Biologi Sekolah Menengah Atas · Grades 10–12

24Penganekaragaman Makhluk Hidup

Gandum roti punya 42 kromosom, dalam enam perangkat berisi tujuh: ia adalah jumlah tiga rumput liar yang bersilangan, dua kali, di ladang para petani pertama. Seekor ular sanca punya tiga ratus ruas tulang belakang dan seekor mencit tiga puluh, namun keduanya membangun tulang belakangnya dengan gen yang sama. Sepetak lumut kerak pada sebuah batu adalah dua organisme, jamur dan alga, yang telah hidup sebagai satu begitu lama sehingga tidak satu pun dapat ditemukan sendirian. Dan seekor simpanse muda belajar memecah kacang dengan sebuah batu dengan menonton induknya, dalam hutan yang simpansenya seratus kilometer jauh belum pernah mempelajarinya. Mutasi dan pengocokan bab terakhir bukan satu-satunya cara makhluk hidup menjadi berbeda; bab ini meninjau cara-cara lainnya.

24.1 Lebih daripada mutasi

Proposisi 24.1 (Sumber penganekaragamannya)

Mutasi titik dan pengocokan seksualnya menciptakan alel baru dan gabungan baru darinya. Di luar keduanya, keragaman makhluk hidup telah dihasilkan proses yang mengubah genomnya pada skala yang lebih besar — menggandakan gen, mengimpor gen dari spesies lain, menambahkan perangkat kromosom yang utuh — oleh perubahan cara gen yang sudah ada dipakai selama perkembangannya, oleh pergaulan antarspesies, dan, pada hewan, oleh perilaku yang diwariskan sama sekali tanpa gen.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

24.2 Gen baru dari gen lama

Proposisi 24.2 (Penggandaan gen dan pemencarannya)

Pindah silang yang tak seimbang (Bab 23) atau kesalahan penyalinan dapat meninggalkan sebuah kromosom dengan dua salinan sebuah gen. Satu salinannya meneruskan tugas aslinya; salinan yang lain, yang bebas dari kekangan itu, menumpuk mutasi dan mungkin memperoleh fungsi baru — atau hilang. Jika berulang sepanjang waktu evolusi, hal ini menghasilkan keluarga gen: yaitu perangkat gen berkerabat yang berasal dari satu moyang, yang derajat keserupaannya merekam urutan penggandaannya.

Bukti percobaan. Ketiga opsin dan rodopsin pada Bab 21 adalah salah satu keluarga semacam itu; globin adalah keluarga yang lain: beberapa gen bagi rantai hemoglobin — satu dipakai pada embrio, satu pada janin, dua pada orang dewasa — dan gen mioglobin, yaitu simpanan oksigen otot, terletak berkelompok pada dua kromosom, 40% sampai 80% serupa urutannya, dan pohonnya cocok dengan urutan munculnya kelompok vertebrata. Genom membawa ratusan keluarga semacam itu, dan bagian yang cukup besar dari tiap genom terdiri atas ruas yang tergandakan. ∎

Bagaimana sebuah keluarga gen tumbuh. Satu gen digandakan; salinannya memencar oleh mutasi sampai masing-masing mengerjakan tugas yang berbeda; penggandaan selanjutnya mengulang prosesnya. Keluarga globinnya memasok rantai hemoglobin yang berbeda pada tahap hidup yang berbeda.

Proposisi 24.3 (Pemindahan gen mendatar)

Gen juga dapat masuk ke dalam sebuah genom dari spesies lain. Bakteri bertukar plasmid dengan bebas (Bab 18); virus membawa serpihan DNA inangnya dari satu sel ke sel lain dan meninggalkan salinan gennya sendiri di sana; dan perbandingan genom menunjukkan bahwa bahkan hewan dan tumbuhan pun telah memperoleh gen dengan cara ini. Sekitar 8% genom manusia berasal dari virus, dan sedikitnya satu dari gen itu, yang dahulu menjadi alat sebuah virus untuk memadukan sel, kini membangun plasenta.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Proposisi 24.4 (Hibridisasi dan poliploidi)

Dua spesies yang berkerabat kadang-kadang dapat bersilangan; hibridnya membawa satu perangkat kromosom dari masing-masing dan lazimnya mandul, karena kromosomnya tidak punya pasangan untuk berpasangan pada meiosisnya. Jika, karena sebuah kesalahan pembelahan, hibridnya melipatduakan kromosomnya, tiap kromosomnya memperoleh pasangan, meiosisnya bekerja, dan sebuah spesies baru yang subur — sebuah poliploid — seketika ada, terpencil dari kedua induknya. Separuh seluruh spesies tumbuhan berbunga punya poliploidi dalam sejarahnya; gandum roti, kapas, tembakau dan kentang termasuk di antaranya.

Bukti percobaan. Gandum: einkorn liar punya $2n = 14$ ; emmer, $2n = 28$ , memuat perangkat einkornnya dan perangkat rumput liar lain, kromosom demi kromosom; gandum roti, $2n = 42$ , menambahkan perangkat rumput yang ketiga. Ketiga perangkatnya dapat dikenali dalam kariotipe gandum rotinya dan dicocokkan dengan spesies liar yang masih hidup, dan persilangannya dapat diulang di laboratorium. Sebatang rumput pantai yang muncul di pesisir Eropa pada abad kesembilan belas, yang subur dan kuat, punya perangkat kromosom yang berlipat dua dari hibrid mandul dua spesies yang tidak pernah bertemu sebelum kapal membawa salah satunya menyeberangi Atlantik. ∎

Asal gandum roti: dua hibridisasi, yang masing-masing disusul pelipatduaan kromosomnya. Tiap hurufnya adalah satu perangkat berisi tujuh kromosom dari satu spesies liar; gandum roti membawa enam perangkat.

24.3 Gen yang sama, pemakaian yang berbeda

Proposisi 24.5 (Gen perkembangan dan saat pengungkapannya)

Gen yang menata pola tubuh seekor hewan selama perkembangannya — ujung mana yang menjadi kepala, di mana tungkainya berada, berapa ruas yang dimiliki badannya — dibagi bersama, dengan sedikit perubahan urutan, lintas hewan: keluarga gen perkembangan yang sama menata seekor lalat, seekor mencit dan seorang manusia. Yang berbeda antarspesies bukanlah gen itu melainkan di mana, kapan dan sekuat apa gen itu dinyalakan. Perubahan pengaturan sebuah gen perkembangan dapat mengubah bentuk sebuah bagian tubuh atau jumlah bagian yang berulang tanpa mengubah satu protein pun.

Bukti percobaan. Gen yang menetapkan daerah badannya terungkapkan dalam urutan yang sama dari kepala ke ekor pada seekor mencit dan seekor ular sanca; pada ular sancanya daerah yang membuat ruas tulang belakang bertulang rusuk membentang di sepanjang hampir seluruh tubuhnya, dan daerah yang akan membuat tungkainya tidak pernah menerima isyarat untuk berbuat demikian: tiga ratus ruas tulang belakang dan tanpa kaki, dari gen yang sama yang terungkapkan sepanjang bentang yang berbeda. Di antara burung finch Darwin, dalamnya paruhnya mengikuti aras pengungkapan satu isyarat pertumbuhan dalam paruh embrionya: makin banyak isyaratnya, makin dalam paruhnya. Menaikkan isyarat itu secara buatan pada embrio ayam menghasilkan paruh yang dalam dan menyerupai paruh finch. ∎

Gen yang sama, bentang yang berbeda. Gen daerah yang menata badannya sama pada seekor mencit dan seekor ular sanca; pada ular sancanya keadaan “badan bertulang rusuk” terungkapkan di sepanjang hampir seluruh sumbunya dan isyarat pembentuk tungkainya tidak pernah diberikan.

Contoh 24.6 (Paruh menurut dosisnya)

Tiga belas spesies burung finch di satu gugus pulau punya paruh dari setipis jarum sampai sedalam pemecah kacang, dan makan sesuai paruhnya. Gen paruhnya sama; embrio spesies berparuh dalam mengungkapkan satu isyarat pertumbuhan lebih awal dan lebih kuat dalam jaringan yang menjadi paruhnya. Satu perubahan pada saat atau jumlah satu isyarat, bukan sebuah gen baru, memisahkan pemakan serangga dari pemecah biji — dan itulah sebabnya beda semacam itu dapat muncul dalam beberapa ribu keturunan.

Empat burung finch Darwin, yang digambar John Gould pada 1845 dari spesimen yang dibawa pulang Beagle: burung yang sama dalam segala hal lainnya, dengan paruh dari pemecah kacang sampai sehalus jarum. Satu isyarat pertumbuhan, yang didosis berbeda dalam embrionya, memisahkannya. Ukiran, domain publik. — Empat burung finch Darwin, yang digambar John Gould pada 1845 dari spesimen yang dibawa pulang *Beagle*: burung yang sama dalam segala hal lainnya, dengan paruh dari pemecah kacang sampai sehalus jarum. Satu isyarat pertumbuhan, yang didosis berbeda dalam embrionya, memisahkannya. Ukiran, domain publik.

24.4 Hidup bersama: simbiosis

Definisi 24.7 (Simbiosis)

Sebuah simbiosis adalah pergaulan dua spesies yang erat dan berlangsung lama yang keduanya beroleh untung. Lumut kerak adalah jamur yang merumahkan sel alga yang memberinya makan lewat fotosintesis sementara jamurnya menaungi dan mengairinya; karang adalah hewan yang merumahkan alga dalam jaringannya; akar sebagian besar tumbuhan terbungkus jamur yang memasok mineral sebagai penukar gula; usus hewan memuat bakteri yang mencerna apa yang tidak dapat dicerna hewannya. Pergaulannya menghasilkan organisme, struktur dan cara hidup yang tidak dapat dicapai satu pun mitranya sendirian.

Lumut kerak pada sebuah bongkah granit. Tiap bidangnya adalah sebuah jamur dan sebuah alga yang tumbuh menjadi satu tubuh: yaitu bentuk kehidupan, yang sanggup menghuni batu telanjang, yang tidak dapat diambil satu pun mitranya sendirian.

Proposisi 24.8 (Simbiosis di dalam tiap sel)

Mitokondria tiap sel eukariotik, dan kloroplas sel tumbuhan, berasal dari bakteri yang hidup bebas yang ditelan sebuah sel moyang sekitar dua miliar tahun lalu dan lalu tinggal. Sel eukariotiknya sendiri adalah hasil sebuah simbiosis.

Bukti percobaan. Mitokondria dan kloroplas punya DNA-nya sendiri, yaitu lingkaran kecil seperti DNA bakteri, dan ribosomnya sendiri, dari jenis bakteri, yang peka terhadap antibiotik yang menghalangi ribosom bakteri tetapi tidak menghalangi ribosom eukariot; keduanya berlipat ganda dengan membelah dua, dan tidak dapat dibuat baru oleh selnya; keduanya terbungkus dua membran, dengan membran dalamnya menyerupai membran bakteri; dan gennya paling dekat, dalam urutannya, dengan gen kelompok bakteri hidup tertentu — bakteri ungu bagi mitokondria, sianobakteri bagi kloroplas. ∎

Asal mitokondria. Sebuah bakteri yang ditelan sel moyang tersimpan dan berlipat ganda di dalamnya; keturunannya adalah mitokondria tiap eukariot, yang masih membawa DNA dan ribosom bakterinya sendiri. Kloroplas muncul dengan cara yang sama dari sebuah bakteri yang berfotosintesis.

24.5 Keragaman tanpa gen: perilaku

Proposisi 24.9 (Perilaku yang diwariskan)

Pada banyak hewan, sebagian dari apa yang dikerjakan seorang individu dipelajari dari yang lain — lewat peniruan, pengajaran atau penyalinan — dan diteruskan pada gilirannya: yaitu sebuah budaya, yang diwariskan tanpa gen. Karena itu populasi spesies yang sama dapat berbeda perilakunya sebagaimana berbeda alelnya, dan sebuah perilaku dapat menyebar dalam sebuah populasi dalam satu keturunan alih-alih sepanjang banyak keturunan yang akan dituntut sebuah mutasi.

Bukti percobaan. Masyarakat simpanse di hutan yang berbeda memakai alat yang berbeda — batu untuk memecah kacang di sini, ranting untuk memancing rayap di sana, daun sebagai spons di tempat lain — dan bedanya tidak mengikuti kekerabatan genetik atau tersedianya bahan; simpanse muda memperoleh perangkat masyarakatnya dengan menonton yang lebih tua. Burung penyanyi yang dibesarkan terpencil menyanyikan lagu yang kasar; jika dibesarkan sambil mendengar yang dewasa, ia menyanyikan dialek setempat, yang berubah lintas wilayahnya seperti logat manusia. Sekelompok monyet makaka di sebuah pulau belajar mencuci ubi jalar di laut dari satu betina muda dalam sepuluh tahun, dan keturunannya masih melakukannya. ∎

Seekor simpanse memancing rayap dengan ranting yang telah disiapkan. Tekniknya dipelajari dengan menonton, dan berbeda dari satu masyarakat ke masyarakat lain: yaitu sebuah tradisi, yang diwariskan tanpa gen.

Metode 24.10 (Menyebutkan sumber sebuah beda)

Dihadapkan pada sebuah beda antara dua organisme atau dua populasi:

Apakah bedanya pada urutan sebuah gen (mutasi, alel)? Pada jumlah salinan sebuah gen (penggandaan)? Pada kehadiran sebuah gen dari tempat lain (pemindahan mendatar)? Pada jumlah perangkat kromosomnya (poliploidi)?
Apakah bedanya pada kapan, di mana atau seberapa banyak sebuah gen bersama diungkapkan selama perkembangannya (pengaturan)?
Apakah bedanya merupakan hasil pergaulan dengan spesies lain (simbiosis)?
Apakah bedanya dipelajari (perilaku yang diwariskan lewat budaya) — diwariskan, tetapi tidak secara genetik?

Lebih dari satu jawaban sering benar; pertanyaannya adalah daftar isi bab ini.

Catatan 24.11 (Penganekaragaman dan seleksi)

Tiap proses di sini menghasilkan keragaman; tidak satu pun memutuskan apa yang selamat. Gandum yang poliploid, pola pengungkapan seekor ular sanca, sepetak lumut kerak, sebuah tradisi memecah kacang, semuanya bertahan karena berhasil di tempat kemunculannya. Pemilahan keragamannya — seleksi, dan kebetulan — menjadi pokok bab berikutnya; bab ini telah membentangkan berapa banyak yang harus dipilah, dan berapa banyak cara membuatnya.

24.6 Latihan

Latihan 24.1 ★

Sebutkan lima sumber penganekaragaman selain mutasi titik.

Solusi

Solusi Latihan 24.1.

Penggandaan gen dan pemencarannya; pemindahan gen mendatar; hibridisasi bersama poliploidi; perubahan pengaturan gen perkembangan; simbiosis; dan perilaku yang diwariskan.

Latihan 24.2 ★

Apa itu keluarga gen, dan bagaimana keluarga itu muncul?

Solusi

Solusi Latihan 24.2.

Seperangkat gen berkerabat yang berasal dari satu gen moyang lewat penggandaan yang berturut-turut, dengan tiap salinannya lalu memencar oleh mutasi menuju fungsi yang berbeda (opsin, globin).

Latihan 24.3 ★

Mengapa hibrid antara dua spesies lazimnya mandul, dan bagaimana pelipatduaan kromosomnya dapat membuatnya subur?

Solusi

Solusi Latihan 24.3.

Kromosomnya, satu perangkat dari tiap spesies induknya, tidak punya homolog untuk berpasangan pada meiosisnya, sehingga gametnya tidak seimbang. Pelipatduaannya memberi tiap kromosomnya pasangan yang serupa: pemasangan dan meiosisnya menjadi teratur dan tumbuhannya subur.

Latihan 24.4 ★

Berikan tiga garis bukti bahwa mitokondria berasal dari bakteri.

Solusi

Solusi Latihan 24.4.

DNA melingkarnya sendiri; ribosom jenis bakteri yang peka terhadap antibiotik antibakteri; berlipat ganda lewat pembelahan; membran ganda; urutan yang paling dekat dengan sekelompok bakteri yang masih hidup.

Latihan 24.5 ★

Apa yang dimaksud budaya pada hewan? Berikan sebuah contoh.

Solusi

Solusi Latihan 24.5.

Perilaku yang dipelajari dari anggota kelompok lain dan diteruskan tanpa gen: memecah kacang dengan batu pada sebagian masyarakat simpanse dan tidak pada yang lain.

Latihan 24.6 ★★

Gandum emmer punya $2n = 28$ dan einkorn $2n = 14$ . Berapa kromosom yang dimiliki hibridnya, dan berapa pasangan yang dapat terbentuk pada meiosisnya? Jelaskan kemandulannya.

Solusi

Solusi Latihan 24.6.

$14 + 7 = 21$ kromosom: 7 A dari einkorn, 7 A dan 7 B dari emmer. Tujuh pasangan (A dengan A) dapat terbentuk; ke-7 kromosom B-nya tidak punya pasangan dan terbagi secara acak, sehingga gametnya tidak seimbang: mandul.

Latihan 24.7 ★★

Gen globin $\alpha$ dan $\beta$ 50% serupa; gen $\beta$ dan $\gamma$ 80%. Penggandaan mana yang lebih tua? Gambarkan pohonnya.

Solusi

Solusi Latihan 24.7.

Perpisahan $\alpha$ – $\beta$ (50% serupa) lebih tua daripada perpisahan $\beta$ – $\gamma$ (80%): $\alpha$ bercabang lebih dahulu, lalu $\beta$ dan $\gamma$ berpisah satu sama lain.

Latihan 24.8 ★★

Jelaskan bagaimana seekor ular sanca dapat tidak berkaki walaupun ia membawa gen yang membangun kaki pada seekor kadal.

Solusi

Solusi Latihan 24.8.

Gen tungkainya hadir tetapi isyarat yang menyalakannya pada sisi embrionya tidak diberikan, atau diberikan lalu dihentikan; bedanya terletak pada pengaturan pengungkapannya, bukan pada gennya.

Latihan 24.9 ★★

Dua spesies finch berbeda dalamnya paruh dengan faktor dua tetapi punya gen paruh yang serupa. Di mana letak bedanya, dan mengapa beda itu dapat muncul dengan cepat?

Solusi

Solusi Latihan 24.9.

Pada jumlah dan saat sebuah isyarat pertumbuhan dalam paruh embrionya: yaitu beda pengaturan. Perubahan pengaturan hanya menuntut mutasi kecil pada sebuah urutan kendali, sedangkan protein baru akan menuntut banyak mutasi; perubahan itu dapat muncul dan terpilih dalam ribuan keturunan.

Latihan 24.10 ★★

Lumut kerak yang ditumbuhkan dari jamurnya saja hanyalah kapang tanpa bentuk; dari alganya saja, selaput hijau. Jelaskan dalam arti apa lumut keraknya menjadi organisme dari macam yang baru.

Solusi

Solusi Latihan 24.10.

Bentuknya, kemampuannya menghuni batu telanjang, ketahanannya terhadap kekeringan dan pertumbuhannya yang lambat tidak dimiliki satu pun mitranya sendirian; semuanya muncul dari pergaulannya. Lumut keraknya adalah organisme majemuk dengan sifatnya sendiri.

Latihan 24.11 ★★

Sekelompok simpanse memecah kacang; kelompok tetangganya, di seberang sebuah sungai, tidak, walaupun kacang dan batunya berlimpah di kedua sisinya. Dengan Metode 24.10, putuskan sumber bedanya dan berikan alasannya.

Solusi

Solusi Latihan 24.11.

Perilaku yang diwariskan: bahannya tersedia di kedua sisinya, populasinya berkerabat dekat, dan bedanya mengikuti sungainya — yaitu penghalang bagi sentuhan dan karena itu bagi pembelajarannya, bukan bagi gen atau sumber dayanya.

Latihan 24.12 ★★★

Sebuah gen genom manusia nyaris serupa dengan sebuah gen virus dan tidak serupa dengan apa pun pada mamalia lain kecuali primata. Usulkan sejarahnya, dan sebutkan bagaimana kamu akan mengujinya.

Solusi

Solusi Latihan 24.12.

Sebuah virus menyisipkan gennya ke dalam genom sel kelamin seorang moyang primata puluhan juta tahun lalu; gennya lalu diwariskan dan tersimpan. Ujinya: gen yang sama seharusnya duduk pada kedudukan kromosom yang sama pada seluruh primata dan tidak ada pada kedudukan itu pada mamalia lain; urutannya seharusnya paling dekat dengan urutan virusnya.

Latihan 24.13 ★★★

Antibiotik yang menghalangi ribosom bakteri punya efek samping pada mitokondria pasiennya pada dosis yang tinggi. Jelaskan mengapa, dan apa yang dinyatakannya tentang asal usul mitokondria.

Solusi

Solusi Latihan 24.13.

Ribosom mitokondrianya berjenis bakteri dan mengikat antibiotik yang sama: pada dosis yang tinggi obatnya memperlambat penyusunan protein mitokondrianya. Kepekaan itu diwarisi dari moyang bakteri mitokondrianya.

Latihan 24.14 ★★★

Jelaskan mengapa spesies poliploid yang baru terpencil dari induknya sejak keturunan pertamanya, sedangkan alel baru menuntut banyak keturunan untuk menyebar. Apa maknanya bagi kecepatan terbentuknya spesies tumbuhan?

Solusi

Solusi Latihan 24.14.

Bilangan kromosom poliploidnya tidak lagi cocok dengan bilangan kromosom kedua induknya, sehingga persilangan dengannya memberi keturunan yang mandul: pemencilannya seketika. Alel baru harus menyebar dalam sebuah populasi sepanjang banyak keturunan sebelum ia membedakan sebuah kelompok. Karena itu spesies tumbuhan dapat muncul dalam satu keturunan.

Latihan 24.15 ★★★

“Seluruh keragaman berasal dari mutasi.” Bahaslah dalam satu paragraf: dalam arti apa pernyataan itu benar pada dasarnya, dan dalam arti apa proses bab ini melampauinya.

Solusi

Solusi Latihan 24.15.

Pada dasarnya, tiap urutan baru — salinan tergandakan yang memencar, perubahan pengaturan, gen sebuah plasmid yang dipindahkan — bermula sebagai sebuah mutasi di suatu tempat. Tetapi penggandaan, pemindahan dan poliploidi memindahkan serta melipatgandakan gen dan genom yang utuh sekaligus; perubahan pengaturan menghasilkan bentuk baru tanpa protein baru; simbiosis menggabungkan genom spesies yang berbeda; dan budaya mewariskan keragaman sama sekali tanpa gen. Mutasi memasok hurufnya; proses ini menyusun ulang halaman dan buku yang utuh.

24.7 Soal: Tiga Rumput dalam Seketul Roti

Soal 24.1

Soal akhir pekan — sejarah gandum roti yang disusun ulang dari kromosomnya, gen seekor ular sanca yang dibaca di samping gen seekor mencit, dan bakteri di dalam tiap sel yang diadili

Einkorn (AA), rumput kambing 1 (BB) dan rumput kambing 2 (DD) masing-masing punya $2n = 14$ . Emmer adalah AABB dan gandum roti AABBDD.

Bagian I — Kromosom gandumnya.

Sebutkan jumlah kromosom emmer dan gandum rotinya.
Hibrid einkorn dan rumput kambing 1 punya 14 kromosom, 7 dari tiap macamnya. Berapa pasang homolog yang terbentuk pada meiosisnya? Seperti apa gametnya?
Jelaskan mengapa pelipatduaan kromosomnya memulihkan kesuburannya: hitunglah pasangannya.
Hibrid emmer dan rumput kambing 2 punya 21 kromosom. Yang mana di antaranya yang dapat berpasangan, dan mengapa ia mandul?
Setelah pelipatduaannya, gandum roti punya 42. Berapa pasangan yang terbentuk pada meiosisnya, dan berapa kromosom yang dibawa sebutir serbuk sarinya?

Bagian II — Membaca sejarahnya.

Gandum roti membawa tiga salinan sebagian besar gennya, satu pada tiap perangkatnya. Jelaskan mengapa mutasi yang memusnahkan satu salinannya lazimnya tanpa pengaruh yang kasatmata, dan apa yang dibolehkannya seiring waktu.
Emmer dibudidayakan 10 000 tahun lalu dan gandum roti muncul pada situs arkeologi 8 000 tahun lalu. Di mana dan kapan hibridisasi keduanya barangkali terjadi? Apa yang harus tumbuh berdampingan?
Persilangan laboratorium antara emmer dan rumput kambing 2, yang disusul pelipatduaan kimia, memberi tumbuhan subur yang menyerupai gandum roti. Kesimpulan mana dari sejarah ini yang dibenarkannya?
Gandum roti tidak dapat bersilangan dengan einkorn untuk memberi keturunan yang subur. Apakah ia spesies yang terpisah? Berikan alasannya dengan rumusan Bab 5.
Seorang pemulia tanaman ingin memasukkan gen ketahanan penyakit dari rumput kambing 2 ke dalam gandum roti. Jelaskan mengapa hal itu lebih mudah daripada dari tumbuhan yang tak berkerabat.

Bagian III — Gen ular sancanya.

Gen daerah badannya 98% serupa antara mencit dan ular sanca. Apa yang dinyatakannya tentang sumber beda pada tubuhnya?
Pada embrio mencitnya, gen “badan bertulang rusuk”-nya aktif pada 13 ruas; pada ular sancanya pada sekitar 300. Sebutkan macam perubahan yang terlibat.
Embrio ular sancanya membentuk tunas mungil di tempat tungkai belakangnya akan berada, yang lalu berhenti tumbuh. Apa yang disarankannya tentang gen tungkainya dan isyarat yang akan mengaktifkannya?
Mencit yang direkayasa agar mengungkapkan gen “badan bertulang rusuk”-nya pada daerah pinggangnya menumbuhkan tulang rusuk tambahan di sana. Apa yang ditambahkan percobaan itu pada perbandingannya?
Bandingkan kedua macam perubahannya: perubahan gandum roti dan perubahan ular sancanya. Mana yang mengubah besarnya genom, mana yang mengubah pemakaiannya?

Bagian IV — Bakteri di dalamnya.

Sebutkan empat ciri mitokondria yang cocok dengan asal bakteri, dan untuk tiap cirinya sebutkan apa yang akan kamu harapkan seandainya mitokondrianya dibangun selnya dari nol.
DNA mitokondrianya hanya membawa 37 gen, sedangkan mitokondrianya memerlukan sekitar 1500 protein. Di mana gen lainnya berada, dan apa yang terjadi padanya sepanjang dua miliar tahun?
Tiap mitokondria seseorang berasal dari sel telurnya, tidak satu pun dari spermanya. Apa akibatnya bagi pewarisan gen mitokondria, dan bagi pelacakan keturunan dari pihak ibu?
Lumut kerak dan mitokondria sama-sama simbiosis. Dalam hal apa simbiosis mitokondrianya melangkah lebih jauh?
Nyatakan hasilnya: ketiga spesies dalam seketul roti dan jumlah kromosom yang disumbangkan masing-masing; satu kata yang menyebutkan apa yang berbeda antara pemakaian gen bersama oleh ular sanca dan oleh mencitnya; dan organel yang dahulu adalah sebuah bakteri.

Solusi

Solusi Soal 24.1.

1. Emmer 28, gandum roti 42.

2. Tidak ada: kromosom A dan B-nya tidak homolog. Gametnya menerima pilahan acak dari ke-14 kromosomnya, dan nyaris tidak pernah menerima perangkat yang lengkap.

3. Dengan 28 kromosom, tiap A punya pasangan A yang serupa dan tiap B punya B: 14 pasangan, meiosis yang teratur, gamet seimbang berisi 14.

4. Tidak ada yang dapat berpasangan: 7 kromosom A, 7 B dan 7 D, yang masing-masing tanpa homolog. Mandul.

5. 21 pasangan; sebutir serbuk sarinya membawa 21.

6. Kedua salinan lainnya tetap memasok proteinnya. Salinan yang berlebih bebas menumpuk mutasi dan memencar — yaitu penggandaan pada skala genom yang utuh.

7. Di ladang daerah tempat emmer ditanam, antara 10 000 dan 8 000 tahun lalu, dengan rumput kambing liar 2 yang tumbuh sebagai gulma di antara tanamannya.

8. Bahwa kedua langkahnya — hibridisasi dan pelipatduaannya — sudah cukup untuk menghasilkan gandum roti dari induknya: sejarahnya dapat dijalankan ulang.

9. Ya: ia tidak dapat menghasilkan keturunan yang subur dengan einkorn, sehingga menurut rumusannya ia spesies yang berbeda, walaupun ia berasal darinya.

10. Kromosom D rumput kambing 2 homolog dengan perangkat D gandumnya dan berpasangan dengannya, sehingga sebuah persilangan yang disusul persilangan balik dapat memindahkan gennya; kromosom tumbuhan yang tak berkerabat sama sekali tidak akan berpasangan.

11. Gennya sendiri nyaris tidak berbeda; beda pada tubuhnya pasti terletak pada cara gennya dipakai.

12. Perubahan pengaturan pengungkapannya — yaitu bentang daerah di sepanjang sumbunya tempat gennya aktif.

13. Gen tungkainya hadir dan mulai bekerja; isyarat yang menopang pertumbuhan tungkainya tidak ada, sehingga tunasnya berhenti. Lagi-lagi pengaturannya, bukan hilangnya gennya.

14. Percobaan itu menunjukkan bahwa mengubah tempat gennya diungkapkan sudah cukup untuk mengubah daerah tubuhnya: kaitan antara pengungkapan dan bentuknya bersifat sebab akibat.

15. Perubahan gandum rotinya menambahkan perangkat yang utuh ke dalam genomnya (besarnya); perubahan ular sancanya mengubah tempat gen bersamanya dipakai (pengaturannya).

16. DNA melingkarnya sendiri (yang diharapkan: tidak ada, seluruh gennya dalam inti sel); ribosom bakteri (yang diharapkan: ribosom eukariot); berlipat ganda lewat pembelahan (yang diharapkan: dirakit dari bagiannya); membran ganda (yang diharapkan: membran tunggal seperti organel lain). Dan gennya menyerupai gen bakteri (yang diharapkan: gen berjenis inti sel).

17. Dalam inti selnya: seiring waktu sebagian besar gen bakterinya dipindahkan ke genom inti selnya, dan genom organelnya sendiri menyusut menjadi sisa.

18. Gen mitokondrianya hanya berpindah dari ibu kepada anaknya; DNA mitokondria seseorang melacak garis ibunya yang tak terputus.

19. Mitokondrianya telah menyerahkan sebagian besar gennya kepada inangnya dan tidak dapat ada di luar selnya; mitra lumut keraknya menjaga genomnya sendiri dan dapat, dengan susah payah, dipisahkan.

20. Einkorn (14, A), rumput kambing 1 (14, B), rumput kambing 2 (14, D): 42 kromosom; “pengaturan”; dan mitokondrianya.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Simbiosis

Lihat semua 479 istilah di glosarium