Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
54Reproduksi Seksual
Nyanyian katak pada bulan Mei, bunga ceri pada bulan April, lenguhan musim gugur seekor rusa jantan, bunga matahari yang memalingkan wajahnya yang padat kepada lebah: di seluruh dunia yang hidup, energi yang amat besar dibelanjakan untuk satu proyek — generasi berikutnya. Tahun-tahun sebelumnya mengumpulkan kepingannya (Bab 23, Bab 31); tahun ini merangkainya menjadi satu teori, lalu mengajukan pertanyaan yang lebih tajam: mengapa harus dua induk?
54.1 Satu mekanisme di seluruh dunia yang hidup
Definisi 54.1 (Gamet)
Sel kelamin pada Definisi 23.1 menyandang nama umum gamet: gamet jantan (sel sperma pada hewan, sel butir serbuk sari pada tumbuhan berbunga) dan gamet betina (sel telur, di dalam ovarium atau bakal biji). Gamet adalah sel tunggal (Bab 29), dan masing-masingnya separuh permulaan: kalau sendirian, sebuah gamet mati; kalau bergabung, dua gamet membuat satu kehidupan.
Proposisi 54.2 (Intinya yang tak berubah)
Di mana pun reproduksi seksual berjalan — ikan atau pohon cemara, siput atau manusia — intinya tidak berubah:
- dua induk menghasilkan gamet, jantan dan betina;
- pembuahan: satu gamet jantan bergabung dengan satu gamet betina, membentuk satu sel baru yang tunggal — yaitu sel telur yang terbuahi, atau zigot;
- zigotnya membelah lalu membelah lagi (Proposisi 29.7), membangun sebuah individu baru yang membawa sesuatu dari kedua induknya (Catatan 23.3).
Di sekeliling inti ini, segala hal lainnya adalah ragam: di mana gametnya bertemu, berapa banyak, siapa yang merawat anaknya.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 54.3 (Ragamnya, yang dikelompokkan)
Kumpulan lama itu terarsipkan dengan rapi di bawah intinya. Pembuahan luar melawan pembuahan dalam (Proposisi 23.6): tempat pertemuannya. Ovipar melawan vivipar (Definisi 23.4): pemondokan zigotnya. Jutaan telur ikan kod melawan anak tunggal gajah (Proposisi 23.7): pembukuan jumlahnya. Penyerbukan oleh lebah atau angin (Definisi 31.3): layanan perjalanan gamet jantannya. Satu mekanisme, sebuah katalog setelan.
Catatan 54.4 (Tumbuhan menjalankan inti yang sama)
Letakkan Bab 31 di samping Bab 23 dan kecocokannya persis: benang sari dan putiknya menghasilkan gametnya, buluh serbuk sarinya adalah lorong pembuahan dalamnya, bijinya memondokkan embrio tumbuhannya berikut bekalnya (Definisi 9.1). Hanya perkembangbiakan vegetatif (Definisi 24.5) yang berdiri terpisah — satu induk, tanpa gamet, salinan yang persis: pertentangan yang membuat pertanyaan pada bagian berikutnya menjadi tajam.
54.2 Mengapa dua induk?
Proposisi 54.5 (Reproduksi seksual mengocok)
Salinan stroberi lewat geragihnya (Catatan 24.9) memperlihatkan apa yang dihasilkan satu induk: keseragaman. Dua induk menghasilkan yang sebaliknya. Karena setiap zigot memadukan satu gamet dari tiap induknya — dan, seperti akan ditunjukkan sebuah bab berikutnya, tidak ada dua gamet bahkan dari satu induk yang membawa warisan yang benar-benar sama — reproduksi seksual membagikan kepada tiap anaknya sebuah paduan yang baru. Saudara kandung berbeda; tidak ada dua kecambah dari satu polong yang cocok; keragaman di dalam setiap spesies (Catatan 30.4) sebagian besar adalah hasil kocokan ini.
Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎
Contoh 54.6 (Dua taruhan kebun buahnya)
Kebun buah pada Catatan 24.9 memainkan kedua permainannya dengan sadar. Sambungan dan stek: satu induk, salinan yang persis dari pohon yang istimewa — dan satu kelemahan yang dibagi bersama, sehingga sebuah penyakit hawar yang menumbangkan satu dapat menumbangkan semuanya. Biji: dua induk, tiap kecambahnya sebuah paduan yang baru — kebanyakan biasa saja, sebagian lebih buruk, satu yang langka lebih baik daripada kedua induknya, dan tidak ada dua yang serupa untuk disapu sebuah penyakit hawar. Menyalin menabung masa kini; mengocok menjelajahi masa depan.
Catatan 54.7 (Keragaman adalah cadangan spesiesnya)
Mengapa kocokannya berarti melampaui kebun buahnya: Proposisi 30.5 memperlihatkan jaring yang menyerap guncangan lewat keragaman spesiesnya; di dalam satu spesies, keragaman individunya memainkan peran yang sama. Ketika kondisinya berbalik — sebuah penyakit baru, sebuah musim dingin yang lebih keras — sebuah spesies yang beragam lebih mungkin memegang seseorang yang cocok dengan syarat yang baru. Apa yang disiratkannya bagi sejarah kehidupan akan dinyatakan dengan terang oleh Bab 68; di sini catatlah saja bahwa reproduksi seksual adalah yang menjaga cadangannya tetap terisi.
54.3 Membaca reproduksi spesies apa pun
Metode 54.8 (Berkas reproduksinya)
Untuk spesies apa pun, susunlah:
- gametnya: siapa menghasilkan yang mana, di mana;
- pertemuannya: pembuahan luar atau dalam, dan layanan perjalanannya (air, perkawinan, penyerbuk, angin);
- pemondokannya: telur dikeluarkan atau anak dikandung; dengan bekal apa;
- jumlah dan perawatannya: kedudukannya pada garis siasat (Proposisi 23.7);
- musimnya: kapan, dan diatur waktunya oleh apa — pertanyaan bab berikutnya.
Contoh 54.9 (Dua berkas berdampingan)
Ikan duri (Latihan 23.10): gamet yang dikeluarkan ke dalam air, pembuahan luar, telur di dalam sebuah sarang yang dibangun, berlusin-lusin, dijaga oleh ayahnya, pada musim semi. Pohon ceri: gamet di dalam bunganya, pembuahan dalam menuruni buluh serbuk sarinya, embrio yang dipondokkan di dalam biji di dalam buahnya, ribuan, yang dibekali lalu ditinggalkan kepada layanan pengantaran burungnya (Latihan 39.12), yang diatur waktunya pada bulan April. Bentuk yang sama, spesies apa pun: berkasnya adalah teorinya yang sedang dipakai.
54.4 Latihan
Latihan 54.1 ★
Definisikan gamet dan zigot, lalu sebutkan kedua gametnya bagi hewan dan bagi tumbuhan berbunga.
Solusi
Solusi Latihan 54.1.
Gamet adalah sel kelamin — jantan atau betina; zigot adalah satu sel baru yang dibentuk penggabungannya. Hewan: sel sperma dan sel telur. Tumbuhan berbunga: sel jantan butir serbuk sarinya dan sel telur bakal bijinya.
Latihan 54.2 ★
Nyatakan intinya yang tak berubah dalam tiga langkah.
Latihan 54.3 ★
Arsipkan di bawah intinya: pembuahan luar/dalam, ovipar/vivipar, jutaan/anak tunggal — tiap pasangannya meragamkan apa?
Solusi
Solusi Latihan 54.3.
Tempat gametnya bertemu; pemondokan anak yang sedang tumbuh; lalu siasat jumlah-dan-perawatannya. Semuanya adalah setelan di sekeliling inti yang sama.
Latihan 54.4 ★
Pasangkan bagian tumbuhannya dengan peran hewannya: benang sari, putik, buluh serbuk sari, biji.
Solusi
Solusi Latihan 54.4.
Benang sari: pabrik gamet jantannya. Putik (beserta bakal bijinya): pabrik gamet betinanya. Buluh serbuk sari: lorong pembuahan dalamnya. Biji: embrio yang dipondokkan beserta bekalnya — bungkusan ovipar milik tumbuhannya.
Latihan 54.5 ★
Apa yang dihasilkan reproduksi satu induk yang tidak pernah dihasilkan reproduksi dua induk — dan sebaliknya?
Solusi
Solusi Latihan 54.5.
Satu induk menghasilkan salinan yang persis — keseragaman yang tidak pernah dapat diberikan kocokannya; dua induk menghasilkan paduan yang baru setiap kali — keragaman yang tidak pernah dapat diberikan penyalinannya.
Latihan 54.6 ★
Mengapa saudara kandung berbeda, menurut Proposisi 54.5?
Latihan 54.7 ★★
Jelaskan kedua taruhan kebun buahnya, dan kapan masing-masingnya merupakan taruhan yang tepat.
Solusi
Solusi Latihan 54.7.
Menyalin (sambungan, stek) menabung sebuah keunggulan yang sudah terbukti — tepat ketika keragaman masa kini persis yang diinginkan; harganya adalah kelemahan yang dibagi bersama. Mengocok (biji) menjelajahi paduan yang baru — tepat ketika perbaikan atau asuransi yang diinginkan; harganya adalah bahwa kebanyakan bagiannya biasa saja.
Latihan 54.8 ★★
Susunlah Metode 54.8 untuk katak (semua kepingannya ada pada Contoh 23.2 dan Contoh 8.7).
Solusi
Solusi Latihan 54.8.
Gametnya: telur dari betinanya, sperma dari jantannya, yang dikeluarkan di dalam kolamnya. Pertemuannya: pembuahan luar di dalam air, dengan nyanyian para jantannya yang mengumpulkan kolamnya. Pemondokannya: telur di dalam agar-agar, dengan bekal yang kecil. Jumlah dan perawatannya: ribuan, tanpa dirawat. Musimnya: musim semi — paduan suara bulan Mei.
Latihan 54.9 ★★
Susunlah berkasnya untuk jombang — dengan satu peringatan: banyak jombang sesungguhnya menghasilkan biji tanpa pembuahan, sehingga mengklon lewat biji. Catatan mana yang menjadi ganjil, dan apa yang diajarkan keganjilan itu tentang berkas?
Solusi
Solusi Latihan 54.9.
Catatan pertemuannya runtuh — sama sekali tidak ada pembuahan — namun catatan pemondokan, jumlah dan musimnya terbaca seperti biasa: biji berjambul dalam jumlah ribuan, pada musim panas. Keganjilannya mengajarkan bahwa berkasnya adalah sebuah daftar periksa, bukan sebuah anggapan: isilah ia dari bukti, dan sebuah “biji” tidak selalu menjamin adanya kocokan. (Jombang yang mengklon lewat biji memperoleh taruhan penyalinan dengan sebuah layanan penyebaran — kedua dunia sekaligus.)
Latihan 54.10 ★★
Sebuah kebun anggur menumbuhkan satu jenis anggur termasyhur lewat stek selama dua abad; sebuah hama tiba yang justru menyukai jenis itu. Ceritakan kembali Contoh 54.6 sebagai kisah kebun anggur ini.
Solusi
Solusi Latihan 54.10.
Dua abad stek membuat kebun anggurnya menjadi satu susunan yang dibagi bersama — keunggulan yang ditabung, kelemahan yang dibagi bersama. Hama yang menyukai susunan itu mendapati setiap pohon anggurnya sama sesuai dengan seleranya: tanpa individu yang beragam, tanpa cadangan, taruhan penyalinannya ditagih pada meja yang paling buruk. Penyelamatnya, secara kesejarahan seperti pada latihannya, adalah taruhan yang lain: menyilangkan masuk galur yang tahan — yaitu kocokannya.
Latihan 54.11 ★★
“Sebuah gamet adalah separuh permulaan.” Belalah frasa itu dua kali: dari langkah 2 intinya, dan dari kocokannya.
Solusi
Solusi Latihan 54.11.
Dari intinya: sebuah gamet yang sendirian mati — hanya pembuahan, yang menggabungkan dua, yang membuat zigot yang hidup lalu membelah. Dari kocokannya: tiap gamet hanya membawa separuh milik satu induknya dari sebuah paduan yang belum ada sampai penggabungannya membagikannya.
Latihan 54.12 ★★★
Mengapa sebuah spesies yang dapat melakukan keduanya — stroberi, dengan geragih dan biji — mungkin mempertahankan keduanya? Berikan kepada tiap caranya layanannya, dengan memakai Catatan 39.8 dan Catatan 54.7.
Solusi
Solusi Latihan 54.12.
Geragihnya adalah layanan jarak pendek yang pasti: salinan yang persis yang menduduki tanah baik di sebelahnya dengan rapat — tanaman tahun ini yang sudah terbukti, yang ditabung. Bijinya adalah layanan jarak jauh yang menjelajah: paduan yang terkocok, yang ditebarkan jauh, yang mengisi cadangan spesiesnya bagi kondisi yang berubah di tempat lain. Mempertahankan keduanya membeli masa kini dan masa depan sekaligus.
54.5 Soal: Program Pemuliaan
Soal 54.1
Soal akhir pekan — setahun perjalanan seorang pemulia tanaman, yang dijalankan atas teorinya
Seorang pemulia menginginkan sebuah apel baru: renyah seperti jenis A, tahan penyakit hawar seperti jenis B. Perkakasnya persis perkakas bab ini.
Bagian I — Persilangannya.
- Ia mengambil serbuk sari dari benang sari A dengan sebuah kuas lalu menyentuhkannya pada putik B, kemudian membungkus bunganya agar terhindar dari lebah. Sebutkan peran tiap langkahnya di dalam intinya — dan mengapa bungkusnya berarti (Metode 31.8 memakai kuas yang sama).
- Apa yang tumbuh di dalam buah B sesudah kunjungannya, dan dua warisan apa yang dipadukan tiap bijinya?
- Ia menyemai tiga ratus biji. Mengapa ia mengharapkan tiga ratus pohon yang berbeda, menurut Proposisi 54.5?
- Kebanyakan kecambahnya akan biasa saja, beberapa lebih buruk daripada kedua induknya, barangkali satu tepat sasaran. Contoh yang mana pada bab ini yang persis meramalkan sebaran itu?
Bagian II — Memaku pemenangnya.
- Tahun kedelapan: satu pohon berbuah apel yang renyah dan tahan penyakit hawar. Kalau ia menyemai bijinya, apa yang terjadi pada paduan yang berharga itu — dan mengapa?
- Sebagai gantinya ia melipatgandakan pemenangnya lewat penyambungan — reproduksi yang mana itu, dan apa yang dijaminnya?
- Seluruh kebun buahnya di masa depan akan berupa salinan satu pohon itu. Sebutkan risiko yang sudah diterimanya, dan frasa bab ini untuknya.
- Ajukanlah asuransi yang baku: apa lagi yang harus dipertahankan kebun buahnya, dan mengapa siasatnya menggemakan Catatan 54.7?
Bagian III — Teorinya, yang diaudit.
- Programnya memakai kedua taruhan kebun buahnya secara berurutan. Sebutkan tahap mana memakai yang mana, dan apa yang dibeli masing-masingnya baginya.
- Seorang kolega memuliakan ikan duri dengan cara yang sama — memilih induknya, membesarkan anaknya yang terkocok, mempertahankan yang terbaik. Daftarkan catatan berkas (Metode 54.8) tempat praktik ikannya berbeda dari praktik apelnya, dan langkah inti tempat keduanya tidak mungkin berbeda.
- Pemulianya berkata: “seks mengusulkan, seleksi memutuskan — aku hanya memilih di antara yang dibagikan kocokannya.” Hubungkanlah semboyannya dengan cadangan keragaman pada Catatan 54.7.
- Satu kalimat untuk menutup: programnya membutuhkan reproduksi seksual untuk apa, dan membutuhkan perkembangbiakan vegetatif untuk apa?
Solusi
Solusi Soal 54.1.
1. Kuasnya berperan sebagai penyerbuk: membawa gamet jantan dari A ke putik B — yaitu langkah pertemuannya. Bungkusnya menolak lebah sehingga tidak ada serbuk sari nyasar yang menambahkan induk ketiga: pengendalian atas persilangannya — semangat uji yang adil di tingkat bunga.
2. Biji — tiap bijinya sebuah embrio dari salah satu sel telur B yang dibuahi salah satu sel serbuk sari A: warisan A dan B yang dipadukan.
3. Karena tiap bijinya adalah pembagian kocokan yang berbeda: gamet yang berbeda pada kedua sisinya, sehingga ada tiga ratus paduan kerenyahan, ketahanan dan segala hal lainnya yang berbeda.
4. Kedua taruhan kebun buahnya (Contoh 54.6): kebanyakan kecambahnya biasa saja, sebagian lebih buruk, satu yang langka lebih baik — sebaran kocokan yang sudah diketahui.
5. Paduannya terkocok pergi lagi: biji sang pemenang membagikan campuran baru antara warisannya dan warisan induk serbuk sarinya, dan sifat renyah-dan-tahan itu berhamburan menjadi kepingan. Menyemai sang pemenang membatalkan kemenangannya.
6. Penyambungan — perkembangbiakan vegetatif: satu induk, salinan yang persis. Ia menjamin paduan yang berharga itu, pohon demi pohon.
7. Risiko kelemahan yang dibagi bersama pada taruhan penyalinannya: satu susunan di seluruh kebun buahnya — kisah kebun anggurnya yang menunggu untuk terjadi.
8. Sebuah cadangan keragaman: jenis lain yang ditanam berselang-seling, dan galur pemuliaan yang dipelihara dari biji — sehingga ketika sebuah penyakit hawar atau iklim baru memanggil, kocokannya punya persediaan untuk dibagikan. Cadangan setingkat spesies, yang dijaga dengan sengaja pada skala kebun buah.
9. Tahap pertama (persilangannya dan ketiga ratus kecambahnya): kocokannya — ia menemukan paduannya. Tahap kedua (penyambungan sang pemenang): salinannya — ia mempertahankan paduannya. Penjelajahan, lalu penabungan.
10. Catatan yang berbeda: pertemuannya (luar, di dalam air, tanpa perlu kuas — pemulianya sekadar memasangkan induknya), pemondokannya (telur di dalam sarang, bukan biji), perawatannya (ayahnya mengipasi kelompok telurnya), musimnya. Yang tak berubah: gamet yang dibuat, pembuahan yang menggabungkan dua menjadi sebuah zigot, zigot yang membelah menjadi sebuah individu yang terkocok — intinya tidak mungkin berbeda, sebab kalau berbeda ia bukan lagi reproduksi seksual.
11. Kocokannya mengisi mejanya — tiap generasi membagikan paduan yang tidak dirancang siapa pun; pemilihan oleh pemulianya hanyalah asas cadangan yang dijalankan dengan sengaja: di tempat kondisi alam yang berubah memilih yang cocok, ia memilih yang renyah dan tahan. Tanpa keragaman yang dibagikan, tidak ada yang dapat dipilih.
12. Reproduksi seksual dibutuhkan untuk menciptakan paduan yang baru itu; perkembangbiakan vegetatif untuk melipatgandakannya tanpa berubah.