Pernah dengan Inbreeding? Secara tak langsung, ini melanggar hukum Hardy-Weinberg loh

(Cersei dan Jaime Lannister serta skandal incest mereka yang membawa kutukan bagi House Lannister- Game of Thrones)

Hiraukan intermezzo di atas, karena kutukan yang dimaksud tidak biologis, melainkan bersifat politis :)

Oke,

Kembali lagi di seri blog Hardy Weinberg. Kali ini saya akan membahas bagaimana perkawinan tidak bebas melanggar aturan Hardy-Weinberg.

Pertama-tama, apa sih artinya perkawinan tidak bebas. Kalau kata kawin mah teman-teman pasti tau ya, kata ‘tidak bebas’ juga teman-teman pasti tau. Sekarang pertanyaannya, ya perkawinan emang tidak bebas, mana ada di masyarakat ini kawin bisa sesuka-suka kita hahahah, bisa-bisa dirajam pake batu nanti sama tetangga. Agak garing nya. Nah mungkin kalau manusia, perkawinan tentu tidak bebas, tapi jangan salah loh, makhluk hidup yang melakukan fertilisasi eksternal juga gak “sebebas itu”. Pada asumsi Hardy-Weinberg yang setimbang, maka gamet jantan dan betina itu dapat bertemu secara random, jadi gak ada istilah si gamet jantan yang ini lebih gampang untuk memfertilisasi gamet betina yang ono—peluangnya sama semua. Balik lagi gimana kalau makhluk hidup yang melakukan fertilisasi eksternal? Meskipun dia melepaskan gametnya di air, tapi pasti sel gamet yang paling deket dengan sel telur adalah sel gamet jantan beruntung yang peluangnya lebih besar untuk memfertilisasi sel telur itu. Nah kalo gini artinya sudah perkawinan tidak bebas kan.

Nah ada banyak jenis macam perkawinan tidak bebas, tapi salah satu yang paling gercep dibahas sama peneliti adalah konsep inbreeding. Jadi perkawinan tidak bebas itu belum tentu inbreeding, tapi inbreeding pasti perkawinan tidak bebas. Jangan bingung ya.

Inbreeding sendiri artinya adalah perkawinan sesame saudara. Jadi gara-gara antar saudara itu memiliki nenek moyang yang sama, ada kemungkinan yang lebih besar untuk mewariskan alel-alel yang diwariskan oleh nenek moyang mereka, ketika mereka memiliki anak.

Lalu apa efeknya inbreeding dengan alel frekuensi dan frekuensi genotipe?

Kita bayangkan pada sebuah populasi kita meneliti sebuah gen dengan 2 alel, alel A1 dan alel A2. Anggaplah frekuensi alel A1 (anggap aja p) dan frekuensi alel A2 (q) itu sama-sama 0.5. Berarti, frekuensi genotipe menurut Hardy-Weinberg adalah:

A1A1 alias p^2 = 0.5 x 0.5 = 0.25

A1A2 alias 2pq = 2 x 0.5 x 0.5 = 0.50

A2A2 alias q^2 = 0.5 x 0.5 = 0.25

Anggaplah terjadi fertilisasi sendiri (self-fertilization). Jadi A1A1 kawinnya ama A1A1 aja. A1A2 kawin sama A1A2 aja. A2A2 kawin sama A2A2 aja. Setelah bergenerasi-generasi, gimana frekuensi alel dan genotipenya??

Gini caranya:

Kalau A1A1 kawin sama A1A1 maka 100% anakannya pasti A1A1

Kalau A1A2 kawin sama A1A2 maka 25% A1A1, 50% A1A2, 25% A2A2.

Kalau A2A2 kawin sama A2A2 maka 100% anakannya pasti A2A2

Sekarang kita bikin table aja deh biar gampang…

Agak nguli ya mau ampe kapan kita bisa tau frekuensi genotipe akhirnya. Tenang guys, kita bisa pake rumus jitu ini.

p^2 akhir = p^2 awal + F(pq)

2pq akhir = 2pq awal – 2F(pq)

q^2 akhir = q^2 awal + F(pq)

F itu apaan? F itu nilai inbreeding. Semakin tinggi nilai F, berarti makin dekat persaudaraannya. Kalau kawin ama diri sendiri, ya F-nya = 1. Gampang toh.

P^2 akhir = 0.25 + 1(0.5)(0.5) = 0.25 + 0.25 = 0.5

2pq akhir = 0.5 – 2(1)(0.5)(0.5) = 0.5 – 0.5 = 0

q^2 akhir = 0.25 + 1(0.5)(0.5) = 0.25 + 0.25 = 0.5

Artinya nanti di generasi ke sekian, akhirnya tidak ada lagi yang A1A2 alias semuanya homozigot dengan proporsi A1A1 dan A2A2 50%.

Apa yang kita bisa simpulkan dari sini?

Kita bisa melihat bahwa frekuensi genotipe A1A1 dan A2A2, yang merupakan genotipe homozigot semakin tinggi kan frekuensinya. Jadi, kita bisa bilang kalau inbreeding yang paling ekstrim (self-fertilization) akan mengurangi frekuensi heterozigot.

Tapi apakah frekuensi alel mengalami perubahan??

Kita lihat di generasi 0 kalau p = 0.5, serta q = 0.5

Tapi di generasi 3

P = 0.46875 + ½ (0.0625) = 0.5

Q = 1-0.5 = 0.5

Ehh, frekuensi alel tidak berubah ya. Sedangkan kita tau kalo mikroevolusi itu terjadi kalau ada perubahan frekuensi alel. Apakah artinya inbreeding tidak menyebabkan evolusi?? Jawabannya adalah IYA dan TIDAK. Inbreeding MEMANG TIDAK MENYEBABKAN MIKROEVOLUSI SECARA LANGSUNG, tapi menyebabkan mikroevolusi secara tidak langsung. Kok bisa begitu??

Pernah denger pepatah orang ngomong kalau nikah sama saudara anaknya bisa cacat? Nah ini lah maksudnya dengan inbreeding menyebabkan evolusi. Pada umumnya, alel-alel pembawa penyakit itu adalah alel resesif. Alel resesif bisa terlihat pada fenotipe kalau homozigot kan. Sedangkan kita tau kalau inbreeding itu meningkatkan homozigositas. (Inbreeding yang ekstrim itu kayak self-fertilization, tapi ada juga yang gak ekstrim misal kawin sepupu, di sini peningkatan homozigositas tentu lebih lama dibanding self-ferti)

Nah kalau ada peningkatakn homozigositas, maka peluangnya itu homozigot resesif juga makin besar kan… akibatnya nanti orang yang sakit semakin tinggi. Lalu, kita tau orang yang memiliki genotipe homozigot resesif itu memiliki fitness yang lebih rendah, sehingga akhirnya mengarah pada penurunan frekuensi alel resesif. Ini mikroevolusi kan. Nah fenomena ini disebut juga inbreeding depression, di mana telah dibuktikan melalui banyak kasus kalau perkawinan antar saudara dapat menurunkan fitness anakan karena meningkatkan peluang homozigositas alel pembawa penyakit resesif.

Mungkin kalau di tumbuhan kasus inbreeding itu sering ya, karena polinasi bisa terjadi antar sesama. Tapi kalau di hewan-hewan seperti serangga dan vertebrata lain, inbreeding itu kan rada jarang ya: si betina tidak kawin random tapi dia pilih-pilih pasangan, atau cowo berkompetisi untuk melindungi pasangan kawinnya. Nah bentuk perkawinan tidak bebas ini BERBEDA dengan inbreeding, tapi namanya SEXUAL SELECTION. Kalau namanya aja udah sexual selection, berarti dia adalah bentuk perkawinan tidak bebas dan juga seleksi alam. Bukti sexual selection bisa dilihat di kalangan remaja, di mana para lelaki tentu akan suka dengan wanita yang jago dengan aljabar, bisa mengetik cepat, dan memasak, dibandingkan cewe tampang Hollywood bukan?

Untuk seleksi alam akan dibahas di blog berikutnya. Selamat belajar.

Referensi:

Freeman, Scott. Biological Science. 1st ed. San Francisco: Pearson/Benjamin Cummings, 2008.