Pembentukan Gamet

Gamet ada dua macam: gamet jantan atau spermatozoa (disingkat: sperma) dan gamet betina, oosit atau telur. Gamet terbentuk dari sel induk yang disebut gametogonium. Pembentukan gamet disebut gametogenesis, berlangsung dalam alat kelamin utama atau gonad.Gonad itu sepasang. Pada jantan disebut pelir (testis), pada betina disebut indung telur (ovarium), Gametogenesis menempuh tiga tahap: 1) perbanyakan; 2) pembelahan reduksi; 3) pematangan. Perbanyakan berlangsung secara mitosis, pembelahan reduksi berlangsung secara
meiosis. Pada jantan pematangan dibagi dua tahap: a) dalam gonad; b) dalam saluran mani.

Gametogenesis dikontrol oleh hormon yang digetahkan tiga organ berikut: hipotalamus, hipofisa, dan gonad. Hipotalamus adalah bagian dasar otak yang berada di atas hipofisa. Kelenjar ini mengontrol pekerjaan gonad lewat pengontrolan hipofisa. Hipofisa menghasilkan hormon gonadotropin, yang bekerja mengontrol pekerjaan gonad. Selain menghasilkan gamet, gonad juga menghasilkan hormon kelamin: testosteron pada jantan, estrogen pada betina.

Sebelum terjadi perbanyakan gametogonium, yang perlu untuk menjaga agar jumlahnya tidak berkurang meski gamet diproduksi terus dan nanti hampir semua akan mati, DNA-nya harus mengalami penggandaan lebih dulu.

Setelah replikasi selesai, disusul dengan pembelahan mitosis. Pembelahan berlangsung 4 fase: 1) profase; 2) metafase; 3) anafase; 4) telofase. Pada profase, kromatin mengganda jadi dua, sesuai dengan penggandaan DNA di dalamnya, disusul dengan memadatnya susunan berlilit nukleosom, sehingga setiap helai kromatin jadi ratusan kali memendek dan menebal, menjadi kromosom.

Tiap kromosom juga dengan sendirinya sudah mengganda jadi dua, sesuai dengan kromatinnya yang sudah mengganda. Kromosom yang mengganda ini disebut kromosom anak atau kromatid. Sentromer masing-masing masih satu, sehingga tampak sehelai kromosom itu memiliki dua tangan dan dua kaki. Sementara itu serentak dengan hilangnya selaput inti, terbentuk serat gelendong, suatu struktur bentuk gelendong yang dibina atas banyak mikrotubul.
***
Sentriol yang sepasang mengganda pula jadi dua pasang. Masing-masing bergerak menempati kutub ujung gelendong. Pada ujung gelendong yang kini disebut kutub, terbentuk serat mikrotubul yang pendek-pendek
bersusun radial, mirip seperti bintang bersinar, disebut bintang kutub. Kromosom mulai menggantung pada serat mikrotubul. Pada metafase semua kromosom ditarik beramai-ramai oleh mikrotubul ke bidang tengah sel yang disebut bidang ekuator. Pada fase ini semua kromosom jadi berada pada satu bidang pembelahan, yaitu bidang
ekuator itu.

Pada anafase sentromer membelah, dan bersama lengannya ditarik mikrotubul ke arah kutub berseberangan. Dengan demikian pada kedua kutub terdapat kromosom anak yang jumlahnya sama dengan jumlah kromosom pada sel gametogonium. Pada telofase sekeliling daerah kutub terbentuk selaput inti, disusul dengan terbentuknya dua membran sel pada bidang ekuator, dan akhirnya terbentuklah dua sel anak. Kromosom berdekondensasi kembali jadi benang-benang halus yang panjang berupa kromatin. Gametogonium terus-menerus mengalami
pembelahan, sesuai dengan masuknya sel itu ke tahap pembelahan reduksi. Sel anak yang masuk ke dalam pembelahan reduksi disebut gametosit: pada jantan disebut spermatosit, pada betina oosit.

Gametosit menempuh dua tahap pembelahan reduksi (meiosis). Tiap tahap menempuh ke-4 fase yang terdapat pada mitosis. Pada profase meiosis I kromosom sudah dalam keadaan rangkap dua. Berarti sebelum
fase ini lebih dulu terjadi replikasi DNA, disusul dengan menggandanya kromatin induk jadi dua, disusul dengan
berkondensasinya kromatin itu jadi kromosom. Metafase I (meiosis I) beda dengan metafase mitosis. Di sini kromosom homolog bergandeng.

Ingat, dalam tiap sel terdapat satu pasang kromosom homolog, yang kandungan gen, panjang lengan, dan letak sentromernya sama. Sebelah kromosom homolog berasal dari ayah yang dibawa lewat sperma, sebelah
lagi dari ibu yang dibawa lewat telur. Pergandengan kromosom di sini menyebabkan tiap lengan dan sentromer menyusun diri jadi setentang. Persis setentang segalanya.
***
Menurut pengamatan gen-gen juga setentang, dan harus begitu. Pada fase ini terjadi persilangan antara kromosom homolog yang bergandengan, lalu bagian yang bersilang pindah ke kromosom pasangan, disebut pindah silang (cross-over). Jika terdapat satu gen yang berbeda alelnya pada sepasang kromosom, sebutlah A-a, maka A
yang mula-mula berada pada kromosom pihak ayah ganti tempat dengan alel a pada kromosom pihak ibu. Padahal tiap kromosom itu memiliki ribuan gen. Maka dapatlah disebut bahwa peristiwa pindah silang pada profase I penting untuk menimbulkan variasi genetik. Variasi itu penting untuk evolusi makhluk, yang asalnya karena mutasi pada gen asli. Peristiwa pindah silang adalah pelaksana pembentukan variasi pada suatu jenis makhluk.
Dengan demikian sel anak atau gamet yang terbentuk dari satu gonad pada suatu meiosis memiliki kandungan gen (alel) yang bervariasi.

Karena gamet yang terbentuk bervariasi susunan gennya hasilnya terbentuk anak atau keturunan yang bervariasi pula. Itulah sebabnya tidak mungkin sama morfologi ataupun karakter antara anak sesaudara kandung. Bahkan antara saudara kembar fraternal pun. Kembar fraternal beda dengan kembar identik.

Pada kembar fraternal ada dua telur dibuahi masing-masing oleh satu sperma. Sedangkan pada kembar identik zigot berasal dari pembuahan satu telur oleh satu sperma. Lalu pada tingkat 2-sel terjadi pemisahan lalu membelah, lalu tumbuh jadi embrio sendiri-sendiri. Pada kembar identik kedua anak pada umumnya identik dalam segalanya, baik morfologi maupun karakter. Namun, pada tingkat mikroskopis ada juga perbedaan.

Pada metafase I kromosom homolog terus menggandeng dan bergerak ke bidang ekuator. Lalu pada anafase I kromosom homolog berpisah dan pindah ke kutub berseberangan. Pada telofase I terbentuk dua sel anak. Tiap sel anak mengandung kromosom yang jumlahnya masih tetap seperti sel induk, meski macam kromosom dan kandungan gennya sudah terbagi dua. Itu terjadi karena yang berpisah di sini hanya kromatid yang macam kromosom dan kandungan gennya sama persis.
***
Pada profase II (meiosis II) tidak terjadi lagi penggandaan kromosom jadi dua kromosom anak, karena sebelumnya tidak terjadi lagi replikasi kedua. Pada metafase II kromosom pindah ke bidang ekuator, sedangkan pada anafase II kromatid berpisah. Ada yang berpendapat bahwa pada telofase I sentromer kromatid belum membelah, sehingga pada profase II kromosom tetap dalam keadaan rangkap dua, dan pada anafase II baru sentromer membelah.

Ada pula yang berpendapat bahwa pada telofase I sentromer sudah membelah dan kedua sel anak sudah berpisah, tetapi pada profase II tidak lagi mengalami penggandaan. Pada telofase II terbentuk dua sel anak dari kedua meiosis I, sehingga terbentuk 2×2= 4 sel anak. Sel anak ini sekarang disebut gametid. Pada jantan disebut spermatid, pada betina ootid.

Setelah meiosis terjadi proses pematangan tahap pertama. Di sini gametid mengalami pematangan menjadi gamet. Dalam tahap ini terjadi reorganisasi dan melengkapi kebutuhan gamet untuk tumbuh jadi embrio. Pada jantan bentuk gametid yang bundar berubah jadi bentuk kecebong katak, yang memiliki kepala dan ekor. Mitokondria diproduksi banyak, yang pada gamet jantan menyusun diri bentuk sederetan cincin di bagian depan ekor. Pada betina gametid jadi membesar, karena dalam sitoplasma diproduksi bahan makanan untuk pertumbuhan, yang disebut yolk atau deutoplasma.

Di sebelah luar membran telur terbentuk pula selaput tebal. Pada hewan rendah yang hidup dalam air selaput itu berupa lendir, pada hewan mamalia dan orang berupa selaput lunak bening yang terdiri dari protein, disebut zona pellucida, disingkat dengan zona saja. Karena pada jantan proses pematangan dalam gonad ini merombak bentuk gametid secara besar-besaran, maka tahap pematangan dalam gonad ini disebut juga transformasi, perubahan bentuk.
***
Ada tujuh perbedaan besar gametogenesis yang terjadi pada kedua jenis kelamin orang dan hewan mamalia. Pertama, jumlah gamet yang terbentuk selesai meiosis. Pada jantan dari satu gametosit terbentuk empat gamet. Sedangkan pada betina hanya satu, yang tiga bersitoplasma sedikit sekali lalu hancur.

Kedua, pada jantan jumlah sperma yang terbentuk sekali tahap pembelahan dari tiap belahan pelir bisa jutaan, dan sehari akan terbentuk puluhan sampai ratusan juta ekor. Dalam eyakulat seorang pria waktu campur dengan istri, dalam mani yang bervolume sekitar tiga mililiter itu terkandung sekitar 250 juta ekor sel mani atau sperma. Disebut ekor, karena mirip hewan dan memiliki ekor. Sedangkan pada betina hanya satu butir terbentuk pada satu musim, yang disebut daur biak. Disebut butir karena bentuknya bundar.

Ketiga, pada jantan sperma bergerak aktif berenang menuju tempat pembuahan di dalam saluran kelamin betina. Sedangkan pada betina telur itu pasif, tidak bergerak. Ia hanya menunggu kedatangan sperma, sambil mengeluarkan bahan untuk memikat sperma agar datang mendekat dan merubunginya, disebut chemo-attractant.

Keempat, pada jantan gametogenesis berlangsung tuntas. Tidak ada tahap menunggu. Sedangkan pada betina gametogenesis berhenti pada metafase II. Jadi sebelum seorang wanita akil balig dalam indungnya sudah selesai terbentuk oosit atau telur mentah, tetapi belum selesai mengalami gametogenesis. Meiosis II baru diselesaikan nanti setelah telur itu dibuahi sperma. Prosesnya berlangsung sangat singkat, sehingga penyelesaian meiosis II itu bersama tahap pematangan sulit diikuti. Segera setelah telur dibuahi ia menyelesaikan anafase dan telofase II, sehingga terbentuk satu butir telur dan yang tiga lagi yang disebut badan kutub (polosit) berdegenerasi.

Proses ini sulit diamati, yang dapat diamati ialah zona pellucida mengeras, dan protein pembelahan yang terdapat di situ jadi hancur. Dengan demikian maka tak mungkin lagi sperma kedua, ketiga, dan seterusnya dapat masuk telur. Ini untuk mencegah terjadinya polyspermy, banyak sperma membuahi satu telur. Dalam keadaan demikian telur tidak akan bisa tumbuh jadi embrio normal lalu digugurkan.
***
Kelima, pada jantan gametogenesis baru mulai terjadi setelah individunya dewasa, yang pada pria disebut akil balig. Sedangkan pada betina telur sudah dibentuk ramai-ramai di masa embrio. Setelah semua telur mentah terbentuk semua, dalam tiap belah indung telur terdapat sekitar 200.000 butir. Setelah bayi lahir dari bulan ke bulan secara berangsur telur-telur itu mengalami degenerasi yang disebut atresia. Ketika seorang wanita akil balig pada umur sekitar umur 13 tahun, jumlah telur mentah dalam tiap indungnya tinggal beberapa ribu butir. Baru sejak waktu itulah seorang wanita mulai mengalami proses penyelesaian meiosis. Satu butir tiap bulan, biasanya dari bulan ke bulan bergantian antara indung kiri dan kanan.

Keenam, pada jantan spermatozoa yang keluar pelir mengalami tahap pematangan kedua dalam saluran mani (epididymis). Di sini sperma makin lengkap mengandung bahan dan faktor fisiologi untuk melakukan perjalanan di tempat pembuahan dan membuahi. Mitokondria di bagian depan ekor diaktifkan untuk melakukan pernapasan agar ATP terbentuk.

ATP adalah sumber energi berenang dalam cairan mani dan lendir saluran kelamin betina. Keluar dari epididymis dan masuk saluran mani utama (vas deferens), sperma sudah bergerak (motil) dan mampu membuahi (fertil).

Sedangkan pada betina telur tidak lagi mengalami pematangan kedua setelah ovulasi (keluarnya oosit matang dari indung). Perbedaan ketujuh, telur setelah ovulasi hanya tahan hidup 24 jam, sedangkan sperma bisa tahan hidup 3×24 jam dalam saluran kelamin betina. Kalau tidak membuahi gamet akan hancur dan membusuk. Pada wanita keluar bersama darah haid.

Dr Wildan Yatim, Laboratorium Sitogenetika, Balai Kesehatan Universitas Padjadjaran Bandung.

Sumber: Kompas, Jumat, 23 Februari 2001