Langsung ke konten utama

Evolusi Tertangkap Basah: Perubahan Genome Arabidopsis thaliana dan lyrata

loading...
bisnis online
(KeSimpulan) Peneliti Amerika Serikat dan Jerman mengukur seberapa cepat perubahan genome terjadi. Mutasi adalah bahan mentah evolusi. Charles Darwin mengakui bahwa evolusi bergantung pada perbedaan antar individu diwariskan, individu yang lebih baik menyesuaian lingkungan memiliki kesempatan lebih baik untuk mewariskan gen kepada generasi berikutnya. Sebuah spesies hanya bisa berkembang jika perubahan genome melalui mutasi baru dengan varian baru yang terbaik akan selamat dari saringan seleksi.

Kini, para ilmuwan di Max Planck Institute for Developmental Biology di Tübingen, Jerman, dan Indiana University di Bloomington mengukur untuk pertama kalinya secara langsung kecepatan mutasi yang terjadi pada tumbuhan. Temuan mereka memberi pemahaman proses evolusi yang mendasar, misalnya mengapa resistensi terhadap herbisida dapat muncul dalam beberapa tahun. Temuan ini dipublikasikan di jurnal Science, 1 Januari 2010.

"Sementara dampak jangka panjang dari mutasi genome cukup dipahami dengan baik, namun kami tidak tahu seberapa sering mutasi baru muncul di tempat pertama," kata Detlef Weigel, direktur Max Planck Institute. Hal ini untuk membandingkan genome terkait spesies hewan atau tumbuhan. Perbandingan seperti itu, bagaimanapun mengabaikan mutasi yang telah hilang dalam jutaan tahun sejak dua spesies terpisah.

Tim Weigel dan rekannya Michael Lynch dari Indiana University, ingin meneliti bukti dari seleksi evolusi sebelum terjadi. Untuk itu, mereka mengikuti semua perubahan genetik dalam lima baris relatif mustard dari Arabidopsis thaliana yang terjadi selama 30 generasi. Di dalam genome dari generasi terakhir untuk kemudian dicari perbedaannya dengan genome nenek moyang asli.

Kendala yaitu perbandingan terinci dari seluruh genome yang mengungkapkan bahwa selama beberapa tahun hanya sekitar 20 blok DNA (disebut pasangan basa), telah bermutasi di setiap lima baris. "Probabilitas setiap untaian dari perubahan genome dalam satu generasi adalah sekitar 1 dari 140 juta," kata Michael Lynch. Dengan kata lain, setiap benih memiliki rata-rata satu mutasi baru pada masing-masing dari dua salinan genome yang diwariskan dari ibu dan ayah.

Untuk menemukan perubahan pada 120 juta pasangan basa genome Arabidopsis serupa dengan ’menemukan jarum dalam tumpukan jerami’. "Untuk mengintai di mana genome telah berubah hanya mungkin karena metode-metode baru yang memungkinkan kita untuk menyaring seluruh genome dengan presisi tinggi dan dalam waktu singkat," kata Weigel. Namun, upaya itu nampaknya menakutkan. Untuk membedakan secara benar mutasi baru dari deteksi kesalahan, setiap huruf dalam setiap genome harus diperiksa 30 kali.

Jumlah mutasi baru pada setiap individu tanaman tampaknya sangat kecil. Tapi jika seseorang mulai menganggap terjadi dalam genome setiap anggota suatu spesies, menjadi jelas bagaimana genome dalam koleksi hanya 60 juta Arabidopsis tanaman, setiap huruf dalam genome yang berubah rata-rata sekali. Untuk suatu organisme yang menghasilkan ribuan bibit dalam setiap generasi, 60 juta bukan jumlah yang besar.

Terlepas dari kecepatan mutasi baru, studi menunjukkan bahwa tidak semua bagian dari genome yang sama-sama terpengaruh. DNA yang berbeda dengan empat huruf, ada enam kemungkinan perubahan, tetapi hanya satu bertanggung jawab untuk separuh dari semua mutasi yang ditemukan. Selain itu, para ilmuwan sekarang dapat menghitung lebih tepat ketika spesies berpisah. Arabidopsis thaliana dan kerabat terdekat, Arabidopsis lyrata, berbeda dalam sejumlah besar ciri-ciri termasuk ukuran, aroma bunga, atau umur.

Arabidopsis lyrata sering hidup selama bertahun-tahun, sementara tanaman Arabidopsis thaliana biasanya hanya bertahan selama beberapa bulan. Peneliti sebelumnya berasumsi bahwa hanya lima juta tahun berlalu sejak kedua spesies berpisah. Data baru tidak menyarankan bahwa perpisahan telah terjadi 20 juta tahun yang lalu. Argumen serupa dapat mempengaruhi perkiraan ketika pada hewan dan tumbuhan prasejarah pertama kali berpisah.

Pada catatan yang agak positif, hasil tim US-Jerman menunjukkan bahwa pada populasi cukup besar untuk setiap kemungkinan mutasi pada genome haruslah hadir. Dengan demikian, petani dan peternak harus dapat menemukan mutasi sederhana yang memiliki potensi untuk meningkatkan hasil panen atau membuat tanaman dapat mentolerir tanah kering dengan cara yang lebih baik. Menemukan ini di antara semua saudara kandung yang tidak berubah masih tetap merupakan objek yang menantang.

Di sisi lain, temuan-temuan baru dengan mudah menjelaskan mengapa gulma dengan cepat menjadi resisten terhadap herbisida. Dalam populasi besar rumput, beberapa individu mungkin memiliki mutasi pada tempat yang tepat dalam genome mereka untuk membantu mereka tahan terhadap herbisida. "Hal ini secara khusus menjadi masalah karena sering herbisida hanya mempengaruhi fungsi gen atau produk gen individu," kata Weigel. Suatu larutan harus disediakan pada herbisida yang secara bersamaan mengganggu aktivitas beberapa gen.

Lantas bagaimana dengan manusia? Weigel menunjukkan bahwa perubahan dalam genome manusia yang setidaknya sama cepat seperti dalam Arabidopsis. "Jika anda menerapkan temuan kami bagi manusia, maka setiap dari kita akan memiliki perintah dari 60 mutasi baru yang tidak hadir pada orangtua kita," kata Weigel. Mengingat lebih dari 6 milyar manusia di planet Bumi, menunjukkan rata-rata setiap huruf dari genome manusia bermutasi dalam jumlah puluhan orang. "Segala sesuatu yang secara genetik mungkin sedang diuji dalam periode yang sangat pendek," kata Lynch yang menekankan pandangannya sangat berbeda dari yang akrab ditekuni peneliti: bahwa evolusi menyatakan diri hanya setelah ribuan, kalau bukan jutaan tahun.

Stephan Ossowski, Korbinian Schneeberger, José Ingnacio Lucas-Lledó, Norman Warthmann, Richard M. Clark, Ruth G. Shaw, Detlef Weigel and Michael Lynch. The rate and molecular spectrum of spontaneous mutations in Arabidopsis thaliana. Science, January 1, 2010
bisnis online
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian. Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Komentar