Tautan dan pindah silang adalah dua konsep yang berkaitan dengan struktur dan fungsi DNA. Tautan adalah fenomena di mana dua atau lebih gen berada pada kromosom yang sama dan diwariskan bersama-sama. Pindah silang adalah proses di mana fragmen DNA dipertukarkan antara kromosom homolog saat meiosis, menghasilkan variasi genetik pada sel-sel gamet. Artikel ini akan membahas lebih lanjut tentang tautan dan pindah silang, termasuk definisi, contoh, mekanisme, dan dampaknya terhadap evolusi.
Definisi Tautan dan Pindah Silang
Tautan adalah hubungan antara dua atau lebih gen yang terletak pada kromosom yang sama. Gen yang terkait disebut gen taut atau alel taut. Gen taut cenderung diwariskan bersama-sama sebagai satu unit, sehingga frekuensi rekombinasi antara mereka rendah. Frekuensi rekombinasi adalah proporsi individu yang memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tua mereka. Semakin dekat jarak antara dua gen pada kromosom, semakin tinggi kemungkinan mereka terkait.
Pindah silang adalah pertukaran materi genetik antara kromosom homolog (kromosom yang memiliki ukuran, bentuk, dan urutan gen yang sama) saat meiosis. Meiosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel-sel gamet (sel kelamin) dengan jumlah kromosom setengah dari sel induk. Pindah silang terjadi pada tahap prophase I meiosis, ketika kromosom homolog berpasangan dan membentuk struktur yang disebut bivalen.
Di dalam bivalen, terdapat titik-titik kontak antara kromatid non-saudara (salah satu dari dua untai DNA yang membentuk kromosom) yang disebut chiasma. Di chiasma inilah fragmen DNA dipertukarkan secara acak, menghasilkan kombinasi gen baru pada kromatid.
Contoh Tautan dan Pindah Silang
Salah satu contoh tautan adalah warna bunga dan bentuk biji pada tanaman ercis (Pisum sativum). Gen untuk warna bunga (B) dan bentuk biji (D) terletak pada kromosom 1. Alel dominan B menyebabkan warna bunga ungu, sedangkan alel resesif b menyebabkan warna bunga putih. Alel dominan D menyebabkan bentuk biji bulat, sedangkan alel resesif d menyebabkan bentuk biji keriput.
Jika kita menyilangkan tanaman ercis dengan genotipe BBDD (bunga ungu dan biji bulat) dengan tanaman ercis dengan genotipe bbdd (bunga putih dan biji keriput), maka kita akan mendapatkan keturunan dengan genotipe BbDd (bunga ungu dan biji bulat). Ini disebut generasi F1. Jika kita menyilangkan dua individu F1, maka kita akan mendapatkan generasi F2 dengan empat fenotipe berbeda: bunga ungu dan biji bulat (9/16), bunga ungu dan biji keriput (3/16), bunga putih dan biji bulat (3/16), dan bunga putih dan biji keriput (1/16). Ini menunjukkan bahwa ada rekombinasi antara gen B dan D, tetapi frekuensinya rendah karena jarak antara mereka kecil.
Salah satu contoh pindah silang adalah warna mata dan panjang sayap pada lalat buah (Drosophila melanogaster). Gen untuk warna mata (E) dan panjang sayap (V) terletak pada kromosom X. Alel dominan E menyebabkan warna mata merah, sedangkan alel resesif e menyebabkan warna mata putih. Alel dominan V menyebabkan panjang sayap normal, sedangkan alel resesif v menyebabkan panjang sayap pendek.
Jika kita menyilangkan lalat buah betina dengan genotipe EEVV (mata merah dan sayap normal) dengan lalat buah jantan dengan genotipe eevv (mata putih dan sayap pendek), maka kita akan mendapatkan keturunan betina dengan genotipe EeVv (mata merah dan sayap normal) dan keturunan jantan dengan genotipe eevv (mata putih dan sayap pendek). Ini disebut generasi F1. Jika kita menyilangkan lalat buah betina F1 dengan lalat buah jantan F1, maka kita akan mendapatkan generasi F2 dengan empat fenotipe berbeda: mata merah dan sayap normal (9/16), mata merah dan sayap pendek (3/16), mata putih dan sayap normal (3/16), dan mata putih dan sayap pendek (1/16). Ini menunjukkan bahwa ada rekombinasi antara gen E dan V, tetapi frekuensinya tinggi karena jarak antara mereka besar.
Mekanisme Tautan dan Pindah Silang
Tautan dan pindah silang terjadi karena adanya interaksi antara molekul DNA pada kromosom. Tautan dipengaruhi oleh jarak fisik antara dua gen pada kromosom, yang dapat diukur dengan satuan sentiMorgan (cM). Satu cM setara dengan 1% kemungkinan rekombinasi antara dua gen. Jarak antara dua gen dapat ditentukan dengan menggunakan peta tautan, yang merupakan representasi grafis dari lokasi relatif gen pada kromosom. Peta tautan dibuat dengan menggunakan data dari persilangan uji, yaitu persilangan antara individu heterozigot untuk dua atau lebih gen dengan individu homozigot resesif untuk gen-gen tersebut. Dengan menghitung frekuensi rekombinasi antara dua gen, kita dapat mengetahui jarak antara mereka pada peta tautan.
Pindah silang dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti jenis kelamin, usia, suhu, radiasi, dan mutagen. Pindah silang melibatkan pemutusan dan penyambungan kembali untai DNA oleh enzim-enzim spesifik. Enzim yang bertanggung jawab atas pemutusan DNA adalah endonuklease, yang dapat memotong untai DNA pada tempat-tempat tertentu.
Enzim yang bertanggung jawab atas penyambungan DNA adalah ligase, yang dapat menyatukan kembali ujung-ujung untai DNA yang terpotong. Proses pindah silang dapat dibagi menjadi empat tahap: sinapsis, pembentukan chiasma, pemutusan dan pertukaran DNA, dan resolusi. Sinapsis adalah tahap di mana kromosom homolog berpasangan secara rapat. Pembentukan chiasma adalah tahap di mana titik-titik kontak antara kromatid non-saudara terbentuk. Pemutusan dan pertukaran DNA adalah tahap di mana fragmen DNA dipertukarkan antara kromatid non-saudara. Resolusi adalah tahap di mana kromosom homolog berpisah dan membawa kombinasi gen baru.
Dampak Tautan dan Pindah Silang terhadap Evolusi
Tautan dan pindah silang memiliki dampak yang signifikan terhadap evolusi, karena mereka mempengaruhi variasi genetik dalam populasi. Variasi genetik adalah perbedaan-perbedaan dalam sifat-sifat yang ditentukan oleh gen-gen pada individu dalam populasi. Variasi genetik merupakan bahan baku untuk seleksi alam, yaitu proses di mana individu dengan sifat-sifat yang lebih sesuai dengan lingkungan cenderung bertahan hidup dan bereproduksi lebih banyak daripada individu dengan sifat-sifat yang kurang sesuai. Tautan dapat mengurangi variasi genetik dalam populasi, karena ia menghambat rekombinasi antara gen-gen yang terkait. Gen-gen yang terkait cenderung berada dalam satu blok atau haplotipe, yang merupakan kombinasi spesifik dari alel-alel pada satu kromosom. Haplotipe dapat diwariskan sebagai satu unit
Haplotipe dapat diwariskan sebagai satu unit, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya variasi genetik antara individu. Namun, tautan tidak bersifat permanen, karena ia dapat diputuskan oleh pindah silang. Pindah silang dapat meningkatkan variasi genetik dalam populasi, karena ia menciptakan kombinasi gen baru yang tidak ada pada orang tua. Pindah silang juga dapat memisahkan gen-gen yang berpengaruh terhadap sifat-sifat penting, seperti ketahanan terhadap penyakit atau adaptasi terhadap lingkungan. Dengan demikian, pindah silang dapat memfasilitasi evolusi dengan memungkinkan seleksi alam untuk beroperasi pada gen-gen individual, bukan pada haplotipe.
Kesimpulan
Tautan dan pindah silang adalah dua konsep yang saling berhubungan dan berpengaruh terhadap struktur dan fungsi DNA. Tautan adalah fenomena di mana dua atau lebih gen berada pada kromosom yang sama dan diwariskan bersama-sama. Pindah silang adalah proses di mana fragmen DNA dipertukarkan antara kromosom homolog saat meiosis, menghasilkan variasi genetik pada sel-sel gamet. Tautan dan pindah silang memiliki dampak yang signifikan terhadap evolusi, karena mereka mempengaruhi variasi genetik dalam populasi. Tautan dapat mengurangi variasi genetik dengan menghambat rekombinasi antara gen-gen yang terkait, sedangkan pindah silang dapat meningkatkan variasi genetik dengan menciptakan kombinasi gen baru yang tidak ada pada orang tua. Tautan dan pindah silang merupakan mekanisme penting yang menjaga keragaman hayati dan adaptasi makhluk hidup.