Kelahiran dari perawan – yang melibatkan perkembangan sel telur yang tidak dibuahi – telah menyita perhatian manusia selama ribuan tahun. Dan meskipun itu tidak dapat terjadi pada mamalia , tampaknya hal itu mungkin terjadi pada hewan lain yang bertulang belakang (vertebrata), seperti burung dan kadal .
Sebuah makalah baru - baru ini yang dipimpin oleh para peneliti dari Kebun Binatang San Diego melaporkan dua anak ayam jantan tanpa ayah dibesarkan dalam sebuah program untuk menyelamatkan condor California dari kepunahan . Bisakah spesies dipulihkan oleh satu betina yang masih hidup?
Reproduksi seksual sangat penting pada semua vertebrata. Biasanya membutuhkan sel telur dari perempuan untuk dibuahi oleh sperma dari laki-laki, sehingga setiap orang tua menyumbangkan satu salinan genom.
Pelanggaran aturan ini, seperti untuk anak burung condor tanpa ayah, memberi tahu kita banyak tentang mengapa reproduksi seksual adalah strategi biologis yang sangat baik — serta bagaimana seks bekerja pada semua hewan, termasuk manusia.
Bagaimana Anak Ayam Tanpa Ayah Diidentifikasi
Condor California yang luar biasa, sejenis burung hering, adalah burung terbang terbesar di Amerika Utara. Pada tahun 1982 spesies tersebut menurun menjadi populasi hanya 22 individu , memicu program penangkaran ambisius yang dipimpin oleh Kebun Binatang San Diego, yang telah melihat jumlahnya mulai tumbuh.
Dengan begitu sedikit burung, tim harus berhati-hati untuk tidak memilih induk yang berkerabat dekat, karena kurangnya variasi genetik akan menghasilkan keturunan yang kurang kuat dan mempertajam kepunahan.
Para peneliti melakukan studi genetik rinci burung untuk menghindari hal ini, menggunakan penanda DNA yang khusus untuk condor dan yang bervariasi antar individu burung. Mereka mengumpulkan bulu, darah, dan kulit telur dari hampir 1.000 burung selama lebih dari 30 tahun.
Dengan menganalisis data ini, mereka menetapkan garis keturunan, memastikan bahwa setengah dari penanda DNA di setiap anak ayam berasal dari betina dan setengahnya dari jantan, seperti yang Anda harapkan. Mereka terus mengikuti nasib ratusan anak ayam hasil penangkaran di koloni, dan setelah melepaskannya ke alam liar.
Tapi ada sesuatu yang tidak biasa tentang dua anak ayam jantan, seperti yang dijelaskan di koran baru-baru ini. Anak ayam ini, yang menetas beberapa tahun terpisah dari telur yang diletakkan oleh betina yang berbeda, memiliki penanda DNA yang semuanya berasal dari induk betina. Tidak ada jejak penanda dari laki-laki yang telah dipasangkan dengannya.
Kelahiran Perawan
Perkembangan telur yang tidak dibuahi disebut "partenogenesis" (dari kata Yunani yang secara harfiah berarti "ciptaan perawan"). Ini cukup umum pada serangga dan invertebrata lain seperti kutu daun dan bintang laut, dan dapat dicapai dengan beberapa mekanisme berbeda. Tapi itu sangat jarang terjadi pada vertebrata .
Ada laporan partenogenesis pada ikan dan reptil yang ditempatkan tanpa jantan. Di Tennessee, seekor komodo betina kesepian yang ditahan di penangkaran selama bertahun-tahun menyerah untuk menemukan pasangan dan menghasilkan tiga keturunan yang layak sendiri. Begitu juga ular piton dan boa betina, meskipun keturunan partenogenik ini semuanya mati lebih awal.
Beberapa kadal, bagaimanapun, telah mengadopsi partenogenesis sebagai cara hidup. Ada spesies khusus betina di Australia dan AS di mana betina bertelur hanya membawa kombinasi gen mereka sendiri.
Partenogenesis juga terjadi pada ayam peliharaan dan kalkun yang dibesarkan tanpa adanya pejantan, tetapi embrio biasanya mati. Hanya ada beberapa laporan tentang kalkun jantan tanpa ayah yang berhasil mencapai usia dewasa, dan hanya satu atau dua yang menghasilkan sperma.
Bagaimana Itu Terjadi?
Pada burung, partenogenesis selalu dihasilkan dari sel telur yang membawa satu salinan genom (haploid). Telur dibuat di ovarium wanita oleh semacam pembelahan sel khusus yang disebut meiosis, yang mengocok genom dan juga membagi dua jumlah kromosom. Sel sperma dibuat dengan proses yang sama di testis pria.
Biasanya sel telur dan sel sperma menyatu (fertilisasi), menggabungkan genom kedua orang tua dan mengembalikan jumlah kromosom (diploid) yang biasa.
Namun pada partenogenesis, sel telur tidak dibuahi. Sebaliknya, ia mencapai keadaan diploid baik dengan melebur dengan sel lain dari divisi yang sama — yang biasanya dibuang — atau dengan mereplikasi genomnya tanpa membelah sel.
Jadi daripada mendapatkan satu genom dari ibu dan yang berbeda dari ayah, telur yang dihasilkan hanya memiliki subset dari gen ibu dalam dosis ganda.
Burung Tanpa Ayah Akan Selalu Menjadi Jantan
Condor, seperti burung lainnya, menentukan jenis kelamin dengan kromosom seks Z dan W. Ini bekerja dengan cara yang berlawanan dengan sistem XX (wanita) dan XY (pria) manusia, di mana gen SRY pada kromosom Y menentukan kejantanan .
Namun, pada burung jantan adalah ZZ dan betina adalah ZW. Jenis kelamin ditentukan oleh dosis gen (DMRT1) pada kromosom Z. Kombinasi ZZ memiliki dua salinan gen DMRT1 dan menghasilkan jantan, sedangkan kombinasi ZW hanya memiliki satu salinan dan menghasilkan betina.
Sel telur haploid menerima baik Z atau W dari ibu ZW. Oleh karena itu, turunan diploidnya adalah ZZ (pria normal) atau WW (mati). Alasan embrio WW tidak dapat berkembang adalah karena kromosom W hampir tidak mengandung gen apa pun, sedangkan kromosom Z memiliki 900 gen yang penting untuk perkembangan.
Anak ayam tanpa ayah karenanya harus jantan ZZ, seperti yang diamati.
Mengapa Kelahiran Perawan Gagal
Mungkinkah spesies burung yang terancam punah seperti condor dapat dibangkitkan dari satu-satunya betina yang selamat, dengan menetaskan anak ayam jantan tanpa ayah dan berkembang biak dengannya?
Yah tidak cukup. Ternyata partenogen (hewan tanpa ayah) tidak melakukannya dengan baik. Tak satu pun dari dua condor tanpa ayah menghasilkan keturunan mereka sendiri. Satu meninggal sebelum mencapai kematangan seksual dan yang lainnya lemah dan patuh — menjadikannya prospek yang buruk untuk menjadi ayah.
Pada ayam dan kalkun, partenogenesis menghasilkan embrio mati atau tukik yang lemah. Bahkan spesies kadal betina saja, meskipun tampak kuat, umumnya merupakan produk dari campuran baru-baru ini dari dua spesies yang mengacaukan meiosis dan tidak memberi mereka pilihan lain. Spesies ini tampaknya tidak bertahan lama.
Mengapa partenogen melakukannya dengan buruk? Jawabannya menuju ke inti dari pertanyaan biologis mendasar. Yaitu: Mengapa kita berhubungan seks sama sekali? Anda akan berpikir akan lebih efisien jika genom ibu diturunkan begitu saja ke keturunan klonnya tanpa mengganggu meiosis.
Variasi Adalah Kunci
Tapi bukti mengatakan itu tidak sehat untuk memiliki genom yang seluruhnya terdiri dari gen ibu. Variasi genetik sangat penting dalam kesehatan individu dan spesiesnya. Pencampuran varian gen dari orang tua laki-laki dan perempuan sangat penting.
Pada keturunan diploid dengan dua genom induk, varian yang baik dapat menutupi mutan. Individu yang mewarisi gen hanya dari ibu mungkin memiliki dua salinan gen mutan ibu yang melemahkan mereka - tanpa versi sehat dari orang tua laki-laki untuk mengimbanginya.
Variasi juga membantu melindungi populasi dari virus, bakteri, dan parasit yang mematikan. Meiosis dan fertilisasi menyediakan banyak penataan ulang varian gen yang berbeda, yang dapat membingungkan patogen. Tanpa perlindungan tambahan ini, patogen dapat mengamuk dalam populasi klon, dan populasi yang secara genetik serupa tidak akan mengandung hewan yang resisten.
Jadi kemampuan condor betina untuk menetaskan anak ayam tanpa ayah tidak mungkin menyelamatkan spesies tersebut. Sisi baiknya, upaya manusia kini telah menyebabkan ratusan wanita — dan pria — terbang di langit California.
Jenny Graves adalah profesor genetika terkemuka dan rekan wakil rektor di La Trobe University di Melbourne, Australia.
Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Anda dapat menemukan artikel aslinya di sini.
