PBL Blok 4: Polidaktili Sebagai Salah Satu Kelainan Pewarisan Sifat

Abstrak

Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia dikarenakan orangtua melengkapi anaknya dengan informasi yang terkode dalam gen. Gen adalah unit instruksi untuk menghasikan atau mempengaruhi suatu sifat herediter tertentu. Gregor Mendel dikenal sebagai orang pertama yang memperkenalkan sistem sederhana untuk menganalisis sifat genetik. Lewat percobaan kacang ercis (Pisum sativum), ia mengajukan konsep mengenai segregasi (hukum segregasi/hukum Mendel I) dan hukum pengelompokan bebas (hukum Mendel II). Sayangnya, mutasi gen dapat mengakibatkan kelainan pewarisan sifat. Secara umum kelainan ini dikelompokkan menjadi tiga kategori: gangguan gen tunggal, ganguan multifaktorial, dan abnormalitas kromosom. Gangguan gen tunggal (mendelian) dapat dijelaskan dengan pola pewarisan menurut Mendel (autosomal dominan, autosomal resesif, terkait seks, atau terbatas seks). Polidaktili (kelebihan jumlah jari tangan) merupakan kelainan yang disebabkan oleh gen dominan pada autosom (autosomal dominan). Karena sifatnya yang autosomal dominan, maka kelainan ini tidak dipengaruhi oleh jenis kelamin dan dapat terjadi pada semua lapisan generasi dengan prosetase berkisar antara 50% hingga 100% penderita.

Kata kunci: pewarisan sifat, gen, hukum Mendel, kelainan pewarisan sifat, polidaktili

Abstract

Inheritance of traits in humans because parents complement their children with information which encoded in genes. Genes are units of instruction to generate of influence a particular hereditary trait. Gregor Mendel is known as the first to introduce a simple system for analyzing genetic traits. Through experiments peas (Pisum sativum), he proposed the concept of segregation (the law of segregation/Mendel’s first law) and law of independent assortment (Mendel’s second law). Unfortunately, gene mutations can cause inheritance abnormality. In general, these abnormalities are grouped into three categories: single-gene disorders, multifactorial disorder, and chromosomal abnormalities. Single gene disorders (Mendelian) can be explained by Mendelian inheritance patterns (autosomal dominant, autosomal recessive, sex linked or sex limited). Polidaktili (excess number of fingers) is a disorder caused by an autosomal dominant gene (autosomal dominant). Due to its, an autosomal dominant disorder not influenced by sex and can occur at all levels with prosetase generation ranges from 50% to 100% of patients.

Keywords: inheritance, genes, Mendel's laws, inheritance abnormality, polidaktili

Pendahuluan

Salah satu fakta yang jelas terjadi pada manusia adalah terjadinya penurunan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya dan begitu seterusnya. Misalnya saja seorang ayah yang menurunkan karakter rambut keriting kepada anaknya, atau seorang ibu yang mewariskan mata birunya kepada anaknya. Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia dikarenakan “orantua” melengkapi anaknya dengan informasi yang terkode dalam gen.¹ Akan tetapi perlu disadari bahwa dalam pewarisan sifat, akan muncul variasi-variasi tertentu yang menciptakan keanekaragaman. Tokoh yang berjasa dalam mengembangkan teori pewarisan sifat adalah Gregor Mendel, lewat dua hukum yang telah disusunnya (Hukum Mendel I dan Hukum Mendel II).

Pewarisan sifat yang terkait dengan warna rambut, bentuk hidung, dsb, tidaklah berbahaya. Pewarisan sifat yang berbahaya dan dapat menjadi masalah serius ketika gen-gen yang diwariskan menyebabkan kelainan tertentu yang menimbulkan cacat bahkan kematian. Polidaktili merupakan salah satu kelainan pewarisan sifat atau kelainan gen. Polidaktili membuat seseorang memiliki jumlah jari tangan yang berlebih. Karena sifatnya yang autosomal dominan, maka kelainan ini tidak dipengaruhi oleh jenis kelamin dan dapat terjadi pada semua lapisan generasi dengan prosetase berkisar antara 50% hingga 100% penderita.

Melalui makalah ini, diharapkan mahasiswa Fakultas Kedokteran Ukrida dapat memahami segala hal yang berhubungan dengan gen serta pewarisan sifat, dengan tetap terkait dengan hukum Mendel. Selain itu, diharapkan mahasiswa dapat mengerti serta memahami kelainan-kelainan dalam pewarisan sifat yang salah satunya dapat menyebabkan kelebihan jumlah tangan pada manusia (polidaktili).

Pembahasan

1.      Gen

Kromosom tersusun dari DNA dan protein. DNA sendiri merupakan molekul panjang yang menyimpan informasi genetik. Total informasi genetik yang disimpan dalam DNA suatu sel disebut dengan genom. Genom DNA tersusun atas gen-gen. Dalam tiap gen tiulah terdapat informasi mengenai suatu karakter. Pengertian gen sendiri adalah unit instruksi untuk menghasikan atau mempengaruhi suatu sifat herediter tertentu.²

Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia dikarenakan “orangtua” melengkapi anaknya dengan informasi yang terkode dalam gen.¹ Gen terletak pada suatu ruang yang secara fisik ada pada kromosom, yang disebut dengan lokus.³ Lokus pada kromosom dianalogikan seperti manik-manik yang berjejer lurus pada seuntai benang.

Simbol gen yang menunjukkan karakter resesif biasanya ditulis dengan huruf kecil. Sementara itu, simbol gen yang menunjukkan karakter dominan ditulis dengan huruf besar. Sebagai contohnya, karakter dwarf  (cebol) yang resesif disimbolkan dengan huruf “d”, sedangkan yang normal dominan disimbolkan dengan huruf “D”. ²

 Konsep mengenai gen sendiri selalu berikatan dengan alel. Alel disebut juga sebagai versi alternatif gen yang menjelaskan adanya variasi pada pewarisan suatu sifat. Misalnya, gen A berperan dalam menimbulkan karakter pigmentasi kulit secara normal. Karena suatu hal, gen A mengalami mutasi sehingga tidak mampu menimbulkan pigmentasi (gen A termutasi menjadi a). ²

Apabila dua gen (A dan a) berada pada lokus yang sama dari suatu kromosom dan kromosom homolognya, maka letak pasangan alel tersebut dikatakan bersesuaian. Gen sealel tersebut harus diberi simbol dengan huruf yang sama tetapi dibedakan (satu huruf besar, satu huruf kecil). Bila pengaruh kedua alel untuk menimbulkan suatu karakter sama dominannya, maka ditulis dengan huruf yang sama besar (misal:AA) dan disebut dengan alel identik yang berada dalam keadaan homozigot. Sebaliknya, bila resesif, maka ditulis dengan huruf yang sama kecil (misal:aa). Kemungkinan lain adalah munculnya heterozigot (misal:Aa).²

Salah satu cara untuk memprediksi kemungkinan pewarisan suatu gen dapat dilakukan dengan melihat diagram silsilah yang memperlihatkan hubungan genetik antargenerasi. Dengan diagram silsilah, kita dapat mengindentifikasi apakah gen tersebut dibawa dalam kromosom seks (genosom: X atau Y) atau kromosom non-seks (autosom). Dengan diagram ini juga dapat dilihat apakah gen tersebut bersifat dominan atau resesif dan apakah seseorang dapat menjadi pembawa gen (karier) resesif yang dapat diwariskan ke generasi berikutnya.⁴

2.      Hukum Mendel

Dalam sejarah perkembangan ilmu genetika, Gregor Mendel dikenal sebagai orang pertama yang memperkenalkan sistem sederhana untuk menganalisis sifat genetik suatu jasad hidup.⁵ Gregor Mendel sendiri lahir di Australia tahun 1822, dan kemudian menjadi seorang biarawan. Mendel diberi sebuah kebun kecil dimana dia mengadakan percobaan kacang ercis (Pisum sativum).⁶ Melalui eksperimen tersebut, Mendel kemudian mengajukan konsep mengenai segregasi (hukum segregasi) yang juga dikenal dengan hukum Mendel I (the law of segregation) dan Hukum Mendel II (hukum pengelompokan bebas Mendel).

2.1  Hukum Mendel I (Hukum Segregasi)

Hukum segregasi Mendel menyatakan bahwa anggota pasangan alel akan bersegregasi (terpisah) selama proses pembentukan gamet dan akan menyatu lagi secara acak (distribusi acak) pada saat fertilisasi, sehingga sebagian gamet akan berisi gen ibu asli – lainnya berisi gen ayah asli.^3,6 Hukum Mendel I ini sebenarnya merupakan refleksi dari perilaku kromosom saat pembelahan meiosis pada tahap anafase I.³ Hubungan antara hukum tersebut dan perilaku kromosom tersebut baru dapat dipahami 35 tahun setelah Mendel mempresentasikan hasil-hasil yang diperolehnya.⁶

Hukum Mendel I ini dibuktikan dengan percobaan persilangan monohibrid (persilangan dengan satu tanda beda). Melalui percobaan ini, dihasilkan beberapa kesimpulan, kesimpulan yang pertama: galur murni akan menampilkan sifat-sifat dominan (alel AA) maupun sifat resesif (alel aa). Bila disilangkan, F₁ akan mempunyai kedua macam alel (Aa) tetapi menampakkan sifat dominan (apabila dominan lengkap). Kesimpulan yang kedua mengatakan bahwa individu heterozigot (F₁) menghasilkan gamet-gamet setengahnya mempunyai alel dominan A dan setengahnya lagi mempunyai alel resesif a.⁷

Kesimpulan yang terakhir dari percobaan ini bahwa: dengan rekombinasi antara gamet-gamet secara rambang, populasi F₂ menampilkan sifat-sifat dominan dan resesif dengan perbandingan (nisbah) fenotip 3 dominan (AA atau Aa) : 1 resesif (aa). Sementara perbenadingan genotip yaitu 1 dominan lengkap (AA) : 2 hibrida (Aa) : 1 resesif lengkap (aa).⁷

Gambar 1. Prinsip Segregasi (Hukum Mendel I)⁷

2.2  Hukum Mendel II (Hukum Pengelompokan Bebas)

Hukum Mendel II menyatakan bahwa gen pada berbagai lokus akan bersegresi dengan bebas satu sama lain. Yaitu: jika dua pasang gen atau lebih saling berhadapan, maka setiap pasangan akan berpisah dan bergerak ke dalam gamet dengan bebas, sehingga di dalam gamet-gamet yang terbentuk akan terjadi pemilihan kombinasi gen-gen secara bebas. Syaratnya, gen tersebut tidak berada dalam kromosom yang sama.³ Secara lebih sederhana, hukum Mendel II mengekspresikan konsep bahwa sifat-sifat diwariskan secara bebas.

Hukum ini dibuktikan dengan percobaan persilangan dihibrid (dengan dua atau lebih sifat) yang dapat di kenal, yang kemudian menghasilkan kesimpulan dintaranya: pertama, alel yang mengatur karakter yang berbeda (dua atau lebih sifat) memisah secara bebas ketika terbentuk gamet. Kedua, apabila dua pasang gen yang tidak bertaut terdapat dalam hibrida, perbandingan fenotip pada F₂ adalah 9:3:3:1.⁷

Kesimpulan yang ketiga mengatakan bahwa uji silang dihibrid menghasilnya perbandingan 1:1:1:1. Keempat, makin banyak jumlah gen (pasangan alel) makin banyak jumlah kelas fenotip dan genotip pada F₂. Terakhir, metode garis cabang dalam analisis genetik menyederhanakan penentuan kelas-kelas fenotip dan genotip.⁷

Gambar 2. Prinsip Hukum Mendel II⁷

3.      Kelainan Pewarisan Sifat (Kelainan Genetik)

Kelainan pewarisan sifat atau kelainan genetik (genetic abnormality) merupakan penyimpangan dari sifat umum atau sifat rata-rata manusia. Kelainan genetik ini disebabkan oleh mutasi gen. Mutasi gen merupakan perubahan susunan gen yang umumnya tidak sempurna atau cacat.²

Secara umum gangguan ini dikelompokkan menjadi tiga kategori, gangguan gen tunggal (disebabkan perubahan DNA untuk satu alel), ganguan multifaktorial (perubahan gen dan faktor lingkungan), serta abnormalitas kromosom.⁴ Pada pembahasan kali ini, akan lebih dititik beratkan pada gangguan gen tunggal yang disebabkan perubahan DNA untuk satu alel.

Gangguan gen tunggal (single gene disorders) disebut juga dengan istilah Mendelian, sebagai penghargaan terhadap Gregor Mendel yang pertama kali mengetahui prinsip-prinsip yang mendasari pewarisan gen tunggal. Ironisnya kemaknaan pekerjaan Mendel baru diketahui lama setelah kematiannya, sehingga ia tidak pernah membayangkan bahwa pengamatannya akhirnya terbukti memiliki peran yang sangat besar.⁸

Gangguan pewarisan ini dapat dijelaskan dengan pola pewarisan menurut Mendel (misal, autosomal dominan, autosomal resesif, terkait seks, atau terbatas seks). Dalam pembahasan kali ini akan lebih menitik beratkan pada pewarisan kelainan autosomal dominan dan resesif. Pada pewarisan autosomal dominan, mutasi satu gen dari satu pasang alel menghasilkan gambaran fenotip atau ciri yang berbeda. Sementara itu, pada pewarisan autosomal resesif, suatu gen yang terkena dari satu pasang alel tidak cukup untuk menimbulkan gambaran fenotip ciri tertentu (yakni berbeda dari normal), namun pada heterozigot ciri-ciri ini dapat muncul.⁹ Lebih lanjut materi terkait penurunan autosom dominan dan resesif akan dibahas dibawah ini.

3.1  Pewarisan Autosom Dominan

Seperti yang telah disebutkan diatas, pada pewarisan autosomal dominan, mutasi satu gen dari satu pasang alel menghasilkan gambaran fenotip atau ciri yang berbeda.⁹ Dengan kata lain, hadirnya gen dominan dalam genotip menyebabkan penampakan sifat. Salah satu gangguan autosomal dominan yang ringan adalah polidaktili.⁸ Contoh keadaan autosomal dominan lainnya adalah akondroplasia, buta warna (kuning-biru), sindrom Ehlers-Danlos, Chorea Huntington, sindrom Marfan, dsb.ⁱ

Penurunan autosom dominan memiliki beberapa kriteria. Untuk memudahkan melihat serta mengerti kriteria yang dimaksud, maka mari kita melihat contoh perislangan yang melibatkan gen autosomal dominan dibawah ini:

P

P :        DD                  X         dd        P:         Dd                   X         dd

(homozigot – penderita)     (normal)   (hterozigot – penderita)     (normal)

F1 :      Dd=penderita (100%)             F1:       Dd = penderita (50%); dd = normal (50%)

            (heterozigot)                                        (heterozigot)                (heterozigot)

Dengan melihat contoh persilangan diatas, maka kita bisa menyimpulkan kriteria dari pewarisan autosomal dominan antara lain: paling sedikit satu orangtua harus mempunyai ciri ini (kecuali mutasi baru), perkawinan homozigot-normal menghasilkan semua keturunan yang memiliki ciri tersebut, perkawinan heterozigot-normal mengahasilkan 50% keturunan dengan ciri tersebut, dan sebagain besar individu yang menunjukkan ciri ini akan merupakan heterozigot.ⁱ

Untuk menemukan kriteria lainnya mari kita melihat contoh berikut ini:

Gambar 3. Silsilah Polidaktili

Melalui contoh diatas, maka kita akan mengetahui bahwa dalam pewarisan autosomal dominan, ditemuka kriteria lainnya yaitu: frekuensi munculnya penderita akan sama banyak pada kedua jenis kelamin (laki-laki maupun perempuan) dan diketahui bahwa penurunan autosom dominan akan muncul pada setiap generasi.⁸

3.2  Pewarisan Autosom Resesif

Pada pewarisan autosomal resesif, suatu gen yang terkena dari satu pasang alel tidak cukup untuk menimbulkan gambaran fenotip ciri tertentu (yakni berbeda dari normal), namun pada heterozigot ciri-ciri ini dapat muncul.⁹ Telah diketahui lebih dari 1500 kelainan autosomal resesif.⁸ Contoh keadaan autosomal resesif adalah albino, kondrodistrofi, miotonia, buta warna (total), fenilketonuria, dsb.⁹

 Berikut ini beberapa kriteria pewarisan autosom resesif: frekuensi munculnya ciri ini sama besar pada kedua jenis kelamin dan supaya ciri muncul maka kedua orangtua harus merupakan pembawa (carrier). Apabila dilakuakn proses persilangan, maka akan didapatkan hasil sebagai berikut: jika kedua orangtuanya homozigot resesif, semua ketrunannya akan mempunyai ciri tersebut. Sementara itu, jika kedua orangtua heterozigot kemungkinan keturunan memiliki ciri tersebut mengikuti pola: 25% tidak terpengaruh, 50% sebagai karier (heterozigot), 25% mempunyai ciri tersebut (homozigot).⁹

Gangguan autosomal resesif khusunya yang jarang, menunjukkan peningkatan insiden pada keturunan dari orangtua yang mempunyai pertalian keluarga (ayah dan ibu ada pertalian keluarga). Diperkirakan hampir semua manusia membawa sekurang-kurangnya satu gen autosomal resesif yang rusak, karena itu jika antara keluarga menikah maka ada resiko keduanya membawa satu gen abnormal dari leluhurnya yang sama dan meneruskannya dalam dosis ganda kepada seorang anak.⁸

4.      Kelainan Autosom Dominan: Polidaktili¹⁰

Polidaktili adalah kelainan pada manusia berupa bertambahnya jari tangan atau kaki dari jumlah normal. Kelainan ini disebabkan oleh gen dominan pada autosom. Jika gen dominan polidaktili dilambangkan P maka individu dengan gen homozigot dominan (PP) dan heterozigot (Pp) akan menderita polidaktili. Sementara itu, individu dengan gen homozigot resesif (pp) akan bersifat normal.

  

 Gambar 3. Polidaktili, Salah Satu Kelainan Autosom Dominan

5.      Pembahasan Kasus

Pada PBL kali ini, kasus yang diterima adalah sebagai berikut: seorang ibu melahirkan bayi dengan jumlah jari tangan yang berlebih (12 buah). Dokter melihat ternyata jumlah jari tangan ibu normal, sedangkan ayah memiliki jumlah jari tagan yang berlebih (12 buah).

Kelainan yang menyebabkan jumlah jari tangan berlebih seperti pada kasus diatas disebut dengan polidaktili. Bedasarkan pada materi yang telah dibahas diatas, polidaktili merupakan kelainan pewarisan sifat (kelainan gen) yang disebabkan oleh gen dominan pada autosom (autosomal dominan).

Penurunan autosom dominan memiliki beberapa kriteria. Mari kita melihat satu persatu kriteria yang ada untuk membuktikan bahwa polidaktili yang diderita bayi merupakan kelainan yang diturunkan dari generasi sebelumnya (dalam hal ini ayah). Kriteria yang pertama mengatakan bahwa paling sedikit satu orangtua harus mempunyai ciri ini (polidaktili), dari kasus dapat kita temukan bahwa ayah menderita polidaktili.

Kriteria berikutnya dapat dibuktikan melalui persilangan berikut ini: Jika gen dominan polidaktili dilambangkan P maka individu dengan gen homozigot dominan (PP) dan heterozigot (Pp) akan menderita polidaktili. Sementara itu, individu dengan gen homozigot resesif (pp) akan bersifat normal.

Pemisalan pertama (ayah memiliki gen homozigot – ibu normal)

P          :                      PP                    X                     pp       

      (polidaktili)                            (normal)     

F1        :                                               Pp

 (100% polidaktili)

Bayi yang dilahirkan semuanya akan menderita polidaktili

Pemisalan kedua (ayah memiliki gen heterozigot – ibu normal)

P          :                      Pp                    X                     pp       

      (polidaktili)                            (normal)     

F1        :                       Pp                    ;                       pp       

(50% polidaktili)                     (50% normal)

Bayi yang dilahirkan memiliki peluang 50% untuk menderita polidaktili, dan bayi yang dilahirkan oleh si ibu ternyata menderita polidaktili.

Terakhir, kriteria penurunan autosom dominan adalah: bahwa ciri tersebut akan muncul pada setiap generasi. Karena itulah, tidak menutup kemungkinan bahwa bayi yang dilahirkan ibu akan menderita polidaktili. Jadi, kelebihan jari tangan (polidaktili) yang diderita bayi merupakan kelainan yang diturunkan oleh ayahnya.

Kesimpulan

Kelainan yang menyebabkan jumlah jari tangan berlebih disebut dengan polidaktili. Polidaktili merupakan kelainan pewarisan sifat (kelainan gen) yang disebabkan oleh gen dominan pada autosom (autosomal dominan). Pewarisan autosomal dominan memiliki kriteria bahwa paling sedikit satu orangtua harus mempunyai ciri ini (kecuali mutasi baru).

Kriteria lainnya adalah: perkawinan homozigot-normal menghasilkan semua keturunan yang memiliki ciri tersebut, perkawinan heterozigot-normal mengahasilkan 50% keturunan dengan ciri tersebut, sebagain besar individu yang menunjukkan ciri ini akan merupakan heterozigot, frekuensi munculnya penderita akan sama banyak pada kedua jenis kelamin (laki-laki maupun perempuan), dan diketahui bahwa penurunan autosom dominan akan muncul pada setiap generasi.

Bedasarkan kasus diatas dan kariteria yang telah disebutkan sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan bahwa kelebihan jari tangan (polidaktili) yang diderita bayi merupakan kelainan yang diturunkan oleh ayahnya. Dengan demikian maka hipotesis yang ada dapat dibenarkan.

Daftar Pustaka

1.      Saefudin. Genetika. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. 2007.

2.      Aryulina D, Muslim C, Manaf S, Winarni EW. Biologi SMA dan MA untuk kelas XII. Jakarta: Esis; 2009.

3.      Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004.h.58-61.

4.      James J, Baker C, Swain H. Prinsip-prinsip sains untuk keperawatan. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2011.h.95-7.

5.      Yuwono T. Biologi molekular. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2010.h.41-2.

6.      Fried GH, Hademenos GJ. Schaum’s outlines: Biologi. Edisi 2. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2011.h.105-8.

7.      Yunus R, Haryanto B, Abdi C. Teori Darwin dalam pandangan sains dan Islam. Jakarta: Penerbit Prestasi; 2006.h.71-3.

8.      Hull D, Johnston DI. Dasar-dasar pediatri. Edisi 3. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2008.h.19-21.

9.      Benson RC, Pernoll ML. Buku saku obstetri & ginekologi. Edisi 9. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.64-5.

10.  Firmansyah R, Hendrawan AM, Riandi MU. Mudah dan aktif belajar biologi. Bandung: PT Setia Purna Inves;2007.h.108.