KROMOSOM KELAMIN

BAB II

KROMOSOM KELAMIN

Penentu ekspresi kelamin adalah gen. macam krmosom kelamin yang telah dilaporkan adalah X,Y (pada XY) dan Z,W (pada ZW). Pengkajian berbagai hal mengenai kromosom kelamin bukan bertujuan untuk menyatakan bahwa yang menetukan ekspresi kelamin adalah kromosom kelamin tetapi yang bertanggung jawab atas munculnya fenotip kelamin apapun adalah gen yang terletak pada autosom, pada kromosom kelamin ataupun pada keduanya.

Sejarah penemuan kromosom kelamin

Pada tahun 1981 ahli bioogi Jerman Henking menemukan bahwa suatu struktur inti tertentu dapat ditemukan selama spermatogenesis serangga tertentu. Separuh sperma menerima struktur ini sedangkan yang separuhnya lagi tidak. Henking mengidentifikasinya sebagai “X-body” dan menyatakan sperma dipilah atas dasar ada tidaknya “X-body”. Pada tahun 1902 C.E McClung mengitkan X-body dengan determinasi kelamin tetapi secara salah menyatakannya spesifik untuk individu kelamin jantan. Pada abad ke-20 E.B Wilson menyatakan bahwa X-Body yang dilaporkan Henking adalah kromosom kelamin atau kromosom X. E.B Wilson menyatakan lebih lanjut bahwa XX akan menjadi individu betina dan XY akan menjadi individu jantan.

Evolusi Kromosom Kelamin

        Evolusi kromosom kelamin berawal dari keadaan tanpa kromosm kelamin menuju ke kondisi ada kromosom kelamin yang terungkap pada berbagai takson makhluk hidup.

a)        Evolusi kromosom kelamin X dan Y pemula

Asal mula evolusi kromosomkelamin primitif dimulai dari pemisahan kedua fungsi kelamin pada individu terpisah (dioceus) dari individu kelamin tergabung (coseksual). Keadaan kelamin tergabung ini banyak diketahui terdapat pada tumbuhan, avertebrata, dan spesies ikan.

Transisi sederhan adari keadaan kelamin tergabung menjadi kelamin terpisah sempurna ini adalah melalui keadaan mutasi pada dua lokus. Salah satu lokus adalah f  yang mengontrol fungsi betina sedangkan lokus lainnya adalah m yang mengontrol fungsi jantan. Daya seleksi memunculkan keadaan transisi evolusioner berupa tahap gynodiocy (Polimorfisme untuk individu jantan steril ataupun individu kelamin tergabung). Mekanisme mutasi pada dua lokus diikuti oleh proses seleksi dan pengurangan rekombinasi yang akan memunculkan kromosom proto X dan kromosom proto Y. Setelah terbentuknya kromosom tersebut masih ada proses seleksi lebih lanjut terkait seleksi alel yang mrnguntungkan individu jantan tetapi merugikan individu betina dan mengarah pada diferensiasi genetic.

b)        Erosi Kromosom Y

            Setelah terbentuknya kromosom proto Y mengalami proses evolusi spesifik yang disebut sebagai erosi kromosom. Erosi kromosom proto Y terjadi melalui pola-pola yang hingga sekarang masih bersifat hipotesis. Dikenal dua pola erosi evolusioner kromosom proto Y yang utama. Pola erosi kromosom pertama adalah yang melibatkan “Muller’s Ratchet”. Pola kedua berupa fiksasi mutan-mutan tepaut Y yang merugikan melalui “hitchhiking” dengan mutasi-mutasi yang menguntungkan secara selektif pada kromosom proto Y. “Muller’s Ratchet” bersangkut paut dengan hilangnya kelompok kromosom yang membawahi mutan-mutan merugikan dalam jumlah yang paling kecil, dari suatu populasi terbatas akibat “genetic drift”. Peristiwa tersebut mengakibatkan peningkatan progresif jumlah rata-rata alela-alela merugikan per individu.

Evolusi Determinasi Kelamin X/A dan Sistem Kromosom Kelamin XO

            Sistem determinasi kelamin yang didasarkan pada keseimbangan X/A dtemukan pada Drosophila, C.elegans, dan Rumex mungkin ditemukan juga pada burung. Sebagaimana yang dikemukakan Westergaard, terlihat bahwa sistem keseimbangan X/A berevolusi dari sistem krmosom Y penentu kelamin jantan.

            Pada dasarnya data komparatif tentang hubungan evolusioner antara sistem kromosom kelamin dan pola determinasi kelamin pada berbagai kelompok, masih belum cukup menghsilkan suatu rekontruksi sejarah evolusi sistem determinasi kelamin X/A. dalam hubungan ini, erbedaan antara takson-takson besar berkenaan dengan pola determinasi kelamin, tampaknya lebih merupakan suatu produk kecelakaan historis, yang memperlihatkan tipe-tipe mutan yang terjadi di tahap-tahap awal evolusi mekanisme-mekanisme tersebut pada berbagai kelompok, daripada merupakan hasil dari aneka ragam tekanan selektif.

            Diduga pula bahwa ekspresi f^f dibutuhkan untuk perkembangan kelamin betina dan tidak adanya produk f^f – misalnya karena kehadiran suatu alela f sterilitas betina yang dominan – mengarah kepada perkembangan parsial atau lengkap kelamin jantan. Perkembangan parsial jantan merupakan perkembangan keadaan kelamin tergabung kea rah kelamin jantan, sesuai dengan perluasan scenario yang semula didiskusikan untuk evolusi kromosom proto X dan proto Y. Oleh karena itu, pembentukan suatu kromosom proto Y yang membawa f^f dan m^F berakibat munculnya individu-individu jantan parsial (pada tingkat fenotif). Kenyataan tentang evolusi determinasi kelamin X/A yang berasl dari sistem determinasi kelamin X/Y dapat dilihat pada marga Rumex. Di kalangan marga Rumex  kedua sistem determinasi kelamin itu ditemukan pada beberapa spesies.

KEBAKAAN YANG TERPAUT KELAMIN

            Kebakaan yang terpaut kelamin dikontrol oleh gen-gen yang terpaut pada kromosom kelamin (Gardner dkk., 1991). Jelaslah kajian tentang kebakaan yang terpaut kelamin, sama sekali bukan bermaksud menyatakan bahwa macam kebakaan ini mempengaruhi ekspresi kelamin.

Penemuan Morgan Tentang Pautan Kelamin Pada Drosophila

            Temuan pertama tentang kebakaan yang terpaut kelamin adalah pada Drosophila, sebagaimana yang dilaporkan T.H. Morgan pada tahun 1910, dan gen terkait dengan kebakaan yang terpaut kelamin itu terletak pada kromosom kelamin X, tepatnya pada lokus. Atas dasar kenyataan bahwa individu jantan hanya memiliki satu kromosom X dan sebuah kromosom Y yang tidak memiliki sebagian besar gen pada kromosom X, dinyatakan bahwa alela mata putih tersebut pada individu jantan tergolong hemizigot (Gardner dkk.,1991) oleh karena itu alela tersebut diekspresikan.

Pola-pola Kebakaan dari Gen-gen yang Terpaut Kelamin

            Sebagian besar gen yang terpaut kelamin pada hewan-hewan jantan heterogamete terletak pada kromosom X (Gardner dkk.,1991). Dikatakan lebih lanjut, namun demikian beberaqpa hewan dapat memiliki sejumlah kecil gen pada kromosom Y yang menghasilkan efek-efek fenotif. Informasi yang baru dikemukakan ini hanya berlaku untuk kelompok makhluk hidup yang mempunyai kromosom kelamin XX-XY. Di kalangan makhluk hidup yang mempunyai kromosom kelamin ZZ-ZW, juga dijumpai kebakaan genetic yang terpaut kromosom kelamin (Stansfield, 1983).

            Pewarisan sifat-sifat (fenotif) yang terpaut kromosom kelamin X mengikuti suatu pola khas, yaitu crisscross pattern of inheritance (Stansfield, 1983; Gardner dkk.,1991). Crisscross pattern of inheritance adalah pola pewarisan menyilang. Dalam hal ini suatu sifat fenotif yang ada pada induk betina diwariskan dan terekspresi pada turunan jantan (Rothwell, 1983); dan yang ada pada induk jantan diwariskan (tidak terekspresikan) melalui turunan betina keturunan jantan F₂ dan diekspresikan (Gardner dkk, 1991). Sifat-sifat yang terpaut kromosom kelamin X yang memiliki pola pewarisan demikian lebih mudah dipahami pada sifat-sifat yang dikontrol oleh gen-gen resesif.

            Pewarisan dan ekspresi sifat-sifat yang terpaut kromosom kelamin X pada individu betina mengikuti pola yang sama, sebagaimana sifat-sifat yang dikontrol oleh alela-alela yang terdapat pada autosom. Fenotif-fenotif resesif sifat yang terpaut kromosom kelamin X induk betina hanya tampak pada keadaan homozigot. Pada manusia sifat-sifat (resesif) yang terpaut kromosom kelamin X pada laki-laki diwariskan secara crisscross. Sifat-sifat tersebut tidak dapat langsung diwariskan kepada anak laki-laki seperti halnya pada D.melanogaster. Pewarisan sifat-sifat (resesif) terpaut kromosom kelamin X pada perempuan diwariskan seperti hlnya pada D.melanogaster. Di lain pihak sifat-sifat yang terpaut kromosom kelamin Y selalu hanya diwariskan dari ayah dan terekspresi pada semua anak laki-laki (Stansfield, 1983; Gardner dkk., 1991) tidak seperti halnya pada D.melanogaster; sebagaimana diketahui alela penentu kelamin jantan manusia terdapat pada kromosom kelamin Y.

Gen-gen yang Terpaut Kelamin Pada Drosophila melanogaster

Di kalangan D.melanogaster, gen-gen yang terpaut kromosom kelamin X antara lain (ditunjukkan dalam bentuk mutan) yellow, white, vermilion, miniature, rudimentary (Ayala dkk., 1984); masih banyak gen-gen terpaut kromosom kelamin X pada D.melanogaster yang sudah dilaporkan.

Gen yang Terpaut Kromosom Kelamin Z Pada Unggas

 Pola pewarisan terpaut kelamin ZZ-WZ (misalnya pada burung) pada dasarnya sama dengan yang ditemukan di lingkungan mammalia, terkecuali yang bersifat hemizigot adalah individu betina, bukan individu jantan (Maxson dkk., 1985).

Sifat-sifat yang Terpaut Kromosom Kelamin X Pada Manusia

Sebagaimana yang telah ditemukan gen Tfm mengendalikan pembentukan suatu protein pengikat testosterone. Sebaliknya, pria yang memiliki gen Tfm mengidap sindrom testicular feminization. Pada sindrom itu sel-sel embrio sama sekali tidak peka terhadap efek maskulinisasi dari testosterone. Berkenaan dengan sindrom testicular feminization tersebut, pada dasarnya informasi dari Maxson, dkk.,(1985) tidak berbeda. Dikemukakan bahwa pada pengidap sindrom itu, produksi antigen H-Y berlangsung normal, serta terjadi pula degenerasi saluran Muller seperti biasanya.

Pada manusia sudah ditemukan lebih dari 200 sifat yang dinyatakan sebagai terpaut kromosom kelamin X (Gardner, dkk., 1991); sifat-sifat itu antara lain: atrofi optic (degenerasi syaraf mata), glaucoma juvenile (penebalan bola mata), myiopia (rabun dekat), defective iris, epidermal cyst, distichiasis (double eyelashes), white occipital lack of hair, mitral stenosis (abnormalitas katup mitral jantung) dan beberapa bentuk keterbelakangan mental.

Pada manusia identifikasi sifat-sifat yang terpaut kelamin didasarkan pada telaah silsilah. Beberapa kriteria untuk identifikasi sifat-sifat yang terpaut kromosom kelamin X atas dasar telaah sisilah akan dikemukakan lebih lanjut (Gardner, dkk., 1991).

1.    Sifat tersebut lebih sering ditemukan pada laki-laki disbanding pada perempuan.

2.    Sifat tersebut diwariskan dari seorang pria yang memiliki sifat itu (penderita) kepada separuh cucu laki-laki melalui anak perempuannya.

3.    Suatu alela yang terpaut X tidak pernah diwariskan langsung dari ayah kepada anak laki-laki.

4.    Semua wanita pemilik sifat tersebut (penderita) mempunyai seorang ayah yang juga pemilik sifat itu (penderita) serta seorang ibu carrier atau juga yang merupakan pemilik sifat itu (penderita).

Contoh-contoh cacat bawaan resesif yang sangat merugikan terpaut kromosom kelamin X pada manusia antara lain (Gardner, dkk., 1991):

1.    Lesch-Nyhan Syndrome (Congenital Hyperuricemia);

2.    Duchene-type Muscular Dystrophy,

3.    Hunter Syndrome

Pada penderita Lesch-Nyhan Syndrome, produksi asam urat berlebih. Para penderita ini mengalami defisiensi HPRT (Hypoxanthine-Guanine Phosphoribosyl Transferase), yang berperan pada biosintesis nukleotida.

Pada Duchene Type Muscular Distrophy, janin berkelamin jantan dapat diidentifikasi melalui studi kromosom (Gardner, dkk., 1991). Cacat itu biasanya diidap pria sebelum umur belasan tahun, yang ditandai dengan kemunduran otot yang berkembang cepat selama awal umur belasan tahun.

Cacat Hunter Syndrome ditandai dengan keterbelakangan mental, tampang kasar, hirsutism (abnormal hairiness), serta suatu tampilan wajah khas yang meliputi tulang hidung lebar, serta lidah menjulur panjang. Gejala-gejal itu muncul pada awal masa kana-kanak.

Gen-gen yang Terdapat Pada Kromosom Kelamin Y Manusia

            Sebagaimana sifat-sifa yang terpaut kromosom kelamin X, terdeteksi sifat-sifat yang dikontrol oleh gen-gen holandrik, juga dilakukan atas dasar telaah silsilah. Seperti yang telah disebutkan sifat-sifat pada manusia yang dikontrol oleh gen-gen holandrik selalu dan hanya diwariskan dari seorang ayah kepada semua anak laki-laki.

            Beberapa gen holandrik pada manusia yang sudah dilaporkan antara lain (Suryo, 1989) h (hypertrichosis), hg (hystrixgravier) dan wt (untuk jari-jari berselaput). Ada pula gen-gen holandrik lain pada manusia yang sudah ditemukan adalah H.Y (Rothwell, 1983;Gardner, dkk., 1991) dan TDF (Gardner,dkk., 1991). Gen h (resesif) menyebabkan hypertrichosis  yaitu tumbuhnya rambut di bagian tertentu di tepi daun telinga (Suryo, 1989). Dinyatakan bahwa ada telaah silsilah yang memperlihatkan hypertrichosis memiliki latar belakang genetik autosomal. Gen hg (resesif) menyebabkan pertumbuhan rambut panjang dan kaku di permukaan tubuh (Suryo, 1989) sehingga menyerupai duri landak. Gen wt (resesif) menyebabkan tumbuhnya kulit di antara jari-jari (terutama jari kaki). Tangan atau kaki orang tersebut mirip dengan kaki katak atau burung air (Suryo, 1989).

            Gen H-Y terletak pada lengan pendek dari kromosom kelamin Y (Gardner, dkk., 1991). Gen H-Y adalah suatu gen histocompatibilitas. Gen H-Y ini bertanggung jawab terhadap penentu/pengenal antigen (antigenic determiners) pada jaringan individu jantan (Rothwell, 1983). Selain gen-gen yang terpaut kromosom kelamin Y pada manusia yang telah dikemukakan, dpat ditambahkan bahwa gen dominan pengendali sexreversed trait sudah dilaporkan juga (Bab 1) terpaut pada kromosom kelamin Y (Ayala, dkk., 1984) tepatnya di bagian ujung; sebagaimana yang telah dikemukakan, gen dominan itu dinyatakan juga bertanggung jawab langsung atas perkembangan gonade embrional menjadi sebuah testis.

 SIFAT-SIFAT YANG TERPENGARUH KELAMIN

            Sifat-sifat yang terpengaruh kelamin bukan merupakan bagiandari kebakaan yang terpaut kelamin. Gen-gen yang mengontrol sifat-sifat yang terpengaruh kelamin dapat terletak pada autosom atupun pada bagian homolog dari kromosom kelamin (Stansfield, 1983). Akan tetapi Maxson, dkk., (1985) menyatakan bahwa gen-gen yang terpengaruh kelamin terdapat hanya pada autosom. Dalam hal ini dinyatakan lebih lanjut, bahwa ekspresi dominan atau resesif oleh alela dari lokus-lokus yang terpengaruh kelamin berubah pada individu jantan dan betina, terutama berkaitan dengan perbedaan lingkungan internal yang disebabkan oleh hormon-hormon kelamin.

            Berkena dengan sifat yang terpengaruh kelamin, ada sumber yang menyebutnya sebagai dominansi yang dipengaruhi kelamin (Gardner, dkk., 1991). Dalam hal ini dinyatakan bahwa dominansi alela-alela pada keadaan heterozigot dapat berbeda pada kedua kelamin. Dinyatakan pula bahwa gen-gen yang terkait dengan dominansi yang dipengaruhi kelamin terletak pada autosom, dan bukan pada kromosom kelamin;namun demikian pada penjelasan lanjutan, terlihat bahwa yang dimaksud dengan “bukan pada kromosom kelamin”, adalah “bukan pada bagian nonhomolog dari kromosom kelamin”.

SIFAT-SIFAT YANG TERBATAS KELAMIN

            Sifat-sifat yang terbatas kelamin tidak sama dengan sifat-sifat yang terpengaruh kelamin, dan bukan merupakan bagian dari kebakaan yang terpaut kelamin. Sifat-sifat yang terbatas kelamin bersangkut-paut dengan ekspresi gen yang berbeda pada tiap kelamin. Berkenaan dengan sifat-sifat yang terbatas kelamin tersebut, ada sumber yang menyatakan bahwa beberapa gen autosomal hanya berekspresi pada salah satu kelamin (Stanfield, 1983). Contoh sifat yang terbatas kelamin misalnya kemampuan produksi susu yang hanya dijumpai pada sapi betina, pada hal gen untuk produksi susu juga terdapat pada sapi jantan (Stansfield, 1983;Gardner dkk., 1991).

Rasio Kelamin (Kajian Pada Manusia)

            Oleh karena ekspresi kelamin pada manusia ditentukan gen pada kromosom Y, dan karena pria menghasilkan gamet-gamet pembawa kromosom X dan pembawa kromosom Y dalam jumlah yang hampir sama, maka atas dasar hokum pemisahan Mendel kedua kelamin seharusnya memperlihatkan proporsi 1:1 (maxson dkk., 1985). Akan tetapi pada manusia rasio kelamin berbeda-beda pada berbagai kelompok umur. Dalam hubungan ini dinyatakan bahwa rasio kelamin primer (di saat konsepsi) sekitar 1,60 (jantan):1,00 (betina).