Prokariota adalah salah satu dari dua jenis sel di Bumi. Yang lainnya adalah eukariota. Prokariota adalah yang lebih kecil dari keduanya, tidak memiliki organel yang terikat membran dan nukleus yang jelas. Prokariota, yang merupakan bakteri dan archaea, sebagian besar adalah organisme bersel tunggal.
Eukariota bereproduksi secara seksual. Tidak seperti eukariota, prokariota mereka bereproduksi secara aseksual, menyalin diri mereka sendiri dalam proses yang disebut pembelahan biner. Sebuah kerugian untuk reproduksi aseksual adalah kurangnya variasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Reproduksi seksual meningkatkan keragaman genetik, yang memberikan perlindungan bagi spesies terhadap perubahan lingkungan seperti fluktuasi dalam sumber daya atau populasi pemangsa, serta faktor lain seperti mutasi acak yang berpotensi menghapus sebagian besar a populasi. Jika ada perbedaan di kolam gen, spesies ini lebih kokoh dan dapat menahan banyak kesulitan yang tak terduga.
Prokariota tidak memiliki manfaat reproduksi seksual, tetapi mereka masih memiliki kemampuan untuk meningkatkan keragaman genetik melalui beberapa jenis transfer gen. Salah satu cara yang paling penting yang prokariota (terutama bakteri) terlibat dalam transfer gen disebut transduksi, dan bergantung pada bantuan virus.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Prokariota sebagian besar adalah organisme uniseluler. Mereka bereproduksi secara aseksual melalui proses yang disebut pembelahan biner. Ada tiga jenis transfer gen pada prokariota yang meningkatkan keragaman genetiknya. Mereka adalah transformasi, konjugasi dan transduksi.
Transduksi penting karena implikasinya untuk penelitian ilmiah dan resistensi antibiotik bakteri. Transduksi terjadi ketika virus menggunakan sel bakteri untuk mereplikasi dirinya sendiri dengan membajaknya.
Terkadang virus secara tidak sengaja mengemas beberapa DNA bakteri dalam fag (komponen sel virus) alih-alih DNAnya sendiri. Jika itu terjadi, fag akan pergi ke bakteri lain untuk menginfeksinya, tetapi fag hanya akan menyuntikkan DNA bakteri pertama ke dalam bakteri penerima, di mana DNA akan dimasukkan.
Apa itu Transduksi pada Prokariota?
Transfer gen antara archaea dan terutama bakteri kadang-kadang disebut sebagai transfer gen “horizontal” atau “lateral”. Hal ini karena materi genetik tidak diturunkan dari sel bakteri induk ke sel keturunannya, melainkan antar sel bakteri dari generasi yang sama. Informasi genetik bergerak secara horizontal pada silsilah keluarga, bukan secara vertikal.
Transduksi ditemukan pada 1950-an oleh ahli mikrobiologi Norman Zinder dan Joshua Lederberg ketika mereka mempelajari salmonella. Ini adalah salah satu jenis transfer gen yang paling penting, yang memungkinkan DNA bakteri berpindah antar sel.
Virus yang menginfeksi bakteri, yang disebut bakteriofag, memungkinkan transduksi. Karena mereka berpindah dari satu sel bakteri ke sel bakteri lain sebagai agen infeksi, mereka terkadang secara tidak sengaja mengambil potongan DNA bakteri dari satu sel inang dan menyimpannya di sel berikutnya yang mereka ikat.
•••Sains
•••Sains
Proses Transduksi Bakteri
Virus tidak dapat berkembang biak sendiri. Sebaliknya, mereka harus menggunakan biologi sel reproduksi bakteri yang lebih maju untuk membuat salinan dari diri mereka sendiri. Untuk melakukan itu, bakteriofag membajak sel inang.
Ketika bakteriofag bertemu dengan sel bakteri, itu mengikat sel dan menyuntikkan DNA fag melalui membran plasma ke dalam sel. Di sana, dibutuhkan komando perilaku reproduksi sel. Alih-alih mereplikasi materi genetiknya sendiri, bakteri mulai mereplikasi yang baru partikel fag - komponen sel virus
Gen bakteri terdegradasi oleh fag selama proses ini. Yang tersisa dari bakteri adalah mesin replikasi virus.
Virus menggunakan sel bakteri untuk mensintesis perancah protein yang dibutuhkan untuk komponennya. Kadang-kadang, ia secara tidak sengaja mengemas DNA bakteri yang tersesat ke dalam beberapa fag bersama dengan DNA virus yang direplikasi.
Setelah semuanya siap, virus lisis sel bakteri. Sel bakteri pecah, melepaskan fag untuk mengikat dan menginfeksi sel bakteri lainnya. Setelah terikat, beberapa fag akan menyuntikkan materi genetik bakteri yang mereka bawa alih-alih DNA virus ke dalam bakteri baru.
Karena beberapa fag hanya membawa potongan DNA bakteri, mereka tidak dapat menginfeksi atau melisiskan sel penerima yang baru. Jika DNA bakteri donor cocok dengan kromosom bakteri baru, sel akan mengekspresikan gen seolah-olah mereka selalu ada.
Mengapa Transduksi Penting?
Transduksi dapat dengan cepat mengubah susunan genetik populasi bakteri meskipun mereka bereproduksi secara aseksual. Jenis transfer gen ini memiliki potensi efek mendalam pada bakteri dan habitat yang mereka pengaruhi.
Misalnya, banyak jenis bakteri diketahui menginfeksi dan menyebabkan penyakit pada manusia dan organisme lain. Antibiotik adalah pengobatan yang biasanya efektif untuk melawan infeksi bakteri yang berpotensi berbahaya atau bahkan fatal. Beberapa jenis bakteri sangat sulit untuk diberantas, dan memerlukan antibiotik yang sangat spesifik.
Oleh karena itu, sangat memprihatinkan ketika bakteri mengembangkan resistensi terhadap antibiotik – tanpa penggunaan antibiotik, hal ini dapat berujung pada infeksi yang menyebar di dalam tubuh tanpa terkendali.
Transduksi berperan dalam resistensi antibiotik. Beberapa sel bakteri memiliki resistensi alami terhadap antibiotik pada membran sel mereka, sehingga sulit bagi antibiotik untuk mengikat di sana. Hal ini dapat terjadi karena mutasi acak dan tidak akan mempengaruhi efektivitas antibiotik secara keseluruhan.
Namun, jika bakteriofag menginfeksi sel bakteri resisten antibiotik dan kemudian mentransfer gen yang bermutasi ke sel bakteri lain melalui transduksi, lebih banyak sel akan resisten antibiotik, dan saat mereka bereproduksi dengan pembelahan biner, jumlah sel bakteri resisten antibiotik dapat meningkat secara eksponensial.
Menggunakan Transduksi dalam Kedokteran
Transduksi, bagaimanapun, memiliki implikasi positif bagi manusia dan bentuk kehidupan lain yang lebih tinggi. Penelitian ilmiah telah berfokus pada teknik dan hasil transduksi terkontrol dengan banyak aplikasi potensial.
Beberapa ilmuwan tertarik untuk menciptakan obat baru atau pemberian obat yang lebih baik. Yang lain tertarik untuk membuat sel yang dimodifikasi secara genetik untuk pemahaman ilmiah lebih lanjut tentang genetika, atau untuk bidang perawatan medis baru. Mereka bahkan melakukan eksperimen untuk mengamati transduksi pada sel non-bakteri.
Bentuk lain dari Transfer DNA
Transduksi bukan satu-satunya jenis transfer gen pada prokariota. Ada dua jenis yang lebih menonjol:
- Konjugasi
- Transformasi
Konjugasi mirip dengan transduksi di mana DNA dipindahkan langsung dari satu sel bakteri ke sel bakteri lainnya. Namun, ada beberapa perbedaan penting; terutama, konjugasi tidak bergantung pada virus untuk memfasilitasi transfer gen.
Bakteri memiliki gen di luar struktur kromosom bakteri. Gen-gen ini disebut plasmid dan biasanya terbentuk dalam cincin yang terbuat dari heliks ganda. Selama konjugasi, plasmid dalam sel donor menumbuhkan proyeksi yang keluar dari membran plasma dan bergabung dengan sel ke sel penerima. Setelah bergabung, ia mentransfer salinan DNA barunya ke penerima sebelum mereka terlepas.
Transformasi adalah metode transfer gen yang ditemukan pada pertengahan abad ke-20; penemuan ini berperan dalam penemuan bahwa DNA adalah informasi sifat yang diwariskan untuk semua kehidupan di Bumi. Selama transformasi, bakteri mengambil DNA dari lingkungan di luar sel. Jika cocok dengan bakteri mereka kromosom, itu menjadi bagian dari materi genetik permanen mereka.