Nah semua jawaban dari pertanyaan diatas ada di dalam ilmu SITOGENETIKA. Meski terdengar rumit, sebenarnya sitogenetika adalah ilmu yang sangat menarik dan penting untuk dipahami, bahkan oleh orang awam.
Apa Itu Sitogenetika?
Pendekatan sitogenetika molekuler telah memberikan kontribusi besar dalam memahami struktur, fungsi, dan evolusi genom tanaman. Dengan semakin terjangkaunya teknologi sekuensing generasi berikutnya (NGS), jumlah spesies tanaman yang genomnya berhasil diurutkan terus meningkat pesat. Data genom ini memungkinkan pembuatan oligo-probe spesifik untuk kromosom, yaitu alat penting untuk membandingkan genom berbagai spesies tanaman secara detail.
Kolaborasi antara metode molekuler dan sitogenetika kini semakin erat. Misalnya, metode baru memungkinkan pengamatan lokasi fisik DNA dalam sel dengan tetap mempertahankan struktur tiga dimensinya. Ditambah lagi, imunositokimia, teknik untuk melokalisasi protein dalam sel, membantu memperluas pemahaman kita tentang struktur dan fungsi sel secara keseluruhan.
Inovasi terbaru, seperti metode pencitraan berbasis CRISPR, membuka peluang untuk mempelajari dinamika kromatin secara langsung di dalam sel hidup (in vivo). Teknologi ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana kromatin, struktur pembungkus DNA, berperan dalam fungsi dan regulasi genom tanaman.
Penelitian sitogenetika membantu menjelaskan bagaimana genom tanaman berkembang dari waktu ke waktu. Ini melibatkan analisis perubahan ukuran genom, jumlah dan bentuk kromosom, komposisi DNA berulang, serta tingkat poliploidi (jumlah set kromosom dalam sel). Teknik-teknik modern seperti FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) memungkinkan identifikasi spesifik pada kromosom, yang sangat berguna dalam mempelajari evolusi tanaman, baik yang memiliki jumlah kromosom tunggal (diploid) maupun yang memiliki banyak set kromosom (poliploid).
Secara keseluruhan, sitogenetika modern menjadi jembatan penting antara genetika, biologi molekuler, dan genomik, memberikan pemahaman mendalam tentang biologi sel dan evolusi tanaman (1).
Mengapa Sitogenetika Penting?
Ilmu pengetahuan Sitogenetika
memiliki banyak peran penting dalam berbagai bidang, dimana jika kamu
mengetahui ilmu ini kamu akan mudah untuk memahami tentang kejadian-kejadian
alam seperti manusia seribu wajah (sindrom drown) atau tanaman yang bisa di
tanaman dilahan yang tidak subur.
Berikut peran
ilmu sitogenetika di dalam kehidupan :
1. Memahami kelainan genetik
Studi sitogenetik yang dilakukan pada 14.402 kasus kelainan kromosom selama 31 tahun di sebuah lembaga di Korea memperoleh gambaran mengenai jenis dan frekuensi kelainan kromosom yang terjadi. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan dan penurunan kasus secara bertahap, adanya kelainan pada kromosom autosomal yang paling banyak pada kasus sindrom down (848 kasus), dan kelainan kromosom seks pada kasus sindrom turner (527 kasus). Berdasarkan temuan ini, penelitian ini diharapkan dapat menjadi pedoman dalam melakukan studi dan merancang perawatan untuk kelainan bawaan. pada penelitian ini juga menggunakan metode FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) dimana Metode ini berhasil mendeteksi sindrom khusus yang melibatkan hilangnya bagian kecil kromosom pada 23% kasus dan membantu mengidentifikasi kromosom tidak normal pada 21% kasus.Selain pendekatan sitogenetik konvensional, metode FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) juga dianggap penting untuk melengkapi diagnosis dan penelitian kelainan kromosom (2).
2. Pemuliaan Tanaman dan Hewan
Dalam dunia medis, sitogenetika digunakan untuk mempelajari kelainan kromosom yang bisa menyebabkan penyakit genetik, seperti sindrom Down, sindrom Turner, atau kanker tertentu. Dengan memahami struktur kromosom yang bermasalah, dokter dapat mendiagnosis dan mencari pengobatan yang tepat.
Sitogenetika memiliki peran penting dalam pemuliaan tanaman karena memungkinkan manipulasi kromosom untuk menciptakan variasi genetik baru, sekaligus mengintegrasikan teknik molekuler canggih. Pendekatan ini membantu meningkatkan sifat-sifat tanaman seperti ketahanan terhadap penyakit, kualitas hasil panen, dan produktivitas, sehingga mampu menjawab berbagai tantangan dalam dunia pemuliaan tanaman modern.
Contoh kasus pada tanaman pisang yang merupakan tanaman buah penting yang dibudidayakan di daerah tropis dan subtropis, baik untuk konsumsi lokal maupun ekspor. Salah satu hambatan utama dalam pengembangan varietas baru pisang adalah sterilitas tanaman, yang membuat pemuliaan konvensional sulit dilakukan. Sasaran pemuliaan meliputi peningkatan kualitas buah, produktivitas, ketahanan terhadap penyakit, toleransi terhadap stres lingkungan, dan pengayaan senyawa bermanfaat. Teknologi berbasis kultur jaringan menjadi solusi pelengkap untuk mengatasi keterbatasan hibridisasi seksual yang meliputi teknik Penyelamatan embrio, Variasi somaklonal, Transfer gen (3).
3. Evolusi dan Konservasi
Sitogenetika membantu ilmuwan memahami bagaimana spesies berevolusi. Dengan mempelajari perubahan kromosom dari waktu ke waktu, kita dapat melacak hubungan antara spesies yang berbeda dan bagaimana mereka beradaptasi terhadap lingkungan. Dalam konservasi, ini membantu dalam melindungi spesies yang terancam punah.
Penelitian sitogenetik tentang mempelajari hubungan genetik empat varietas pisang yang dibudidayakan di India Selatan, yaitu Grand Naine, Nendran, Poovan, dan Red Banana memperlihatkan variasi genetik di antara varietas tersebut. Hasil analisis menunjukkan bahwa Grand Naine dan Nendran memiliki variasi genetik sebesar 0,89 nukleotida, sementara Poovan memiliki variasi 0,94 nukleotida, dan Red Banana memiliki variasi tertinggi sebesar 0,97 nukleotida. Penelitian ini membantu menjelaskan jalur migrasi pisang dan pusat keragaman genetiknya. Sebagian besar pisang yang dibudidayakan saat ini merupakan hasil kombinasi genom A dan B yang diwariskan dari nenek moyangnya, Musa acuminata dan Musa balbisiana, yang berasal dari persilangan alami. Temuan ini memberikan wawasan baru tentang keanekaragaman dan evolusi pisang, yang penting untuk pengembangan varietas unggul di masa depan (4)
Bagaimana Sitogenetika Dipelajari?
Ilmu sitogenetika memanfaatkan berbagai teknik untuk mempelajari kromosom. Salah satu teknik yang umum digunakan adalah karyotyping, yaitu proses menata dan memeriksa kromosom di bawah mikroskop. Karyotyping memungkinkan ilmuwan melihat apakah ada kelainan pada jumlah atau struktur kromosom.
Teknik lain yang lebih canggih adalah fluorescence in situ hybridization (FISH), di mana ilmuwan menggunakan penanda fluoresen untuk mendeteksi gen atau bagian kromosom tertentu. Teknik ini sangat membantu dalam mendeteksi mutasi genetik kecil yang mungkin tidak terlihat dengan karyotyping biasa.
Hubungan Sitogenetika dan Evolusi
Salah satu aspek menarik dari sitogenetika adalah perannya dalam memahami evolusi. Perubahan pada kromosom, baik dalam jumlah maupun strukturnya, dapat memicu munculnya spesies baru. Misalnya, pada beberapa tumbuhan, penggandaan jumlah kromosom (poliploidi) sering terjadi dan memainkan peran penting dalam menciptakan spesies baru yang lebih adaptif.
Dalam evolusi hewan, perubahan kecil pada kromosom dapat memengaruhi kemampuan spesies untuk bertahan hidup di lingkungan tertentu. Dengan mempelajari kromosom makhluk hidup, kita dapat memahami sejarah evolusi mereka, serta bagaimana mereka beradaptasi terhadap perubahan lingkungan.
Kontribusi terbesar sitogenetika adalah pemahamannya tentang evolusi. Teori evolusi menyatakan bahwa spesies berubah seiring waktu melalui proses seleksi alam. Sitogenetika membantu menjelaskan bagaimana perubahan ini terjadi di tingkat genetik.
- Mutasi Genetik: Mutasi adalah perubahan dalam urutan DNA yang dapat menghasilkan variasi dalam sifat-sifat suatu organisme. Beberapa mutasi dapat memberikan keuntungan adaptif, sementara yang lain mungkin tidak berpengaruh sama sekali atau bahkan merugikan. Sitogenetika memungkinkan ilmuwan untuk mempelajari jenis-jenis mutasi ini dan dampaknya terhadap evolusi.
- Pewarisan Sifat: Melalui studi tentang pewarisan sifat, sitogenetika menjelaskan bagaimana sifat-sifat tertentu diturunkan dari orang tua ke anak-anaknya. Proses ini penting untuk memahami bagaimana spesies baru dapat muncul dari nenek moyang bersama melalui akumulasi perubahan genetik seiring waktu.
- Variasi Genetik: Variasi genetik dalam populasi adalah kunci untuk evolusi. Sitogenetika membantu mengidentifikasi variasi ini dan memahami perannya dalam adaptasi spesies terhadap lingkungan mereka.
Penutup
Sitogenetika adalah ilmu yang menghubungkan gen, pewarisan sifat, dan evolusi. Meski terlihat kompleks, bidang ini memiliki banyak manfaat praktis dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari kesehatan, pertanian, hingga pelestarian lingkungan. Dengan memahami dasar-dasarnya, kita tidak hanya belajar tentang kehidupan makhluk hidup, tetapi juga menghargai betapa luar biasanya mekanisme yang bekerja di baliknya.
Jadi, mulai sekarang, jika kamu mendengar tentang kromosom atau gen, ingatlah bahwa sitogenetika adalah ilmu yang menjembatani semua itu. Siapa tahu, suatu hari nanti kamu akan tertarik untuk mendalaminya lebih jauh!
(1) Borowska-Zuchowska, N., Senderowicz, M., Trunova, D., & Kolano, B. (2022). Tracing the Evolution of the Angiosperm Genome from the Cytogenetic Point of View. Plants, 11. https://doi.org/10.3390/plants11060784.
(2) Yang, Y., Hwang, H., Yang, E., Kim, Y., & Kim, D. (2005). Cytogenetic study in 14,402 patients referred for suspected congenital disorders in Korea: YUMC 31 years experience from 1974 to 2004 years. Obstetrics & gynecology science, 48, 1883-1896.
(3) Sipen, P., Chubo, J., King, P., Huat, O., & Davey, M. (2011). Genetic Improvement of Banana Using Conventional and In Vitro Technologies. Journal of Crop Improvement, 25, 697 - 727. https://doi.org/10.1080/15427528.2011.603406.
(4) Vignesh, H., & Rani, H. (2012). Analysis of Genetic Variation among Different Banana Cultivars. Asian Journal of Science and Applied Technology. https://doi.org/10.51983/ajsat-2012.1.1.675.
Posting Komentar
Posting Komentar