HERITABILITAS: BASIS GENETIK, METODE STUDI, CONTOH - BIOLOGI - 2025

The heritabilitas adalah properti yang memiliki karakteristik fenotipik terukur dari populasi untuk dibagikan atau diwariskan melalui genotipe. Umumnya sifat atau karakter ini diturunkan dari orang tua kepada keturunannya.

Ekspresi fenotipik (yang sesuai dengan ciri-ciri yang terlihat pada individu) dari karakter yang diwariskan rentan terhadap lingkungan di mana keturunannya berkembang, sehingga tidak harus diekspresikan dengan cara yang sama seperti pada orang tua.

Pola pewarisan golongan darah antara orang tua AB & O (Sumber: AB & O_RegularInheritance.PNG: pengguna: Dr. saptarshiderivative karya: Ksd5 via Wikimedia Commons)

Dalam populasi organisme percobaan, relatif mudah untuk menentukan sifat-sifat yang dapat diwariskan, karena ekspresi suatu sifat dari induk pada keturunannya dapat diamati dengan cara membesarkan keturunannya di lingkungan yang sama dengan tempat induknya berkembang.

Sebaliknya, pada populasi liar, sulit untuk membedakan karakter fenotipik mana yang ditransmisikan melalui pewarisan dan mana yang merupakan produk dari perubahan kondisi lingkungan, yaitu perubahan epigenetik.

Hal ini sangat sulit dibedakan untuk sebagian besar ciri fenotipik pada populasi manusia, di mana telah disarankan bahwa model terbaik untuk penelitian adalah pasangan kembar identik yang dipisahkan saat lahir dan yang tumbuh di lingkungan yang sama.

Salah satu ilmuwan pertama yang mempelajari heritabilitas adalah Gregor Mendel. Dalam percobaannya, Mendel memperoleh galur tanaman kacang polong dengan karakter yang diwariskan dan diekspresikan hampir seluruhnya antara induk dan keturunan.

Basis genetik untuk studi heritabilitas

Heritabilitas adalah hasil transfer gen melalui gamet (dari orang tua ke keturunannya) melalui reproduksi seksual. Namun, selama sintesis dan fusi gamet, terjadi dua rekombinasi yang dapat mengubah susunan dan urutan gen ini.

Ilmuwan yang bekerja pada identifikasi eksperimental dari sifat yang dapat diwariskan bekerja dengan garis murni, isogenik untuk sebagian besar lokus (identik secara genetik), karena individu dari garis murni memiliki genotipe yang sama dengan cara yang homozigot.

Garis isogenik menjamin bahwa arsitektur gen dalam inti tidak mempengaruhi fenotipe yang diamati, karena, terlepas dari kenyataan bahwa individu memiliki genotipe yang sama, dengan memvariasikan posisi gen dalam nukleus, variasi dalam fenotipe.

Bagi para peneliti, mendapatkan garis-garis murni dan isogenik adalah semacam "jaminan" bahwa ciri-ciri fenotipe yang dimiliki oleh orang tua dan keturunannya adalah produk dari genotipe tersebut dan, oleh karena itu, sepenuhnya dapat diwariskan.

Pewarisan Mendelian dari ciri warna bulu pada sapi (Sumber: Sciencia58 via Wikimedia Commons)

Terlepas dari kenyataan bahwa fenotipe selalu merupakan produk genotipe, penting untuk diperhatikan bahwa, meskipun individu memiliki genotipe yang sama, mungkin saja tidak semua gen diekspresikan dalam fenotipe itu.

Menjamin ekspresi gen adalah studi yang sangat kompleks, karena ekspresinya mungkin berbeda untuk setiap genotipe dan, kadang-kadang, gen ini diatur oleh faktor lain seperti faktor epigenetik, lingkungan, atau gen lain.

Metode studi

Cabang genetika yang dikenal sebagai "Genetika Klasik" berfokus pada studi tentang heritabilitas suatu sifat. Dalam genetika klasik, tetua disilangkan dengan keturunan dari seluruh populasi selama beberapa generasi, hingga diperoleh galur murni dan isogenik.

Statistik H2

Setelah suatu sifat dapat diwariskan, derajat heritabilitas dapat dihitung dengan indeks statistik yang diidentifikasi sebagai H2.

Heritabilitas (H2) dihitung sebagai rasio antara varian rerata genotipik (S2g) dan ragam fenotipik total populasi (S2p). Varians fenotipik dari populasi dapat diuraikan menjadi varian dari rata-rata genotipik (S2g) dan varian sisa (S2e).

Statistik heritabilitas (H2) memberi tahu kita berapa proporsi variasi fenotipik dalam suatu populasi yang disebabkan oleh variasi genotipe. Indeks ini tidak menunjukkan berapa proporsi fenotipe individu yang dapat dikaitkan dengan pewarisan dan lingkungannya.

Harus diperhatikan bahwa fenotipe seseorang merupakan konsekuensi dari interaksi antara gennya dan kondisi lingkungan tempat ia berkembang.

Teknik modern

Saat ini, ada alat seperti Next Generation Sequencing (SNG) yang memungkinkan untuk mengurutkan seluruh genom individu, sehingga sifat yang diwariskan dapat dilacak secara in vivo di genom organisme.

Selain itu, alat bioinformatika modern memungkinkan arsitektur nuklir dimodelkan dengan cukup akurat untuk secara kasar menemukan lokasi gen di dalam nukleus.

Contoh

- Heritabilitas pada tumbuhan

Metode statistik untuk mengukur tingkat heritabilitas karakter diusulkan untuk jenis tanaman yang memiliki kepentingan komersial. Oleh karena itu, sebagian besar contoh dalam literatur berhubungan dengan spesies tumbuhan yang penting bagi industri makanan.

Pada semua jenis tanaman dipelajari heritabilitas karakter agronomi seperti ketahanan terhadap patogen, hasil buah, ketahanan terhadap suhu panas atau dingin, ukuran daun, dll.

Perbaikan genetik klasik tanaman sayuran seperti tomat, berupaya menyeleksi tanaman dengan genotipe yang bersifat herititer untuk mendapatkan tomat yang lebih besar, berwarna merah dan tahan terhadap lingkungan lembab.

Pada spesies rumput seperti gandum, tujuannya adalah untuk memilih karakter yang diwariskan untuk ukuran, kandungan pati, dan kekerasan biji, antara lain. Dengan tujuan ini, varietas-varietas dari tempat yang berbeda dicampur hingga diperoleh garis-garis murni masing-masing.

Dengan memperoleh galur-galur murni dapat digabungkan menjadi varietas hibrida, melalui rekayasa genetika, untuk memperoleh tanaman transgenik yang mengumpulkan karakter terbaik dalam satu varietas.

- Heritabilitas pada manusia

Dalam pengobatan, dipelajari bagaimana beberapa gangguan kepribadian ditularkan antara orang tua dan keturunan.

Depresi kronis, misalnya, adalah sifat fenotipik yang merupakan produk genotipe, tetapi jika orang dengan genotipe tersebut hidup dalam lingkungan yang akrab, bahagia, stabil, dan dapat diprediksi, genotipe tersebut mungkin tidak pernah terlihat dalam fenotipe.

Genetika perilaku sangat diminati dalam menentukan heritabilitas kecerdasan kecerdasan (IQ). Sampai saat ini, tingkat IQ yang tinggi telah ditemukan sebagai sifat yang dapat diwariskan seperti IQ normal.

Namun, IQ tinggi atau depresi kronis diekspresikan tergantung pada rangsangan lingkungan.

Contoh khas dari heritabilitas adalah karakter perawakan. Jika induknya tinggi, kemungkinan besar keturunannya juga tinggi. Namun, jelas salah untuk percaya bahwa, pada tinggi individu, 1,80 m adalah karena gen dan 0,3 m lainnya adalah karena lingkungan.

Dalam banyak kasus, umur panjang juga telah dipelajari sebagai sifat yang diwariskan. Untuk studi umur panjang pada manusia, silsilah keluarga dilakukan, mencoba memasukkan data lingkungan tempat masing-masing individu pohon silsilah itu hidup.

Sebagian besar studi umur panjang menemukan bahwa sifat ini berperilaku sebagai sifat yang dapat diwariskan dalam banyak kasus dan bahkan meningkat di setiap generasi jika dibesarkan di lingkungan yang tepat.

Referensi

1. Bratko, D., Butković, A., & Vukasović Hlupić, T. (2017). Sifat heritabilitas. Ketakutan Psihologijske, 26 (1), 1-24.
2. de los Campos, G., Sorensen, D., & Gianola, D. (2015). Genomic heritability: what is it? PLoS Genetics, 11 (5), e1005048.
3. Devlin, B., Daniels, M., & Roeder, K. (1997). Warisan IQ. Alam, 388 (6641), 468.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengantar analisis genetik. Macmillan.
5. Mousseau, TA, & Roff, DA (1987). Seleksi alam dan heritabilitas komponen kebugaran. Keturunan, 59 (2), 181.
6. Vukasović, T., & Bratko, D. (2015). Heritabilitas kepribadian: meta-analisis studi genetik perilaku. Buletin psikologis, 141 (4), 769.
7. Wray, N., & Visscher, P. (2008). Memperkirakan heritabilitas sifat. Pendidikan alam, 1 (1), 29.