Bisakah sel sperma ikan koi menghamili ikan lumba-lumba?

Untuk terbentuknya zigot, maka sel sperma dan sel telur harus bergabung. Molekul pada permukaan sel telur sendiri memegang peranan loh. Jadi pertama-tama si sperma itu bakal menembus lapisan pelindung di sekeliling sel telur untuk mencapai membrane sel si telur. Keren banget ya, untuk mencapai membrane sel aja harus menembus lapisan pelindung. Selanjutnya, setelah sampai pada membrane plasma sel telur, si sperma bakal nempbel pada reseptor di sel telur. Penempelan reseptor ini meyakinkan bahwa sperma spesies yang datang itu spesies yang sama. Jadi ya kalau sperma ikan emas cuman bisa menempel di sel telur ikan emas.

Tapi, terbentuknya zigot itu kan dari satu sel sperma dan satu sel telur. Sedangkan, sekali ikan mencoba kawin ia akan mengeluarkan ratusan juta sel sperma!! Dan ratusan juta sel sperma itu bakal berebutan untuk mencoba menempel dan menfertilisasi si sel telur yang sama. Tenang guys, si sel telur punya mekanisme untuk mencegah banyak sperma masuk (polyspermy). Soalnya, kalau sampai polyspermy terjadi, nanti anaknya bisa abnormal atau bahkan mati sebelum lahir.

Nah, banyak peneliti telah mempelajari hal ini di hewan bulu babi (Enchinodermata), soalnya sel gamet bulu babi gampang diambilnya dan pokoknya efisien deh untuk dilaksanakan penelitian. Nah, diharapkan model fertilisasi bulu babi itu bisa mewakili fertilisasi vertebrata seperti kita.

Terdapat banyak proses yang terjadi untuk mencegah polyspermy, yuk simak proses-prosesnya:

Reaksi akrosomal

Ketika kepala sperma bulu babi melakukan kontak dengan lapisan jelly di luar sel telur bulu babi, molekul pada lapisan luarnya merangsang terjadinya reaksi akrosomal pada sperma. Vesikel khusus yang bernama akrosom di ujung sperma mengeluarkan enzim hidrolitik yang mencerna lapisan jelly sel telur. Terdapat struktur pada sperma yang dinamakan “acrosomal process” yang memanjang dan mempenetrasi lapisan telur dengan menempel pada reseptor di lapisan sel telur. Inilah mekanisme yang meyakinkan sperma berasal dari spesies yang sama.

Setelah adanya kontak antara acrosomal process dan reseptor pada telur, sel sperma dan telur akhirnya bersatu. Penyatuan ini membuat inti sel sperma masuk ke sitoplasma sel telur, juga r). membuat saluran gerbang (ion). Pembukaan channel ion membuat ion positif masuk ke dalam telur dan membuat depolarisasi (kondisi dalam sel lebih positif). Depolarisasi ini terjadi sangat singkat setelah sperma menempl pada telur dan mencegah sel sperma lain berfusi dengan sel telur. Depolarisasi yang singkat ini berperan sebagai fast block to polyspermy.

Aktivasi kortikal

Depolarisasi terjadi secara singkat. Sedangkan cara sel telur untuk mencegah polyspermy secara lebih permanen dilakukan oleh vesikel-vesikel yang berada di bawah membran plasma, daerah sitoplasma yang dinamakan korteks. Beberapa detik setelah sperma menempel pada telur, vesikel-vesikel ini yang dinamakan granula kortikal bergabung pada membran plasma (sepreti layaknya eksositosis). Isi dari granula ini dibebaskan keluar sel. Enzim dan makromolekul dari granula ini merangsang reaksi kortikal, yang akan mengangkat lapisan vitelline. (lapisan vitelline adalah struktur matriks ekstraseluler dari sel telur) Selain itu, enzim enzim dari vesikel granular tersebut akan mencopoti reseptor sehingga sel sperma lain tidak bisa lagi menempel pada sel telur. Selanjutnya, lapisan vitelline terangkat membentuk “selubung fertilisasi”/fertilisation envelope. Proses ini berfungsi sebagai pemblokiran lambat terhadap polyspermy (slow-block).

Pertanyaannya, bagaimana selubung fertilisasi ini terbentuk? Ternyata dari konsentrasi kalsium yang tinggi di dalam sel telur.

Jadi sebenernya si fast block itu akan mengaktivasi slow-block polyspermy. Bingung?!?! Ayok diperhatikan.

Ketika sperma menempel pada sel telur dan merangsang depolarisasi (slow-block), depolarisasi itu berupa peningkatan kalsium di dalam sel, yang membuat sel telur lebih positif. Depolarisasi ini akan merangsang granula kortikal untuk bergabung dengan membran plasma dan terjadi eksositosis dari senyawa-senyawa pada granula ini yang akhirnya akan membuat selubung fertilisasi terangkat alias terbentuknya selubung fertilisasi. Yang tadinya lapisan vitelline itu jseperti elly dan lembut, setelah terbentuk selubung fetilisasi gara-gara aktivasi kortikal, lapisan ini jadi keras . Dan bersama-sama dengan reseptor yang telah terpotong dari membran sel, kedua mekanisme ini menghambat sperma lain untuk masuk.

Memang agak ribet, tapi nanti bisa dibaca-baca lagi di Campbell bab 47 ya.

Sekarang, teman-teman bisa menjawab soal OSK 2016 No. 4 ini:

Dari yang paling awal sampai ke paling akhir, keseluruhan urutan perkembangan yang terjadi mengikuti urutan berikut...

A. pembelahan sel pertama --> sintesis DNA embrio dimulai --> reaksi akrosom --> reaksi korteks.

B. reaksi korteks --> sintesis DNA embrio dimulai --> reaksi akrosom --> pembelahan sel pertama.

C. reaksi korteks --> reaksi akrosom --> pembelahan sel pertama --> sintesis DNA embrio dimulai.

D. pembelahan sel pertama --> sintesis DNA embrio dimulai à reaksi korteks à reaksi

akrosom.

E. reaksi akrosom --> reaksi korteks --> sintesis DNA embrio dimulai --> pembelahan sel pertama.

Sumber: Campbell Biology, 9th Edition