Penurunan atau pewarisan sifat dari induk atau tetua kepada generasi (keturunan) berikutnya disebut inheritansi (inheritance). Peristiwa pewarisan sifat tersebut mengikuti pola-pola tertentu yaitu pola-pola hereditas (Latin: heres atau ahli waris). Hukum Mendel merupakan Hukum Hereditas yang menjelaskan prinsip-prinsip penurunan sifat pada organisme. Mendel diakui sebagai Bapak Genetika karena dianggap sebagai penemu prinsip dasar penurunan sifat (hereditas) yang sering dikenal dengan hukum Mendel.
Hukum Mendel I disebut juga hukum segregasi yang menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, terjadi pemisahan alel secara acak (The Law of Segregation of Allelic Genes). Dalam percobaannya, Mendel menanam tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dan memeriksa keturunan-keturunannya.
Hasil penyilangan menunjukkan bahwa sifat dari dua induk tidak muncul sekaligus (hanya satu sifat). Kacang kapri berbunga merah yang disilangkan dengan kacang kapri berbunga putih menghasilkan kacang kapri berbunga merah. Berarti warna merah dominan terhadap warna putih, atau warna putih resesif terhadap warna merah. Alel dominan yaitu gen penentu sifat yang menutupi sifat pasangannya (alel resesif ), dan ditulis dengan huruf besar (dalam contoh di atas, warna merah bersifat dominan dan ditulis sebagai M). Alel resesif yaitu alel penentu sifat yang ditutupi oleh sifat pasangannya (alel dominan), dan ditulis dengan huruf kecil (dalam contoh di atas, warna putih bersifat resesif dan ditulis sebagai m).
Selanjutnya, Mendel menyilangkan sesama F1 yang berbunga merah. Keturunan generasi kedua (F2)nya terdiri dari tanaman berbunga merah dan tanaman berbunga putih dengan rasio (perbandingan) 3 : 1. Berdasarkan penelitiannya, Mendel menyusun beberapa hipotesa sebagai berikut:
Hasil penyilangan menunjukkan bahwa sifat dari dua induk tidak muncul sekaligus (hanya satu sifat). Kacang kapri berbunga merah yang disilangkan dengan kacang kapri berbunga putih menghasilkan kacang kapri berbunga merah. Berarti warna merah dominan terhadap warna putih, atau warna putih resesif terhadap warna merah. Alel dominan yaitu gen penentu sifat yang menutupi sifat pasangannya (alel resesif ), dan ditulis dengan huruf besar (dalam contoh di atas, warna merah bersifat dominan dan ditulis sebagai M). Alel resesif yaitu alel penentu sifat yang ditutupi oleh sifat pasangannya (alel dominan), dan ditulis dengan huruf kecil (dalam contoh di atas, warna putih bersifat resesif dan ditulis sebagai m).
Selanjutnya, Mendel menyilangkan sesama F1 yang berbunga merah. Keturunan generasi kedua (F2)nya terdiri dari tanaman berbunga merah dan tanaman berbunga putih dengan rasio (perbandingan) 3 : 1. Berdasarkan penelitiannya, Mendel menyusun beberapa hipotesa sebagai berikut:
- Sepasang gen dari induk jantan dan induk betina berperan dalam mengendalikan setiap sifat pada keturunannya.
- Setiap alel (anggota dari sepasang gen) menunjukkan bentuk alternatif sesamanya. Misalnya warna merah dengan putih, atau biji bulat dengan biji keriput.
- Pasangan alel berbeda yang terdapat bersama–sama dalam satu individu tanaman, terdiri dari alel yang merupakan faktor dominan dan faktor resesif. Faktor dominan akan menutupi faktor resesif.
- Pada saat pembentukan gamet (meiosis), masing-masing alel memisah secara bebas. Selanjutnya, penggabungan gamet terjadi secara acak.
- Individu murni mempunyai pasangan sifat (alel) yang sama yaitu dominan saja, atau resesif saja.
Setelah diuji berkali-kali ternyata hasil penelitian Mendel tetap, sehingga hipotesis Mendel ditetapkan sebagai Hukum Mendel yang pokok, yaitu Hukum Mendel I (Hukum Segregasi).
1. Persilangan Monohibrida
Persilangan monohibrida adalah perkawinan 2 individu dengan satu sifat beda yang mencolok. Persilangan monohibrida dapat terjadi pada tumbuhan, hewan maupun manusia. Sebagai langkah awal dalam mempelajari persilangan monohibrida, berikut ini akan dijelaskan tentang istilah-istilah yang sering digunakan dalam persilangan.
| No. | Simbol | Keterangan |
|---|---|---|
| 1. | Parental (P) | Induk (jantan dan betina) yang mengadakan perkawinan/persilangan. Parental disebut juga orang tua/tetua |
| 2. | Filial (F) | Individu hasil persilangan, disebut juga keturunan/zuriat. Keturuanan pertama diberi simbol F1, keturunan kedua diberi simbol F2, dst. |
| 3. | Hibrid | Hasil persilangan dari dua individu dengan sifat beda |
| 4. | Dominan | Sifat yang menang, sifat ini menggunakan simbol huruf besar misalnya HH (halus), KK (kuning). |
| 5. | Hibrid | Hasil persilangan dari dua individu dengan sifat beda |
| 6. | Dominan | Sifat yang menang, sifat ini menggunakan simbol huruf besar misalnya HH (halus), KK (kuning). |
| 7. | Resesif | Sifat yang kalah, diberi simbol huruf kecil misalnya hh (kasar), kk (hijau). |
| 8. | Intermediet | Sifat di antara dominan dan resesif misalnya merah adalah dominan (simbol M), sedangkan putih resesif (simbol m) maka merah muda adalah intermediet (simbol Mm). |
| 9. | Genotipe | Merupakan sifat yang ditentukan oleh gen. Misalnya MM, Mm. |
| 10. | Fenotipe | Sifat yang muncul dari luar karena adanya akibat dari hubungan antara faktor genotipe dan lingkungannya. |
| 11. | Homozigot | Merupakan bentuk dari gen yang sama pada pasangan kromosom homolog, misalnya gen K mempunyai alel k sehingga gen dan alel ditulis KK dan kk. |
| 12. | Heterozigot | Kebalikan dari homozigot yaitu individu yang mempunyai pasangan gen dan alel yang tidak sama. Misalnya, kulit halus dominan simbol H dan kulit kasar simbol h resesif. Maka Hh adalah heterozigot. |
| 13. | Alel | Bentuk alternatif suatu gen yang menempati lokus yang sama dengan pasangan kromosom homolog misalnya gen B memiliki alel b sehingga gen dan alel dapat ditulis BB atau Bb. |
Persilangan monohibrida pada tumbuhan dapat dilakukan misalnya pada buncis berbiji bulat dengan buncis berbiji keriput, buncis dengan biji warna kuning disilangkan dengan biji warna hijau, buncis berbunga merah dengan buncis berbunga putih, dan seterusnya.
Hasil Persilangan dengan Satu Sifat Beda (Persilangan Monohibrida)
| Sifat Beda Induk = Parental (P) | Sifat dan Banyak Individu yang Dihasilkan | Perbandingan Jumlah F2 | |
|---|---|---|---|
| Keturunan I (F1) | Keturunan II (F2) | ||
| Biji bulat X keriput | Semua bulat | 5.474 bulat : 1.850 keriput | 2,96:1 |
| Biji kuning X hijau | Semua kuning | 6.022 kuning : 2.001 hijau | 3,01:1 |
| Bunga merah X putih | Semua merah | 705 merah : 224 putih | 3,15:1 |
| Polong gembung X kurus. | Semua gembung | 882 gembung : 299 kurus | 2,95:1 |
| Polong hijau X kurus. | Semua hijau | 428 hijau : 152 kuning | 1,82:1 |
| Bunga aksial X terminal | Semua aksial | 651 aksial : 207 terminal | 3,14:1 |
| Batang panjang X pendek | Semua panjang | 787 panjang : 177 pendek | 2,84:1 |
Persilangan monohibrida pada hewan dapat dipelajari pada persilangan antara marmot dengan rambut normal (hitam) dan marmot dengan rambut albino. Berikut ini adalah persilangan antara kedua marmot tersebut.
| P | : | ♀AA (hitam | X | ♂aa (albino) |
| Gamet | : | A | a | |
| F1 | : | Aa (hitam | ||
| F2 | ||||
| Gamet | A | a |
|---|---|---|
| A | AA (hitam) | Aa (hitam) |
| a | Aa (hitam) | aa (albino) |
Catatan:
Alel A = menyebabkan terbentuknya melanin (pigmen pemberi warna)
Alel a = menghambat terbentuknya melanin
Dari hasil persilangan monohibrida sebelumnya, perbandingan fenotip antara marmot rambut hitam dengan albino adalah (1 AA: 2 Aa: 1 aa) atau 3 hitam : 1 albino.
2. Sifat Intermediet
Ketika mencoba menyilangkan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) merah dan putih menghasilkan keturunan F1 merah muda. Setelah dilakukan persilangan sesama F1 ternyata menghasilkan keturunan F2 yaitu merah, merah muda, dan putih dengan perbandingan 1 : 2 : 1.
Dari hasil percobaan tampak dihasilkan keturunan dengan perpaduan sifat dari kedua induknya yaitu merah muda, warna ini disebut dengan sifat intermediet. Warna tersebut terjadi karena dominasi yang tidak sempurna dari warna merah tetapi masih menampakkan tanda warna merah dominan terhadap warna putih.
Dari diagram dan tabel dapat dilihat perbandingan fenotipe dan F2 adalah 1 : 2 : 1 = merah : merah muda: putih, sedangkan perbandingan genotipenya F2 dapat dilihat 1 : 2 : 1 = MM : Mm : mm
B. Hukum Mendel II
Pada saat periode yang sama Mendel menyelidiki pewarisan, ia juga menyilangkan tanaman ercis yang berbeda dalam dua sifat, persilangan ini dinamakan persilangan dihibrid. Mendel menyilangkan varietas ercis berbiji bulat berwarna kuning dengan varietes ercis berbiji keriput berwarna hijau. Keturunan pertama (F1) menghasilkan keturunan berbiji bulat warna kuning. Kemudian Mendel menyilangkan antara F1 yang menghasilkan keturunan F2 sebagai berikut :
315 varietas ercis berbiji bulat kuning
101 varietas ercis berbiji keriput kuning
108 varietas ercis berbiji bulat hijau
32 varietas ercis berbiji keriput hijau
Jika kita amati perbandingan antara tanaman tersebut yaitu perbandingan antara tanaman bulat kuning : keriput kuning : bulat hijau: keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1.
Pada bagan di atas dapat ditemukan hal-hal sebagai berikut.
Kotak nomor 6, yaitu varietas ercis berbiji bulat hijau dengan nomor 11 yaitu varietas ercis berbiji keriput kuning. Kedua individu tersebut mempunyai genotipe yang tidak dimiliki oleh kedua induknya, sehingga individu tersebut disebut sebagai individu baru (bastar konstan). Individu tersebut memiliki genotipe yang homozigot dan sifat itu muncul akibat perpaduan sifat kedua induknya.
Gen yang telah terpisah tersebut akan bergabung dengan gen dari induk lain pada saat perkawinan. Penggabungan tersebut terjadi secara acak dan bebas. Pada perkawinan ini tampak jelas bahwa gen-gen dapat berpasangan membentuk kombinasi yang beragam. Maka hal tersebut dikenal dengan Hukum II Mendel atau Hukum Pengelompokan Gen Secara Bebas (The Law Independent Assortment of Genes). Hal tersebut dituangkan dalam Hukum II Mendel yang berbunyi “Bila individu berbeda satu dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka akan diturunkan sifat yang sepasang tak tergantung dari pasangan sifat yang lain.
Persilangan Lebih dari Dua Sifat Beda
Kemungkinan genotipe dan fenotipe pada F2 dalam persilangan monohibrid gamet yang terbentuk pada F1 ada 2 macam dan fenotipenya ada 2 macam dengan perbandingan 3 : 1. Pada perbandingan
dihibrida gamet yang terbentuk pada F1 sebanyak 4 macam dan fenotipe sebanyak 4 macam dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Jika kita melakukan persilangan dengan tiga sifat beda (trihibrid) akan menghasilkan gamet sebanyak 8 macam. Dengan demikian F2 akan menghasilkan sebanyak 64 keturunan atau 82. Perhatikan contoh berikut ini.
F2
Hubungan antara Jumlah Sifat Beda dengan Banyaknya Macam Gamet F1 dan Perbandingan F2
Alel A = menyebabkan terbentuknya melanin (pigmen pemberi warna)
Alel a = menghambat terbentuknya melanin
Dari hasil persilangan monohibrida sebelumnya, perbandingan fenotip antara marmot rambut hitam dengan albino adalah (1 AA: 2 Aa: 1 aa) atau 3 hitam : 1 albino.
2. Sifat Intermediet
Ketika mencoba menyilangkan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) merah dan putih menghasilkan keturunan F1 merah muda. Setelah dilakukan persilangan sesama F1 ternyata menghasilkan keturunan F2 yaitu merah, merah muda, dan putih dengan perbandingan 1 : 2 : 1.
Dari hasil percobaan tampak dihasilkan keturunan dengan perpaduan sifat dari kedua induknya yaitu merah muda, warna ini disebut dengan sifat intermediet. Warna tersebut terjadi karena dominasi yang tidak sempurna dari warna merah tetapi masih menampakkan tanda warna merah dominan terhadap warna putih.
| Parental | Fenotipe | : | ♀merah | X | putih♂ |
| Genotipe | : | MM |  | mm | |
| Gamet | : | m | m | ||
| F1 | Fenotipe | : | merah muda | ||
| Genotipe | : | Mm | |||
| F1 x F2 | Fenotipe | : | Mm | x | Mm |
| Gamet | : | M, m | M, m | ||
| F2 | |||||
| Gamet | M | m |
|---|---|---|
| M | MM merah | Mm merah muda |
| m | Mm merah muda | mm putih |
B. Hukum Mendel II
Pada saat periode yang sama Mendel menyelidiki pewarisan, ia juga menyilangkan tanaman ercis yang berbeda dalam dua sifat, persilangan ini dinamakan persilangan dihibrid. Mendel menyilangkan varietas ercis berbiji bulat berwarna kuning dengan varietes ercis berbiji keriput berwarna hijau. Keturunan pertama (F1) menghasilkan keturunan berbiji bulat warna kuning. Kemudian Mendel menyilangkan antara F1 yang menghasilkan keturunan F2 sebagai berikut :
315 varietas ercis berbiji bulat kuning
101 varietas ercis berbiji keriput kuning
108 varietas ercis berbiji bulat hijau
32 varietas ercis berbiji keriput hijau
Jika kita amati perbandingan antara tanaman tersebut yaitu perbandingan antara tanaman bulat kuning : keriput kuning : bulat hijau: keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1.
| Parental 1 | Fenotipe | : | Kacang ercis berbiji bulat warna kuning | X | Kacang ercis berbiji keriput warna hijau |
| Genotipe | : | BBKK | | bbkk | |
| Gamet | : | Bk | bk | ||
| F1 | Fenotipe | : | Bulat kuning | ||
| Genotipe | : | BbKk | |||
| Parental 2 | Genotipe | : | BbKk | x | BbKk |
| Gamet | : | BK Bk bK bk | BK Bk bK bk | ||
| F2 | |||||
| Gamet | BK | Bk | bK | bk |
|---|---|---|---|---|
| BK | BBKK (1) bulat kuning | BBKk (2) bulat kuning | BbKK (3) bulat kuning | BbKk (4) bulat kuning |
| Bk | BBKk (5) bulat kuning | BBkk (6) bulat hijau | BbKk (7) bulat kuning | Bbkk (8) bulat hijau |
| bK | BbKK (9) bulat kuning | BbKk (10) bulat kuning | bbKK (11) keruput kuning | bbKk (12) keriput kuning |
| bk | BbKk (13) bulat kuning | Bbkk (14) bulat hijau | bbKk (15) keriput kuning | bbkk (16) keriput hijau |
- Pada nomor : 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 10, 13 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat kuning yang jumlahnya ada 9.
- Pada nomor : 6, 8, 14 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat hijau yang berjumlah 3.
- Pada nomor : 11, 12, 15 dihasilkan tanaman varietas ercis keriput kuning yang berjumlah 3.
- Pada nomor : 16 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji keriput hijau yang berjumlah 1.
Kotak nomor 6, yaitu varietas ercis berbiji bulat hijau dengan nomor 11 yaitu varietas ercis berbiji keriput kuning. Kedua individu tersebut mempunyai genotipe yang tidak dimiliki oleh kedua induknya, sehingga individu tersebut disebut sebagai individu baru (bastar konstan). Individu tersebut memiliki genotipe yang homozigot dan sifat itu muncul akibat perpaduan sifat kedua induknya.
Gen yang telah terpisah tersebut akan bergabung dengan gen dari induk lain pada saat perkawinan. Penggabungan tersebut terjadi secara acak dan bebas. Pada perkawinan ini tampak jelas bahwa gen-gen dapat berpasangan membentuk kombinasi yang beragam. Maka hal tersebut dikenal dengan Hukum II Mendel atau Hukum Pengelompokan Gen Secara Bebas (The Law Independent Assortment of Genes). Hal tersebut dituangkan dalam Hukum II Mendel yang berbunyi “Bila individu berbeda satu dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka akan diturunkan sifat yang sepasang tak tergantung dari pasangan sifat yang lain.
Persilangan Lebih dari Dua Sifat Beda
Kemungkinan genotipe dan fenotipe pada F2 dalam persilangan monohibrid gamet yang terbentuk pada F1 ada 2 macam dan fenotipenya ada 2 macam dengan perbandingan 3 : 1. Pada perbandingan
dihibrida gamet yang terbentuk pada F1 sebanyak 4 macam dan fenotipe sebanyak 4 macam dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Jika kita melakukan persilangan dengan tiga sifat beda (trihibrid) akan menghasilkan gamet sebanyak 8 macam. Dengan demikian F2 akan menghasilkan sebanyak 64 keturunan atau 82. Perhatikan contoh berikut ini.
| P1 | TTBBMM | ttbbmm |
| (Bulu Tebal, Paruh Besar, Ekor Panjang) | (Bulu Tipis, Paruh Kecil, Ekor Pendek) | |
| G | TBP | tb |
| F1 | TtBb | |
| (Bulu Tebal, Paruh Besar,Ekor Panjang) | ||
| P2 | TtBbPp | TtBbPp |
| G | TBP TBp TbP Tbp tBP tBp tbP tbp | TBP TBp TbP Tbp tBP tBp tbP tbp |
| TBP | TBp | TbP | Tbp | tBP | tBp | tbP | tbp | |
| TBP | TTBBPP | TTBBPp | TTBbPP | TTBbPp | TtBBPP | TtBBPp | TtBbPP | TtBbPp |
| TBp | TTBBPp | TTBBpp | TTBbPp | TTBbpp | TTBBPp | TtBBpp | TtBbPp | TtBbpp |
| TbP | TTBbPP | TTBbPp | TTbbPP | TTbbPp | TTBbPP | TtBbPp | TtbbPP | TtbbPp |
| Tbp | TTBbPp | TTBbpp | TTbbPp | TTbbpp | TtBbPp | TtBbpp | TtbbPp | Ttbbpp |
| tBP | TtBBPP | TtBBPp | TtBbPP | TtBbPp | ttBBPP | ttBBPp | ttBbPP | ttBbPp |
| tBp | TtBBPp | TtBBpp | TtBbPp | TtBbpp | ttBBPp | ttBBpp | ttBbPp | ttBbpp |
| tbP | TtBbPP | TtBbPp | TtbbPP | TtbbPp | ttBbPP | ttBbPp | ttbbPP | ttbbPp |
| tbp | TtBbPp | TtBbpp | TtbbPp | Ttbbpp | ttBbPp | ttBbpp | ttbbPp | ttbbpp |
Hubungan antara Jumlah Sifat Beda dengan Banyaknya Macam Gamet F1 dan Perbandingan F2
| Jumlah Sifat Beda | Jumlah Macam Gamet | Jumlah Macam Genotipe F2 | Kemungkinan Fenotipe F2 | Perbandingan Fenotipe F2 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 21 = 2 | 3 | 2 | 3 : 1 |
| 2 | 22 = 4 | 9 | 4 | 9 : 3 : 3 : 1 |
| 3 | 23 = 8 | 27 | 8 | 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1 |
| n | 2n | 3n | 2n | 3n : dst |
