebagainya masuk ke dalam ilmu population genetics. Ilmu population genetics pula yang mendukung teori evolusi yang dikemukakan oleh Charles Darwin 150 tahun lalu. Ilmu ini menggunakan berbagai macam pendekatan statistik untuk membuktikan, menjelaskan atau mendeteksi adanya perubahan organisme dalam lingkungan oleh sebab adanya dorongan evolusi (evolutionary force). Dari sinilah lahir istilah Neo-Darwinism.
Dalam Neo-Darwinism, evolusi dideskripsikan sebagai perubahan frekuensi alel yang ada dalam populasi di tempat dan waktu tertentu oleh sebab adanya evolutionary force. Evolutionary force yang dimaksud di sini terdiri dari (1) Mutation, sebagai the building block of evolution, ia cenderung meningkatkan variasi genetis atau frekuensi alel yang menjadi subyek seleksi alam; (2) Natural Selection, terdiri dari directional selection, stabilizing selection dan disruptive selection; (3) random genetic drift, yang cenderung menekan variasi genetis; (4) Non-random mating yang meningkatkan homozigositas fenotip tanpa mempengaruhi frekuensi alel; (5) migration, yang mendorong kesamaan frekensi alel antar populasi yang berbeda.
Sebelum melangkah lebih jauh, alangkah baiknya jika kita mengenal bagaimana cara menghitung frekuensi alel dalam suatu populasi. Misalkan dalam suatu populasi, terdapat 2 alel dalam satu lokus, yaitu A1 dan A2, maka dalam populasi tersebut hanya ada variasi genotip individu sebagai berikut A1A1, A1A2, dan A2A2. Jika dalam populasi tersebut diketahui berjumlah 500 orang dan individu dengan genotip A1A1 = 245, A1A2 = 150 dan A2A2 = 105, maka frekuensi masing-masing alel dalam gene pool, yaitu A1 dan A2 bisa dihitung sebagai berikut :
Frekuensi A1= [(2 x 245) + (1 x 150)] / 1000 = 0,64
Frekuensi A2= [(2 x 105) + (1 x 150)] / 1000 = 0,36
Di sini 1000 artinya dalam gene pool yang terdiri dari 500 individu terdapat 1000 alel sebab masing-masing individu memiliki 2 alel atau diploid. Pada individu A1A1 terdapat dua alel A1, sedangkan dalam individu A1A2 terdapat satu alel A1.
Langkah selanjutnya adalah mengetahui apakah individu dengn alel tertentu memiliki kemampuan adaptasi lebih unggul dibandingkan alel lain yang dinyatakan dengan fitness, kita harus menghitung dulu nilai fecundity dan survival dari keturunan yang dihasilkan oleh individu dengan genotipe tertentu. Fecundity adalah kemampuan organisme untuk mengasilkan keturunan atau dengan kata lain rata-rata keturunan yang dilahirkan oleh organisme dengan genotpe tertentu dalam populasi bersangkutan. Survival adalah kemampuan keturunan tersebut untuk tetap hidup sampai masa reproduksi. Produk antara fecundity dan survival adalah fitness. Kita ambil contoh pada wolf spider betina yang menghasilkan keturunan seperti pada tabel dibawah ini.
Genotipe fecundity Survival fitness relative fitness
A1A1 230 0,0200 4,6 1.00
A1A2 280 0,0150 4,2 0,91
A2A2 190 0,0100 1,9 0,41
Pada tabel di atas tampak bahwa individu homozygote A1 memiliki fitnes paling besar walaupun fecundity nya sedikit lebih rendah daripada heterozygote tapi memiliki survival yang lebih tinggi. Konsep relative fitness lebih sering dipakai dalam population genetics dibandingkan dengan absolute fitness. Dalam relative fitness, individu dengan genotipe tertentu yang memiliki fitness tertinggi dianggap memiliki fitness sebesar 1, sedangkan yang lainnya kurang dari 1 seperti tampak pada kolom terakhir tabel di atas. Dengan kata lain individu dengan kemampuan adaptasi paling tinggi memiliki fitness sebesar 1,00.
Dari penjelasan di atas tampak adanya proses seleksi terhadap individu dengan genotipe tertentu, yang dalam hal ini yaitu seleksi terhadap alel A2. Besarnya seleksi yang dialami oleh individu dengan genotip tertentu dinyatakan dengan bilangan coefficient of selection. Hubungan antara fitness dengan coefficient of selection (s) dapat dinyatakan sebagai berikut :
coefficient of selecion (s) = 1 – fitness (F)
Dari contoh dalam tabel di atas, dapat dihitung coefficient of selection (s) nya, yaitu sebesar 0,59.
Dalam lingkungan yang sesungguhnya, alel tertentu bisa mempengaruhi kemampuan beradaptasi (fitness) individu tidak selalu secara langsung, artinya, fenotip yang dihasilkan oleh genetotip tertentu tidak secara langsung menentukan kemampuan hidupnya, tapi lebih menentukan kemampuan hidup individu tersebut melalui melalui interaksinya dengan lingkungan. Misalkan kemampuannya berkamuflase suatu organisme sangat bergantung pada genotipe yang mengkode warna pigmen dan kondisi lingkungan di mana organisme itu hidup. Semakin baik kemampuan berkamulflase maka semakin tinggi pula ia terhindarkan dari predator, akibatnya, alel yang mengkode sifat terkait lebih banyak diturunkan pada generasi berikut daripada alel lain. Contoh mekanisme seleks seperti ini tampak pada salah satu jenis kupu Beston betularia di Inggris (lihat gambar). Sebelum era industrialisasi di Inggris, banyak pohon masih berwarna terang, sehingga kupu berwarna terang lebih terkamuflase dan terhindarkan dari predator daripada kupu berwarna gelap. Di sini alel pengkode pigmen gelap dominan terhadap alel pengkode pigmen terang. Namun, saat era industrialisasi, dimana banyak sekali polusi udara yang membuat warna kulit pohon menjadi lebih gelap, kupu dengan warna gelap lebih adapted dibandingkan dengan kupu berwarna terang, akibatnya frekuensi alel untuk mengkode pigmen warna gelap lebih banyak atau meningkat.
Seperti yang telah disebutkan di atas, seleksi alam dapat meningkatkan frekuensi alel yang menghasilkan fenotipe dengan fitness tertinggi. Perhitungan mengenai efek seleksi alam ini kita ambil contoh yang sama pada pada tabel di atas, namun kali ini individu heterozygote memiliki relative fitness sama dengan individu homozygote yaitu 1,00 sebagai berikut:
Genotipe frekuensi genotipe P relative fitness kontribusi frekuensi genotipe P’
A1A1 (0,64)2= 0,41 1.00 0,41 0,41/0,92 = 0,44
A1A2 2 (0,36)(0,64)=0,46 1,00 0,46 0,46/0,92 = 0,50
A2A2 (0,36)2 = 0,13 0,41 0,05 0,05/0,92 = 0,06
total = 1 total = 0,92 total = 1
Perhitungan frekuensi P di atas berdasarkan hukum Hardy-Weinberg. Dari perhitungan di atas tampak bahwa total frekuensi alel pada generasi berikut (P’) mengceil sebab adanya seleksi pada alel tertentu, dalam hal ini alel A2 dalam genotip homozygote A2. Dalam generasi berikutnya, frekuensi genotipe A1A1 menjadi 0,44, genotipe A1A2 menjadi 0,50, dan genotipe A2A2 menjadi 0,06. Frekuensi genotipe A2A2 turun dari 0,13 menjadi 0,06, yaitu tinggal separuhnya! Dari perhitungan ini dapat diketahui bahwa frekuensi alel A2 pada generasi berikut menjadi :
(0,06) + (0,5 x 0,50) = 0,31
Yakni mengalami pernurunan sebesar 0,36-0,31 = 0,05 atau sekitar 5%. Jika frekuensi A1 dinyatakan sebagai p dan frekuensi A2 dinyatakan sebagai q, maka perbedaan frekuensi A2 antara generasi parental dan f1 dinyatakan dalam Δq = -0,05. Sedangkan frekuensi alel A1, dengan cara perhitungan yang sama dengan alel A2 mengalami peningkatan sebesar 0,05 atau 5%.
Contoh di atas menggambarkan jika dominasi (dominance) A1 adalah complete dominance, artinya, fenotipe dari heterozygote memiliki sifat yang sama persis dengan homozygote A1 sehingga seleksi alam tidak bisa “mendeteksi” adanya alel A2 dalam keadaan heterozygote. Hal ini tidak selalu benar pada dunia nyata. Sebab kadangkala, ada alel yang tidak menunjukkan sifat demikian dalam hal dominasi, tapi memiliki derajat dominasi sampai nilai tertentu yang dinayatakan dalam level of dominance (h). Alel dengan sifat demikian dikatakan memiliki efek additif (additive effects). Lihat contoh pada tabel berikut ini :
Genotipe frekuensi genotipe P relative fitness kontribusi frekuensi genotipe P’
A1A1 (0,64)2= 0,41 1.00 0,41 0,41/0,83 = 0,49
A1A2 2 (0,36)(0,64)=0,46 0,80 0,37 0,37/0,83 = 0,44
A2A2 (0,36)2 = 0,13 0,41 0,05 0,05/0,83 = 0,06
total = 1 total = 0,83 total = 1
Dengan data di atas, alel A2 mengalami penurunan sebesar 8%, lebih besar daripada tabel di atas. Dari sini tampak bahwa jika level of dominance menurun, maka alel A2 dalam keadaan heterozygote akan “terdeteksi” oleh seleksi alam.
Penejelasan ini hanyalah sepotong dari sekian banyak perhitungan dalam population genetics yang tentu saja tidak bisa diceritakan panjang lebar dalam kesempatan ini. Penjelasan ini belum mencakup penjelasan peran population genetics dalam menjelaskan seleksi alam yang terjadi pada quantitative traits sebagai dasar evolusi organisme yang jauh lebih kompleks.
Hyde, D. 2009. Population Genetics. In: Hyde, D. (Ed), Introduction to Genetics Principles, 1st Edition, (p. 790-811). New York: McGraw-Hill.
Dalam Neo-Darwinism, evolusi dideskripsikan sebagai perubahan frekuensi alel yang ada dalam populasi di tempat dan waktu tertentu oleh sebab adanya evolutionary force. Evolutionary force yang dimaksud di sini terdiri dari (1) Mutation, sebagai the building block of evolution, ia cenderung meningkatkan variasi genetis atau frekuensi alel yang menjadi subyek seleksi alam; (2) Natural Selection, terdiri dari directional selection, stabilizing selection dan disruptive selection; (3) random genetic drift, yang cenderung menekan variasi genetis; (4) Non-random mating yang meningkatkan homozigositas fenotip tanpa mempengaruhi frekuensi alel; (5) migration, yang mendorong kesamaan frekensi alel antar populasi yang berbeda.
Sebelum melangkah lebih jauh, alangkah baiknya jika kita mengenal bagaimana cara menghitung frekuensi alel dalam suatu populasi. Misalkan dalam suatu populasi, terdapat 2 alel dalam satu lokus, yaitu A1 dan A2, maka dalam populasi tersebut hanya ada variasi genotip individu sebagai berikut A1A1, A1A2, dan A2A2. Jika dalam populasi tersebut diketahui berjumlah 500 orang dan individu dengan genotip A1A1 = 245, A1A2 = 150 dan A2A2 = 105, maka frekuensi masing-masing alel dalam gene pool, yaitu A1 dan A2 bisa dihitung sebagai berikut :
Frekuensi A1= [(2 x 245) + (1 x 150)] / 1000 = 0,64
Frekuensi A2= [(2 x 105) + (1 x 150)] / 1000 = 0,36
Di sini 1000 artinya dalam gene pool yang terdiri dari 500 individu terdapat 1000 alel sebab masing-masing individu memiliki 2 alel atau diploid. Pada individu A1A1 terdapat dua alel A1, sedangkan dalam individu A1A2 terdapat satu alel A1.
Langkah selanjutnya adalah mengetahui apakah individu dengn alel tertentu memiliki kemampuan adaptasi lebih unggul dibandingkan alel lain yang dinyatakan dengan fitness, kita harus menghitung dulu nilai fecundity dan survival dari keturunan yang dihasilkan oleh individu dengan genotipe tertentu. Fecundity adalah kemampuan organisme untuk mengasilkan keturunan atau dengan kata lain rata-rata keturunan yang dilahirkan oleh organisme dengan genotpe tertentu dalam populasi bersangkutan. Survival adalah kemampuan keturunan tersebut untuk tetap hidup sampai masa reproduksi. Produk antara fecundity dan survival adalah fitness. Kita ambil contoh pada wolf spider betina yang menghasilkan keturunan seperti pada tabel dibawah ini.
Genotipe fecundity Survival fitness relative fitness
A1A1 230 0,0200 4,6 1.00
A1A2 280 0,0150 4,2 0,91
A2A2 190 0,0100 1,9 0,41
Pada tabel di atas tampak bahwa individu homozygote A1 memiliki fitnes paling besar walaupun fecundity nya sedikit lebih rendah daripada heterozygote tapi memiliki survival yang lebih tinggi. Konsep relative fitness lebih sering dipakai dalam population genetics dibandingkan dengan absolute fitness. Dalam relative fitness, individu dengan genotipe tertentu yang memiliki fitness tertinggi dianggap memiliki fitness sebesar 1, sedangkan yang lainnya kurang dari 1 seperti tampak pada kolom terakhir tabel di atas. Dengan kata lain individu dengan kemampuan adaptasi paling tinggi memiliki fitness sebesar 1,00.
Dari penjelasan di atas tampak adanya proses seleksi terhadap individu dengan genotipe tertentu, yang dalam hal ini yaitu seleksi terhadap alel A2. Besarnya seleksi yang dialami oleh individu dengan genotip tertentu dinyatakan dengan bilangan coefficient of selection. Hubungan antara fitness dengan coefficient of selection (s) dapat dinyatakan sebagai berikut :
coefficient of selecion (s) = 1 – fitness (F)
Dari contoh dalam tabel di atas, dapat dihitung coefficient of selection (s) nya, yaitu sebesar 0,59.
Dalam lingkungan yang sesungguhnya, alel tertentu bisa mempengaruhi kemampuan beradaptasi (fitness) individu tidak selalu secara langsung, artinya, fenotip yang dihasilkan oleh genetotip tertentu tidak secara langsung menentukan kemampuan hidupnya, tapi lebih menentukan kemampuan hidup individu tersebut melalui melalui interaksinya dengan lingkungan. Misalkan kemampuannya berkamuflase suatu organisme sangat bergantung pada genotipe yang mengkode warna pigmen dan kondisi lingkungan di mana organisme itu hidup. Semakin baik kemampuan berkamulflase maka semakin tinggi pula ia terhindarkan dari predator, akibatnya, alel yang mengkode sifat terkait lebih banyak diturunkan pada generasi berikut daripada alel lain. Contoh mekanisme seleks seperti ini tampak pada salah satu jenis kupu Beston betularia di Inggris (lihat gambar). Sebelum era industrialisasi di Inggris, banyak pohon masih berwarna terang, sehingga kupu berwarna terang lebih terkamuflase dan terhindarkan dari predator daripada kupu berwarna gelap. Di sini alel pengkode pigmen gelap dominan terhadap alel pengkode pigmen terang. Namun, saat era industrialisasi, dimana banyak sekali polusi udara yang membuat warna kulit pohon menjadi lebih gelap, kupu dengan warna gelap lebih adapted dibandingkan dengan kupu berwarna terang, akibatnya frekuensi alel untuk mengkode pigmen warna gelap lebih banyak atau meningkat.
Efek Seleksi Alam pada Frekuensi Alel di Generasi Berikut
Seperti yang telah disebutkan di atas, seleksi alam dapat meningkatkan frekuensi alel yang menghasilkan fenotipe dengan fitness tertinggi. Perhitungan mengenai efek seleksi alam ini kita ambil contoh yang sama pada pada tabel di atas, namun kali ini individu heterozygote memiliki relative fitness sama dengan individu homozygote yaitu 1,00 sebagai berikut:
Genotipe frekuensi genotipe P relative fitness kontribusi frekuensi genotipe P’
A1A1 (0,64)2= 0,41 1.00 0,41 0,41/0,92 = 0,44
A1A2 2 (0,36)(0,64)=0,46 1,00 0,46 0,46/0,92 = 0,50
A2A2 (0,36)2 = 0,13 0,41 0,05 0,05/0,92 = 0,06
total = 1 total = 0,92 total = 1
Perhitungan frekuensi P di atas berdasarkan hukum Hardy-Weinberg. Dari perhitungan di atas tampak bahwa total frekuensi alel pada generasi berikut (P’) mengceil sebab adanya seleksi pada alel tertentu, dalam hal ini alel A2 dalam genotip homozygote A2. Dalam generasi berikutnya, frekuensi genotipe A1A1 menjadi 0,44, genotipe A1A2 menjadi 0,50, dan genotipe A2A2 menjadi 0,06. Frekuensi genotipe A2A2 turun dari 0,13 menjadi 0,06, yaitu tinggal separuhnya! Dari perhitungan ini dapat diketahui bahwa frekuensi alel A2 pada generasi berikut menjadi :
(0,06) + (0,5 x 0,50) = 0,31
Yakni mengalami pernurunan sebesar 0,36-0,31 = 0,05 atau sekitar 5%. Jika frekuensi A1 dinyatakan sebagai p dan frekuensi A2 dinyatakan sebagai q, maka perbedaan frekuensi A2 antara generasi parental dan f1 dinyatakan dalam Δq = -0,05. Sedangkan frekuensi alel A1, dengan cara perhitungan yang sama dengan alel A2 mengalami peningkatan sebesar 0,05 atau 5%.
Contoh di atas menggambarkan jika dominasi (dominance) A1 adalah complete dominance, artinya, fenotipe dari heterozygote memiliki sifat yang sama persis dengan homozygote A1 sehingga seleksi alam tidak bisa “mendeteksi” adanya alel A2 dalam keadaan heterozygote. Hal ini tidak selalu benar pada dunia nyata. Sebab kadangkala, ada alel yang tidak menunjukkan sifat demikian dalam hal dominasi, tapi memiliki derajat dominasi sampai nilai tertentu yang dinayatakan dalam level of dominance (h). Alel dengan sifat demikian dikatakan memiliki efek additif (additive effects). Lihat contoh pada tabel berikut ini :
Genotipe frekuensi genotipe P relative fitness kontribusi frekuensi genotipe P’
A1A1 (0,64)2= 0,41 1.00 0,41 0,41/0,83 = 0,49
A1A2 2 (0,36)(0,64)=0,46 0,80 0,37 0,37/0,83 = 0,44
A2A2 (0,36)2 = 0,13 0,41 0,05 0,05/0,83 = 0,06
total = 1 total = 0,83 total = 1
Dengan data di atas, alel A2 mengalami penurunan sebesar 8%, lebih besar daripada tabel di atas. Dari sini tampak bahwa jika level of dominance menurun, maka alel A2 dalam keadaan heterozygote akan “terdeteksi” oleh seleksi alam.
Penejelasan ini hanyalah sepotong dari sekian banyak perhitungan dalam population genetics yang tentu saja tidak bisa diceritakan panjang lebar dalam kesempatan ini. Penjelasan ini belum mencakup penjelasan peran population genetics dalam menjelaskan seleksi alam yang terjadi pada quantitative traits sebagai dasar evolusi organisme yang jauh lebih kompleks.
Referensi :
Hyde, D. 2009. Population Genetics. In: Hyde, D. (Ed), Introduction to Genetics Principles, 1st Edition, (p. 790-811). New York: McGraw-Hill.
Cabang-cabang dalam Ilmu BIOLOGI
Cabang-cabang Ilmu BIOLOGI
1. Mikrologi : ilmu tentang fungi
2.Fikologi : ilmu tentang alga
3.Bryologi : ilmu lumut
4.Ichtiologi : ilmu tentang ikan
5.Karsinologi : ilmu krustasea
6.Mammologi : ilmu tentang mamalia
7.Omitologi : ilmu tentang burung
8.Entomologi : ilmu tentang insekta
9.Paratisologi : ilmu tentang parasit
10.Virologi : ilmu tentang virus
11.Bakteriologi : ilmu tentang bakteri
12.Mikrobiologi : ilmu tentang mikroorganisme
13.Botani : ilmu tentang tumbuhan
14.Zoologi : ilmu tentang hewan
15.Fisiologi : ilmu tentang fungsi jaringan dan organ dalam tubuh
16.Ekologi : ilmu tentang hubungan antara makhluk dengan ling kungan
17.Biokimia : ilmu tentang kimia
18.Molekuler : ilmu tentang interaksi antara molekul biologi
19.Biologi seluler : ilmu tentang interaksi antar pengguna ponsel
20.Protozoologi : ilmu tentang protozoa
21.Nematologi : ilmu tentang nematoda
22.Primatologi : ilmu tentang primate
23.Rodentiologi : ilmu tentang rodentia
24.Mimekologi : ilmu tentang rayap
25.Entomologi : ilmu tentang serangga
Save Our Earth
Jenis jenis polutan:
CO2, CH4, NO,
Sumber polutan:
berasal dr pembakaran bhn bakar minyak , batu bara dan bhn bakar organik lain yg melampaui kemampuan tumbuhan dan laut utk mengabsorbsinya
Proses terjadinya :
Gas gas rumah kaca disebutnya, seperti CO2,gas methane (CH4), sampai uap air (H2O). Yang tersebar di atmosfer ini menyerap energi panas dari sinar infra red yang di pancarkan matahari. Maka terjadilah efek rumah kaca, dimana panas yang diserap tidak bisa dikeluarkan lagi ke angkasa dan terjadilah pemanasan global secara sistematis.
Efek yang ditimbulkanya ;
-Mencairnya es di kutub utara & selatan
-Meningkatnya level permukaan laut
-Perubahan Iklim/cuaca yang semakin ekstrim
-Habisnya Gletser- Sumber Air Bersih Dunia
Upaya / Cara mengatasinya :
Memperlambat semakin bertambahnya gas rumah kaca dengan cara :
-Mencegah karbon dioksida dilepas ke atmosfer
-Mengurangi produksi gas rumah kaca
-Menyelamatkan tumbuhan dan hewan dengan tetap menjaga jalur habitatnya,
-Memelihara pepohonan dan menanam pohon lebih banyak lagi
-Mengurangi pembakaran bahan bakar fosil.
Hujan Asam
Jenis jenis polutan
-sulfur dioksida(SO2)
-nitrogen oksida (NO2)
Sumber polutan:
Berasal dari pembakaran mesin kendaraan serta pembangkit tenaga listrik tenaga diesel dan batu bara.
Proses terjadinya:
Sulfur dioksida dan nitrogen dioksida yang dihasilkan bereaksi di udara membentuk asam. Misalnya, sulfur dioksida bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur trioksida. Sulfur trioksida kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat. Uap air yang telah mengandung asam ini menjadi bagian dari awan yang akhirnya turun ke bumi sebagai hujan asam.
Efek yang ditimbulkan :
-Hujan asam yang larut bersama nutrisi didalam tanah akan menyapu kandungan tersebut sebelum pohon-pohon dapat menggunakannya untuk tumbuh
-Matinya makhluk hidup yang hidup di danau yang kelebihan zat asam.
-Mencemari air di bumi
-dapat mempertinggi resiko terkena kanker kulit karena senyawa sulfat dan nitrat mengalami kontak langsung dengan kulit.
Upaya / Cara mengatasinya
- Bahan Bakar Dengan kandungan Belerang Rendah
- Mengurangi kandungan Belerang sebelum Pembakaran
- Pengendalian Pencemaran Selama Pembakaran
- Mengaplikasikan prinsip 3R (Reuse, Recycle, Reduce)
Penipisan lapisan Ozon
Jenis jenis polutanya :
-Klorofluorokarbon (CFC)
Sumber polutanya
-terdapat pada benda-benda yang di-spray, seperti parfum, obat nyamuk, dan mesin pendingin.
-terdapat pada benda-benda yang di-spray, seperti parfum, obat nyamuk, dan mesin pendingin.
Proses terjadinya:
Ozon mencegah masuknya ultraviolet ke permukaan bumi, karena di atmosfer atas ultraviolet akn bereaksi dengan ozon membentuk O2.
CFC bereaksi dengan ozon, sehingga jumlah ozon di lapisan atmosfer atas tsb berkurang. Akibatnya lebih banyak ultraviolet yang menembus ke permukaan bumi.
CFC bereaksi dengan ozon, sehingga jumlah ozon di lapisan atmosfer atas tsb berkurang. Akibatnya lebih banyak ultraviolet yang menembus ke permukaan bumi.
Efek yang ditimbulkanya :
-Masuknya radiasi ultraviolet-B yang berlebih yang akan berdampak negative pada manusia, hewan, tanaman, dan bahan-bahan bangunan.
-Pada manusia, radiasi UV-B berlebih dapat menimbulkan penyakit kanker kulit, katarak mata
Upaya / cara mengatasinya :
· Melakukan Reboisasi (Penghijauan)
· Mengurangi pemakaian senyawa CFC, contoh : AC (Air Conditioner), Parfum, dan senyawa berbahaya lainnya
· Mengurangi penebangan hutan secara liar
Uutrofikasi
Jenis jenis polutannya:
Pupuk, pestisida, herbisida yang mengandung DDT
Sumber polutanya:
Pupuk, pestisida, herbisida yang mengandung DDT
Proses Terjadinya : penggunaan pupuk, pestisida, herbisida, mencemari hewan air, hewan dan manusia menggunakan air DDT juga meningkatkan zat hara dalam air menyebabkan pertumbuhan enceng gondok/ganggang semakin meningkat dan menguraikannya memerlukan banyak oksigen sehingga menyebabkan kurangnya oksigen.
Efek yang ditimbulkan :
-Berkurangnya jumlah spesies dan keanekaragaman tumbuhan dan hewan
-Anoxia (tidak tersedianya oksigen) yang dapat membunuh ikan dan invertrebata lain
-Keracunan DDT
Upaya / cara mengatasinya:
- Menambah atau meningkatkan oksigen terlarut di dalam air
-Mengurangi penggunaan pupuk, pestisida, herbisida yang mengandung DDT.
Biological Magnification
Jenis Polutannya : Merkuri(Hg)
Jenis Polutannya : Merkuri(Hg)
Sumber Polutannya : Saat pemisahan emas dari bijinya.
Proses Terjadinya : Pada penambangan emas, polusi tanah terjadi akibat penggunaan Hg dalam proses pemisahan emas dari bijinya.
Efek yang Ditimbulkan : Merkuri tergolong sebagai bahan berbahaya dan beracun yang dapat mematikan tumbuhan, organisme tanah, dan menggangu kesehatan manusia.
Upaya / Cara Mengatasinya : mengurangi penambangan emas dan mencari zat lain untuk memisahkan emas dengan bijinya selain merkuri(Hg)
Jadi,, Marilah kita menjaga kelestarian Bumi kita dengan tidak melakukan hal hal diatas. Perpanjanglah umur bumi kita demi kepentingan semua makhluk hidup di bumi. :)
