Abstrak
Sistem endogenous meiotic drive telah terbukti menjadi faktor
segregasi pada populasi nyamuk penyebab demam berdarah, Aedes
aegypti di Trinidad. Meiotic driver (MD) terpaut pada lokus alel
yang menentukan jenis kelamin jantan, dan memiliki target alel
responder pada lokus yang terpaut dengan alel yang menentukan jenis
kelamin betina, dimana meiotic driver ini menentukan fragmentasi
pada gamet betina selama proses gametogenesis. Sistem MD merupakan
sistem yang dapat digunakan sebagai genetic tool untuk mengontrol
populasi. Penenlitian ini memahami distribusi dan dinamika sistem
MD pada populasi nyamuk Aedes aegypti alamiah di Trinidad. Peneliti
melakukan sampling pada 7 lokasi berbeda dan menentukan frekuensi
alel driver (MD) dan sensitive responder (ms) versus insensitive
responder (mi). Rasio standar frekuensi alel MD berkisar antara
0,1-0,5 dan bernilai rendah pada dua lokasi yaitu Port Spanyol dan
San Fernando, menjelaskan bahwa ada pengaruh dari perpindahan
frekuensi yang disebabkan oleh genotip non driver. Frekuensi alel
mi berkisar antara 0,4-0,7, menjelaskan bahwa ada pengaruh kuat
dari driver. Di sisi lain, hasil menunjukkan bahwa driver dan
sensitive responder populasi nyamuk di Trinidad bersifat polimorfik
tinggi.
BAB IPENDAHULUAN
I. Latar BelakangPada akhir-akhir ini banyak penelitian mengenai
pengembangan dan pemahaman struktur genomik pada Arthropoda. Hal
ini penting dilakukan untuk mengetahui dan mengembangkan
metode-metode molekuler untuk mengatasi berbagai macam penyakit
yang disebabkan oleh Arthropoda, misalnya manipulasi genetik vektor
Arthropoda agar bersifat inkompeten terhadap host. Salah satu kasus
yang paling banyak terjadi berkaitan dengan vektor serangga
Arthropoda yang menimbulkan penyakit adalah nyamuk Aedes aegypti
penyebab penyakit demam berdarah. Solusi untuk mengatasi penyakit
ini tidak hanya dilaukan dengan pendekatan medis terhadap pasien,
namun dapat pula dilakukan dengan pendekatan melalui pengontrolan
populasi nyamuk tersebut. Salah satu mekanisme potensial untuk
mengontrol populasi nyamuk Aedes aegypti adalah dengan mengontrol
perubahan populasi (population replacement) nyamuk melalui meiotic
drive.Meiotic drive adalah suatu proses yang menyebabkan suatu tipe
gamet menjadi over atau under represented selama proses
gametogenesis yaitu selama tahap meiosis. Suatu studi menunjukkan
bahwa populasi nyamuk Aedes aegypti memiliki sistem endogenous
meiotic drive. Nyamuk Aedes aegypti memiliki gen meiotic drive (D)
yang terpaut dengan alel yang menentukan jenis kelamin jantan (M)
dan alel pada lokus responder yang terpaut dengan alel yang
menentukan jenis kelamin betina (m). Kedua gen ini berada pada
daerah yang berlawanan pada kromosom homolog. Alel pada lokus
responder dapat bersifat sensitive (s) maupun insensitive (i)
terhadap produk dari gen meiotic drive. Pada nyamuk jantan dengan
genotip heterozigot (MDms), produk dari gen MD dapat menyebabkan
fragmentasi ms berkaitan dengan pembentukan gamet selama
spermatogenesis, sehingga dari sini hanya terbentuk gamet jantan
(M). Dalam penelitian tidak ditemukan produk dari gen driver
terpaut dengan alel yang menentukan jenis kelamin betina (mD) dan
alel responder terpaut dengan alel yang menentukan jenis kelamin
jantan (Ms/i). Dari sini dapat diketahui bahwa ekspresi hanya
ditunjukkan pada gen driver terpaut alel yang menentukan jenis
kelamin jantan (MD) dan alel responder terpaut alel yang menentukan
jenis kelamin betina (ms/i). Walaupun sejauh ini mekanisme
molekuler berdasarkan sistem MD belum banyak diketahui, namun
penelusuran fenotipe pada nyamuk Aedes aegypti berdasarkan rasio
jenis kelamin jantan.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
perubahan frekuensi alel driver dan responder pada populasi nyamuk
A.aegypti di Trinidad dan pengaruh meiotic drive pada perubahan
frekuensi alel driver dan responder pada populasi nyamuk A.aegypti
di Trinidad. Desain penelitian dilakukan dengan menentukan 7 lokasi
dan sampling populasi nyamuk A.aegypti. Habitat nyamuk A.aegypti
yang dilakukan manipulasi dengan perkawinan silang untuk menentukan
hewan jantan (male test) yang belum diketahui genotipnya dengan
betina yang telah diketahui genotipnya yang bersifat sensitive
terhadap gen driver (msms). Disamping itu, juga dilakukan
perkawinan silang untuk menentukan hewan betina (female test) yang
belum diketahui genotipnyae dengan jantan yang memiliki genotip
(MDmi). Dalam uji perkawinan silang (test cross) tersebut dilakukan
observasi dan estimasi rasio jenis kelamin yang mengindikasikan
genotipe individual dan estimasi frekuensi alel driver dan
responder. Selanjutnya, frekuensi alel driver dan responder
ditentukan dan dibandingakn antar 7 lokasi uji yang berbeda.
METODEPENETUAN RASIO SEKS DAN GENOTIPRasio seks diobservasi
melalui tes cross pada individu jantan dan betina. Hal tersebut
dilakukan untuk memperkirakan keberagaman genotip pada lokus driver
(Gambar 2). Rasio antara nyamuk jantan dan betina dihitung
menggunakan uji x2. Standar rasio seks yang digunakan oleh peneliti
yaitu rasio antara jantan:betina dengan perbandingan sebesar
0.535:0.465. Uji diawali dengan menentukan rasio seks nyamuk jantan
yang diperoleh dari lapang, sebanyak 5 kelompok keluarga pada
keturunan F1 dan 6 kelompok keluarga pada keturunan BC1.
Gambar 2. Uji Tes Cross untuk Mengidentifikasi Nyamuk Jantan
yang Membawa Meiotic Driver dan Sensitivitas untuk Driver pada
Nyamuk Betina. MD: Alel Driver, Md: Alel Non-Driver, ms: Alel
Sensistif Responder, dan mi: Alel Insensistif ResponderBeberapa
parameter penentuan rasio seks digunakan dalam penelitian ini.
Rasio seks nyamuk jantan yang menunjukkan hasil bias pada keturunan
F1 mengindikasikan bahwa nyamuk jantan yang digunakan dalam uji tes
cross, memiliki genotip MDms. Rasio seks yang menunjukkan hasil
normal pada keturunan F1 dan rasio seks jantan yang bias pada
keturunan BC1 mengindikasikan bahwa nyamuk jantan yang diuji
memiliki genotip MDmi. Tidak adanya perubahan rasio seks pada
keturunan F1 dan BC1, mengindikasikan bahwa nyamuk jantan tersebut
membawa alel non-driving (alel Md). Jumlah nyamuk jantan dan betina
dari 5 kelompok keluarga F1digunakan untuk menentukan rasio seks.
Jika terdapat kurang dari 4 keluarga dari total 6 keluarga yang
digunakan pada keturunan BC1 menunjukkan nilai signifikan tehadap
rasio seks 1:1, maka nyamuk jantan yang diuji dapat
diklasifikasikan sebagai nyamuk dengan alel non-driver.Nyamuk
betina yang didapat dari lapang diuji keberagaman genotip pada
lokus responder melalui penentuan rasio seks pada generasi BC1.
Nyamuk betina dengan genotip msms memiliki pejantan dengan rasio
bias pada kelompok BC1, sedangkan nyamuk betina dengan msmi
memiliki rasio pejantan bias dan normal pada kelompok BC1. Data
genotip dikonversi menjadi frekwensi alel pada lokus driver dan
responder untuk setiap sampel dari tujuh lokasi yang digunakan.
Rata-rata rasio seks dari kelompok BC1 ditentukan untuk melihat
kekuatan alel drive pada setiap individu jantan dan alel responder
sensitif untuk pengujian pada individu betina. Rata-rata rasio seks
untuk betina heterozigot ditentukan dari pejantan dengan rasio bias
pada kelompok BC1 untuk responder sensitif dan rata-rata rasio seks
dari kelompok 1:1 untuk responder insensitif.
HASILPenentuan Rasio Seks dan GenotipRasio seks dan genotip pada
lokus driver menunjukkan hasil yang beragam, berdasarkan pengujian
pada nyamuk jantan dari telur nyamuk yang dikoleksi dari tujuh
lokasi di Trinidad (Tabel 1). Penentuan genotip didasarkan pada
asumsi bahwa rasio seks pejantan yang bias disebabkan karena adanya
produk gen meiotic drive yang berdampak pada adanya segregasi
gamet. Frekwensi alel MD berkisar antara 0.1-0.5 (Tabel 2), dengan
frekwensi tertinggi terdapat pada sampel yang dikoleksi dari daerah
Curepe. Rata-rata frekwensi alel dari meiotic driver dan non-driver
yaitu sebesar 0.26 0.14 dan 0.74 0.14. Rasio seks dan genotip pada
lokus responder juga menunjukkan hasil yang beragam (Tabel 3).
Frekwensi alel ms berkisar antara 0.3-0.6 (Tabel 2). Frekwensi
tertinggi diperoleh pada sampel yang dikoleksi dari daerah Fyzabad.
Frekwensi alel mi berkisar antara 0.4-0.7 dengan frekwensi alel
tertinggi terdapat pada sampel yang dikoleksi dari Valencia. Betina
heterozigot teridentifikasi mendominasi pada seluruh lokasi
pengambilan sampel. Rata-rata frekwensi alel responder sensitif dan
responder insensitif yaitu sebesar 0.42 0.10 dan 0.58 0.10.
Frekwensi alel MD yang diobservasi tidak menunjukkan hubungan yang
signifikan dengan alel mi (r=0.17), hal ini menunjukkan bahwa dua
lokus tidak memiliki hubungan kesetimbangan dengan tempat.
Disamping itu menunjukkan adanya migrasi secara berkelanjutan ke
dalam suatu pulau dan imigrasi dari sumberdaya luar yang disebabkan
oleh aktivitas manusia.
Tabel 1. Rasio Seks dan Genotip yang diObservasi pada Lokus Gen
Driver dalam Uji Tes Cross Jantan
Tabel 2. Frekwensi Alel dalam Sistem Meiotic Drive Hasil
Observasi pada Tiap Lokasi Pengambilan Sampel di Trinidad
Tabel 3. Rasio Seks dan Genotip yang diObservasi pada Lokus Gen
Responder dalam Uji Tes Cross Betina
Perubahan Rasio SeksVariasi perubahan rasio seks alel driver
terpaut kelamin jantan yang diobservasi, menunjukkan hasil yang
beragam (Gambar 3). Frekwensi alel driver yang kuat (