Who's The Real Mutant? The Eu Versus The Pro!

Halo para pembaca sekalian, pada kesempatan ini saya mau membahas tentang satu topik yaitu tentang mutasi (perubahan secara cepat) serta dihubungkan dengan perbandingan sel eukariotik dan prokariotik serta mana yang lebih mudah bermutasi. Namun sebelumnya, kita akan bahas dulu apa itu sel dan bagaimana perkembangan teorinya.

Tuhan telah menciptakan makhluk hidup dengan sangat sempurna, termasuk manusia. Jika diamati lebih dalam menggunakan mikroskop, seluruh makhluk hidup tersusun dari bagian-bagian terkecil yang disebut sel. Sel merupakan tingkatan struktural kehidupan terendah, yang memiliki seluruh sifat kehidupan, seperti reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan, pemanfaatan energi, respon terhadap lingkungan, homeostatis (pengaturan tubuh), dan adaptasi terhadap lingkungan di sekitarnya. Di dalam setiap sel, keteraturan kehidupan diatur pada tingkat molekuler. Pada organisme multisel, seperti tumbuhan dan hewan, terjadi kerjasama antara berbagai jenis sel yang terspesialisasi dan bergabung membentuk tingkatan struktural yang lebih tinggi seperti jaringan, organ, serta sistem organ.

Sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris yaitu Robert Hooke tahun 1665. Ia mengamati sel gabus dari dinding sel tumbuhan yang sudah mati dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ia melihat adanya ruang ruang kecil kosong, lalu menamakannnya sel. Penemuan tentang sel berkembang ketika Antonie van Leewenhoe menjadi orang pertama yang mengamati sel hidup pada spirogyra dan bakteri dengan menggunakan mikroskop tahun 1674. Sejak saat itu, ilmuwan di seluruh dunia berlomba-lomba untuk melakukan percobaan tentang sel. Nama-nama seperti R. Brown, M. Schleiden Schwan, Pirkinje, R. Virchow turut memperkaya teori tentang sel. Robert Brown contohnya, botanis Skotlandia yang berhasil menemukan inti sel dan aliran sitoplasma. M. Schleiden Schwan berpendapat bahwa setiap makhluk hidup tersusun dari sel. 

Schleiden Schwan menyatakan bahwa "Sel merupakan kesatuan struktural kehidupan." Ia juga mengemukakan mengenai unit dasar makhluk hidup yang terdiri dari unit struktural, unit fungsional, unit hereditas/genetik. Sementara Purkinje berhasil menemukan istilah protoplasma yang merupakan cairan dalam sel. R Virchow mengemukakan tentang pembelahan sel yang berisi "sel berasal dari sel. Sel merupakan kesatuan pertumbuhan." Lahirlah teori "sel merupakan kesatuan hereditas dari makhluk hidup."

Berdasarkan hasil penemuan-penemuan para ilmuwan tersebut, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut. Semua makhluk hidup terdiri atas sel-sel. Sel merupakan unit struktural terkecil makhluk hidup yang menjadi komponen penyusun tubuh makhluk hidup. Sel merupakan unit fungsional karena sel melakukan suatu fungsi kehidupan, seperti sintesis protein yang berhubungan dengan pembentukan karakteristik fisiologi dan morfologi, reproduksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan, melakukan respons, dan melakukan pemanfaatan energi. Semua sel berasal dari sel sebelumnya. Sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya.

Nah, setelah mengetahui lebih dalam tetang sel, kita akan masuk ke tipe-tipe sel, yang nantinya akan kita bahas manakah yang lebih mudah bermutasi diantara kedua sel tersebut. Secara struktural, terdapat 2 tipe sel yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Setiap makhluk hidup tersusun dari antara kedua tipe sel tersebut. Organisme dengan sel prokariotik yaitu Archaebacteria, Eubacteria, dan Cyanobacteria. Organisme dengan sel eukariotik yaitu jamur (fungi), hewan (animalia), tumbuhan (plantae), dan protista.

Sel prokariotik (pro = sebelum, karyon = inti) merupakan sel yang tidak memiliki membran inti yang memisahkan materi genetik di inti sel dengan bagian sel lainnya. Materi genetik atau DNA pada sel prokariotik disimpan pada suatu tempat yang disebut nukleoid. Sel prokariotik memiliki DNA sirkuler atau plasmid, sejumlah ribosom yang berfungsi untuk menyintesis protein, membran plasma yang membatasi sel, serta dinding sel yang terdapat disebelah luar membran plasma dan dilapisi kapsul berbentuk gel. Sebagian sel prokariotik (bakteri) ada yang memiliki organel perlekatan yang berupa pili dan organel pergerakan berupa flagela. Sel bakteri (prokariotik) pada umumnya berdiameter 0,1 sampai 1,0 mikrometer.

Sel eukariotik (eu = sebenarnya, karyon = inti) merupakan sel yang memiliki nukleus yang sebenarnya, atau materi genetik atau DNA yang dibungkus oleh membran inti. Pada sitoplasma atau daerah antara nukleus dan membran sel, terdapat medium semi cair yaitu sitosol, serta organel-organel sel yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik. Sel eukariotik umumnya berdiameter 10-100 mikrometer.

Perbedaan mendasar antara sel prokariotik dan sel eukariotik adalah sel eukariotik memiliki membran inti sedangkan sel prokariotik tidak memiliki membran inti. Pada sel eukariotik, inti tampak jelas karena dibatasi oleh sistem membran. Pada sel ini, sitoplasma memiliki berbagai jenis organel seperti antara lain: badan Golgi, retikulum endoplasma (RE), kloroplasma (hanya pada tumbuhan), mitokondria, badan mikro, dan lisosom. Perbedaan lainnya adalah pada bentuk DNA, sel prokariotik memiliki bentuk DNA sirkuler sedangkan eukariotik berbentuk linear dan sirkuler. Lalu pada penutup sel, prokariotik berdinding sel yang terdiri dari pseudopeptidoglikan plus lipid pada archaebacteria. 

Sedangkan pada eubacteria terdapat peptidoglikan atau protein gula. Sedangkan pada sel eukariotik, ber dinding sel yang mengandung zat kitin pada fungi. Sedangkan pada plantae terdapat selulosa atau tumbuhan muda atau monokotil dan juga lignin terdapat tumbuhan tua. Sturktur dan letak ribosom pada sel prokariotik yaitu 3 rantai RNA yang bergerak bebas di sitoplasma. Sedangkan pada sel eukariotik, strukturnya memiliki 4 rantai RNA dan terletak menempel pada retikulum endoplasma kasar dan juga ada juga yang bergerak bebas di sitoplasma.

Sel memiliki bagian-bagian dan organel-organel yang berbeda bentuk, ukuran, struktur, dan fungsinya. Agar komponen organel sel dan fungsinya dapat dikaji, ahli sitologi menggunakan pendekatan biokimiawi yang disebut fraksionasi sel untuk mengisolasi komponen-komponen sel yang ukurannya berbeda.

Setelah mengetahui apa itu sel, mari kita ketahui dulu apa sih itu mutasi?  Apakah itu seperti para monster di film-film yang berbentuk mirip manusia, memiliki kekuatan super dan bermuka seram? Mutasi adalah perubahan materi genetik (gen dan kromosom) suatu sel yang diwariskan kepada keturunannya. Mutasi bisa disebabkan oleh kesalahan replikasi materi genetika selama pembelahan sel oleh radiasi, bahan kimia (mutagen), atau virus, atau dapat terjadi selama proses meiosis berlangsung. Karena perubahan materi genetik yang terjadi ada 2, maka mutasi itu terdapat 2 jenis, Mutasi gen dan mutasi kromosom.

Mutasi gen adalah perubahan kimiawi pada satu/beberapa pasangan basa dalam satu gen tunggal yang menyebabkan perubahan sifat individu tanpa perubahan jumlah dan susunan kromosomnya. Mutasi gen dapat terjadi melalui berbagai cara, seperti penggantian/substitusi pasangan basa. Disebabkan karena penggantian satu nukleotida dengan pasangannya di dalam untaian DNA komplementer dengan pasangan nukleotida lain. Contohnya yaitu anemia bulan sabit.

 Sementara mutasi kromosom adalah perubahan yang terjadi pad kromosom serta disertai dengan perubahan jumlah dan struktur kromosom. Mutasi kromosom ini masih dibedakan menjadi dua jenis, yaitu perubahan struktur kromosom dan perubahan jumlah kromosom.

Perubahan struktur menyebabkan rusaknya bentuk kromosom, disebut aberasi. Aberasi ini ada 4 macam, translokasi, duplikasi delesi, dan inversi. Translokasi merupakan pemindahan sebagian kromosom ke kromosom lain yang tidak homolognya. Duplikasi merupakan kromosom yang "menduplikat" diri, artinya jumlahnya lebih dari yang seharusnya. Delesi merupakan hilangnya segmen-segmen kromosom yang menyebabkan kromosom kekurangan segmen-segmen. Sedangkan Inversi merupakan mutasi yang terjadi karena saat meiosis, kromosom itu terpilin, sehingga terjadi kiasma, ini menyebabkan perubahan letak dan kedudukan gen.

Perubahan jumlah kromosom terjadi akibat berubahnya jumlah individual atau jumlah perangkat kromosomnya. Contohnya haploid, diploid, triploid, tetraploid, poliploid, dll.

Nah, mutasi yang terjadi itu ada 2 macam, mutasi alami dan mutasi buatan. Karena faktanya, manusia dapat memanfaatkan mutagen untuk melakukan mutasi pada suatu sel. Mutasi alam disebut juga mutasi spontan terjadi disebabkan oleh faktor alamiah seperti kesalahan pemasangan bas saat replikasi, perbaikan, atau rekombinasi DNA. Selain itu dapat juga disebabkan karena radiasi radioaktif alam, sinar kosmik, dan sinar ultraviolet. Sebaliknya, mutasi buatan sengaja prosesnya direncanakan manusia dengan campur tangan manusa menggunakan zat-zat kimia, sinar gamma, sinar X, sinar alfa, dan radioaktif tenaga nuklir.

Lalu, apakah mutasi pernah terjadi pada manusia? Ya, tidak usah jauh-jauh, down syndrome misalnya. Down syndrome merupakan salah satu contoh mutasi pada sel eukariotik (manusia) yang terjadi. Down syndrome terjadi karena etidaknormalan pada kromosom automom. HAl ini disebabkan karena adanya 3 kromosom pada kromosom no.21 (trisomi) ciri-ciri dan gejala yang dialami berupa mata sipit, IQ rendah (40 an), gigi kecil-kecil dan jarang, liur keluar terus menerus, sistem kekebalan tubuh menurun, kariotip 47 XX atau 47 XY, dan mongolism atau bertelapak kaki tebal seperti telapak kera. Mutan lainnya yang akan saya bahas adalah para penderita sindrom klinefer. Sindrom klinefer adalah ketidaknormalan kromosom pada seks yang umumnya diderita laki-laki. 

Ciri-cirinya adalah mempunyai kromosom seks-X yang kelebihan menjadi 47 XXY, memiliki ukuran testis kecil, suara dan dada seperti wanita, bulu di bagian dada tidak tumbuh, memiliki tangan dan kaki yang panjang. Kebalikannya, para penderita sindrom turner terjadi pada wanita dimana ketidaknormalan pada kromosom berupa pengurangan satu kromosom seks. Ciri-cirinya adalah hanya memiliki satu kromosom seks, dengan kariotipnya 45 X0, perempuan mandul, bentuk kaki X, dada dan ovarium tidak berkembang, tidak mengalami haid, ukuran tubuh mungil dan IQ rendah. 

Selain mutasi pada manusia yang berdampak negatif, ternyata ada lho, mutasi yang membuat kita menjadi manusia super.  Seperti membuat kita menjadi pelari super, yaitu gen ACTN3. Varian dari gen ini membuat tubuh memproduksi protein spesial yaitu alpha-acinin-3. Protein ini mengendalikan serat otot untuk bergerak cepat. Sebuah studi mengatakan bahwa sangat sedikit atlit lari cepat yang memiliki salinan ACTN3 yang cacat. Ada juga HDEC yang membuat kita menjadi manusia tidur super yang dapat tidur hanya 4 jam, dan memiliki kemampuan untuk memulihkan badan. Selain itu ada juga gen TAS2SR38 yang membuat kta menjadi perasa super. Mereka menjadi lebih inten dalam merasakan rasa pada makanan.

Nah, kembali ke topik pembicaraan yaitu sel eukariotik itu lebih mudah bermutasi dari sel prokariotik, setuju atau tidak? Sebelum dapat menyimpulkan, saya akan menyampaikan beberapa pendapat saya mengenai hal ini.

Mutagen atau hal-hal yang menyebabkan sel bermutasi tadi kebanyakan berasal dari luar sel yang menyerang sel hingga menembus DNA yang mengakibatkan kromosom dan gen yang terdpat di dalam DNA tadi menjadi rusak, berubah, atau ketambahan. Mutagen-mutagen tersebut menginduksi DNA dalam sel. Seperti yang kita ketahui bahwa mutagen dapat berupa benda fisiologis seperti sinar X, sinar ultraviolet, dan juga radiasi radioaktif. Pada dasarnya mutagen itu dalam dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu biologis, fisiologis, dan kimiawi. 

Sehingga, mutagen itu dapat juga berupa benda kimiawi seperti oksigen reaktif superoksida, bisulfit dan nitrous. Bahkan dapat juga benda biologis yang menyerang seperti virus yang mampu menyuntikkan materi genetiknya ke materi genetik sel inang, bahkan dapat mengubah sifat sel inangnya menjadi sel kanker. Untuk itu perlu ada perlindungan dari sel terhadap materi genetiknya, sehingga tidak diserang dan terjadi perubahan dalam materi genetiknya.

Pembedaan paling mendasar dari perbedaan sel eukariotik dan prokariotik adalah pada ada/tidaknya membran inti sel. Membran inti sel sendiri berfungsi untuk melindungi inti sel dan mengatur keluar masuknya zat. Ini berarti bahwa sel prokariotik tidak memiliki pelindung untuk melindungi DNA mereka. DNA mereka disimpan di nukleoid yang berlokasi di sitoplasma dan tidak teratur. Sel prokariotik dapat dengan mudah diserang mutagen, apalagi mutagen jenis transposon yang merupakan untaian DNA yang dapat menghilangkan dan menyelipkan dirinnya masuk ke genom. Berbeda dengan prokatiotik, sel eukariotik menyimpan DNA mereka di inti sel yang dilindungi selubung/membran inti sel. DNA ini juga tersusun rapi dan diselingi dengan protein histon. 

Protein histon pada eukariotik ini berfungsi untuk memelihara integritas fungsi dan struktur kromatin. Jadi adanya protein histon pada sel eukariotik membuat DNA dalam sel eukariotik lebih teratur. Kromatin sendiri berfungsi salah satunya untuk mencegah DNA mengalami kerusakan, memperkuat DNA untuk memungkinkan meiosis dan mitosis. Sehingga dalam hal ketangguhan sel untuk melindungi DNA, sel eukariotik lah yang unggul dari prokariotik. Secara, DNA mereka berada di bagian paling vital sebuah sel, bukan di sitoplasma yang hanya cairan tanpa membran apapun.

Dalam hal mendasar tentang ada/tidaknya membran inti sel dapat dilihat bahwa eukariotik memang unggul dari prokariotik, namun apakah berarti benar prokariotik lebih mudah bermutasi? Mari kita lihat lebih dalam mengenai apa sajakah organel-organel atau partikel-partikel dalam sel yang dimiliki oleh sel eukariotik yang tidak diiliki oleh sel prokariotik. Masih soal proteksi, faktanya kebanyakan dari sel eukariota tidak dilindungi oleh dinding sel, kecuali tumbuhan. Sementara pada sel prokariota ditemukan glikokaliks pada lapisan lendir atau kapsul yang berfungsi untuk melindungi sel. Namun, seluruh organel pada sel eukariotik dilapisi oleh membran sel, sementara sedikit sekali organel sel prokarotik yang dibungkus oleh membran. 

Serta membran sel luar yang terdapat pada prokariotik tidak memiliki kandungan sterol dan karbohidrat yang cukup. Berbeda dengan prokariotik, sel eukariotik dilindungi oleh membran sel yang memiliki kandungan sterol dan karbohidrat yang cukup sehingga dapat berfungsi sebagai reseptor. Sehingga, menurut saya hal ini dapat meningkatkan kepekaan sel eukariota terhadap lingkungan, termasuk para mutagen. Sehingga sel eukariota lebih dapat mengantisipasi mutagen dari sel prokariotik. Selanjutnya adalah sitoskeleton yang merupakan jaring-jaring berkas protein yang terdapat di sitoplasma, disebut juga kerangka sel yang berfungsi untuk mengubah dan membentuk bentuk tubuh sel, sehingga memiliki bentuk yang kokoh, mampu mengatur posisi organel, berenang, dan juga bergerak di permukaan.  Sitoskeleton ini merupakan "tulang" pada sel, karena dapat membentuk posisi tubuh sel. 

Sitoskeleton sendiri terdapat 3 jenis, mikrotubulus, filamen intermediat, dan mikrofilamen. Mikrotubulus merupakan bagian yang paling kokoh yang berfungsi sebagai pendukung, transpor intraselular, dan organisasi sel. Hal ini menurut saya dapat melindungi sang kromosom karena dapat mengatur posisi organel-organel yang terdapat dalam sel. Serta memperkokoh sel, sehingga dapat menjadi seperti penghambat mutagen atau pencegah mutagen untuk menyerang DNA. Sehingga lebih mudah untuk melindungi gen dari mutagen. Selain itu, mengenai ukuran sel, ukuran sel prokariotik jauh lebih kecil dari sel eukariotik, sehingga memungkinkan para mutagen untuk lebih menarget sel eukariotik daripada sel prokariotik, karena ukuran sel eukariotik yang lebih besar. 

Namun, sel eukariotik yang selalu menjadi target/ terserang terus menerus, menurut saya sel ini akan menjadi kebal, adaptif terhadal serangan mutagen. Sehingga sel-sel eukariotik ini lama kelamaan akan memiliki suatu sistem imun yang membuat sel eukariotik ini adaptif terhadap serangan mutagen. Selanjutnya, adalah lisosom yang merupakan organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik. Enzim hidrolitik ini berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Ini berarti mutagen yang berasal dari luar sel ketika masuk ke dalam sel juga dikontrol oleh lisosom ini. Lisosom yang terdapat pada sel eukariotik juga berfungsi menghancurkan benda-benda asing di luar organel sel, misalnya sperma yang memproduksi enzim untuk menghancurkan dinding sel ovum ketika terjadi pembuahan. Selain itu, fungsi lain dari lisosom adalah dia dapat menghancurkan diri sendiri, ketika sel eukariotik telah terserang atau terjadi kerusakan yang dapat merugikan.

Organel selanjutnya adalah mitokondria, mitokondria merupakan organ respiraasi yang berfungsi untuk memproduksi energi dalam bentuk ATP. Penghasil energi ini juga sangat powerfull dan efficient, karena dapat memproduksi 30 molekul ATP setiap molekul glukosa yang dioksidasi, serta dinyatakan penghasil energi terbesar ada di mitokondria. Sehingga ada satu phrase yang terkenal yaitu "mitochondria is the power house of cell" Sedangkan pada sel prokariotik, tidak terdapat organel sel mitokondria ini. Sehingga jika di logika, sel prokariotik ini "lemas" artinya tidak mempunyai energi sebanyak energi pada sel eukariotik. 

Karena pada sel prokariotik hanya terdapat mesosom, yaitu penghasil energi yang hanya terdapat di sel prokariotik, sebagi pengganti mitokondria. Tapi apakah mesosom ini se-powerfull mitokondria? Tidak. Nah, dari tadi kita selalu mempermasalahkan mutagen yang berasal dari luara, bagaimana jika mutasi sel disebabkan oleh kesalahan/kerusakan pada sel itu sendiri? Jawabannya bisa, yaitu disebabkan oleh tautomer dan struktur analog. Tautomer itu merupakan stereoisomer asam nukleat. Hal ini menyababkan pasangan guanin yang seharusnya berpasangan dengan cytosine dan adenin yang berpasangan dengan timin menjadi kacau, artinya guanin malah berpasangan dengan timin dan seterusnya. Lalu struktur analog, di dalam tubuh organisme itu terdapat zat zat yang menyerupai asam nukleat. Pada kondisi tertentu, zat ini dapat menempati tempat dimana asam nuklea seharusnya berada. 

Karena zat zat ini bukan merupakan zat dari luar sel, maka sel akan menerimanya. Hal ini menyebabkan kesalahan dalam proses berikutnya. Nah, jika kedua hal tersebut terjadi di dalam sel, maka akan terjadi proses mutasi. Jadi mutagen tidak hanya berasal dari luar sel, namun dapat berasal dari sel itu sendiri. Namun, saya tidak akan memasukkan kedua penyebab tersebut sebagai alasan saya karena pada dasarnya sel prokariotk dan eukariotik itu sama, sel eukariotik merupakan penyempurnaan dari sel prokariotik. Sehingga, tidak ada fitur khusus yang menyebabkan salah satu kelompok sel berdasarkan ada/tidaknya membran inti sel yang dapat dibandingkan. Karena kedua-dua nya mempunyai peluang yang sama untuk terjadi kejadian tersebut dan bermutasi.

Dari segala usaha saya untuk menjelajahi perpustakaan, berselancar di web, mencari jurnal penelitian hingga menggunakan logika dari informasi-informasi yang ada hingga menghasilkan alasan-alasan logis, saya menyimpulkan bahwa sel prokariotik lebih mudah bermutasi dari sel eukariotik. Artinya saya tidak setuju dari pernyataan Bu Maria yang mengatakan bahwa sel eukariotik lah yang lebih mudah bermutasi. Sejauh mana saya setuju? Sebenarnya ada juga alasan kenapa ada orang yang mengatakan bahwa sel eukariotik lebih mudah bermutasi, karena topik yang saya bahas ini sesungguhnya masih menjadi bahan perdebatan para ahli, dan belum diteorikan hasilnya, mana yang lebih mudah bermutasi. Namun, saya diberi kesempatan untuk meluangkan pendapat-pendapat saya melalui essay ini, sehingga inilah hasil pendapat saya dan kesimpulannya.

Akhir kata, saya ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya, karena telah membaca essay saya, mohon maaf bila ada salah-salah kata atau pendapat yang kurang logis.

 

Daftar pustaka: 1 | 2| 3| 4| 5| 6| 7| 8| 9|

http://www.biosend.id/2015/10/pengertian-mutan.html

Irnaningtyas. 2013. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Jakarta.Penerbit Erlangga.

Irnaningtyas, Istiadi Yossa. 2014. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu - Ilmu Alam. Jakarta. Penerbit Erlangga.