ruang lingkup biologi perkembangan
SI LABUS
OLEH
SUHANDOYO
J URUSAN PENDI DI KAN BI OLOGI
FAKULTAS MATEMATI KA DAN I LMU PENGETAHUAN ALAM
UNI VERSI TAS NEGERI YOGYAKARTA
2015
BAHAN AJ AR PERTEMUAN 1
Konsep dan r uang lingkup per soalan biologi per kembangan
Pada hampir semua or ganisme mult iseluler , per kembangan dimulai dar i
sebuah sel (hasil f er t ilisasi sel t elur oleh sper mat ozoa) yang kit a kenal
sebagai zigot , yang selanj ut nya membelah secar a mit osis unt uk menghasilkan
semua sel penyusun t ubuh or ganisme yang ber sangkut an.
The Development s of
mult icellular or ganism
begins wit h a single cell
“Zygot e”
Pada umumnya belaj ar t ent ang per kembangan hewan dan t umbuhan
dikenal dengan embr iologi. I st ilah ini mer uj uk pada f akt a per kembangan
ant ar a zigot dengan kelahir an or ganisme yang dikenal sebagai embr io. Namun
demikian per kembangan t idaklah ber hent i hanya sampai lahir (menet as)
t et api bahkan sampai masa ket uaan, masih t er j adi per kembangan. Sebagian
besar or ganisme t idaklah ber hent i mengalami per kembangan. Set iap har i selsel t ubuh ada yang har us digant i ser t a di daer ah sumsum t ulang
per kembangan pembent ukan sel-sel dar ah t er us t er j adi, ini membukt ikan
bahwa per kembangan t idak per nah t er hent i. Oleh kar ena it ulah, saat ini
banyak or ang ber diskusi t ent ang “BI OLOGI PERKEMBANGAN” sebagai
sebuah disiplin ilmu yang mendiskusikan t ent ang per kembangan embr io dan
pr oses-pr oses per kembangan lainnya.
DEVELOPMENTAL BI OLOGY
embr yo development and
ot her development al
pr ocesses
Biologi per kembangan mer upakan salah sat u bidang st udi yang sangat
menant ang dan t umbuh cepat sebagai bagian dar i bidang ilmu biologi. Saat ini,
unt uk mempelaj ar i dan menger t i ber bagai f akt a per kembangan or ganisme
seseor ang har us mengint egr asikan ber bagai cabang penget ahuan biologi.
Biologi per kembangan membent uk sebuah f r amewor k yang mengint egr asikan
ber bagai cabang ilmu biologi seper t i biologi molekuler , f isiologi, biologi sel,
anat omi, r iset t ent ang kanker , imunologi dan bahkan evolusi dan ekologi.
Development al biology
as biology science
Integrates molecular
biology, physiology,
anatomy, cell biology,
imunnology, evolution and
ecology
Per kembangan t er j adi pada semua or ganisme dan di semua t ingkat an
or ganisasi kehidupan. Per kembangan t er j adi pada plant ae, animalia, f ungi,
moner a dan pr ot ist a.
I nt er nal Fact or s
DEVELOPMENTAL BIOLOGY OF
ORGANISM
(Plant ae, animalia, f ungi, moner a,
and pr ot ist )
Ext er nal Fact or s
Pr insip Ut ama Per kembangan
Per kembangan meliput i dua f ungsi ut ama yait u menghasilkan dever sit as
seluler pada set iap gener asi dan menj amin kont inuit as (keber langsungan)
kehidupan dar i sat u gener asi ke gener asi ber ikut nya. Ter masuk dalam f ungsi
per t ama adalah pr oduksi dan or ganisasi semua j enis-j enis sel dalam t ubuh.
Sebuah sel “sel yang t er f er t ilisasi” t umbuh ber kembang menj adi sel-sel ot ot ,
sel kulit , sar af , lymphosit , sel dar ah dan semua j enis sel t ubuh lain.
Per kembangan menj adi dan menghasilkan ber bagai j enis sel t er sebut dikenal
sebagai “DI FFERENSI ASI ” sedangkan pr oses or ganisasi sel-sel yang t elah
mengalami dif f er ensiasi membent uk j ar ingan dan or gan dikenal sebagai
MORPHOGENESI S” (menghasilkan bent uk dan st r ukt ur spesif ik) dan
“PERTUMBUHAN” (peningkat an ukur an). Fungsi kedua dar i per kembangan
adalah r epr oduksi yait u keber langsungan sebuah spesies dar i sat u gener asi
ke gener asi ber ikut nya.
DEVELOPMENTAL BIOLOGY
FUNCTION
DIFFERENTIATION
CONTINUITY by
REPRODUCTION
MORPHOGENESIS
AND
GROWTH
Kehidupan individu bar u dimulai dar i ber sat unya mat er ial genet ik dar i
dua sel kelamin yait u sper mat ozoa dan ova (sel t elur ). Penggabungan ini
dikenal sebagai f er t ilisasi. Fer t ilisasi akan mer angsang per mulaan
per kembangan.
Reproduksi Sebagai Fakt a Biologi
Repr oduksi secar a umum dapat diar t ikan sebagai per kembangan
(t er masuk per banyakan)m mat er i kehidupan (or ganik) yang dibat asi oleh
r uang dan wakt u. Repr oduksi dengan demikian hanya akan t er j adi apabila
per syar at an lingkungan (int er nal dan ekst er nal) dapat t er penuhi. Repr oduksi
dapat t er j adi pada semua t ingkat an or ganisasi kehidupan mulai dar i t ingkat
molekuler sampai or ganisme mult iseluler .
Sebagai
cir i
biologik,
r epr oduksi mer upakan
salah
sat u
kar akt er ist ik or ganisme hidup. Pembicar aan t ent ang r epr oduksi sebagai ilmu
penget ahuan dengan demikian menj adi sangat luas kar ena mencakup semua
or ganisme baik t umbuhan maupun hewan, dar i t ingkat an molekuler sampai
or ganismik. Sebagai sebuah t eknologi, r epr oduksi mer upakan biot eknologi
yait u t eknologi yang menghambat at au memacu, mengat ur segala sesuat u
yang ber hubungan dengan r epr oduksi melalui kaj ian biologik.
Ter dapat 4 mekanisme r epr oduksi t ingkat molekuler yait u akumulasi,
sint esis enzimat ik, t emplat e dependent synt hesis dan self duplikasi.
Akumulasi mer upakan bent uk r epr oduksi molekuler yang paling seder hana dan
hanya t er j adi pada bahan-bahan anor ganik melalui pr oses penambahan
molekul at au ion yang sej enis yang ber sumber dar i makanan dan minum.
Sint esis enzimat ik melibat kan enzim unt uk meningkat kan ef isiensi per ubahan
dar i r aw mat er ial menj adi bahan-bahan or ganik yang t idak spesif ik, misalnya
kar bohidr at , lemak dan t ur unan-t ur unannya. Templat e dependent synt hesis
mer upakan pr oses pembent ukan senyawa-senyawa or ganik yang spesif ik
sesuai dengan kode-kode genet ik yang ada, pr ot ein mer upakan senyawa
spesif ik yang dihasilkan melalui pr oses ini. Self dependent
mer upakan
mekanisme duplikasi at au per banyakan dir i dar i senyawa-senyawa t er t ent u
yang sama per sis, misalnya duplikasi DNA. Melalui pr oses-pr oses r epr oduksi
molekuler , akan dihasilkan sebuah per banyakan bagi or ganisme t ingkat
molekuler (misalnya vir us) dan per ut mbuhan bagi or ganisme t ingkat uniseluler
dan mult iseluler .
Ter dapat saling hubungan yang er at ant ar a r epr oduksi molekuler ,
r epr oduksi seluler dengan r epr oduksi t ingkat mult iseluler , sebagaimana
t er gambar kan pada gambar 1.
Raw Material
Accumulation
mn
Synthesis
Enzymatic
Molecular
Reproduction
Template
Dependent
Synthesis
Self
Duplication
Cellular
Reproduction
Growth
Increase in
cell number
Increase in
cell size
Growth of tissue and
organs
Formation or Reproductive Unite
Development
Perbanyakan Virus
Perbanyakan Organisme
Multiseluler
Perbanyakan
Organisme
Uniseluler
Gambar 1. Skema Hubungan Pola Repr oduksi Pada Or ganisme
Ragam Siklus Hidup Seksual Pada Or ganisme
Siklus hidup mer upakan sebuah r angkaian at au ur ut an dar i gener asi ke
gener asi melalui t ahapan sej ar ah r epr oduksi mulai dar i pembent ukan unit
f ungsional r epr oduksi sampai menghasilkan ket ur unan.
Ber dasar kan banyak dan komposisi kr omosom (diploid – haploid) selama
f ase hidup mult iseluler , set idaknya t er dapat t iga macam siklus hidup seksual
pada or ganisme yait u diplont ic, haplont ic, dan diplohaplont ic.
Siklus hidup diplont ic t er j adi pada manusia dan sebagian besar hewan.
Pada siklus hidup diplont ic, gamet mer upakan sat u-sat unya sel yang haploid,
oleh kar ena it u pembelahan meiosis hanya t er j adi pada saat pr oses pr oduksi
gamet (gamet ogenesis). Sel gamet t idak akan membelah lagi apabila belum
mengalami f er t ilisasi membent uk zigot . Zigot akan membelah dir i secar a
mit osis unt uk menghasilkan or ganisme mult iseluler diploid.
n
Gamet
n
n
n
Fertilisasi
Meiosis
2n
2n
Organisme
multiseluler
diploid
Gambar 2. Siklus Hidup Diplont ic, Pada Hewan dan Manusia
Siklus hidup haplont ic t er j adi pada sebagian besar f ungi, beber apa
pr ot ist a dan beber apa j enis algae. Pada siklus hidup haplont ic, sesudah gamet
ber f usi (f er t ilisasi) membent uk zigot diploid akan mengalami meiosis yang
t idak menghasilkan unit per kembangan (gamet ), selanj ut nya sel haploid
t er sebut akan mengalami pembelahan mit osis unt uk menghasilkan or ganisme
mult iseluler yang haploid. Pembelahan mit osis akan t er us ber langsung dan sel
akan ber kembang menj adi gamet yang haploid. Sat u-sat unya t ahap diploid
hanya dit emukan pada zigot yang ber sel t unggal.
n
mit osis
n
Meiosis
mit osis
Organisme
Multiseluler n
n
Haploid
Fertilisasi
2n
2n
Zigot uni
seluler
Gambar 2. Siklus Hidup Haplont ic, Pada Sebagian besar Fungi, dan beber apa
pr ot ist a
Siklus hidup diplohaplont ic t er j adi pada t umbuhan dan beber apa spesies
algae. Pada or ganisme ini t er j adi per gilir an gener asi, mencakup t ahapan
diploid maupun haploid yang mult iseluler . Tahap diploid mult iseluler disebut
spor of it (spor ophyt e), sedangkan t ahap haploid mult iseluler disebut
gamet of it (gamet ophyt e). Sel-sel gamet osit menghasilkan gamet melalui
pr oses mit osis. Per sat uan dua gamet haploid akan menghasilkan zigot diploid
yang akan ber kembang menj adi gener asi spor of it yang mult iseluler haploid.
Oleh kar ena it u dalam t ipe siklus hidup ini, spor of it akan menghasilkan
gamet of it sebagai ket ur unan,s edang gener asi gamet of it akan menghasilkan
gener asi spor of it ber ikut nya.
n
mit osis
n
Organisme
Multiseluler
Haploid
(gametofit)
mit osis
n
n
Fertilisasi
Meiosis
2n
zigot 2n
Organismne multiseluler
diploid (sporofit)
Gambar 3. Siklus Hidup Diplohaplont ic, Pada Tumbuhan, dan beber apa J enis
Algae
Mekanisme Repr oduksi dan Seksualit as Or ganisme
Salah sat u cir i kehidupan t er pent ing adalah kemampuan or ganisme unt uk
membiakkan (ber epr oduksi) j enisnya. Selama kehidupan set iap or ganisme,
ada kalanya diket emukan keadaan t er hent inya met abolisme, per t umbuhan dan
t anggapan t er hadap r angsangan luar , ser angan pr edat or at au pemangsa,
kelapar an, per ubahan-per ubahan lingkungan ser t a pr oses penuaan (aging),
yang semuanya it u dapat ber muar a pada kemat ian or ganisme yang
ber sangkut an. Kenyat aan didapat i, spesies or ganisme yang ber sangkut an
t et ap saj a ada. Nyat a bahwa usia set iap individu apapun, selalu lebih pendek
dibandingkan lama kehadir an spesies yang ber sangkut an. Hal ini dapat t er j adi
kar ena individu bar u akan dihasilkan oleh yang t ua sebelum dia mat i. Tiap
gener asi menghasilkan gener asi bar u, unt uk menggant i yang mat i kar ena
pemangsa, par asit , kecelakaan, umur t ua, penyakit dan lain-lain.
Dewasa
Tua, Penyakit , pr edat or
Pr oses per t umbuhan or ganisme
Zigot
Mat i
Sel gamet
Fer t ilisasi
Bagan 2 : Siklus Kehidupan Or ganisme. Dar imana Mulainya ?
Repr oduksi sebagai bahan pembicar aan, sebenar nya sudah ada sej ak
ber ibu t ahun yang lalu, bahkan kemungkinan sej ak adanya manusia per t ama di
dunia ini. Namun demikian per kembangan pesat ilmu r epr oduksi bar u t er j adi
beber apa abad yang lalu. Hal ini lebih disebabkan unt uk menget ahui
mekanisme r epr oduksi diper lukan per alat an bant u t er t ent u. Sebagai cont oh
unt uk melihat sper mat ozoa saj a diper lukan alat mikr oskop, lebih-lebih
penget ahuan t ent ang kont r ol hor monal pada r epr oduksi. Sebelum adanya
penemuan-penemuan per alat an bant u, or ang hanya ber khayal t ent ang
kej adian-kej adian r epr oduksi. Celakanya khayalan ilmiah pada suat u penggal
wakt u t er t ent u ber kembang menj adi mit os yang ser ingkali j ust r u lebih
banyak diyakini or ang pada wakt u it u. Hal it u masih ber langsung hingga saat
ini. Pada
kenyat aannya,
khayalan-khayalan ilmiah t ent ang r epr oduksi
mer upakan yang paling subur dan sangat ber var iasi dibanding dengan
khayalan lain. Bahkan sampai saat ini, pembicar aan masalah r epr oduksi
mer upakan pembicar aan yang mengasyikkan dalam mer amaikan suasana
silat ur ahmi seolah t ak ada habis-habisnya.
Beber apa Cat at an Sej ar ah Penemuan Biologi yang secar a langsung at au
t idak langsung mendukung per kembangan I lmu Repr oduksi-Embr iologi Hewan
1. Cat at an sej ar ah t er t ua yang memuat khayalan-khayalan t ent ang r epr oduksi dit ulis oleh
Ar ist ot eles (Yunani, 384 – 322 SM) dalam buku De Generat ions Animalium. Pada
zaman ini, dipahami bahwa anak manusia t er j adi dar i kumpulan dar ah menst r uasi,
kar ena sekian lama t idak menst r uasi maka t er j adilah kelahir an. Pengumpulan dan
penggumpalan dar ah menst r uasi t er j adi kar ena adanya akt ivasi oleh cair an yang
ber asal dar i penis sewakt u hubungan suami-ist er i / sanggama t er j adi. Pada zaman ini
dikenal dengan adanya dokt r in “Pangenesis” yang menyat akan bahwa semen ber asal dar i
cair an di selur uh t ubuh.
2. Her ophillus (Yunani, 100 t ahun sesudah zaman Ar ist ot eles) menemukan alat pembent uk
t elur pada mamalia yang kemudian disebut nya sebagai “t est es bet ina”.
3. Fallopius (I t alia, per t engahan abad XVI ), menulis t ent ang salur an t elur pada mamalia
secar a t elit i, sehingga pada t ahun 1562 salur an yang dimaksud kemudian diber i nama
“t uba Fallopii”.
4. Coit er (I t alia, ) pada t ahun 1573 mengur aikan pengamat annya t ent ang cor pus lut eum.
5. William Har vey (I nggr is), pada 1651 melakukan pengamat an r epr oduksi melalui
pengamat an embr io ayam yang sedang dier ami induknya. Dar i car a ini kemudian lahir lah
ilmu “Embr iology”.
6. De Gr aaf ( Belanda) pada t ahun 1672, menj elaskan t ent ang f olikel-f olikel pada “t est es
bet ina”. Selanj ut nya f olikel yang masak dan siap ovulasi kini dikenal dengan nama
“f olikel De Gr aaf ”.
7. St eno, 1667. Per t amakali menggunakan ist ilah ovar ium unt uk kelenj ar kelamin bet ina.
8. Ant hony van Leuwenhook (Belanda), pada t ahun 1677 menemukan mikr oskop. Dengan
alat nya ini dia mengamat i semen yang ber asal dar i hewan j ant an. Diket ahuinya, pada
hampir semua semen t er dapat j asad r enik yang dapat ber ger ak yang selanj ut nya
disebut “animalcules”. Penemuan adanya animalcules menimbulkan banyak t eor i
mengenai asal-usul embr io. Teor i per t ama dikenal sebagai “ovist ” yang menyebut kan
embr io ber asal dar i ovum dan t eor i kedua dikenal sebagai “animalcules” at au “sper mist ”
yang menyebut kan embr io ber asal dar i animalcules (yang kini dikenal sebagai
sper mat ozoa). J uga ada t eor i “Pr ef or mat ionist ” dan “Epigenesis”.
9. Swammer dam, pada 1672 mengamat i adanya penyer buan t elur -t elur kodok oleh
“animalcules” di luar t ubuh kodok, yang selanj ut nya menj adi embr io. I nf or masi ini
menyebabkan t eor i “pr ef or mat ionist ” gugur .
10.Kar l Er nst Von Baer , 1827 menemukan st r ukt ur ovum.
11. Bar r y, 1840, menemukan sper mat ozoa dalam t elur mamalia.
12. Waldeyer , 1870. mengemukakan bahwa bakat sel kelamin ber asal dar i epit el coelom
yang membungkus bakal kelenj ar kelamin yang pada wakt u it u disebut gonade.
13. Nussbaum, 1880. Beker j a dengan kodok dan ikan t r out , didapat kan bahwa bakal sel
kelamin ada di luar gonad. Dar i t empat t er sebut kemudian ber pindah ke gonad dan
per pindahannya t er j adi pada awal per kembangan embr io. Sej ak awal t ahun 1900-an,
penyelidikan asal bakal sel kelamin t elah dilakukan pada ikan, amphibia, t ikus, kucing,
mar mut dan j uga pada manusia.
14. Lat est e 1887, menelit i mengenai siklus bir ahi pada hewan r odent ia, yang selanj ut nya
disusul oleh pengamat an Heape pada ker a.
15. Heape, 1900, mencoba mambagi siklus bir ahi t ikus menj adi beber apa f ase dan
selanj ut nya diket ahui ada per kecualian pada kelinci.
16.Sej ak saat it u ber kembang t er us pemahaman r epr oduksi dar i dit emukan car a
mengawet kan sper mat ozoon, f er t ilisasi in vit r o, t r ansf er embr io, t r ansf er or gan pada
embr io sampai pada clonning. Penget ahuan ini masih akan ber kembang t er us. Yang
dahulu menj adi mit os akhir nya akan ber gugur an sat u demi sat u dengan dit emukannya
bukt i-bukt i ilmiah yang bar u dan kuat . I mplement asi di bidang ilmu ini j uga semakin
luas hampir ber sent uhan dengan selur uh aspek kehidupan dewasa ini.
Mengapa kit a mempelaj ar i penget ahuan r epr oduksi ?. Dalam hal apa
ilmu r epr oduksi pent ing bagi usaha kesej aht er aan umat manusia ?. I lmu
penget ahuan t er cipt a dan akan t umbuh subur apabila dir asa manf aat nya bagi
kesej aht er aan umat manusia. Pada masa kini Kit a dihadapkan kenyat aan
disat u sisi lahan-lahan pr odukt if sudah semakin t er bat as, sedang disisi lain
kebut uhan pangan semakin meningkat . Keadaan ini membut uhkan suat u upaya
pengadaan pangan t er us-mener us, sehingga dapat t et ap t er penuhi. Semua
penget ahuan yang mengar ah ke peningkat an ef isiensi pr oduksi
sangat
diper lukan. Penget ahuan r epr oduksi memiliki andil yang besar dalam hal ini.
Ter dapat dua kebij akan yang ber hubungan dengan kondisi ini yait u : (1) pada
hewan dan t umbuhan dit uj ukan unt uk mengopt imalkan
ef isiensi
r epr oduksinya
agar mampu memper besar pr oduksi. Sebagai cont oh
pener apan t eknologi inseminasi buat an dilakukan unt uk memper t inggi
ef isiensi r epr oduksi pada hewan besar misalnya sapi, sehingga kebut uhan
akan daging dan susu dapat t er us t er penuhi. Kedua (2) pada manusia
dit uj ukan unt uk mengendalikan dan mengat ur laj u per t ambahan penduduk
yang pada uj ung t er t ent u ber t uj uan meningkat kan kesej aht er aannya. Kedua
kebij akan t er sebut j elas sangat memer lukan landasan ilmu penget ahuan
r epr oduksi secar a t eor it ik maupun pr akt ik.
M ekanism e Repr oduksi Or ganism e
Pada t ingkat or ganisme, r epr oduksi dapat melalui dua (2) car a yait u
r epr oduksi veget at if (aseksual) dan gener at if (gamet ik = seksual).
Repr oduksi veget at if dapat melalui beber apa car a yait u pembelahan sel,
r egener asi, f r agment asi, pembent ukan gemullae at au st at oblast dan
per t unasan. Pada r epr oduksi seksual, t er dapat unit r epr oduksi khusus
yait u gamet j ant an dan bet ina. Kedua gamet akan ber sat u unt uk membent uk
zygot (lihat Tabel I -1).
Ber dasar pada j umlah anakan, t er dapat dua macam pembelahan sel pada
hewan uniseluler yait u pembelahan biner dan pembelahan ganda (mult iple).
Pada pembelahan biner , hewan akan membelah menj adi dua dengan ukur an
yang sama dan ident ik (misalnya pada pr ot ozoa, met azoa t ingkat r endah).
Ber dasar pada bidang pembelahan, t er dapat beber apa macam pembelahan
biner yait u pembelahan biner t r ansver sal, biner seder hana/ or t hodox,
biner longit udinal, biner oblique, dan St r obilasi/ st r obilat ion (lihat Tabel I -2).
Pada pembelahan ganda (mult iple f ission), int i membelah secar a cepat
menj adi banyak int i. Set iap anak int i t er sebut kemudian dikelilingi oleh
sedikit sit oplasma unt uk selanj ut nya ber kembang menj adi individu bar u
yang banyak misalnya pada amuba, plasmodium, monocyst ic dan lain-lain.
Tabel I-1. Tipe Reproduksi Pada Organisme (hew an)
Sifat
Tipe
Pembelahan
Vegetatif
Reproduksi
Generatif
pertunasan
fragmentasi
Gemullae/statoblas
regenerasi
Syngami
organisme
Amuba, Euglena,
plasmodium,
Monocystis
Hydra, leucosolenia
Bryophyta
Spongidae, Bryozoa
Planaria
Aves, mamalia, dll
Repr oduksi veget at if melalui pembent ukan t unas t er j adi misalnya pada
hydr a, leucosolenia (Por if er a). Sesudah t unas t er bent uk, t unas dapat
t er us lepas dar i induknya at au t et ap ber gabung unt uk membent uk koloni
yang semakin besar .
Repr oduksi melalui f r agment asi yait u pemisahan at au ker usakan yang
t er j adi secar a spont an pada or ganisme induk menj adi dua at au lebih bagian.
Selanj ut nya masing-masing bagian akan t umbuh menj adi individu bar u.
Kej adian ini misalnya pada Br yophyt a dan beber apa j enis cacing. Car a
r epr oduksi yang sama dengan f r agment asi adalah r egener asi yait u
pemisahan bagian t ubuh induk t er j adi t idak secar a spont an t et api akibat
dar i adanya f akt or -f akt or ekst er nal. Regener asi misalnya t er j adi pada
Pr ot ozoa, Sponges, Coelent er at a, Planar ia dan Echinoder mat a t er t ent u.
Tabel I -2. Macam Pembelahan Biner
Macam
Proses
Pembelahan
Biner
bidang pembelahan melintang terhadap
transversal
sumbu panjang tubuh organisme
Biner
sederhana
(orthodox)
Biner
longitudinal
Biasanya terjadi pada organisme yang
bentuknya tak tetap, sehingga sukar
mengamati letak pembelahan tersebut
bidang pembelahan searah dengan sumbu
panjang tubuh organisme
bidang pembelahan miring terhadap sumbu
Biner oblique panjang tubuh
Strobilasi
Pada (metazoa tertentu) peristiwa ini
(strobilation) pembelahan transversal terjadi secara
simultan dan menghasilkan sejumlah
individu yang sering tidak segera
memisahkan diri.
Contoh
biasa terjadi pada
Paramaecium coelenterata,
turbellaria dan annelida
Amuba
vorticella Euglena dan
beberapa coral (anthozoa)
Banyak terjadi pada
dinoflagelata.
Aurelia.
Pada hewan-hewan met azoa t er t ent u, unit r epr oduksi ber upa or gan
khusus yang dikenal sebagai gemullae at au st at oblast s. Gemullae t er dapat
pada
sponges air t awar (f amily spongidae) dan j uga pada br yozoa
(st at oblast s). Gemullae dan st at oblas t er susun oleh sekelompok sel-sel yang
belum mengalami dif f er ensiasi dan mengandung cadangan makanan. Sel-sel
t er sebut t er let ak di sebelah dalam dan t er lindung oleh selaput yang
mengandung chit in (pada st at oblas). Baik gemullae maupun st at oblas
t er pisah dar i induk dengan j alan dest r uksi at au ker usakan t ubuh induk yang
disebabkan oleh lingkungan t ak mengunt ungkan, induk akan mat i dan mer eka
akan ber kembang menj adi individu bar u apabila kondisi lingkungan menj adi
baik.
Ter dapat dua macam r epr oduksi gamet ik yait u syngamy dan konyugasi,
lihat Tabel ber ikut :
Tabel I -3. Repr oduksi Gamet ik (seksual)
Macam
Syngamy
Merupakan
type
reproduksi
seksual
yang paling
banyak
terjadi pada
tanaman
maupun
hewan.
Pada
syngamy
(baca : singami. Syn =
bersama,
gam =
kawin)
terjadi
penyatuan
dua gamet
secara
sempurna
Jenis
Autogamy. : (auto = sendiri + gam = kawin) artinya gamet jantan dan
betina dihasilkan oleh sel atau organisme yang sama dan kemudian
keduanya bersatu untuk membentuk zygot.
Misal pada
actinosphaerium dan paramaecium.
Exogamy :gamet jantan dan betina dihasilkan oleh dua individu yang
berbeda, kemudian bersatu membentuk zygot
Hologamy. : pada hewan-hewan tingkat rendah individu atau organisma
setelah mencapai dewasa penuh, bertindak sebagai gamet kemudian
bersatu dengan individu dewasa lain untuk membentuk anak.
Paedogamy : adalah penyatuan kelamin dari individu-individu yang
masih muda yang dihasilkan segera setelah pembelahan mitosis sel
induk
Merogamy : Merupakan penggabungan gamet-gamet yang secara
morfologi maupun ukurannya berbeda.
Isogamy :Penggabungan gamet-gamet yang secara morfologi maupun
physiology identik
Anisogamy : Beberapa organisme menghasilkan dua jenis gamet. kedua
gamet tersebut berbeda baik bentuk, ukuran maupun perilakunya
dike nal sebagai anisogamet (heterogamet). Gamet jantan biasanya
dapat bergerak (motile), lebih kecil ukurannya dan dikenal sebagai
mikrogamet. Gamet betina tak dapat bergerak (immotil) dan
memiliki ukuran lebih besar dikenal sebagai makrogamet atau
megagamet. Persatuan makro dan mikrogamet untuk membentuk
sigot dikenal sebagai anisogami.
Macrogamy. : Merupakan persatuan antara macrogamet.
Microgamy : Merupakan persatuan antara microgamet, Foraminifera
dan Arcella.
Konyugasi
Adalah persatuan yang bersifat sementara dari dua individu pada spesies
yang sama. Selama persatuan tersebut terjadi perpindahan material inti
diantara kedua konyugan. mis pada paramaecium caudatum Mula-mula
dua individu bersatu pada bagian ventral, terjadi perkawinan
protoplasma
dan terjadi pertukaran bahan
inti. Makronukleus
berdegenerasi dan lenyap. Mikronukleus membesar dan membelah
secara mitosis. Pembelahan kedua terjadi sehingga membentuk 4
mikronukleus. Tiga dari empat mikronukleus berdegenerasi. Hanya
sebuah yang tinggal dan membelah menjadi 2 pronukleus yang tidak
sama besar. Sebuah pronukleus (yang kecil) dari masing-masing
individu migrasi ke individu lain melalui jembatan protoplasma dan
bersatu dengan pronukleus yang tertinggal, kemudian kedua individu
memisahkan diri menjadi
ekskonyugan.
Selanjutnya setiap
ekskonyugan pada paramaecium caudatum menghasilkan 4 individu
OLEH
SUHANDOYO
J URUSAN PENDI DI KAN BI OLOGI
FAKULTAS MATEMATI KA DAN I LMU PENGETAHUAN ALAM
UNI VERSI TAS NEGERI YOGYAKARTA
2015
BAHAN AJ AR PERTEMUAN 1
Konsep dan r uang lingkup per soalan biologi per kembangan
Pada hampir semua or ganisme mult iseluler , per kembangan dimulai dar i
sebuah sel (hasil f er t ilisasi sel t elur oleh sper mat ozoa) yang kit a kenal
sebagai zigot , yang selanj ut nya membelah secar a mit osis unt uk menghasilkan
semua sel penyusun t ubuh or ganisme yang ber sangkut an.
The Development s of
mult icellular or ganism
begins wit h a single cell
“Zygot e”
Pada umumnya belaj ar t ent ang per kembangan hewan dan t umbuhan
dikenal dengan embr iologi. I st ilah ini mer uj uk pada f akt a per kembangan
ant ar a zigot dengan kelahir an or ganisme yang dikenal sebagai embr io. Namun
demikian per kembangan t idaklah ber hent i hanya sampai lahir (menet as)
t et api bahkan sampai masa ket uaan, masih t er j adi per kembangan. Sebagian
besar or ganisme t idaklah ber hent i mengalami per kembangan. Set iap har i selsel t ubuh ada yang har us digant i ser t a di daer ah sumsum t ulang
per kembangan pembent ukan sel-sel dar ah t er us t er j adi, ini membukt ikan
bahwa per kembangan t idak per nah t er hent i. Oleh kar ena it ulah, saat ini
banyak or ang ber diskusi t ent ang “BI OLOGI PERKEMBANGAN” sebagai
sebuah disiplin ilmu yang mendiskusikan t ent ang per kembangan embr io dan
pr oses-pr oses per kembangan lainnya.
DEVELOPMENTAL BI OLOGY
embr yo development and
ot her development al
pr ocesses
Biologi per kembangan mer upakan salah sat u bidang st udi yang sangat
menant ang dan t umbuh cepat sebagai bagian dar i bidang ilmu biologi. Saat ini,
unt uk mempelaj ar i dan menger t i ber bagai f akt a per kembangan or ganisme
seseor ang har us mengint egr asikan ber bagai cabang penget ahuan biologi.
Biologi per kembangan membent uk sebuah f r amewor k yang mengint egr asikan
ber bagai cabang ilmu biologi seper t i biologi molekuler , f isiologi, biologi sel,
anat omi, r iset t ent ang kanker , imunologi dan bahkan evolusi dan ekologi.
Development al biology
as biology science
Integrates molecular
biology, physiology,
anatomy, cell biology,
imunnology, evolution and
ecology
Per kembangan t er j adi pada semua or ganisme dan di semua t ingkat an
or ganisasi kehidupan. Per kembangan t er j adi pada plant ae, animalia, f ungi,
moner a dan pr ot ist a.
I nt er nal Fact or s
DEVELOPMENTAL BIOLOGY OF
ORGANISM
(Plant ae, animalia, f ungi, moner a,
and pr ot ist )
Ext er nal Fact or s
Pr insip Ut ama Per kembangan
Per kembangan meliput i dua f ungsi ut ama yait u menghasilkan dever sit as
seluler pada set iap gener asi dan menj amin kont inuit as (keber langsungan)
kehidupan dar i sat u gener asi ke gener asi ber ikut nya. Ter masuk dalam f ungsi
per t ama adalah pr oduksi dan or ganisasi semua j enis-j enis sel dalam t ubuh.
Sebuah sel “sel yang t er f er t ilisasi” t umbuh ber kembang menj adi sel-sel ot ot ,
sel kulit , sar af , lymphosit , sel dar ah dan semua j enis sel t ubuh lain.
Per kembangan menj adi dan menghasilkan ber bagai j enis sel t er sebut dikenal
sebagai “DI FFERENSI ASI ” sedangkan pr oses or ganisasi sel-sel yang t elah
mengalami dif f er ensiasi membent uk j ar ingan dan or gan dikenal sebagai
MORPHOGENESI S” (menghasilkan bent uk dan st r ukt ur spesif ik) dan
“PERTUMBUHAN” (peningkat an ukur an). Fungsi kedua dar i per kembangan
adalah r epr oduksi yait u keber langsungan sebuah spesies dar i sat u gener asi
ke gener asi ber ikut nya.
DEVELOPMENTAL BIOLOGY
FUNCTION
DIFFERENTIATION
CONTINUITY by
REPRODUCTION
MORPHOGENESIS
AND
GROWTH
Kehidupan individu bar u dimulai dar i ber sat unya mat er ial genet ik dar i
dua sel kelamin yait u sper mat ozoa dan ova (sel t elur ). Penggabungan ini
dikenal sebagai f er t ilisasi. Fer t ilisasi akan mer angsang per mulaan
per kembangan.
Reproduksi Sebagai Fakt a Biologi
Repr oduksi secar a umum dapat diar t ikan sebagai per kembangan
(t er masuk per banyakan)m mat er i kehidupan (or ganik) yang dibat asi oleh
r uang dan wakt u. Repr oduksi dengan demikian hanya akan t er j adi apabila
per syar at an lingkungan (int er nal dan ekst er nal) dapat t er penuhi. Repr oduksi
dapat t er j adi pada semua t ingkat an or ganisasi kehidupan mulai dar i t ingkat
molekuler sampai or ganisme mult iseluler .
Sebagai
cir i
biologik,
r epr oduksi mer upakan
salah
sat u
kar akt er ist ik or ganisme hidup. Pembicar aan t ent ang r epr oduksi sebagai ilmu
penget ahuan dengan demikian menj adi sangat luas kar ena mencakup semua
or ganisme baik t umbuhan maupun hewan, dar i t ingkat an molekuler sampai
or ganismik. Sebagai sebuah t eknologi, r epr oduksi mer upakan biot eknologi
yait u t eknologi yang menghambat at au memacu, mengat ur segala sesuat u
yang ber hubungan dengan r epr oduksi melalui kaj ian biologik.
Ter dapat 4 mekanisme r epr oduksi t ingkat molekuler yait u akumulasi,
sint esis enzimat ik, t emplat e dependent synt hesis dan self duplikasi.
Akumulasi mer upakan bent uk r epr oduksi molekuler yang paling seder hana dan
hanya t er j adi pada bahan-bahan anor ganik melalui pr oses penambahan
molekul at au ion yang sej enis yang ber sumber dar i makanan dan minum.
Sint esis enzimat ik melibat kan enzim unt uk meningkat kan ef isiensi per ubahan
dar i r aw mat er ial menj adi bahan-bahan or ganik yang t idak spesif ik, misalnya
kar bohidr at , lemak dan t ur unan-t ur unannya. Templat e dependent synt hesis
mer upakan pr oses pembent ukan senyawa-senyawa or ganik yang spesif ik
sesuai dengan kode-kode genet ik yang ada, pr ot ein mer upakan senyawa
spesif ik yang dihasilkan melalui pr oses ini. Self dependent
mer upakan
mekanisme duplikasi at au per banyakan dir i dar i senyawa-senyawa t er t ent u
yang sama per sis, misalnya duplikasi DNA. Melalui pr oses-pr oses r epr oduksi
molekuler , akan dihasilkan sebuah per banyakan bagi or ganisme t ingkat
molekuler (misalnya vir us) dan per ut mbuhan bagi or ganisme t ingkat uniseluler
dan mult iseluler .
Ter dapat saling hubungan yang er at ant ar a r epr oduksi molekuler ,
r epr oduksi seluler dengan r epr oduksi t ingkat mult iseluler , sebagaimana
t er gambar kan pada gambar 1.
Raw Material
Accumulation
mn
Synthesis
Enzymatic
Molecular
Reproduction
Template
Dependent
Synthesis
Self
Duplication
Cellular
Reproduction
Growth
Increase in
cell number
Increase in
cell size
Growth of tissue and
organs
Formation or Reproductive Unite
Development
Perbanyakan Virus
Perbanyakan Organisme
Multiseluler
Perbanyakan
Organisme
Uniseluler
Gambar 1. Skema Hubungan Pola Repr oduksi Pada Or ganisme
Ragam Siklus Hidup Seksual Pada Or ganisme
Siklus hidup mer upakan sebuah r angkaian at au ur ut an dar i gener asi ke
gener asi melalui t ahapan sej ar ah r epr oduksi mulai dar i pembent ukan unit
f ungsional r epr oduksi sampai menghasilkan ket ur unan.
Ber dasar kan banyak dan komposisi kr omosom (diploid – haploid) selama
f ase hidup mult iseluler , set idaknya t er dapat t iga macam siklus hidup seksual
pada or ganisme yait u diplont ic, haplont ic, dan diplohaplont ic.
Siklus hidup diplont ic t er j adi pada manusia dan sebagian besar hewan.
Pada siklus hidup diplont ic, gamet mer upakan sat u-sat unya sel yang haploid,
oleh kar ena it u pembelahan meiosis hanya t er j adi pada saat pr oses pr oduksi
gamet (gamet ogenesis). Sel gamet t idak akan membelah lagi apabila belum
mengalami f er t ilisasi membent uk zigot . Zigot akan membelah dir i secar a
mit osis unt uk menghasilkan or ganisme mult iseluler diploid.
n
Gamet
n
n
n
Fertilisasi
Meiosis
2n
2n
Organisme
multiseluler
diploid
Gambar 2. Siklus Hidup Diplont ic, Pada Hewan dan Manusia
Siklus hidup haplont ic t er j adi pada sebagian besar f ungi, beber apa
pr ot ist a dan beber apa j enis algae. Pada siklus hidup haplont ic, sesudah gamet
ber f usi (f er t ilisasi) membent uk zigot diploid akan mengalami meiosis yang
t idak menghasilkan unit per kembangan (gamet ), selanj ut nya sel haploid
t er sebut akan mengalami pembelahan mit osis unt uk menghasilkan or ganisme
mult iseluler yang haploid. Pembelahan mit osis akan t er us ber langsung dan sel
akan ber kembang menj adi gamet yang haploid. Sat u-sat unya t ahap diploid
hanya dit emukan pada zigot yang ber sel t unggal.
n
mit osis
n
Meiosis
mit osis
Organisme
Multiseluler n
n
Haploid
Fertilisasi
2n
2n
Zigot uni
seluler
Gambar 2. Siklus Hidup Haplont ic, Pada Sebagian besar Fungi, dan beber apa
pr ot ist a
Siklus hidup diplohaplont ic t er j adi pada t umbuhan dan beber apa spesies
algae. Pada or ganisme ini t er j adi per gilir an gener asi, mencakup t ahapan
diploid maupun haploid yang mult iseluler . Tahap diploid mult iseluler disebut
spor of it (spor ophyt e), sedangkan t ahap haploid mult iseluler disebut
gamet of it (gamet ophyt e). Sel-sel gamet osit menghasilkan gamet melalui
pr oses mit osis. Per sat uan dua gamet haploid akan menghasilkan zigot diploid
yang akan ber kembang menj adi gener asi spor of it yang mult iseluler haploid.
Oleh kar ena it u dalam t ipe siklus hidup ini, spor of it akan menghasilkan
gamet of it sebagai ket ur unan,s edang gener asi gamet of it akan menghasilkan
gener asi spor of it ber ikut nya.
n
mit osis
n
Organisme
Multiseluler
Haploid
(gametofit)
mit osis
n
n
Fertilisasi
Meiosis
2n
zigot 2n
Organismne multiseluler
diploid (sporofit)
Gambar 3. Siklus Hidup Diplohaplont ic, Pada Tumbuhan, dan beber apa J enis
Algae
Mekanisme Repr oduksi dan Seksualit as Or ganisme
Salah sat u cir i kehidupan t er pent ing adalah kemampuan or ganisme unt uk
membiakkan (ber epr oduksi) j enisnya. Selama kehidupan set iap or ganisme,
ada kalanya diket emukan keadaan t er hent inya met abolisme, per t umbuhan dan
t anggapan t er hadap r angsangan luar , ser angan pr edat or at au pemangsa,
kelapar an, per ubahan-per ubahan lingkungan ser t a pr oses penuaan (aging),
yang semuanya it u dapat ber muar a pada kemat ian or ganisme yang
ber sangkut an. Kenyat aan didapat i, spesies or ganisme yang ber sangkut an
t et ap saj a ada. Nyat a bahwa usia set iap individu apapun, selalu lebih pendek
dibandingkan lama kehadir an spesies yang ber sangkut an. Hal ini dapat t er j adi
kar ena individu bar u akan dihasilkan oleh yang t ua sebelum dia mat i. Tiap
gener asi menghasilkan gener asi bar u, unt uk menggant i yang mat i kar ena
pemangsa, par asit , kecelakaan, umur t ua, penyakit dan lain-lain.
Dewasa
Tua, Penyakit , pr edat or
Pr oses per t umbuhan or ganisme
Zigot
Mat i
Sel gamet
Fer t ilisasi
Bagan 2 : Siklus Kehidupan Or ganisme. Dar imana Mulainya ?
Repr oduksi sebagai bahan pembicar aan, sebenar nya sudah ada sej ak
ber ibu t ahun yang lalu, bahkan kemungkinan sej ak adanya manusia per t ama di
dunia ini. Namun demikian per kembangan pesat ilmu r epr oduksi bar u t er j adi
beber apa abad yang lalu. Hal ini lebih disebabkan unt uk menget ahui
mekanisme r epr oduksi diper lukan per alat an bant u t er t ent u. Sebagai cont oh
unt uk melihat sper mat ozoa saj a diper lukan alat mikr oskop, lebih-lebih
penget ahuan t ent ang kont r ol hor monal pada r epr oduksi. Sebelum adanya
penemuan-penemuan per alat an bant u, or ang hanya ber khayal t ent ang
kej adian-kej adian r epr oduksi. Celakanya khayalan ilmiah pada suat u penggal
wakt u t er t ent u ber kembang menj adi mit os yang ser ingkali j ust r u lebih
banyak diyakini or ang pada wakt u it u. Hal it u masih ber langsung hingga saat
ini. Pada
kenyat aannya,
khayalan-khayalan ilmiah t ent ang r epr oduksi
mer upakan yang paling subur dan sangat ber var iasi dibanding dengan
khayalan lain. Bahkan sampai saat ini, pembicar aan masalah r epr oduksi
mer upakan pembicar aan yang mengasyikkan dalam mer amaikan suasana
silat ur ahmi seolah t ak ada habis-habisnya.
Beber apa Cat at an Sej ar ah Penemuan Biologi yang secar a langsung at au
t idak langsung mendukung per kembangan I lmu Repr oduksi-Embr iologi Hewan
1. Cat at an sej ar ah t er t ua yang memuat khayalan-khayalan t ent ang r epr oduksi dit ulis oleh
Ar ist ot eles (Yunani, 384 – 322 SM) dalam buku De Generat ions Animalium. Pada
zaman ini, dipahami bahwa anak manusia t er j adi dar i kumpulan dar ah menst r uasi,
kar ena sekian lama t idak menst r uasi maka t er j adilah kelahir an. Pengumpulan dan
penggumpalan dar ah menst r uasi t er j adi kar ena adanya akt ivasi oleh cair an yang
ber asal dar i penis sewakt u hubungan suami-ist er i / sanggama t er j adi. Pada zaman ini
dikenal dengan adanya dokt r in “Pangenesis” yang menyat akan bahwa semen ber asal dar i
cair an di selur uh t ubuh.
2. Her ophillus (Yunani, 100 t ahun sesudah zaman Ar ist ot eles) menemukan alat pembent uk
t elur pada mamalia yang kemudian disebut nya sebagai “t est es bet ina”.
3. Fallopius (I t alia, per t engahan abad XVI ), menulis t ent ang salur an t elur pada mamalia
secar a t elit i, sehingga pada t ahun 1562 salur an yang dimaksud kemudian diber i nama
“t uba Fallopii”.
4. Coit er (I t alia, ) pada t ahun 1573 mengur aikan pengamat annya t ent ang cor pus lut eum.
5. William Har vey (I nggr is), pada 1651 melakukan pengamat an r epr oduksi melalui
pengamat an embr io ayam yang sedang dier ami induknya. Dar i car a ini kemudian lahir lah
ilmu “Embr iology”.
6. De Gr aaf ( Belanda) pada t ahun 1672, menj elaskan t ent ang f olikel-f olikel pada “t est es
bet ina”. Selanj ut nya f olikel yang masak dan siap ovulasi kini dikenal dengan nama
“f olikel De Gr aaf ”.
7. St eno, 1667. Per t amakali menggunakan ist ilah ovar ium unt uk kelenj ar kelamin bet ina.
8. Ant hony van Leuwenhook (Belanda), pada t ahun 1677 menemukan mikr oskop. Dengan
alat nya ini dia mengamat i semen yang ber asal dar i hewan j ant an. Diket ahuinya, pada
hampir semua semen t er dapat j asad r enik yang dapat ber ger ak yang selanj ut nya
disebut “animalcules”. Penemuan adanya animalcules menimbulkan banyak t eor i
mengenai asal-usul embr io. Teor i per t ama dikenal sebagai “ovist ” yang menyebut kan
embr io ber asal dar i ovum dan t eor i kedua dikenal sebagai “animalcules” at au “sper mist ”
yang menyebut kan embr io ber asal dar i animalcules (yang kini dikenal sebagai
sper mat ozoa). J uga ada t eor i “Pr ef or mat ionist ” dan “Epigenesis”.
9. Swammer dam, pada 1672 mengamat i adanya penyer buan t elur -t elur kodok oleh
“animalcules” di luar t ubuh kodok, yang selanj ut nya menj adi embr io. I nf or masi ini
menyebabkan t eor i “pr ef or mat ionist ” gugur .
10.Kar l Er nst Von Baer , 1827 menemukan st r ukt ur ovum.
11. Bar r y, 1840, menemukan sper mat ozoa dalam t elur mamalia.
12. Waldeyer , 1870. mengemukakan bahwa bakat sel kelamin ber asal dar i epit el coelom
yang membungkus bakal kelenj ar kelamin yang pada wakt u it u disebut gonade.
13. Nussbaum, 1880. Beker j a dengan kodok dan ikan t r out , didapat kan bahwa bakal sel
kelamin ada di luar gonad. Dar i t empat t er sebut kemudian ber pindah ke gonad dan
per pindahannya t er j adi pada awal per kembangan embr io. Sej ak awal t ahun 1900-an,
penyelidikan asal bakal sel kelamin t elah dilakukan pada ikan, amphibia, t ikus, kucing,
mar mut dan j uga pada manusia.
14. Lat est e 1887, menelit i mengenai siklus bir ahi pada hewan r odent ia, yang selanj ut nya
disusul oleh pengamat an Heape pada ker a.
15. Heape, 1900, mencoba mambagi siklus bir ahi t ikus menj adi beber apa f ase dan
selanj ut nya diket ahui ada per kecualian pada kelinci.
16.Sej ak saat it u ber kembang t er us pemahaman r epr oduksi dar i dit emukan car a
mengawet kan sper mat ozoon, f er t ilisasi in vit r o, t r ansf er embr io, t r ansf er or gan pada
embr io sampai pada clonning. Penget ahuan ini masih akan ber kembang t er us. Yang
dahulu menj adi mit os akhir nya akan ber gugur an sat u demi sat u dengan dit emukannya
bukt i-bukt i ilmiah yang bar u dan kuat . I mplement asi di bidang ilmu ini j uga semakin
luas hampir ber sent uhan dengan selur uh aspek kehidupan dewasa ini.
Mengapa kit a mempelaj ar i penget ahuan r epr oduksi ?. Dalam hal apa
ilmu r epr oduksi pent ing bagi usaha kesej aht er aan umat manusia ?. I lmu
penget ahuan t er cipt a dan akan t umbuh subur apabila dir asa manf aat nya bagi
kesej aht er aan umat manusia. Pada masa kini Kit a dihadapkan kenyat aan
disat u sisi lahan-lahan pr odukt if sudah semakin t er bat as, sedang disisi lain
kebut uhan pangan semakin meningkat . Keadaan ini membut uhkan suat u upaya
pengadaan pangan t er us-mener us, sehingga dapat t et ap t er penuhi. Semua
penget ahuan yang mengar ah ke peningkat an ef isiensi pr oduksi
sangat
diper lukan. Penget ahuan r epr oduksi memiliki andil yang besar dalam hal ini.
Ter dapat dua kebij akan yang ber hubungan dengan kondisi ini yait u : (1) pada
hewan dan t umbuhan dit uj ukan unt uk mengopt imalkan
ef isiensi
r epr oduksinya
agar mampu memper besar pr oduksi. Sebagai cont oh
pener apan t eknologi inseminasi buat an dilakukan unt uk memper t inggi
ef isiensi r epr oduksi pada hewan besar misalnya sapi, sehingga kebut uhan
akan daging dan susu dapat t er us t er penuhi. Kedua (2) pada manusia
dit uj ukan unt uk mengendalikan dan mengat ur laj u per t ambahan penduduk
yang pada uj ung t er t ent u ber t uj uan meningkat kan kesej aht er aannya. Kedua
kebij akan t er sebut j elas sangat memer lukan landasan ilmu penget ahuan
r epr oduksi secar a t eor it ik maupun pr akt ik.
M ekanism e Repr oduksi Or ganism e
Pada t ingkat or ganisme, r epr oduksi dapat melalui dua (2) car a yait u
r epr oduksi veget at if (aseksual) dan gener at if (gamet ik = seksual).
Repr oduksi veget at if dapat melalui beber apa car a yait u pembelahan sel,
r egener asi, f r agment asi, pembent ukan gemullae at au st at oblast dan
per t unasan. Pada r epr oduksi seksual, t er dapat unit r epr oduksi khusus
yait u gamet j ant an dan bet ina. Kedua gamet akan ber sat u unt uk membent uk
zygot (lihat Tabel I -1).
Ber dasar pada j umlah anakan, t er dapat dua macam pembelahan sel pada
hewan uniseluler yait u pembelahan biner dan pembelahan ganda (mult iple).
Pada pembelahan biner , hewan akan membelah menj adi dua dengan ukur an
yang sama dan ident ik (misalnya pada pr ot ozoa, met azoa t ingkat r endah).
Ber dasar pada bidang pembelahan, t er dapat beber apa macam pembelahan
biner yait u pembelahan biner t r ansver sal, biner seder hana/ or t hodox,
biner longit udinal, biner oblique, dan St r obilasi/ st r obilat ion (lihat Tabel I -2).
Pada pembelahan ganda (mult iple f ission), int i membelah secar a cepat
menj adi banyak int i. Set iap anak int i t er sebut kemudian dikelilingi oleh
sedikit sit oplasma unt uk selanj ut nya ber kembang menj adi individu bar u
yang banyak misalnya pada amuba, plasmodium, monocyst ic dan lain-lain.
Tabel I-1. Tipe Reproduksi Pada Organisme (hew an)
Sifat
Tipe
Pembelahan
Vegetatif
Reproduksi
Generatif
pertunasan
fragmentasi
Gemullae/statoblas
regenerasi
Syngami
organisme
Amuba, Euglena,
plasmodium,
Monocystis
Hydra, leucosolenia
Bryophyta
Spongidae, Bryozoa
Planaria
Aves, mamalia, dll
Repr oduksi veget at if melalui pembent ukan t unas t er j adi misalnya pada
hydr a, leucosolenia (Por if er a). Sesudah t unas t er bent uk, t unas dapat
t er us lepas dar i induknya at au t et ap ber gabung unt uk membent uk koloni
yang semakin besar .
Repr oduksi melalui f r agment asi yait u pemisahan at au ker usakan yang
t er j adi secar a spont an pada or ganisme induk menj adi dua at au lebih bagian.
Selanj ut nya masing-masing bagian akan t umbuh menj adi individu bar u.
Kej adian ini misalnya pada Br yophyt a dan beber apa j enis cacing. Car a
r epr oduksi yang sama dengan f r agment asi adalah r egener asi yait u
pemisahan bagian t ubuh induk t er j adi t idak secar a spont an t et api akibat
dar i adanya f akt or -f akt or ekst er nal. Regener asi misalnya t er j adi pada
Pr ot ozoa, Sponges, Coelent er at a, Planar ia dan Echinoder mat a t er t ent u.
Tabel I -2. Macam Pembelahan Biner
Macam
Proses
Pembelahan
Biner
bidang pembelahan melintang terhadap
transversal
sumbu panjang tubuh organisme
Biner
sederhana
(orthodox)
Biner
longitudinal
Biasanya terjadi pada organisme yang
bentuknya tak tetap, sehingga sukar
mengamati letak pembelahan tersebut
bidang pembelahan searah dengan sumbu
panjang tubuh organisme
bidang pembelahan miring terhadap sumbu
Biner oblique panjang tubuh
Strobilasi
Pada (metazoa tertentu) peristiwa ini
(strobilation) pembelahan transversal terjadi secara
simultan dan menghasilkan sejumlah
individu yang sering tidak segera
memisahkan diri.
Contoh
biasa terjadi pada
Paramaecium coelenterata,
turbellaria dan annelida
Amuba
vorticella Euglena dan
beberapa coral (anthozoa)
Banyak terjadi pada
dinoflagelata.
Aurelia.
Pada hewan-hewan met azoa t er t ent u, unit r epr oduksi ber upa or gan
khusus yang dikenal sebagai gemullae at au st at oblast s. Gemullae t er dapat
pada
sponges air t awar (f amily spongidae) dan j uga pada br yozoa
(st at oblast s). Gemullae dan st at oblas t er susun oleh sekelompok sel-sel yang
belum mengalami dif f er ensiasi dan mengandung cadangan makanan. Sel-sel
t er sebut t er let ak di sebelah dalam dan t er lindung oleh selaput yang
mengandung chit in (pada st at oblas). Baik gemullae maupun st at oblas
t er pisah dar i induk dengan j alan dest r uksi at au ker usakan t ubuh induk yang
disebabkan oleh lingkungan t ak mengunt ungkan, induk akan mat i dan mer eka
akan ber kembang menj adi individu bar u apabila kondisi lingkungan menj adi
baik.
Ter dapat dua macam r epr oduksi gamet ik yait u syngamy dan konyugasi,
lihat Tabel ber ikut :
Tabel I -3. Repr oduksi Gamet ik (seksual)
Macam
Syngamy
Merupakan
type
reproduksi
seksual
yang paling
banyak
terjadi pada
tanaman
maupun
hewan.
Pada
syngamy
(baca : singami. Syn =
bersama,
gam =
kawin)
terjadi
penyatuan
dua gamet
secara
sempurna
Jenis
Autogamy. : (auto = sendiri + gam = kawin) artinya gamet jantan dan
betina dihasilkan oleh sel atau organisme yang sama dan kemudian
keduanya bersatu untuk membentuk zygot.
Misal pada
actinosphaerium dan paramaecium.
Exogamy :gamet jantan dan betina dihasilkan oleh dua individu yang
berbeda, kemudian bersatu membentuk zygot
Hologamy. : pada hewan-hewan tingkat rendah individu atau organisma
setelah mencapai dewasa penuh, bertindak sebagai gamet kemudian
bersatu dengan individu dewasa lain untuk membentuk anak.
Paedogamy : adalah penyatuan kelamin dari individu-individu yang
masih muda yang dihasilkan segera setelah pembelahan mitosis sel
induk
Merogamy : Merupakan penggabungan gamet-gamet yang secara
morfologi maupun ukurannya berbeda.
Isogamy :Penggabungan gamet-gamet yang secara morfologi maupun
physiology identik
Anisogamy : Beberapa organisme menghasilkan dua jenis gamet. kedua
gamet tersebut berbeda baik bentuk, ukuran maupun perilakunya
dike nal sebagai anisogamet (heterogamet). Gamet jantan biasanya
dapat bergerak (motile), lebih kecil ukurannya dan dikenal sebagai
mikrogamet. Gamet betina tak dapat bergerak (immotil) dan
memiliki ukuran lebih besar dikenal sebagai makrogamet atau
megagamet. Persatuan makro dan mikrogamet untuk membentuk
sigot dikenal sebagai anisogami.
Macrogamy. : Merupakan persatuan antara macrogamet.
Microgamy : Merupakan persatuan antara microgamet, Foraminifera
dan Arcella.
Konyugasi
Adalah persatuan yang bersifat sementara dari dua individu pada spesies
yang sama. Selama persatuan tersebut terjadi perpindahan material inti
diantara kedua konyugan. mis pada paramaecium caudatum Mula-mula
dua individu bersatu pada bagian ventral, terjadi perkawinan
protoplasma
dan terjadi pertukaran bahan
inti. Makronukleus
berdegenerasi dan lenyap. Mikronukleus membesar dan membelah
secara mitosis. Pembelahan kedua terjadi sehingga membentuk 4
mikronukleus. Tiga dari empat mikronukleus berdegenerasi. Hanya
sebuah yang tinggal dan membelah menjadi 2 pronukleus yang tidak
sama besar. Sebuah pronukleus (yang kecil) dari masing-masing
individu migrasi ke individu lain melalui jembatan protoplasma dan
bersatu dengan pronukleus yang tertinggal, kemudian kedua individu
memisahkan diri menjadi
ekskonyugan.
Selanjutnya setiap
ekskonyugan pada paramaecium caudatum menghasilkan 4 individu