FAKTA adanya mutasi suatu gen yang dapat menyebabkan terjadinya ketidaknormalan perkembangan embrio pada lalat buah Drosophila melanogaster, menarik perhatian kembali tatkala sebagian perisetnya memperoleh hadiah Nobel Kedokteran 1995.
Periset yang mujur ini adalah Edward B Lewis (77) dari AS, Christiane Nusslein-Volhard (53) dari Jerman dan Eric F Wieshaus (48) keturunan Amerika-Swiss. Ketiganya secara tidak langsung dapat member petunjuk penting keterkaitan antara ekspresi suatu gen di embrio manusia dengan timbulnya cacat sejak lahir (Kompas, 10 Oktober).
Mereka bertiga memang boleh disebut mujur karena dari ratusan periset yang meneliti lalat buah ini, ternyata mereka bertiga dan seorang periset yakni Thomas Hunt Morgan (tahun 1933) yang memperoleh hadiah Nobel. Thomas Hunt Morgan menerima hadiah ini berkat percobaan perkawinan silang lalat buah yang warna matanya berbeda.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Sejak awal abad ini, lalat buah yang mempunyai delapan segmen di embrio dewasa (terlihat adanya garis-garis melintang) sudah menjadi obyek yang menarik untuk riset genetika. Pilihan ini disebabkan lalat buah tersebut memiliki siklus hidup yang pendek, hanya 14 hari serta jumlah kromosom yang sedikit, hanya 8 buah (mengandung sekitar 5.000 gen).
Lalat buah sudah lama menarik perhatian Edward B Lewis, profesor di jurusan biologi Institut Teknologi California. Ia memperoleh hadiah Nobel ini berkat risetnya tentang suatu kompleks gen yang mengatur pembentukan segmen di lalat buah. Riset ini dipublikasikannya di majalah Nature, Volume 276 tahun 1978.
Christiane Nusslein-Volhard dari Institut Max Planck, Jerman dan Eric F Wieschaus dari jurusan biologi molekular Universitas Princeton, AS melakukan riset bersama di Laboratorium Biologi Molekular Eropa di Heidelberg, Jerman. Mereka memperoleh hadiah Nobel ini berkat risetnya tentang mutasi yang mempengaruhi jumlah segmen di lalat buah, dimuat di majalah Nature Volume 287 tahun 1980.
Gen pengontrol
Sebuah embrio lalat buah tumbuh dari pembelahan dua sel, lalu 4, 8, 16 sel yang bentuknya simetris. Setelah itu, sel-sel mulai menampakkan kespesifikannya membentuk embrio awal, berupa embrio yang memanjang dan bersegmen-segmen. Segmen-segmen ini kemudian berkembang sesuai dengan posisinya sepanjang garis axis, dari atas ke bawah.
Segmen bagian atas bertanggung jawab menghasilkan kepala, segmen bagian tengah menghasilkan sayap dan seterusnya. Yang menjadi pertanyaan menarik adaelah, gen mana saja yang mengontrol proses itu dan apakah gen-gen itu saling koordinasi?
Untuk menjawab berbagai pertanyaan itu, Edward B Lewis mengadakan serangkaian riset. Pada awalnya, ia menaruh perhatian terhadap lalat buah yang memiliki empat buah sayap. Ia berpikir keras, mengapa hal itu terjadi. Berbagai pengamatan serta riset segera digelar dan dicermati. Setelah temuannya dianggap banyak, akhirnya ia menumpahkan segala kajian risetnya itu di majalah Nature tahun 1978.
la menemukan bahwa pengembangan segmen tubuh dikendalikan oleh dua kelompok gen-gen yang disebut kompleks bitorak dan kompleks antenapedia. Lewis menemukan adanya delapan gen yang terdapat pada kompleks bitorak. Gen-gen ini bertanggung jawab menghasilkan pola segmentasi yang normal.
Apabila terjadi mutasi di kompleks bitorak, bisa menyebabkan timbulnya segmen yang tidak normal. Segmen yang tidak normal ini mengakibatkan timbulnya dua sayap tambahan (karena tidak aktifnya gen pertama di kompleks bitorak)
Mutasi pada satu gen di kompleks antenapedia menyebabkan antena yang di tubuh lalat dewasa seharusnya ada, tergantikan oleh timbulnya kaki.
Mutasi seperti ini, yang menyebabkan satu struktur tubuh berbeda menjadi bentuk lain selama pengembangan, disebut mutasi homeotik. (istilah homeotik berasal dari kata homeosis, suatu pola dimana satu bagian tubuh berkembang tidak normal).
Mutasi ini terjadi pada gen homeotik. Gen homeotik (gen yang mengontrol pembentukan struktur tubuh) ditemukan pertama kali di hewan ketika EB Lewis menemukan bahwa mutasi tunggal di lalat buah ini mampu mengadakan perubahan satu struktur tubuh ke bentuk tubuh yang lain. Ketika pertama kali ditemukan, fungsi gen homeotik itu belum diketahui.
Temuan Lewis tersebut kemudian ditindaklanjuti oleh periset lain, seperti Gehring yang mencatat bahwa semua gen homeotik di lalat buah (lebih dari 20 buah) memiliki urutan 180 nukleotida yang sama (disebut urutan homeobox). Urutan nukleotida pada homeobox ini menghasilkan protein pengendali yang urutan asam aminonya juga sama.
Gen homeotik ini begitu penting dalam pengembangan embrio Drosophila. Satu gen homeotik pada lalat buah ini, yaitu disebut gen antp (antenapedia) akan aktif di segmen tertentu (di segmen lain tidak aktif) dimana akan tumbuh kaki.
Pada suhu normal, embrio akan tumbuh menjadi lalat yang memiliki kepala dan di dekatnya ada antena. Apabila embrio ditumbuhkan pada suhu di atas normal, ternyata antena yang seharusnya ada malah tidak tumbuh dan digantikan oleh timbulnya kaki di tempat itu (Nature, Volume 325, tahun 1987).
Jumlah segmen
Embrio lalat buah yang memiliki segmen-segmen itu menarik perhatian Christiane Nusslein-Volhard dan Eric F. Wieschaus.
Mereka ingin mengetahui mengapa telur yang telah dibuahi itu bisa menjadi embrio yang memiliki semen-segmen.
Untuk menjawab keingintahuan itu, mereka mengadakan riset bersama di Laboratorium Biologi Molekular Eropa. Sebelum riset bersama itu, masing-masing telah melakukan riset tentang topik yang sama.
Berbagai uji coba mutasi acak dengan bahan kimia dilakukan dan segera diamati dengan bantuan mikroskop. Mereka berhasil mengidentifikasi 15 gen berbeda yang bila dilakukan mutasi dapat menyebabkan kerusakan segmentasi.
Gen gap mengontrol perkembangan tubuh sepanjang axis kepala-ekor. Apabila fungsi gen gap ini hilang, akan dihasilkan jumlah segmen yang berkurang. Berbagai aktivitas gen lainnya tentu menarik untuk diketahui. Mutasi yang terjadi pada gen tertentu bisa berakibat fatal, embrio itu tidak akan sempat menjadi lalat.
Riset-riset yang dilakukan terhadap lalat buah terus saja bergulir. Misalnya penggunaan pelacak DNA (DNA probe) untuk mengamati ekspresi gen yang menakjubkan pada lalat buah Drosophila melanogaster yang sedang tumbuh. Hal ini menimbulkan pemikiran-pemikiran baru tentang mekanisme yang membedakan sel-sel menurut posisi masing-masing selama proses pertumbuhan.
Bagaimana keterkaitan riset para pemenang hadiah Nobel ini terhadap kejadian pengembangan embrio umat manusia yang kurang normal?
Menurut seorang anggota komite hadiah Nobel, Profesor Bjorn Vennstrom dari Institut Karolinska, Swedia, temuan mereka akan membuka cakrawala riset-riset lain. Ia berpendapat bahwa temuan ini dapat memberi kejelasan terjadinya keguguran bayi yang umum terjadi pada ibu yang mengandung pertama kali.
Dalam beberapa kasus, mutasi yang terjadi di manusia dapat dikaitkan seperti yang terjadi pada lalat buah ini. Misalnya sindrom Waardenburg, kerusakan di rangka muka dan kerusakan pigmentasi di selaput iris mata. Mutasi juga bisa menyebabkan kehilangan secara keseluruhan iris, suatu kondisi yang disebut aniridia.
Adanya temuan-temuan yang perisetnya memenangkan hadiah Nobel ini dapat memberi sumbangan yang sangat berarti bagi ahli-ahli embriologi, sehingga mereka dapat memahami sampai tahap molekular, mengapa suatu keadaan tertentu itu terjadi.
(Markus G Subiyakto, Pemerhati biokimia)
Sumber: Kompas, 22 oktober 1995
