Jumat, 31 Agustus 2012

FERTILISASI MUTAN NEMATODA

BAB I
PENDAHULUAN

    Spermatogenesis menghasilkan sperma fungsional yang berasal dari suatu sel germinal tertentu. Pada Nematoda, jantan dan hermaprodit bersatu pada spermatogenesis. Lapisan germinal hermaprodit, seperti halnya jantan, mempersiapkan lapisannya untuk menjalani spermatogenesis selama tahap larva L4. Lapisan germinal hermaprodit berbeda dari jantan karena lapisan hermaprodit pada saat spermatogenesis dapat berganti menjadi oogenesis selama masa dewasa. Masing-masing hermaprodit menyimpan spermanya dan menggunakannya untuk membuahi oositnya sendiri. Banyak mutan yang telah diidentifikasi karena proses pembuhan sendiri hermaprodit tersebut terganggu. Jika hermaprodit steril (mandul) menjadi dewasa maka ia akan menjadi jantan yang alami, mutan hermaprodit juga kekurangan sperma atau memiliki sperma yang jelek kualitasnya akan menghasilkan keturunan yang tidak biasa. Suatu tes yang diimplementasi dengan mudah kemudian diaplikasikan untuk mengidentifikasi masalah mutan ini yang menghasilkan sperma berkualitas buruk. Belakangan ini, lebih dari 44 gen diketahui memenuhi syarat untuk spermatogenesis normal. Terdapat 25 gen yang mempengaruhi spermatogenesis dan mutan dikelompokkan berdasarkan struktur selular atau proses yang dipengaruhinya. Spermatozoa Nematoda kekurangan satu buah akrosom dan sebuah flagellum, yang mana organel-organel ini ditemukan di spermatozoa yang terdapat pada spesies lain. Nematoda bergerak pelan dengan menggunakan pseudopodia tunggal. Spermatogenesis alami dan bagian buruknya pada mutan dapat dipelajari secar in vivo  bila hewannya memiliki induk yang bergantian dan in vitro bila lebih simpel, medium yang terbuat dari bahan kimia yang mendukung perkembangan yang telah ditemukan.

BAB II
FERTILISASI MUTAN NEMATODA

1.1    Nematoda
Nematoda merupakan kelas dari filum Nemathelminthes. Hidupnya mandiri, diantaranya hidup parasit dalam tanah dan merusak akar tanaman, dalam saluran pencernaan vertebrata, atau dalam jaringan tubuh lainnya. Permukaan tubuhnya tertutup oleh kutikula dan biasanya kedua ujung tubuhnya meruncing. Pseudosel menyerupai selom yang sebenarnya, tetapi dilapisi hanya dengan mesoderm di sisi luar.
Pada Nematoda telah ditemukan otot di sebelah luar selom dan bukan sel-sel epitel. Disini tidak ada silia sama sekali. Nematoda yang hidup mandiri mempunyai mulut majemuk dan beberapa alat perasa dan mata. Traktus digestivus semakin lengkap dan tepat dibagi-bagi ke dalam regio-regio seperti mulut, rongga mulut, faring, esofagus, usus halus, rektum, dan anus.
Sistem saraf terdiri dari cincin anterior yang mengelilingi esofagus, batang saraf dorsal dan ventral, dan saraf-saraf kecil (6 saraf anterior dan 6 saraf posterior). Sistem ekskresi terdiri dari dua saluran lateral, yang bersatu dan bermuara bersama-sama pada lubang ventral di dekat mulut (porus ventral anterior).
Kebanyakan Nematoda itu adalah diesius atau hermaprodit, yaitu bila suatu individu membentuk sel kelamin jantan dan sel kelamin betina. Peristiwa ini disebut hermafoditisme. Hewan hermafrodit dapat mengadakan fertilisasi oleh dirinya sendiri dan atau oleh hewan lain. Fertilisasi yang dilakukan oleh hewan lain disebut fertilisasi silang.
Ada 3 macam hermafroditisme, yaitu
·    Hermafroditisme bilateral, bila pada tiap sisi ada testis dan ovarium.
·    Hermafroditisme lateral, bila pada satu sisi terdapat testis dan pada sisi lainnya terdapa ovarium.
·    Hermafroditisme unilateral, bila satu sisi terdapat ovotestis dan pada sisi lainnya terdapat testis atau ovarium.

1.1    Mutan
Perubahan sifat keturunan secara umum disebut mutasi. Organisme yang mengalaminya disebut mutan. Mutasi terjadi karena perubahan lingkungan yang ekstrem. Alam tidaklah konstan dan selalu berubah. Oleh karena itu organisme harus selalu berusaha untuk menyesuaikan diri dengan perubahan itu. Untuk bertahan hidup dan menjaga kelestarian kelompok di alam, organisme harus ikut berubah sesuai dengan sifat alam sekelilingnya yang selalu mengalami perubahan.
Pada Nematoda, mutan disebabkan oleh terganggunya proses fertilisasi sendiri oleh Nematoda tersebut. Gangguan tersebut dapat menyebabkan berubahnya suatu bagian dari tubuh Nematoda, misalnya perubahan struktur membran dan lain-lain. Gangguan dapat berasal dari kondisi lingkungan yang kurang kondusif selama proses fertilisasi berlangsung.
Mutan yang terjadi, juga pada Nematoda, dapat dijadikan sebagai antisipasi menghadapi seleksi alam. Kalau perubahan sudah muncul, mungkin saja karakter mutan lebih mudah beradaptasi daripada karakter yang asli. Karakter aslipun perlahan susut dan menghilang. Mungkin pula sebaliknya, karakter mutan tidak cocok dengan lingkungan baru, sehingga individu atau populasi suatu spesies yang memilikinya akan susut lalu menghilang. Jadi, apakah suatu lingkungan cocok atau tidak cocok terhadap suatu mutan bergantung pada daerah dimana mutan tersebut tinggal.

1.2    Fertilisasi Mutan
·    Fertilisasi Alami
Fertilisasi pada nematoda termasuk fertilisasi internal. Fertilisasi ini terjadi dengan hermafroditisme, dimana kedua induk sama-sama memiliki sperma dan sel telur. Pada saat fertilisasi berlangsung, induk A menyalurkan spermanya untuk membuahi sel telur induk B, dan sebaliknya sperma induk B akan membuahi sel telur induk A. Nematoda termasuk hewan invertebrata yang memiliki banyak sel telur dalam sekali pembuahan. Namun, seperti yang berlaku pada hewan lainnya, satu sel telur hanya akan menerima satu sperma.
Gamet, yaitu sperma dan sel telur yang menyatu selama fertilisasi atau pembuahan, merupakan jenis sel yang sangat terspesialisasi yang dihasilkan melalui serangkaian peristiwa perkembangan yang kompleks dalam testis dan ovarium induk. Fungsi utama fertilisasi adalah untuk menyatukan kumpulan kromosom haploid dari dua individu menjadi sebuah sel diploid tunggal, yaitu zigot. Fungsi kunci lainnya adalah aktivasi sel telur mengawali reaksi metabolik di dalam sel telur yang memicu permulaan perkembangan embrio.
Terjadi sua reaksi penting selama fertilisasi, yaitu reaksi akrosomal dan reaksi kortikal.
Reaksi akrosomal ini melepaskan enzim-enzim hidrolitik yang membuat struktur yang memanjang yang disebut penjuluran akrosomal mampu menembus lapisan jeli sel telur tersebut. Ujung penjuluran akrosomal itu dilapisi oleh protein yang menempel ke molekul reseptor spesifik yang berada di lapisan vitelin di luar membran plasma sel telur tersebut.
Reaksi akrosomal menyebabkan penyatuan membran plasma sel sperma dan sel telur dan masuknya satu nukleus sperma ke dalam sitoplasma sel telur itu. Penyatuan membran menimbulkan respon listrik yang mirip neuron oleh membran plasma sel telur tersebut. Saluran ion membuka, sehingga ion natrium dapat mengalir ke dalam sel telur dan mengubah potensial membran, atau voltase di sepanjang membran tersebut. Depolarisasi membran, demikian sebutan bagi respons listrik itu. Terjadi dalam tempo sekitar 1 sampai 3 detik setelah sel sperma berikatan dengan lapisan vitelin, depolarisai itu disebut juga sebagai pemblokiran cepat terhadap polisperma karena peristiwa itu mencegah lebih dari satu sel sperma menyatu dengan membran plasma sel telur. Tanpa pemblokiran itu, fertilisasi ganda akan terjadi.
Pengaruh utama lain penyatuan membran plasma sel telur dengan sperma adalah reaksi kortikal, yaitu serangkaian perubahan di zona bagian luar (korteks) sitoplasma sel. Penyatuan sperma dan sel telur memicu suatu jalur transduksi sinyal yang menyebabkan retikulum endoplasmik (RE) sel telur membebaskan kalsium (Ca2+) ke dalam sitosol.  Pembebasan kalsium dari RE dimulai pada tempat masuknya sperma dan kemudian menjalar dalam bentuk gelombang di seluruh sel telur yang dibuahi tersebut. Tampaknya jalur pensinyalan itu menyebabkan produksi IP3, yang membuka saluran kalsium bergerbang ligan (ligan gated calcium channel) pada membran RE. Ca2+ yang dibebaskan itu kemudian memicu pembukaan saluran lain, dan demikian seterusnya. Dalam hitungan detik, konsentrasi Ca2+ yang tinggi menghasilkan perubahan di dalam vesikula yang disebut granula kortikal (corticel granule), yang terletak persis di bawah membran plasma sel telur. Merespons terhadap peningkatan Ca2+, granula kortikal menyatu dengan membran plasma dan membebaskan isinya ke dalam ruangan perivitelin antara membran plasma dan membran vitelin. Enzim-enzim dari granula itu memisahkan lapisan vitelin dari membran plasma sementara mukopolisakarida menghasilkan gradien osmotik, yang menarik air ke dalam ruang perivitelin dan membengkakkan ruang tersebut. Pembengkakan itu mendorong lapisan vitelin menjauhi membran plasma, dan enzim lain mengeraskan lapisan tersebut. Hasilnya adalah membran vitelin menjadi membran fertilisasi, yang menambah masuknya sperma tambahan.

·    Fertilisasi yang terjadi pada mutan Nematoda
Seperti yang telah dikemukakan di atas, mutan pada Nematoda dapat muncul apabila terjadi gangguan pada saat spermatogenesis berlangsung. Gangguan tersebut dapat menyebabkan rusaknya beberapa bagian tubuh dari sperma yang dihasilkan. Kerusakan yang terjadi bermacam-macam dan dapat berupa perubahan genetik pula. Masing-masing kerusakan pada masing-masing mutan akan menjadi tersendiri dan selanjutnya menjadi bahan untuk pengkodean nama-nama mutan tersebut. Beberapa contoh diantaranya fer-14, spe-9, spe-13, spe-36, spe-38, spe-41/trp-3 dan spe-42. Masing-masing mutan yang muncul tersebut juga tetap mengalami spermatogenesis selayaknya Nematoda normal tetapi banyak hal buruk terjadi selama fertilisasi. 5 diantara contoh mutan di atas telah dikloning.
Beberapa mutan yang dapat diidentifikasi adalah sebagai berikut.
a)    Spe-9, menunjukkan sebuah protein integral membran dengan motif berbentuk 10 EGF, yang umumnya memiliki fungsi ekstraseluler seperti adhesi dan intraksi sebagai reseptor ligan. Perubahan gen pada spe-9 ini mengkode rangkaian pada peristiwa delesi atau menunjukkan adanya mutasi yang tampak disebabkan oleh pengulangan EGF tertentu dalam protein spe-9 yang diprediksi yang lebih penting dibandingkan dengan fungsi spe-9 selama fertilisasi.
b)    Spe-41/trp-3, menunjukkan protein saluran kalsium TRP yang memiliki fungsi dalam penyimpanan, mungkin sebagai operator penerima pemasukan kalsium selama fertilisasi.
c)    Spe-38, menunjukkan suatu protein integral tetraspan baru pada membran. Secara struktural dengan protein fasilitatif pada adhesi/fusi membran selama fertilisasi mamalia, ragi dewasa, atau formasi tight junction metazoa.
d)    Fer-14, menunjukkan suatu protein transmembran baru yang menjadi ciri spesifik nematoda.
e)    Spe-42, menunjukkan tujuh protein transmembran, dan dua homolog spe-42 terlihat jelas pada semua hewan multiselular dengan rangkaian genom yang lengkap, termasuk Nematoda. Pada manusia, satu dari homolog memiliki bentuk berupa suatu sambungan yang tampak pada testis, tetapi fungsi khusus dari spe-42 ini sendiri belum diketahui.

Spermatozoa yang berasal dari mutan-mutan ini tidak terdeteksi dapat menyebabkan kematian, dan mereka membuat hubungan dengan oosit di spermateka. Spermatozoa yang bersal dari mutan jantan merupakan resipien penyumbang, dulunya mandul, dan hermafrodit mandul setelah dewasa; seperti hermafrodit yang menelurkan embrio dan mulai untuk menelurkan oosit yang tak subur. Kemandulan ini mencerminkan fakta bahwa mutan ini, spermatozoa yang berasal dari mutan jantan tidak mampu dan berdasarkan fungsinya mengganti endogen, punya kemampuan fertilisasi spermatozoa hermafrodit di dalam spermateka. Akibat dari penggantian ini, oosit hanya berhubungan dengan spermatozoa kualitas buruk saat fertilisasi selama celah temporal sempit ketika mereka mampu untuk melaksanakan fertilisasi.
Spe-41, spe-9, dan spe-38 kesemuanya merupakan protein membran plasma pada spermatozoa. Spe-9 juga ditemukan pada membran plasma spermatid, namun spe-41 dan spe-38  ditemukan pada MOs dan menjadi protein membran plasma ketika Mos melebur selama peristiwa spermiogenesis. Suatu pengamatan meletakkan fungsi saluran TRP spe-41 pada permukaan sel dimana spe-41 berpartisipasi dalam berhubungan dengan kalsium secara terus menerus sampai dengan fusi gamet selama fertilisasi. Jika spe-41 tersebar di membran plasma tubuh sel dan pseudopodia, spe-9 dan spe-38 terletak membran plasma spermatozoa pseudopodial. Data ini mengindikasikan paling tidak terdapat dua cara bagi protein membran plasma dapat memenuhi syarat  menjalankan fertilisasi untuk mencapai permukaan sel spermatozoa. Protein tambahan penting bagi pengakuan oosit, adhesi dan atau fusi tampak dikodekan menjadi spe-13 dan spe-36 dan wujud lain gen sperma yang tersisa untuk diteliti lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell. 1999. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Campbell. 1999. Biologi Jilid 2. Jakarta: Erlangga .
Djarubito Brotowidjoyo, Mukayat. 1993. Zoologi Dasar. Jakarta: Erlangga.
Tim Teaching Animal Development. Perkembangan Hewan (Animal Development). Medan:    FMIPA Universitas Negeri Medan.
Yatim, Wildan. 1989. Genetika. Bandung: Tarsito.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar