Nur Aisyah
Program Studi Pendidikan Biologi,
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318
Abstract
Insects
develop from eggs that are formed in
the ovaries female
insects. Reproductive capacity of the insects under normal circumstances is generally very large.
This adverse event
given the presence of the parasite in the insect
parasitic insects that can menggganggu survival
of other organisms. But behind
the survival of insects that sting quickly
terssebut, breeding insects are often infected
by certain bacteria and damage in the egg
cytoplasm or commonly known as cytoplasmic incompatibility. Cytoplasmic incompatibility causing death and
impaired embryonic development in insects. This event
can be used as a
biological control of insect parasites.
Key
word: cytoplasmic incompatibility,
parasitoids, insects
Abstraksi
Serangga berkembang dari telur yang
terbentuk di dalam ovarium serangga betina. Kemampuan reproduksi serangga dalam
keadaan normal pada umumnya sangat besar. Hal tersebut merugikan apabila
terjadi pada serangga parasit mengingat keberadaan serangga parasit yang dapat
menggganggu kelangsungan hidup organisme lain. Namun dibalik kelangsungan hidup
serangga yang sengat cepat terssebut, perkembangbiakan serangga seringkali
terinfeksi oleh bakteri tertentu sehingga merusak sitoplasma di sel telur atau
biasa disebut sebagai Cytoplasmic
incompatibility. Cytoplasmic
incompatibility menyebabkan perkembangan embrio terganggu dan kematian pada
serangga. Peristiwa ini dapat dimanfaatkan sebagai pengendalian hayati serangga
parasit.
Kata
kunci : Cytoplasmic incompatibility,
parasitoid, serangga
Pendahuluan
Serangga merupakan
hewan yang tidak asing lagi bagi masyarakat. Keberadaaannya di pedesaan maupun
perkotaan telah ada sejak bebera abad silam. Serangga berkembang dari telur
yang terbentuk di dalam ovarium serangga betina. Kemampuan reproduksi serangga
dalam keadaan normal pada umumnya sangat besar. Oleh karena itu, dapat
dimengerti mengapa serangga cepat berkembang biak. Masa perkembangan serangga
di dalam telur dinamakan perkembangan embrionik, dan setelah serangga keluar
(manetas) dari telur dinamakan perkembangan pasca embrionik.
Perkembangbiakan
serangga yang sedemikian cepatnya sangat merugiakan apabila itu terjadi pada
serangga parasit. Serangga parasit merupakan serangga yang merugikan bagi
kelangsungan hidup organisme lain.
Pembahasan
Serangga
parasit
Secara umum, parasitoid dapat
diartikan sebagai serangga yang hidup menumpang pada serangga lain dan dapat
menyebabakan kematian pada serangga lain dan dapat menyebabkan kematian
inangnya. Parasitoid mempunyai karakteristik pemangsa karena membunuh inangnya
dan seperti parasit karena hanya membutuhkan satu inang untuk tumbuh,
berkembang, dan bermetamorfosis.
Ada tiga bentuk
partenogenesis yang dijumpai pada parasitoid, yaitu thelyotoky (semua
keturunannya betina diploid tanpa induk jantan), deuterotoky
(keturunannya sebagian besar betina diploid yang tidak mempunyai induk
jantan dan jarang ditemukan jantan haploid), dan arrhenotoky (keturunan
jantan haploid tidak mempunyai induk jantan, dan keturunan betinanya
berasal dari induk betina dan jantan (diploid). Sebagian besar parasitoid
ditemukan di dalam dua kelompok utama bangsa serangga, yaitu Hymenoptera
(lebah, tawon, semut, dan lalat gergaji) dan bangsa Diptera (lalat beserta
kerabatnya). Meskipun tidak banyak, parasitoid juga ditemukan pada bangsa Coleoptera,
Lepidoptera, dan Neuroptera.
. Rata-rata dari
serangga predator memiliki perkembangan Metamorfosis tidak sempurna dan
metamorfosis sempurn, metemorfosis tidak sempurna (Hemimetabola) hemimetabola
memiliki cara hidup yang hampir sama dengan paurometabola, hanya habitat dari
serangga pradewasanya berbeda dengan imagonya. Stadia dalam perkembangan
hidupnya terdiri dari telur, naiad, dan imago. Serangga pradewasa disebut
dengan istilah naiad. Naiad hidup diair, dan mempunyai alat bernafas semacam insang
sedangkan habitat imago habitatnya di darat atau di udara. Serangga yang
memiliki perkembangan hemimetabola adalah ordo Odonata (Capung) (Reo, 2009).
Reproduksi
serangga
|
Sistem reproduksi betina terdiri
dari sepasang gonand atau ovari (ovary), yang dihubungkan oleh
tabung-tabung ke vagina yang mempunyai bukaan di luar. Ovari memproduksi
telur dan terdiri dari beberapa sampai banyak ovariol, yang merupakan unit
yang fungsional. Pada ujung ovari terdapat benang terminal (terminal
filament) yang merupakan kumpulan dari benang-benang ovariol. Pada dasar ovariol ada saluran pendek-kecil disebut pedisel (pedicel).
Tiap ovariol dari ovari (satu ovari) bermura di kaliks (calyx) dan
kaliks berhubungan dengan saluran telur lateral (lateral duct). Dua
saluran telur lateral, masing-masing dari ovari kiri dan kanan, bertemu
menyatu di saluran telur bersama (common oviduct). Saluran telur bersama berhubungan dengan bursa kopulatriks (bursa
copulatrix) atau vagina yang mempunyai bukaan di luar. Spermateka (spermatheca) atau kantung sperma umumnya tidak
berpasangan, bermuara di vagina atau saluran telur bersama. Kelenjar penyerta
dapat berpasangan atau hanya satu juga bermuara di vagina atau di saluran
telur bersama. Umumnya memproduksi bahan likat untuk menempelkan telur pada
substrat atau bahan pembungkus telur-telur menjadi paket telur, misalnya
ooteka belalang sembah (Mantidae), belalang lapangan (Acrididae) dan lipas
(Blattidae).
Oogenis merupakan pembentukan
telur terjadi di dalam ovariol.
Proses oogenesis ini dapat
terselesaikan sebelum atau sesudah serangga menjadi imago. Germarium terdapat di ujung ovariol dan
vitelarium di pangkalnya. Germarium mengandung sel-sel lembaga disebut
oogonia yang membagi diri secara mitosis dan menjadi oosit nantinya.
Tiap oosit yang sedang berkembang diselubungi oleh sel epitel folikel; oosit dan
lapisan sel epitel itu adalah folikel. Jika sel telur telah matang maka telur
itu bergerak ke luar dari ovariol; proses ini disebut ovulasi. Sel-sel epitel
tertinggal di dalam ovariol dan akhirnya hancur.
|
Metode
Cytoplasmic Incompatibility
Cytoplasmic
Incompatibility sejatinya merupakan perkawinan strain serangga yang menyebabkan
sitoplasma sel telur tidak dapat ditembus oleh sel sperma sehingga tidak dapat
terjadi pembuahan.
Cytoplasmic
Incompatibility (CI) adalah peristiwa dimana sel sperma tidak dapat
menghasilkan keturunan yang normal. Cytoplasmic Incompatibility disebabkan oleh
perubahan sel gamet akibat parasit
intraseluler seperti Wolbachia menginfeksi berbagai spesies serangga. Ketidakcocokan
reproduksi disebabkan oleh bakteri yang berada dalam sitoplasma sel inang
inilah disebut sebagai Cytoplasmic Incompatibility. Pada tahun 1971, Janice Yen
dan A. Ralph Barr dari UCLA menunjukkan hubungan antara infeksi Wolbachia dan Cytoplasmic
Incompatibility dalam nyamuk Culex ketika mereka menemukan bahwa telur mati
ketika telur yang yang tidak terinfeksi dibuahi sperma yang terinfeksi
Wolbachia (Wikipedia, 2013)
Dalam organisme diploid
CI menyebabkan kematian embrio. Sebaliknya, CI di haplodiploid host dapat
menyebabkan haploid (dan dengan demikian pria) keturunan. Spesies terkait erat tawon Nasonia menunjukkan
kematian embrio serta pengembangan pria di antara salib tidak kompatibel. Di N.
vitripennis, bagaimanapun, sebagian besar embrio CI diubah menjadi laki-laki.
Model verbal yang
paling tepat menggambarkan CI telah disebut "modifikasi /
penyelamatan", di mana faktor yang penting untuk perkembangan normal
embrio serangga yang diubah dalam sel sperma dan dapat diselamatkan hanya jika
strain terkait ada dalam telur. Dalam oosit yang terbuahi secara acak dari Drosophila atau tawon parasit Nasonia vitripennis, CI Wolbachia
mengarah ke asynchrony dari waktu kondensasi kromosom ibu dan ayah dan
segregasi selama pembelahan mitosis pertama embrio, sehingga mengganggu
perkembangan embri. Namun, dasar molekul CI dalam mikroba uncultivable masih
belum diketahui.
Genome analisis dan
ekspresi gen dari studi beragam Wolbachia strain CI telah mengungkapkan
sejumlah gen dengan peran potensial dalam CI, tetapi ketidakmampuan kita untuk
menumbuhkan bakteri ini dalam lingkungan host-bebas, kurangnya metode untuk
memanipulasi genetik Wolbachia, dan tidak adanya independen berkembang CI garis
keturunan yang dapat digunakan untuk membuat perbandingan telah membatasi
kemajuan di daerah ini. Di sini kita menggambarkan genom dari Simbion
CI-inducing hanya dikenal yang jauh terkait dengan Wolbachia. Cardinium hertigii adalah anggota dari
Bacteroidetes, dan strain cEper1 menginfeksi tawon parasit Encarsia pergandiella menyebabkan CI. Tuan rumah lebah kecil
parasit (~ 18 mg, 1/1000 dari berat Drosophila
sp.) Bertelur di whiteflies, dan tawon larva berkembang pada biaya
whiteflies ', muncul sebagai orang dewasa dari whitefly tetap. Strain Cardinium
terkait juga telah ditemukan dalam kelompok arthropoda Hymenoptera, Hemiptera,
Diptera, Protura, Acari dan Araneae, dan 6-7% diperkirakan dari semua
arthropoda terinfeksi dengan bakteri. Analisis terbaru juga menempatkan Simbion
nematoda 'Candidatus Paenicardinium
endonii' dalam clade Cardinium, dan Cardinium sebagai kelompok adik ke Acanthamoeba endosimbion Amoebophilus
asiaticus.
Mekanisme
Seluler
Wolbachia
adalah salah satu genus
bakteri
yang hidup sebagai parasit
pada hewan artropoda. Infeksi Wolbachia pada hewan akan
menyebabkan partenogenesis (perkembangan sel telur yang tidak
dibuahi), kematian pada hewan jantan, dan feminisasi
(perubahan serangga jantan menjadi betina). Bakteri ini tergolong ke dalam gram negatif,
berbentuk batang, dan sulit ditumbuhkan di luar tubuh inangnya. Berdasarkan
studi filogenomik,
Wolbachia dikelompokkan menjadi 8 kelompok utama (A-H). Bakteri tersebut
banyak terdapat di dalam jaringan
dan organ
reproduksi
hewan serta pada jaringan somatik.
Inang yang terinfeksi dapat mengalami inkompatibilitas
(ketidakserasian) sitoplasma, yaitu suatu fenomena penyebaran faktor
sitoplasma yang umumnya dilakukan dengan membunuh progeni
(keturunan) yang tidak membawa/mewarisi faktor A
Ada 2 peristiwa berbeda
yang mengiringi manipulasi induksi Cytoplasmic Incompatibility. Pertama terjadi
ketika Wolbachia menginfeksi spermatogenesis. Tahap ini dinamakan sebagai
modifikasi. Karen Wolbachia tidak tinggal dari sel sperma dewasa, namun
mengikuti proses perkembangan serangga menjadi dewasa, maka modifikasi harus
terjadi di akhir pembentukan spermatogenesis. Peristiwa kedua dinamakan
perlindungan, yakni terjadi pada saat fertilisasi sel telur dimana kehadiran Wolbachia mencegah
CI dari terjadi. Selama
strain Wolbachia dalam
telur dan sel sperma sesuai, efek berbahaya tidak
dapat diamati pada tingkat sel
Konsekuensi utama dari
CI adalah entri tertunda ke mitosis dari pronukleus jantan. Sebagai konsekuensi
sekunder, yang berasal dari ketidaksinkronnya ini, kromosom ayah tidak sesuai
pada pelat metafase selama mitosis pertama. Akibatnya, hanya kromosom ibu
memisahkan normal, menghasilkan embrio haploid penyelamatan CI oleh telur yang
terinfeksi mengarah ke pemulihan sinkroni antara perempuan dan pronukleus pria.
Mekanisme yang tepat
tentang bagaimana Wolbachia melakukan modifikasi dan penyelamatan tidak
diketahui.
Implikasi evolusioner
CI, seperti yang
dijelaskan oleh Werren, menghasilkan tekanan seleksi pada perempuan yang tidak
terinfeksi, perempuan yang terinfeksi bisa kawin dengan laki-laki baik tidak
terinfeksi dan laki-laki yang terinfeksi, tetapi perempuan yang tidak
terinfeksi tidak bisa kawin dengan laki-laki yang terinfeksi. Sebagai Wolbachia
hanya ditularkan oleh perempuan, mekanisme ini mendorong penyebaran Wolbachia
dan karena itu terus Wolbachia dari sekarat keluar karena penularan tidak
lengkap.
Spesiasi
Hal ini berspekulasi,
bahwa CI dapat menyebabkan "spesiasi cepat" Ketika dua populasi dari
spesies yang sama terinfeksi oleh dua strain Wolbachia A dan B, mereka mungkin
tidak kompatibel dan persilangan antara dua populasi menyebabkan hadirnya
ketururnan yang cacat. Dengan demikian aliran gen antara dua populasi ini
terganggu, menyebabkan pemisahan konstan dalam pembangunan dan, akhirnya, untuk
spesiasi. Populasi berkembang ke titik di mana ketidakcocokan akan
dipertahankan bahkan dalam ketiadaan Wolbachia. Patogen lain yang menyebabkan
ketidakcocokan sitoplasma
Wolbachia tidak hanya
bakteri mampu merangsang CI. Sebagai contoh, para peneliti telah menemukan
bahwa infeksi oleh bakteri dari genus Cardinium juga dapat mengakibatkan CI.
Wolbachia
menginfeksi Arthopoda
Arthropoda darat
biasanya terinfeksi dengan bakteri simbion maternal bawaan yang menyebabkan
ketidakcocokan sitoplasma (CI). Dalam CI, hasil persilangan antara Simbion
terinfeksi jantan dan betina yang tidak terinfeksi menyebabkan kegagalan
reproduksi. Simbion CI memiliki dampak besar pada struktur host genetik dan
ekologi dan dapat menyebabkan spesiasi dan evolusi yang cepat dari sistem
penentuan seks.
Cardinium hertigii,
anggota dari Bacteroidetes dan Simbion dari tawon parasit Encarsia
pergandiella, adalah bakteri hanya diketahui selain Wolbachia dan Alphaproteobacteria menyebabkan CI. Di sini kita
melaporkan urutan genom Cardinium
hertigii cEper1. Perbandingan dengan genom CI-merangsang Wolbachia
pipientis strain wMel, WRI, dan wPip memberikan kesempatan unik untuk
menentukan protein bersama mediasi interaksi sel inang, termasuk beberapa
protein calon CI yang sebelumnya belum pernah diselidiki. Genom Cardinium
memiliki semua jalur biosintesis utama tetapi pelabuhan jalur biosintesis
biotin lengkap, menunjukkan peran potensial untuk Cardinium dalam nutrisi
inang. Cardinium memiliki sistem protein sekresi dikenal tetapi mengkodekan
sistem fag yang diturunkan sekresi diduga jauh terkait dengan profag
antifeeding dari entomophila Serratia entomopatogen. Terakhir, sedangkan
Cardinium dan Wolbachia genom menunjukkan hanya tumpang tindih fungsional
protein, mereka menunjukkan tidak ada bukti unsur lateral ditransfer yang akan
menyarankan nenek moyang umum CI di kedua garis keturunan. Sebaliknya, genomik
komparatif menunjukkan evolusi independen CI di Cardinium dan Wolbachia dan
menyediakan konteks baru untuk memahami dasar mekanistik dari CI.
Arthropoda Banyak
terinfeksi dengan bakteri simbion yang ditransmisikan maternal dan memiliki dampak
yang besar pada biologi host mereka, ekologi, dan evolusi. Salah satu fenotipe
paling umum fakultatif simbion tampaknya ketidakcocokan sitoplasma (CI), jenis
kegagalan reproduksi di mana bakteri pada laki-laki memodifikasi sperma dengan
cara yang mengurangi keberhasilan reproduksi pasangan wanita yang tidak
terinfeksi. Meskipun cukup menarik, dasar genetik untuk CI sebagian besar tidak
diketahui. Cardinium hertigii, Simbion tawon parasit kecil, adalah satu-satunya
kelompok bakteri selain Wolbachia dipelajari dengan baik yang diketahui
menyebabkan CI. Analisis genom Cardinium menunjukkan bahwa CI berkembang secara
mandiri dalam Wolbachia dan Cardinium. Namun, suite protein bersama yang
kemungkinan terlibat dalam mediasi interaksi sel inang, dan CI menunjukkan
tumpang tindih fungsional di kedua garis keturunan. Analisis kami menunjukkan
adanya sistem fag yang diturunkan tidak biasa, sekresi putatif dan
mengungkapkan bahwa Cardinium mengkodekan jalur biosintesis yang menunjukkan
peran potensial dalam nutrisi inang. Temuan kami memberikan konteks
perbandingan baru untuk memahami dasar mekanistik dari CI dan secara
substansial meningkatkan pengetahuan kami pada simbion manipulator reproduksi
yang tidak hanya sangat mempengaruhi struktur genetik populasi arthropoda
tetapi juga dapat berfungsi sebagai alat yang kuat dalam pengelolaan hama.
Daftar
Pustaka
Musbikin, Imam. 2001. Qowa’id
al-Fiqhiyah. Jakarta: Raja Grafindo Persada.
Departemen Agama Republik Indonesia.
1990. Al-Qur’an dan Terjemahnya. Semarang: Toha putra.
Musthafa, Aziz dan Imam Musbikin.
2001. Kloning manusia Abad XXI Antara Harapan, Tantangan dan
pertentangan. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.
Masduki, M. 1997. Kloning
Menurut Pandangan Islam. Pasuruan: Garoeda.
Mumpuni. N. P. 2009. Diktat
Kuliah Pengantar Bioteknologi. Yogyakarta.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar