Meiosis adalah proses reproduksi sel yang terjadi pada organisme eukariotik, termasuk manusia. Tujuan utamanya adalah untuk menghasilkan sel-sel reproduksi (spermatozoa pada pria dan ovum pada wanita) yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel-sel tubuh biasa. Hal ini penting karena saat pembuahan, sel-sel reproduksi yang bersatu akan menghasilkan embrio dengan jumlah kromosom yang normal.
Meiosis adalah proses reproduksi sel yang terjadi pada organisme eukariotik, termasuk manusia. Proses ini menghasilkan sel-sel reproduksi (spermatozoa pada pria dan ovum pada wanita) yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel-sel tubuh biasa. Meiosis terdiri dari dua tahap pembelahan sel, yaitu meiosis I dan meiosis II. Tujuan utama meiosis adalah untuk menghasilkan sel-sel yang memiliki keragaman genetik dan mempertahankan jumlah kromosom yang konstan dalam populasi organisme.
Meiosis memberikan variasi genetik pada sel keturunan.
Apa itu meiosis?
Meiosis adalah salah satu cara pembelahan sel, yang ditandai dengan munculnya sel anak yang secara genetik berbeda dari sel asalnya. Jenis pembelahan sel ini adalah kunci untuk reproduksi seksual, karena melalui meiosis organisme menghasilkan gamet atau sel seksual. Individu baru hasil penyatuan dua gamet (satu jantan dan satu betina) akan mempunyai materi genetik yang berbeda dengan induknya, yang muncul dari gabungan keduanya.
Meiosis (dari bahasa Yunani meioum , menurun) terdiri dari pembelahan sel diploid (2n), yaitu dilengkapi dengan dua set kromosom untuk menghasilkan empat sel haploid (n), dilengkapi dengan satu set kromosom, yaitu setengah dari beban genetik sel awal.
Pada hewan (termasuk manusia) sebagian besar sel dalam tubuh bersifat diploid dan disebut sel somatik. Hanya di jaringan germinal ditemukan sel-sel khusus yang berkembang, melalui meiosis, menjadi sel haploid. Sel haploid ini adalah gamet atau sel reproduksi yang terlibat dalam reproduksi seksual, yaitu sperma (gamet jantan) dan sel telur (gamet betina).
Ketika sperma dan sel telur menyatu selama pembuahan, masing-masing menyumbang setengah dari beban genetik individu baru yang terbentuk sebagai hasil dari penyatuan ini. Dengan demikian, kedua set haploid dari masing-masing gamet bergabung membentuk satu set diploid lengkap, yang merupakan genom dari individu baru yang baru terbentuk.
Meiosis merupakan proses penting sebelum reproduksi seksual, karena selama proses ini gamet terbentuk. Namun, meiosis juga merupakan bagian dari siklus hidup kompleks pada alga, jamur, dan eukariota sederhana lainnya, untuk mencapai pergantian generasi tertentu, mereproduksi sel-selnya secara seksual dan aseksual dalam tahap yang berbeda.
Meiosis ditemukan pada abad ke-19 oleh ahli biologi Jerman Oscar Hertwig (1849-1922), berdasarkan penelitiannya terhadap telur bulu babi. Sejak itu, penelitian berturut-turut telah berkontribusi untuk memahami proses ini secara lebih mendalam dan memahami pentingnya proses ini dalam evolusi bentuk kehidupan yang lebih tinggi.
Lihat juga: Sel eukariotik
Fase meiosis
Meiosis I menghasilkan sel dengan separuh muatan genetik.
Meiosis adalah proses kompleks yang melibatkan dua fase berbeda: meiosis I dan meiosis II. Masing-masing terdiri dari berbagai tahapan: profase, metafase, anafase dan telofase. Hal ini memerlukan studi yang lebih rinci:
- Meiosis I. Terjadi pembelahan sel pertama dari diploid (2n), yang disebut reduktif, karena menghasilkan sel dengan setengah muatan genetik (n). Meiosis I dibedakan dari meiosis II (dan mitosis) karena profasenya sangat panjang dan selama perjalanannya kromosom homolog (identik karena satu berasal dari masing-masing orangtua) berpasangan dan bergabung kembali untuk bertukar materi genetik.
- Profase I. Ini dibagi menjadi beberapa langkah. Pada langkah pertama, DNA disiapkan dengan cara mengembun menjadi kromosom dan menjadi terlihat. Kemudian, kromosom homolog bergabung berpasangan untuk membentuk kompleks tempat mereka bertukar materi genetik. Proses ini dikenal sebagai rekombinasi gen. Akhirnya, kromosom-kromosom terpisah, meskipun pada titik-titik tertentu mereka tetap bersatu: pada titik-titik inilah terjadi rekombinasi gen. Selanjutnya selubung nukleus pecah dan muncul semacam garis pemisah di dalam sel.
- Metafase I. Kromosom bivalen (masing-masing terdiri dari dua kromatid, oleh karena itu disebut juga tetrad) disusun pada bidang ekuator sel dan bergabung dengan struktur yang terdiri dari mikrotubulus yang disebut gelendong akromatik.
- Anafase I. Kromosom homolog setiap bivalen (masing-masing dibentuk oleh dua kromatid bersaudara) terpisah satu sama lain, cenderung pada satu kutub sel dan membentuk dua kutub haploid (n). Alokasi genetik acak telah dilakukan.
- Telofase I. Kelompok kromosom haploid mencapai kutub sel. Selubung nuklir terbentuk kembali. Membran plasma terpisah dan menghasilkan dua sel anak haploid.
- Meiosis II. Dikenal sebagai fase duplikasi, fase ini mirip dengan mitosis: dua individu utuh terbentuk melalui duplikasi DNA.
- Profase II. Sel haploid yang dibuat pada meiosis I memadatkan kromosomnya dan memecah selubung inti. Spindel akromatik muncul kembali.
- Metafase II. Seperti sebelumnya, kromosom cenderung ke arah bidang ekuator sel, bersiap untuk pembelahan baru.
- Anafase II. Kromatid saudara dari masing-masing kromosom terpisah dan ditarik ke kutub sel yang berlawanan.
- Telofase II. Setiap kutub sel menerima satu set kromatid haploid yang disebut kromosom. Selubung inti terbentuk kembali, diikuti dengan pembelahan sitoplasma dan pembentukan membran sel sehingga menghasilkan empat sel haploid (n), masing-masing dengan distribusi kode genetik lengkap individu yang berbeda.
Tahap-Tahap Meiosis
Meiosis I
1. Profase I
- Leptoten: Kromosom mulai mengembun dan menjadi terlihat di bawah mikroskop.
- Zigoten: Kromosom homolog mulai berpasangan melalui proses yang disebut sinapsis, membentuk struktur yang disebut tetrad.
- Pachyten: Pertukaran segmen kromosom (crossing-over) terjadi antara kromosom homolog, menghasilkan rekombinasi genetik.
- Diploten: Kromosom homolog mulai terpisah tetapi tetap terhubung di titik-titik persilangan (chiasmata).
- Diakinesis: Kromosom semakin mengembun, dan membran nukleus mulai terurai.
2. Metafase I
Kromosom homolog berpasangan (tetrad) berbaris di sepanjang lempeng metafase, dengan serat spindle melekat pada kinetokor setiap kromosom homolog.
3. Anafase I
Kromosom homolog ditarik oleh serat spindle ke kutub berlawanan sel. Ini menyebabkan separasi kromosom homolog, tetapi setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid.
4. Telofase I dan Sitokinesis
Membran nukleus kembali terbentuk di sekitar dua set kromosom yang terpisah, dan sel mengalami sitokinesis, menghasilkan dua sel anak yang masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom (haploid) tetapi masih terdiri dari dua kromatid per kromosom.
Meiosis II
1. Profase II
Kromosom di kedua sel anak mulai mengembun kembali, dan spindle baru mulai terbentuk.
2. Metafase II
Kromosom berbaris di sepanjang lempeng metafase kedua sel anak, dengan serat spindle melekat pada kinetokor setiap kromatid.
3. Anafase II
Kromatid saudara dari setiap kromosom dipisahkan dan ditarik ke kutub berlawanan sel, sekarang masing-masing kromatid adalah kromosom individual.
4. Telofase II dan Sitokinesis
Membran nukleus terbentuk di sekitar setiap set kromosom, dan kedua sel anak mengalami sitokinesis, menghasilkan empat sel haploid yang berbeda secara genetik. Setiap sel memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk asalnya.
Signifikansi Biologis Meiosis
Rekombinasi Genetik
Proses crossing-over selama Profase I menghasilkan kombinasi baru dari alel, yang meningkatkan variasi genetik dalam populasi. Variasi genetik ini adalah bahan bakar utama bagi evolusi, memungkinkan spesies untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan.
Pengurangan Jumlah Kromosom
Meiosis mengurangi jumlah kromosom dari diploid (2n) ke haploid (n), yang penting untuk menjaga stabilitas jumlah kromosom dalam spesies yang bereproduksi secara seksual. Ketika dua gamet haploid (sperma dan sel telur) bergabung selama fertilisasi, jumlah kromosom diploid dipulihkan.
Pembentukan Gamet
Meiosis menghasilkan sel-sel gamet yang diperlukan untuk reproduksi seksual. Pada manusia, meiosis terjadi dalam testis untuk menghasilkan sperma dan dalam ovarium untuk menghasilkan sel telur.
Meiosis dan mitosis
Mitosis menghasilkan “klon” sel dan berhubungan dengan reproduksi aseksual.
Perbedaan antara mitosis dan meiosis ada beberapa:
- Mitosis dikaitkan dengan reproduksi aseksual. Mitosis terdiri dari pembelahan sel induk untuk membentuk dua sel anak yang identik secara genetik. Mitosis digunakan sebagai mekanisme dalam berbagai jenis reproduksi aseksual, di mana suatu organisme menghasilkan “klon” seluler, tanpa menambah variasi pada kumpulan genetik. Meiosis, di sisi lain, adalah proses yang diperlukan dalam persiapan reproduksi seksual, dan tidak seperti mitosis, meiosis memungkinkan terjadinya rekombinasi genetik yang tinggi.
- Mitosis berhubungan dengan proses perkembangan dan pertumbuhan. Organisme multiseluler menggunakan mekanisme mitosis untuk mempertahankan dan memperbarui strukturnya. Jenis pembelahan sel ini memungkinkan sel-sel baru ditambahkan selama perkembangan dan pertumbuhan individu dan untuk menggantikan sel-sel tua dan usang sepanjang hidup organisme.
- Mitosis menghasilkan dua sel anak. Baik diploid maupun identik. Meiosis, sebaliknya, menghasilkan empat sel keturunan, tetapi semuanya haploid dan berbeda satu sama lain dan dari sel asalnya.
- Mitosis mempertahankan DNA. Mitosis adalah mekanisme untuk menjaga materi genetik tetap utuh (walaupun mutasi acak dapat terjadi selama proses tersebut), sedangkan meiosis melakukan proses rekombinasi yang dapat menyebabkan kesalahan, tetapi juga memperkaya genom dan memungkinkan terciptanya rantai yang sangat sukses. Meiosis pada titik tertentu sebagian besar bertanggung jawab atas variasi genetik antar individu.