Pengertian perkembangbiakan generatif, jenis dan contohnya

Sistem biologis menggunakan berbagai bentuk perkembangbiakan untuk menyelesaikan tugas yang berbeda. Artikel ini membahas perkembangbiakan generatif, contoh dan perannya dalam variabilitas genetik.

Pengantar

Sementara banyak dari kita memilih untuk tidak berpikir tentang fakta ini, kita sebagai manusia adalah semua produk dari perkembangbiakan generatif. Ini berarti bahwa orang tua kita mungkin terlibat dalam tindakan kelamin untuk berkembang biak, atau menghasilkan anak.

Meskipun kegiatan ini pada manusia sering dipahami dalam hal dasar-dasar, seringkali sulit untuk memahami kompleksitas perkembangbiakan generatif dan karakteristik kunci yang membuat proses ini begitu penting. Mari kita bahas perkembangbiakan generatif, dan mengidentifikasi beberapa aspek kunci dari proses ini.

Pengertian

Perkembangbiakan generatif adalah proses di mana organisme baru diciptakan, dengan menggabungkan informasi genetik dari dua individu yang berbeda jenis kelamin. Informasi genetik dibawa pada kromosom di dalam inti sel kelamin khusus yang disebut gamet. Pada pria, gamet ini disebut sperma dan pada wanita gamet disebut telur.

Selama perkembangbiakan generatif, dua gamet bergabung bersama dalam proses fusi yang dikenal sebagai pembuahan, untuk membuat zigot, yang merupakan pendahulu keturunan embrio, mengambil setengah dari DNA-nya dari masing-masing induknya. Pada manusia, zigot mengandung 46 kromosom: 23 dari ibunya dan 23 dari ayahnya. Kombinasi kromosom ini menghasilkan keturunan yang mirip dengan ibu dan ayahnya, tetapi keduanya tidak identik.

Ciri fenotipe, seperti adaptasi fisik terhadap lingkungan organisme dan ciri genotipe, seperti ketahanan terhadap penyakit, diturunkan dari masing-masing induk selama reproduksi seksual. Seleksi alam, di mana individu dengan adaptasi yang menguntungkan terhadap lingkungannya mampu bertahan dan berhasil berkembang biak, mendorong proses evolusi. Perkembangbiakan generatif meningkatkan keragaman genotipe dan fenotipe dalam suatu populasi, memungkinkan seleksi alam untuk memilih individu yang paling sesuai dengan lingkungan.

Perkembangbiakan generatif berbeda dengan reproduksi aseksual yang hanya membutuhkan satu orang tua. Dalam reproduksi aseksual, tidak seperti perkembangbiakan generatif, tidak ada fusi gamet, sehingga keturunannya secara genetik identik dengan induknya dan karenanya merupakan klon. Reproduksi aseksual memang terjadi pada beberapa hewan, meskipun jarang; kebanyakan reproduksi aseksual terjadi pada bakteri, jamur, bintang laut, karang, hydra (ubur-ubur), dan beberapa tanaman berbunga seperti stroberi.

Tujuan perkembangbiakan generatif

Ada beberapa karakteristik yang harus dimiliki organisme agar dianggap hidup. Dari karakteristik ini, perkembangbiakan mungkin salah satu yang paling sedikit dipahami. Perkembangbiakan adalah proses dimana suatu organisme menghasilkan keturunan untuk melanggengkan suatu spesies. Ada dua kategori dasar perkembangbiakan: vegetatif dan generatif.

Tujuan dari perkembangbiakan vegetatif adalah hanya meningkatkan populasi organisme tertentu. Hal ini sering terlihat pada bakteri, jamur, dan bahkan beberapa hewan tingkat rendah, seperti serangga. Dalam proses ini, keturunannya biasanya klon identik dari orang tua atau sangat mirip dengan orang tua secara genetik. Perkembangbiakan generatif, bagaimanapun, adalah berbeda dalam bahwa tujuan utama adalah untuk meningkatkan keragaman genetik. Ini berarti bahwa perkembangbiakan generatif diperlukan agar keturunannya akan memiliki kombinasi yang berbeda dari sifat genetik dari orang tua.

Jadi, inilah pertanyaan yang jelas: mengapa kita perlu keragaman genetik? Itu jawaban masih diteliti sampai hari ini, tapi kebanyakan ilmuwan setuju bahwa keragaman genetik adalah penting untuk melindungi spesies hewan dan proses evolusi. Mari kita bayangkan sejenak bahwa semua manusia adalah identik dalam hal genetik. Jika penyakit yang mempengaruhi satu dalam kelompok masyarakat tersebut, maka seluruh kelompok akan rentan terhadap penyakit itu, dan seluruh penduduk bisa musnah langsung. Sebaliknya, keragaman genetik memungkinkan untuk beberapa individu untuk memiliki satu set yang berbeda sifat, dan mereka benar-benar kombinasi yang berbeda dapat melindungi beberapa individu dari kepunahan massal.

Singkatnya, melalui perkembangbiakan generatif, variabilitas genetik meningkatkan harapan hidup spesies.

Contoh perkembangbiakan generatif

Banyak organisme terlibat dalam perkembangbiakan generatif, meskipun metode yang digunakan oleh mereka bisa mencapai proses ini bervariasi. Namun, tujuan untuk setiap metode adalah untuk meningkatkan keragaman genetik sebagai sarana melestarikan spesies.

Bakteri

Pernahkah Anda mendengar tentang bakteri menjadi resisten medis? Bagaimana bakteri yang tidak dapat disembuhkan, atau sulit untuk mengobati? Nah, bakteri adalah organisme bersel tunggal yang menggunakan perkembangbiakan generatif untuk bertukar gen sebelum perkembangbiakan vegetatif. Melalui pertukaran plasmid (potongan melingkar DNA) bakteri dapat saling memberikan gen baru lainnya dan sifat-sifat baru, seperti resistensi antibiotik. Ketika bakteri tersebut mengalami perkembangbiakan vegetatif, generasi baru terbentuk sekarang memiliki salinan DNA yang baru. Sementara perkembangbiakan vegetatif adalah bagaimana bakteri meningkatkan ukuran populasi mereka, kemampuan mereka untuk mengembangkan resistansi dan bertahan berasal dari bagian perkembangbiakan generatif dari siklus hidup mereka.

konjugasi bakteri

Invertebrata

Beberapa invertebrata juga menggunakan kombinasi dari perkembangbiakan vegetatif dan generatif untuk mengabadikan spesies. Misalnya, Aurelia jeli (ubur-uburBulan), mengalami perkembangbiakan generatif sebagai orang dewasa untuk memproduksi Planula (keturunan tahap pertama). Keturunan ini secara genetik kombinasi gen dari jeli pria dan wanita dewasa. Namun, Planula ini pada akhirnya akan membentuk polip, dan dalam tahap ini, secara vegetatif meperkembangbiakan untuk membuat beberapa salinan DNA dari Planula tersebut. Sementara masing-masing keturunan dari polip akan sama dengan yang lain, bagian perkembangbiakan generatif memastikan bahwa keturunannya akan berbeda dari orang dewasa.

Manusia

Pada manusia, perkembangbiakan generatif adalah satu-satunya cara dimana kita secara biologis beperkembangbiakan. (Untuk kepentingan artikel ini, kita tidak akan membahas rekayasa biologi, kloning, atau dalam metode in vitro.) Melalui coitus, atau hubungan se sual yang, sel sperma laki-laki disimpan ke dalam saluran perkembangbiakan wanita. Setelah diendapkan, sel sperma berenang ke arah telur, dan ketika satu sel membuahi telur, menjadi zigot. Dalam proses ini, zigot menerima setengah dari informasi genetik dari ibu, dan setengah dari ayah. Ini berarti bahwa anak yang dihasilkan dari proses ini akan memiliki kombinasi genetik yang berbeda dari kedua orang tuanya, tetapi akan mengandung gen disumbangkan dari setiap orangtua. Karena manusia cenderung memiliki siklus kehidupan yang stabil, dan tidak rentan terhadap masa hidup yang pendek seperti beberapa organisme lain, kita tidak terlibat dalam perkembangbiakan vegetatif untuk keperluan populasi.

Jenis perkembangbiakan generatif

Alogami

Alogami terjadi ketika gamet yang bergabung bersama selama pembuahan berasal dari dua individu yang berbeda. Gamet betina biasanya berbentuk sel telur atau ovum sedangkan gamet jantan berbentuk sperma. Baik sel telur maupun sperma adalah sel yang dikhususkan untuk melakukan tugas reproduksi; setiap sel kelamin hanya mengandung 23 kromosom (ini disebut sel haploid) daripada 46 kromosom normal yang ada di sel tubuh lainnya. Kedua sel haploid bergabung bersama untuk membuat sel diploid yang kemudian mengalami mitosis, untuk tumbuh dan membentuk organisme individu. Mitosis adalah pembelahan satu sel menjadi dua, setelah DNA direplikasi di dalam nukleus.

Karena gen individu diturunkan melalui reproduksi seksual, dan kelangsungan hidup gen dikendalikan oleh seleksi alam, individu didorong untuk memilih pasangan berdasarkan kemampuan mereka untuk menghasilkan keturunan yang cenderung bertahan dan hidup untuk mereproduksi diri. Oleh karena itu, merupakan kepentingan terbaik setiap individu untuk menemukan pasangan dengan kualitas seperti kesehatan yang baik, agresi, kecepatan dan kelincahan untuk bertahan dalam perkelahian, dan kualitas yang akan membantu keturunannya menarik pasangan di masa depan. Keragaman genetik dan fenotipik yang dihasilkan oleh reproduksi seksual memungkinkan individu untuk memilih pasangan berdasarkan tampilan terbaik dari karakteristik ini. Pilihan yang diberikan pada spesies yang bereproduksi secara seksual menyebabkan persaingan antar individu dan berarti bahwa biasanya hanya individu yang menunjukkan sifat yang diinginkan yang dapat menurunkan gen mereka. Ini dikenal sebagai seleksi seksual.

Seleksi seksual juga mengarah pada dimorfisme seksual, di mana jantan dan betina dari spesies yang sama sangat berbeda dalam penampilan. Karena betina biasanya bertanggung jawab untuk melindungi keturunan setelah lahir, mereka sering disamarkan dengan warna kusam, dibandingkan dengan jantan, yang sering menampilkan warna cerah dan bagian tubuh yang berlebihan (seperti tanduk besar atau tanduk). Seringkali karakteristik yang dipilih secara seksual ini dapat bertentangan dengan kemampuan bertahan hidup hewan. Misalnya, warna-warna cerah yang menarik perhatian betina juga dapat menarik predator. Meskipun demikian, keinginan untuk kawin kuat dan karakteristik ini tetap ada dan meningkat dalam populasi.

Fertilisasi Internal

Fertilisasi internal adalah pembuahan sel telur oleh sperma di dalam tubuh salah satu orang tua, biasanya melalui hubungan kelamin. Pembuahan internal biasanya terjadi di dalam tubuh wanita, setelah sperma pria ditanamkan. Namun ada contoh yang sangat langka, seperti kuda laut (Sygnathidae), di mana betina menanamkan telurnya ke jantan dan zigot terbentuk di dalam tubuh jantan.

Langkah selanjutnya dalam pembuahan internal tergantung pada spesiesnya. Beberapa makhluk, seperti burung, serangga, dan reptil, kemudian bertelur yang mengandung sel-sel, yang sedang mengalami mitosis, dan cadangan kuning telur untuk memberi makan dan mendukung pertumbuhan embrio. Setelah beberapa waktu (sering diinkubasi) individu yang sudah terbentuk sempurna akan menetas dari telur. Ini dikenal sebagai ovivar.

Embrio dari sebagian besar spesies mamalia tumbuh dan berkembang di dalam tubuh induknya, menghasilkan kelahiran hidup dari keturunan yang terbentuk sempurna: ini disebut vivipar. Embrio didukung oleh plasenta, yang menyediakan serapan hara, pembuangan limbah, dan pengaturan suhu pada organisme plasenta (kebanyakan mamalia). Sebagai alternatif, keturunan marsupial (misalnya, koala dan kanguru) dikeluarkan dari dalam tubuh induk setelah masa kehamilan singkat dan menyelesaikan perkembangannya dalam kantong luar di bagian depan tubuh induk.

Bentuk perkembangan ketiga adalah ovovivipar, di mana embrio berkembang di dalam telur yang disimpan di dalam tubuh induk hingga siap menetas, sehingga memberikan tampilan seperti kelahiran hidup.

Fertilisasi Eksternal

Fertilisasi eksternal terjadi ketika sel sperma dan sel telur bergabung di luar tubuh. Kebanyakan amfibi, ikan, dan banyak invertebrata menggunakan pembuahan eksternal, menghasilkan ratusan hingga milyaran gamet sekaligus dalam jarak dekat. Pelepasan cepat gamet ke lingkungan akuatik ini disebut pemijahan. Namun, terkadang betina akan bertelur di substrat tertentu yang kemudian dibuahi oleh jantan.

Sel kelamin makhluk yang bereproduksi melalui pembuahan eksternal sering kali memiliki adaptasi khusus untuk pergerakan, seperti penambahan flagela yang kuat untuk pergerakan mandiri.

Autogami

Autogami, juga dikenal sebagai pembuahan sendiri atau penyerbukan sendiri, adalah perpaduan gamet jantan dan betina, yang diproduksi oleh satu individu. Spesies yang mampu menghasilkan gamet jantan dan betina disebut hermafrodit.

Meskipun autogami mirip dengan reproduksi aseksual, karena tidak ada masukan keragaman genetik dari pasangan, rekombinasi kromosom dari gamet jantan dan betina menghasilkan keturunan dengan informasi genetik yang sedikit berubah, yang karenanya dapat terlihat berbeda secara fenotip dari induknya. Sebagian besar tumbuhan dan cacing tanah berkembang biak dengan autogami. Kadang-kadang mungkin bagi hermafrodit untuk bereproduksi dengan hermafrodit lain. Dalam hal ini, keragaman genetik meningkat dalam populasi.

Kelebihan perkembangbiakan generatif

Mutasi yang merugikan terakumulasi dalam DNA seiring waktu, melalui mitosis sel. Organisme yang berproduksi secara aseksual meneruskan mutasi ini ke keturunannya, sementara organisme yang menggabungkan DNA mereka melalui perkembangbiakan generatif hanya memungkinkan sebagian dari mutasi mereka yang merusak untuk diteruskan ke keturunannya, meningkatkan peluang mereka untuk bertahan hidup. Efek ini meningkat melalui seleksi alam, di mana individu dengan mutasi yang sangat berbahaya tidak dapat mewariskan gen mereka melalui reproduksi seksual.

Peningkatan keragaman gen dalam suatu populasi juga memungkinkan seleksi alam meningkatkan kemampuan organisme untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan. Mutasi acak, yang tidak berguna untuk satu generasi, mungkin menjadi kunci untuk bertahan hidup di generasi mendatang di bawah perubahan tekanan lingkungan. Ini adalah kekuatan pendorong di belakang spesiasi.

Kesimpulan

Perkembangbiakan generatif merupakan proses penting untuk kelangsungan hidup organisme, termasuk manusia. Melalui pertukaran materi genetik, dan diversifikasi kombinasi gen dalam keturunan, organisme dapat memastikan kemampuan bertahan hidup dalam dunia yang terus berubah. Tanpa perkembangbiakan generatif, itu akan menjadi masalah waktu sebelum banyak organisme di planet mengalami kepunahan besar-besaran. Perlu diingat bahwa waktu berikutnya Anda melihat bayi lucu. Anak itu adalah hasil dari salah satu proses yang paling penting di alam.

Related Posts