Mutasi Acak adalah Perubahan urutan satu atau dua pasang basa DNA yang menyusun gen terjadi secara acak. Perubahan yang relatif kecil ini diabaikan dan terus diduplikasi sehingga menyebabkan perubahan besar pada kerja protein, tergantung dimana perubahan itu terjadi. Pemahaman mutasi acak ini hampir ada dalam literatur dan buku pelajaran dasar biologi, bahkan hingga sekarang kita akan menemukan penjelasan yang sama dari guru-guru biologi.
Apakah penting kita memahami apakah mutasi gen itu terjadi secara acak ataupun tidak acak? Genetika mengambil bagian besar dari bidang biologi modern. Pemahaman yang tidak tepat akan menghasilkan langkah dan upaya para peneliti mengambil tindakan atau memperlambat inovasi bioteknologi dan penemuan obat untuk penyakit genetik.
Apakah Mutasi Gen benar terjadi secara acak?
Baru-baru ini para peneliti dari Max Planck Institute menemukan bukti bahwa mutasi DNA benar-benar tidak acak. Ini akan mengubah pemahaman kita tentang evolusi dan suatu hari nanti dapat membantu para peneliti membiakkan tanaman yang lebih baik atau bahkan membantu manusia melawan kanker. Makalah penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Nature 12 januari 2022.
Mutasi terjadi ketika DNA rusak dan dibiarkan tidak diperbaiki, menciptakan variasi baru. Para ilmuwan ingin tahu apakah mutasi itu murni acak atau sesuatu yang lebih dalam. Apa yang mereka temukan tidak terduga.
“Kami selalu menganggap mutasi pada dasarnya acak di seluruh genom,” kata Gray Monroe, asisten profesor di Departemen Ilmu Tanaman UC Davis yang merupakan penulis utama makalah tersebut. “Ternyata mutasi sangat non-acak dan non-acak dengan cara yang menguntungkan tanaman. Ini adalah cara berpikir yang sama sekali baru tentang mutasi.”
Para peneliti menghabiskan tiga tahun untuk mengurutkan DNA dari ratusan Arabidopsis thaliana, atau selada thale, gulma berbunga kecil yang dianggap sebagai “tikus lab di antara tanaman” karena genomnya yang relatif kecil yang terdiri dari sekitar 120 juta pasangan basa. Manusia, sebagai perbandingan, memiliki sekitar 3 miliar pasangan basa.
“Ini adalah organisme model untuk genetika,” kata Monroe.
Pekerjaan dimulai di Max Planck Institute di mana para peneliti menumbuhkan spesimen di lingkungan laboratorium yang dilindungi, yang memungkinkan tanaman cacat yang mungkin tidak bisa bertahan di alam namun dapat bertahan hidup di ruang yang terkendali.
Hasil Penelitian:
Urutan ratusan tanaman Arabidopsis thaliana mengungkapkan lebih dari 1 juta mutasi. Di dalam mutasi-mutasi itu, sebuah pola non-acak terungkap, berlawanan dengan apa yang diharapkan.
“Pada pandangan pertama, apa yang kami temukan tampaknya bertentangan dengan teori yang sudah mapan bahwa mutasi awal sepenuhnya acak dan hanya seleksi alam yang menentukan mutasi mana yang akan terjadi pada organisme,” kata Detlef Weigel, direktur ilmiah di Max Planck Institute dan penulis senior studi tersebut.
Alih-alih keacakan, mereka menemukan tambalan genom dengan tingkat mutasi yang rendah. Di tambalan itu, mereka terkejut menemukan representasi gen esensial yang berlebihan, seperti yang terlibat dalam pertumbuhan sel dan ekspresi gen.
“Ini adalah wilayah genom yang sangat penting,” kata Monroe. “Area yang paling penting secara biologis adalah yang dilindungi dari mutasi.” Area tersebut juga sensitif terhadap efek berbahaya dari mutasi baru. “Oleh karena itu, perbaikan kerusakan DNA tampaknya sangat efektif di wilayah ini,” tambah Weigel.
Para ilmuwan menemukan bahwa cara DNA melilit berbagai jenis protein adalah objek yang baik untuk mengetahui suatu gen akan bermutasi atau tidak. “Itu berarti kita dapat memprediksi gen mana yang lebih mungkin bermutasi daripada yang lain dan itu memberi kita ide bagus tentang apa yang terjadi,” kata Weigel.
Temuan ini menambah kejutan pada teori evolusi Charles Darwin melalui seleksi alam karena mengungkapkan bahwa tanaman telah berevolusi untuk melindungi gennya dari mutasi untuk memastikan kelangsungan hidup.
“Tanaman telah mengembangkan cara untuk melindungi tempat terpentingnya dari mutasi,” kata Weigel. “Ini menarik karena kita bahkan bisa menggunakan penemuan ini untuk memikirkan bagaimana melindungi gen manusia dari mutasi.”
Sederhananya, Tumbuhan berevolusi untuk melindungi dirinya sendiri, bukan berevolusi lalu menyesuaikan diri.
Penggunaan di masa depan
Mengetahui mengapa beberapa wilayah genom bermutasi lebih banyak daripada yang lain dapat membantu pemulia yang mengandalkan variasi genetik untuk mengembangkan tanaman yang lebih baik. Para ilmuwan juga dapat menggunakan informasi tersebut untuk memprediksi atau mengembangkan pengobatan baru dengan lebih baik untuk penyakit seperti kanker yang disebabkan oleh mutasi.
Penemuan ini menghasilkan penjelasan yang lebih lengkap tentang kekuatan yang mendorong pola variasi alami; ini menginspirasi jalan baru bagi penelitian teoretis dan praktis tentang peran mutasi dalam evolusi dimasa depan.
Penelitian ini di danai oleh Max Planck Society, National Science Foundation dan German Research Foundation.
Jurnal Referensi:
- J. Grey Monroe, Thanvi Srikant, Claude Becker, Mariele Lensink, Moises Exposito-Alonso, Pablo Carbonell-Bejerano, Marie Klein, Julia Hildebrandt, Manuela Neumann, Mao-Lun Weng, Eric Imbert, Jon Ågren, Matthew T. Rutter, Daniel Kliebenstein, Charles B. Fenster, Detlef Weigel. Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-021-04269-6
Tinggalkan komentar