Berita | Studi mengungkap bagaimana ‘kromosom egois’ membajak mekanisme genetik untuk menyingkirkan sperma pesaing
Sebuah studi baru yang dipimpin Universitas Utah mengungkap mekanisme genetik yang sejak lama membingungkan ahli biologi evolusi: bagaimana “kromosom egois” memanipulasi reproduksi untuk meningkatkan peluangnya diwariskan kepada generasi berikutnya. Studi tersebut menemukan bahwa kromosom ini membajak gen bernama Overdrive (Ovd) untuk menyingkirkan sperma pesaing.
Biasanya, Overdrive melakukan “kontrol kualitas” selama perkembangan sperma dengan mengidentifikasi dan menyingkirkan sel sperma abnormal. Kromosom egois memanfaatkan mekanisme ini untuk menyingkirkan pesaing yang sehat dan meningkatkan peluang pewarisannya sendiri.
Temuan tersebut dipublikasikan dalam Nature Communications.
Distorsi segregasi melanggar aturan pewarisan 50%
Dalam pewarisan Mendel, gen orang tua umumnya memiliki peluang sekitar 50% untuk diwariskan kepada keturunan. Namun, dalam beberapa kasus, gen menggunakan mekanisme khusus untuk meningkatkan peluang pewarisannya.
Fenomena ini dikenal sebagai distorsi segregasi.
Tim mengamati hal ini pada dua spesies lalat buah. Meskipun spesies tersebut membawa kromosom egois yang sama sekali berbeda, keduanya memanfaatkan jalur genetik yang sama—Overdrive.
Penulis pertama dan ahli biologi Universitas Utah, Jackson Ridges, mengatakan bahwa ini adalah temuan pertama bahwa kromosom egois yang berevolusi secara independen bergantung pada gen yang sama untuk menyingkirkan gamet pesaing.
Ia mengatakan, “Ini adalah demonstrasi pertama bahwa gen yang sama memainkan peran penting dalam beberapa sistem kromosom egois yang independen. Hal ini menunjukkan bahwa kromosom berbeda dapat berevolusi secara independen sambil memanfaatkan mekanisme seluler yang sama.”
Overdrive biasanya menyingkirkan sperma abnormal
Para peneliti menemukan bahwa Overdrive biasanya berfungsi seperti sistem kontrol kualitas selama perkembangan sperma.
Jika terjadi kelainan selama pembentukan sperma, Ovd memicu mekanisme yang mencegah gamet tersebut terus berkembang, sehingga membantu menjaga kualitas sel germinal.
Kromosom egois dapat memanipulasi mekanisme ini sehingga tidak hanya menyingkirkan sperma abnormal, tetapi juga sperma normal yang membawa kromosom lain.
Hal ini memberi sperma pembawa kromosom egois keunggulan kompetitif dan membuat kromosom tersebut lebih mungkin mencapai generasi berikutnya.
Eksperimen knockout gen mengungkap peran utamanya
Untuk menguji peran Ovd, tim melakukan eksperimen knockout gen pada Drosophila pseudoobscura dan Drosophila melanogaster.
Mereka menghapus Ovd dan mengamati dampaknya terhadap reproduksi. Secara mengejutkan, lalat tersebut tetap menghasilkan sperma yang sebagian besar normal tanpa gen itu.
Hal ini menunjukkan bahwa Ovd tidak esensial untuk pembentukan sperma dan kemungkinan berperan dalam kontrol kualitas.
Para peneliti membandingkan mekanisme ini dengan gen penekan tumor P53. P53 biasanya mencegah proliferasi sel berlebihan, tetapi tanpa kerusakan DNA, sel dapat bertahan hidup tanpanya.
Karena itu, tim berhipotesis bahwa Ovd mungkin hanya bertindak ketika mendeteksi kelainan.
Eksperimen panas mengonfirmasi fungsi kontrol kualitas
Untuk menguji hipotesis ini, para peneliti memanfaatkan fenomena yang telah diketahui dalam reproduksi lalat buah: lalat jantan umumnya menjadi tidak subur pada suhu di atas 31°C, meskipun alasannya belum jelas.
Lalat normal dan lalat tanpa Ovd dipelihara pada suhu tinggi selama satu minggu.
Lalat normal menjadi sepenuhnya tidak subur, sedangkan lalat tanpa Ovd tetap menghasilkan keturunan.
Tim menyimpulkan bahwa dalam kondisi stres seperti suhu tinggi, Ovd mencegah sperma yang berpotensi rusak berkembang sehingga menghindari produksi gamet berkualitas rendah.
Penulis pendamping dan profesor madya Universitas Utah, Nitin Phadnis, mengatakan, “Hasil ini hampir memastikan bahwa fungsi normal Overdrive adalah mencegah produksi gamet abnormal. Ketika kami menghilangkan ‘penghalang’ ini, perilaku kromosom egois juga menghilang.”
Para peneliti menekankan bahwa Overdrive sendiri bukanlah “gen egois”, melainkan sistem kontrol kualitas reproduksi yang dimanfaatkan oleh kromosom egois.
Petunjuk potensial untuk infertilitas dan evolusi spesies
Para ilmuwan pertama kali menemukan distorsi segregasi pada lalat buah Drosophila obscura pada tahun 1920an. Mekanisme serupa kemudian ditemukan di seluruh kerajaan hewan, dari nematoda hingga mamalia, tetapi dasar molekulernya masih belum jelas.
Meskipun belum ada sistem genetik identik yang diidentifikasi pada manusia, para peneliti meyakini manusia mungkin memiliki mekanisme kontrol kualitas reproduksi serupa yang melibatkan perangkat molekuler berbeda.
Tim mengatakan penemuan ini dapat memberikan petunjuk baru tentang mekanisme genetik infertilitas pria dan isolasi reproduktif antarspesies.
Phadnis mencatat bahwa para ilmuwan telah lama berupaya menjelaskan bagaimana gen egois menyebabkan infertilitas dan mendorong spesiasi, dan penelitian lebih mendalam tentang Overdrive menawarkan arah baru.
Studi mendatang akan mengeksplorasi mekanisme serupa pada lebih banyak spesies
Tim berencana menonaktifkan Overdrive pada lebih banyak spesies lalat buah untuk menilai apakah kromosom egois lain juga memanfaatkan sistem kontrol kualitas ini.
Para peneliti juga berencana menyelidiki apakah distorsi segregasi serupa ada pada garis keturunan manusia.
Mereka mengatakan pemahaman yang lebih mendalam tentang “persaingan internal” genetik ini dapat mengungkap konflik genetik dalam evolusi serta memajukan biologi reproduksi dan genetika.
Sumber berita:
Dikumpulkan secara daring
Diterbitkan 2026-03-16
Artikel ini disusun dengan bantuan AI dan ditinjau oleh tim editorial sebelum diterbitkan.
Berita | Studi mengungkap bagaimana ‘kromosom egois’ membajak mekanisme genetik untuk menyingkirkan sperma pesaing
Berita | Studi mengungkap bagaimana ‘kromosom egois’ membajak mekanisme genetik untuk menyingkirkan sperma pesaing
Sebuah studi baru yang dipimpin Universitas Utah mengungkap mekanisme genetik yang sejak lama membingungkan ahli biologi evolusi: bagaimana “kromosom egois” memanipulasi reproduksi untuk meningkatkan peluangnya diwariskan kepada generasi berikutnya. Studi tersebut menemukan bahwa kromosom ini membajak gen bernama Overdrive (Ovd) untuk menyingkirkan sperma pesaing.
Biasanya, Overdrive melakukan “kontrol kualitas” selama perkembangan sperma dengan mengidentifikasi dan menyingkirkan sel sperma abnormal. Kromosom egois memanfaatkan mekanisme ini untuk menyingkirkan pesaing yang sehat dan meningkatkan peluang pewarisannya sendiri.
Temuan tersebut dipublikasikan dalam Nature Communications.
Distorsi segregasi melanggar aturan pewarisan 50%
Dalam pewarisan Mendel, gen orang tua umumnya memiliki peluang sekitar 50% untuk diwariskan kepada keturunan. Namun, dalam beberapa kasus, gen menggunakan mekanisme khusus untuk meningkatkan peluang pewarisannya.
Fenomena ini dikenal sebagai distorsi segregasi.
Tim mengamati hal ini pada dua spesies lalat buah. Meskipun spesies tersebut membawa kromosom egois yang sama sekali berbeda, keduanya memanfaatkan jalur genetik yang sama—Overdrive.
Penulis pertama dan ahli biologi Universitas Utah, Jackson Ridges, mengatakan bahwa ini adalah temuan pertama bahwa kromosom egois yang berevolusi secara independen bergantung pada gen yang sama untuk menyingkirkan gamet pesaing.
Ia mengatakan, “Ini adalah demonstrasi pertama bahwa gen yang sama memainkan peran penting dalam beberapa sistem kromosom egois yang independen. Hal ini menunjukkan bahwa kromosom berbeda dapat berevolusi secara independen sambil memanfaatkan mekanisme seluler yang sama.”
Overdrive biasanya menyingkirkan sperma abnormal
Para peneliti menemukan bahwa Overdrive biasanya berfungsi seperti sistem kontrol kualitas selama perkembangan sperma.
Jika terjadi kelainan selama pembentukan sperma, Ovd memicu mekanisme yang mencegah gamet tersebut terus berkembang, sehingga membantu menjaga kualitas sel germinal.
Kromosom egois dapat memanipulasi mekanisme ini sehingga tidak hanya menyingkirkan sperma abnormal, tetapi juga sperma normal yang membawa kromosom lain.
Hal ini memberi sperma pembawa kromosom egois keunggulan kompetitif dan membuat kromosom tersebut lebih mungkin mencapai generasi berikutnya.
Eksperimen knockout gen mengungkap peran utamanya
Untuk menguji peran Ovd, tim melakukan eksperimen knockout gen pada Drosophila pseudoobscura dan Drosophila melanogaster.
Mereka menghapus Ovd dan mengamati dampaknya terhadap reproduksi. Secara mengejutkan, lalat tersebut tetap menghasilkan sperma yang sebagian besar normal tanpa gen itu.
Hal ini menunjukkan bahwa Ovd tidak esensial untuk pembentukan sperma dan kemungkinan berperan dalam kontrol kualitas.
Para peneliti membandingkan mekanisme ini dengan gen penekan tumor P53. P53 biasanya mencegah proliferasi sel berlebihan, tetapi tanpa kerusakan DNA, sel dapat bertahan hidup tanpanya.
Karena itu, tim berhipotesis bahwa Ovd mungkin hanya bertindak ketika mendeteksi kelainan.
Eksperimen panas mengonfirmasi fungsi kontrol kualitas
Untuk menguji hipotesis ini, para peneliti memanfaatkan fenomena yang telah diketahui dalam reproduksi lalat buah: lalat jantan umumnya menjadi tidak subur pada suhu di atas 31°C, meskipun alasannya belum jelas.
Lalat normal dan lalat tanpa Ovd dipelihara pada suhu tinggi selama satu minggu.
Lalat normal menjadi sepenuhnya tidak subur, sedangkan lalat tanpa Ovd tetap menghasilkan keturunan.
Tim menyimpulkan bahwa dalam kondisi stres seperti suhu tinggi, Ovd mencegah sperma yang berpotensi rusak berkembang sehingga menghindari produksi gamet berkualitas rendah.
Penulis pendamping dan profesor madya Universitas Utah, Nitin Phadnis, mengatakan, “Hasil ini hampir memastikan bahwa fungsi normal Overdrive adalah mencegah produksi gamet abnormal. Ketika kami menghilangkan ‘penghalang’ ini, perilaku kromosom egois juga menghilang.”
Para peneliti menekankan bahwa Overdrive sendiri bukanlah “gen egois”, melainkan sistem kontrol kualitas reproduksi yang dimanfaatkan oleh kromosom egois.
Petunjuk potensial untuk infertilitas dan evolusi spesies
Para ilmuwan pertama kali menemukan distorsi segregasi pada lalat buah Drosophila obscura pada tahun 1920an. Mekanisme serupa kemudian ditemukan di seluruh kerajaan hewan, dari nematoda hingga mamalia, tetapi dasar molekulernya masih belum jelas.
Meskipun belum ada sistem genetik identik yang diidentifikasi pada manusia, para peneliti meyakini manusia mungkin memiliki mekanisme kontrol kualitas reproduksi serupa yang melibatkan perangkat molekuler berbeda.
Tim mengatakan penemuan ini dapat memberikan petunjuk baru tentang mekanisme genetik infertilitas pria dan isolasi reproduktif antarspesies.
Phadnis mencatat bahwa para ilmuwan telah lama berupaya menjelaskan bagaimana gen egois menyebabkan infertilitas dan mendorong spesiasi, dan penelitian lebih mendalam tentang Overdrive menawarkan arah baru.
Studi mendatang akan mengeksplorasi mekanisme serupa pada lebih banyak spesies
Tim berencana menonaktifkan Overdrive pada lebih banyak spesies lalat buah untuk menilai apakah kromosom egois lain juga memanfaatkan sistem kontrol kualitas ini.
Para peneliti juga berencana menyelidiki apakah distorsi segregasi serupa ada pada garis keturunan manusia.
Mereka mengatakan pemahaman yang lebih mendalam tentang “persaingan internal” genetik ini dapat mengungkap konflik genetik dalam evolusi serta memajukan biologi reproduksi dan genetika.
Sumber berita:
Dikumpulkan secara daring