Gen, DNA, dan Anda

AMATILAH diri Anda sendiri secara saksama pada cermin. Perhatikan warna mata, tekstur rambut, warna kulit, dan bentuk tubuh Anda. Pikirkan bakat-bakat yang Anda miliki. Apa yang membuat Anda menjadi diri Anda yang sekarang? Mengapa Anda memiliki sifat dan bakat tertentu? Sekarang, misteri ini diperjelas melalui pemahaman akan genetika—pengkajian hereditas—dan pengaruh lingkungan.

’Genetika?’ keluh Anda. ’Rasanya topik ini terlalu ilmiah dan terlalu sulit untuk dipahami!’ Akan tetapi, pernahkah Anda mengatakan kepada seseorang bahwa ia berkulit gelap seperti ayahnya tetapi berambut ikal seperti ibunya? Jika demikian, berarti Anda telah mengetahui fakta dasar genetika—sifat-sifat jasmani yang diturunkan dari orang-tua kepada anaknya. Selain itu, fakta tersebut boleh jadi merupakan langkah awal untuk memahami asal-usul manusia—melalui evolusi atau penciptaan. Pertama-tama, marilah kita lihat bagaimana warisan ini diturunkan kepada kita dari generasi ke generasi.

Tubuh Anda terdiri dari unit-unit kehidupan yang sangat kecil yang disebut sel—menurut perkiraan, jumlahnya sekitar 100 triliun. Dalam setiap sel, di dalam nukleus atau inti sel, terdapat ribuan gen. Ini adalah unit-unit hereditas yang mengendalikan sel dan, dengan demikian, menentukan beberapa karakteristik Anda. Ada gen-gen yang menentukan golongan darah Anda; ada pula yang menentukan tekstur rambut, warna mata, dan seterusnya. Jadi, setiap sel memiliki cetak biru atau daftar kode miniatur berupa gen-gen, yang memuat semua instruksi yang dibutuhkan untuk membangun, memperbaiki, dan menjalankan tubuh Anda. (Lihat diagram pada halaman 5.) Mungkinkah semua ini terjadi secara kebetulan?

Bagaimana Misteri Tersebut Dikuak

Teori bahwa sifat-sifat diwariskan melalui darah digagaskan oleh Aristoteles pada abad keempat SM dan diterima oleh masyarakat luas selama lebih dari seribu tahun. Pengaruhnya terhadap pemikiran pada masa itu sedemikian besarnya sehingga menjadi bagian dari bahasa Inggris. Bahkan dalam bahasa Indonesia, kita mengenal kata pertalian darah dan saudara sedarah.

Pada abad ke-17, ditemukanlah sel telur dan sel sperma, tetapi terdapat kesalahpahaman tentang fungsi sebenarnya dari kedua jenis sel itu. Ada yang mengira bahwa dalam telur maupun sperma terdapat makhluk kecil yang sudah terbentuk sepenuhnya. Namun, pada abad ke-18, para peneliti dengan tepat mengakui bahwa telur dan sperma bersatu membentuk embrio. Meskipun demikian, penjelasan yang saksama tentang hereditas masih belum diperoleh.

Baru pada tahun 1866, seorang biarawan asal Austria bernama Gregor Mendel menerbitkan teori hereditas yang untuk pertama kalinya tepat. Dari eksperimen menggunakan kacang polong, Mendel menemukan apa yang ia sebut ”unsur-unsur hereditas yang unik” yang tersembunyi dalam sel-sel jenis kelamin, dan ia menegaskan bahwa unsur-unsur ini bertanggung jawab menurunkan sifat-sifat. ’Unsur hereditas yang unik’ ini kini dikenal sebagai gen.

Sekitar tahun 1910, ditemukan bahwa gen-gen terletak pada struktur sel yang disebut kromosom. Kromosom terutama terdiri dari protein dan DNA (asam deoksiribonukleat). Karena para ilmuwan telah mengetahui peran penting protein dalam fungsi sel lain, selama bertahun-tahun mereka menyimpulkan bahwa protein-protein dalam kromosom memuat informasi genetika. Kemudian, pada tahun 1944, para peneliti menyajikan bukti pertama bahwa gen terdiri dari DNA, bukan protein.

Pada tahun 1953, sewaktu James Watson dan Francis Crick menemukan struktur kimia DNA, berupa molekul-molekul seperti benang berpilin, dan ini merupakan langkah maju yang besar dalam upaya manusia menguak misteri kehidupan.

Mengintip Lewat Mikroskop

SEL disebut unit kehidupan yang fundamental. Sesungguhnya, makhluk hidup—termasuk tumbuhan, serangga, binatang, dan manusia—terdiri dari sel-sel. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mengintip cara kerja sel serta menyingkapkan banyak rahasia biologi molekuler dan genetika. Marilah kita mencermati sel serta membahas apa yang telah sains temukan tentang unit kehidupan mikroskopis yang mencengangkan ini.

Mengintip Unit Mikroskopis Ini

Bentuk sel bervariasi. Ada yang persegi; ada pula yang bujur sangkar. Ada sel yang bulat, lonjong seperti telur, dan ada yang tampak tidak beraturan. Perhatikan amuba, organisme bersel tunggal yang bentuknya sama sekali tidak menentu. Sebaliknya, bentuknya berubah seraya ia bergerak. Menarik, fungsi sebuah sel sering kali dapat diketahui dari bentuknya. Misalnya, ada sel otot yang panjang, tipis, dan berkontraksi sewaktu bekerja. Sel saraf—yang merelai berita ke seluruh tubuh—memiliki cabang-cabang yang panjang.

Ukuran sel juga berbeda-beda. Namun, kebanyakan terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Untuk mengilustrasikan ukuran rata-rata sebuah sel, lihatlah tanda titik pada akhir kalimat ini. Titik kecil itu dapat menampung 500 sel berukuran sedang! Kalau Anda merasa bahwa itu sangat kecil, ingatlah bahwa beberapa sel bakteri kira-kira 50 kali lebih kecil lagi. Bagaimana dengan sel yang terbesar? Itu adalah kuning telur dari sebutir telur burung unta—si ”raksasa” bersel tunggal, yang berdiameter sekitar 23 sentimeter!

Karena kebanyakan sel tidak terlihat oleh mata telanjang, para ilmuwan menggunakan instrumen, seperti mikroskop, untuk mempelajarinya.a Sekalipun demikian, beberapa detail yang rumit dari sebuah sel masih tidak terlihat dengan jelas. Pikirkan hal ini: Sebuah mikroskop elektron dapat memperbesar sebuah sel sekitar 200.000 kali lipat—pembesaran yang membuat seekor semut tampak sepanjang 800 meter. Namun, bahkan dengan pembesaran ini pun, beberapa detail sel tidak terlihat!

Dengan cara ini, para ilmuwan telah mendapati bahwa sel luar biasa rumitnya. Dalam buku The Fifth Miracle, fisikawan Paul Davies menyatakan, ”Dalam setiap sel terkemas struktur-struktur yang sangat kecil yang seolah-olah dibuat langsung berdasarkan petunjuk dalam buku pedoman teknik. Ada banyak sekali pinset, gunting, pompa, motor, pengungkit, katup, pipa, rantai, dan bahkan kendaraan yang sangat kecil di dalamnya. Tetapi, tentu saja, sel bukan hanya sekantong penuh peralatan. Berbagai komponen tersebut saling bertautan untuk membentuk suatu kesatuan yang berfungsi dengan lancar, bagaikan jalur produksi yang rumit dalam sebuah pabrik.”

DNA—Molekul Hereditas

Manusia, serta tumbuhan dan binatang bersel banyak, berawal dari sel tunggal. Setelah sel itu mencapai ukuran tertentu, ia membelah diri dan membentuk dua sel. Kemudian, kedua sel ini membelah diri dan membentuk empat sel. Seraya terus membelah diri, sel-sel berspesialisasi—yakni, berdiferensiasi, menjadi sel otot, sel saraf, sel kulit, dan seterusnya. Seraya proses tersebut berlanjut, banyak sel berkelompok membentuk jaringan. Misalnya, sel-sel otot bergabung dan membentuk jaringan otot. Jaringan yang berbeda-beda membentuk organ, seperti jantung, paru-paru, dan mata.

Di bawah lapisan tipis pada setiap sel terdapat cairan seperti agar-agar yang disebut sitoplasma. Setelah itu terdapat nukleus, yang dipisahkan dari sitoplasma oleh selapis membran tipis. Nukleus disebut pusat kendali sel karena ia mengendalikan hampir semua kegiatan sel. Di dalam nukleus terdapat program genetika sel, tertulis dalam asam deoksiribonukleat—singkatnya, DNA.

Molekul-molekul DNA terpilin rapat dalam kromosom sel. Gen-gen Anda, yang merupakan bagian dari molekul DNA, memuat semua informasi yang dibutuhkan untuk menjadikan diri Anda. ”Program genetika yang terdapat dalam DNA membuat setiap makhluk hidup berbeda dari semua makhluk hidup lain,” demikian dijelaskan oleh The World Book Encyclopedia. ”Program ini membuat anjing berbeda dari ikan, zebra berbeda dari mawar, dan pohon dari tawon. Ini membuat Anda berbeda dari setiap orang lain di bumi.”

Jumlah informasi yang dimuat dalam DNA satu sel Anda saja sungguh menakjubkan. Dibutuhkan kira-kira satu juta halaman seukuran majalah ini! Karena DNA bertanggung jawab meneruskan informasi hereditas dari satu generasi sel ke generasi berikutnya, DNA disebut rencana induk dari semua kehidupan. Tetapi, seperti apakah DNA itu?

DNA terdiri dari dua untaian yang saling membelit dan berbentuk seperti tangga berpilin dengan anak tangganya atau tangga spiral. Kedua untaian tersebut saling dihubungkan oleh kombinasi empat senyawa yang disebut basa. Setiap basa pada satu untaian berpasangan dengan satu basa pada untaian lain. Pasangan-pasangan basa ini membentuk anak tangga dari tangga berpilin DNA. Urutan basa-basa pada molekul DNA-lah yang menentukan informasi genetika yang terdapat di dalamnya. Singkatnya, urutan ini menentukan hampir segala sesuatu tentang Anda, dari warna rambut hingga bentuk hidung Anda.

DNA, RNA, dan Protein

Protein merupakan makromolekul yang paling banyak ditemukan dalam sel. Diperkirakan bahwa pada sebagian besar organisme, lebih dari setengah berat keringnya adalah protein! Protein terdiri dari blok bangunan yang lebih kecil yang disebut asam amino. Beberapa asam amino dibuat oleh tubuh Anda; yang lainnya harus diperoleh dari menu makanan Anda.

Ada banyak fungsi protein. Misalnya, hemoglobin, protein yang terdapat dalam sel darah merah, mengangkut oksigen ke seluruh tubuh Anda. Ada juga antibodi, yang membantu tubuh terhindar dari penyakit. Protein lain, seperti insulin, membantu metabolisme makanan serta mengatur berbagai fungsi sel. Secara keseluruhan, ada ribuan jenis protein dalam tubuh Anda. Dalam satu sel saja mungkin terdapat ratusan jenis protein!

Setiap protein menjalankan fungsi spesifik yang ditentukan oleh gen DNA-nya. Tetapi, bagaimana informasi genetika dalam gen DNA yang berupa kode diuraikan untuk membuat protein tertentu? Sebagaimana diperlihatkan dalam diagram terlampir, ”Bagaimana Protein Terbentuk”, pertama-tama informasi genetika yang tersimpan dalam DNA harus dipindahkan dari nukleus sel ke dalam sitoplasma, yang memuat ribosom, atau pabrik penghasil protein. Pemindahan ini terlaksana melalui perantara yang disebut asam ribonukleat (RNA). Ribosom-ribosom dalam sitoplasma ”membaca” instruksi RNA dan merakit asam amino dalam urutan yang tepat untuk membentuk protein tertentu. Jadi, ada hubungan saling tergantung antara DNA, RNA, dan pembentukan protein.

Dari Mana Asal Mulanya?

Penelitian genetika dan biologi molekuler telah menarik perhatian para ilmuwan selama puluhan tahun. Fisikawan Paul Davies merasa skeptis bahwa seorang Pencipta berada di balik semua hal ini. Meskipun demikian, ia mengakui, ”Setiap molekul memiliki fungsi dan tempat yang telah ditentukan dalam kerangka sistematis sehingga dihasilkan benda-benda yang tepat. Ada banyak pengangkutan yang berlangsung. Molekul-molekul harus menyeberangi sel untuk bertemu molekul lain pada tempat yang tepat dan waktu yang tepat agar dapat menjalankan tugas mereka dengan benar. Semua ini terjadi tanpa ada seorang bos yang memerintah molekul-molekul itu dan mengarahkan mereka ke lokasinya yang tepat. Tidak ada pengawas yang mengawasi kegiatan mereka. Molekul-molekul melakukan saja apa yang harus dilakukannya: saling bertubrukan tanpa harus melihat, saling berantukan, berpentalan, bergabung. . . . Entah bagaimana, secara kolektif, atom-atom yang tidak dapat berpikir ini bergabung dan melakukan ritme kehidupan dengan ketepatan yang sempurna.”

Sungguh beralasan bila banyak orang yang telah mempelajari cara kerja sel menyimpulkan bahwa pasti ada suatu kuasa cerdas yang menciptakannya. Marilah kita perhatikan alasannya.

[Catatan Kaki]

[Kotak/Diagram di hlm. 5]

Mengintip Bagian Dalam Sel

Di dalam setiap sel terdapat nukleus—pusat komando sel. Di dalam nukleus terdapat kromosom, yang terdiri dari molekul-molekul DNA yang terpilin rapat dan protein. Gen-gen kita terletak pada molekul DNA ini. Ribosom, pabrik penghasil protein, terletak dalam sitoplasma sel, yang berada di luar nukleus.

[Diagram]

(Untuk keterangan lengkap, lihat publikasinya)

Sel

Ribosom

Sitoplasma

Nukleus

Kromosom

DNA​—tangga kehidupan

[Diagram di hlm. 7]

(Untuk keterangan lengkap, lihat publikasinya)

Bagaimana DNA Memperbanyak Diri

Untuk menyederhanakan gambar, heliks DNA berpilin yang telah diratakan

1 Sebelum sel membelah diri untuk menghasilkan generasi sel berikutnya, mereka harus memperbanyak (membuat tiruan) DNA. Pertama-tama, protein membantu menguraikan bagian-bagian dari DNA beruntaian ganda

Protein

2 Kemudian, dengan mengikuti aturan ketat dalam pemasangan basa, basa-basa bebas (yang tidak terikat) dalam sel ditautkan bersama basa pasangannya pada kedua untaian semula

Basa-basa bebas

3 Akhirnya, dua cetak biru yang sama pun dibuat. Jadi, sewaktu sel membelah diri, setiap sel baru memiliki cetak biru DNA yang sama

Protein

Protein

Aturan pemasangan basa DNA:

A selalu dengan T

A T Timin

T A Adenin

C selalu dengan G

C G Guanin

G C Sitosin

[Diagram di hlm. 8, 9]

(Untuk keterangan lengkap, lihat publikasinya)

Bagaimana Protein Terbentuk

Untuk menyederhanakan, kami menggambarkan satu protein terdiri dari 10 asam amino. Sebagian besar protein memiliki lebih dari 100 protein

1 Sebuah protein khusus menguraikan sebagian untaian DNA

Protein

2 Basa-basa RNA yang bebas bertautan dengan basa-basa DNA yang terbuka, sehingga membentuk seuntai RNA kurir

Basa-basa RNA bebas

3 RNA kurir yang baru terbentuk melepaskan diri dan bergerak menuju ribosom

4 RNA transfer memungut asam amino dan membawanya ke ribosom

RNA Transfer

Ribosom

5 Seraya ribosom bergerak di sepanjang RNA kurir, rantai asam amino pun ditautkan bersama

Asam amino

6 Seraya dibentuk, rantai protein mulai melipat diri menjadi bentuk yang dibutuhkan untuk berfungsi dengan benar. Kemudian rantai itu dilepaskan oleh ribosom

RNA transfer memiliki dua ujung yang penting:

Yang satu mengenali kode RNA kurir

Yang satu lagi membawa asam amino yang tepat

RNA transfer

Basa-basa RNA menggunakan U, bukan T, jadi U berpasangan dengan A

A U Urasil

U A Adenin

Ada Apa di Balik Misteri Kehidupan?

APA yang dilakukan molekul DNA memang sungguh menakjubkan. DNA memenuhi kedua fungsi yang dibutuhkan sel Anda dari materi genetika. Pertama, DNA digandakan dengan akurat sehingga informasi dapat diteruskan dari sel ke sel. Kedua, melalui urutan DNA, sel mengetahui protein apa yang harus dibuat, sehingga menentukan apa jadinya sel itu dan apa fungsinya. Akan tetapi, DNA tidak menjalankan proses-proses ini sendirian. Banyak protein terspesialisasi yang terlibat.

Kehidupan tidak tercipta dari DNA saja. DNA memuat semua instruksi yang diperlukan untuk membuat semua protein yang dibutuhkan sebuah sel hidup, termasuk protein yang menggandakan DNA untuk generasi sel berikutnya dan protein yang membantu DNA membuat protein-protein baru. Meskipun demikian, informasi yang luar biasa banyaknya yang tersimpan dalam gen-gen DNA tidak ada gunanya tanpa RNA dan protein-protein terspesialisasi, termasuk ribosom, yang dibutuhkan untuk ”membaca” dan menggunakan informasi itu.

Kehidupan juga tidak tercipta dari protein saja. Sebuah protein yang terisolasi tidak dapat menghasilkan gen yang memiliki kode untuk membuat lebih banyak protein yang sama jenisnya.

Jadi, apa yang diperlihatkan dengan terkuaknya misteri kehidupan? Genetika modern dan biologi molekuler telah menyediakan banyak bukti akan hubungan saling tergantung yang sangat rumit antara DNA, RNA, dan protein. Temuan-temuan ini menyiratkan bahwa kehidupan bergantung pada keberadaan semua unsur-unsur ini secara simultan. Jadi, kehidupan tidak akan pernah dihasilkan secara spontan dan kebetulan.

Satu-satunya penjelasan yang masuk akal adalah bahwa Pencipta yang mahacerdas mengkodekan instruksi-instruksi dalam DNA dan secara simultan membuat protein-protein yang sepenuhnya terbentuk itu. Interaksi antara ketiganya dirancang dengan sedemikian bagusnya sehingga, segera setelah berlangsung, proses ini akan memastikan agar protein terus menggandakan DNA untuk membuat lebih banyak gen, sementara protein lain akan menguraikan kode dari gen-gen untuk membuat lebih banyak protein.

Jelaslah, siklus kehidupan yang menakjubkan ini dimulai oleh Perancang Ahli, Allah Yehuwa.

Dibuat secara Menakjubkan

Meskipun bukan buku ilmiah, Alkitab menerangkan peran Pencipta, yang merancang kode kehidupan. Sekitar tiga ribu tahun yang lalu, Raja Daud dari Israel, yang sama sekali tidak tahu akan kemajuan penelitian genetika dewasa ini, mengatakan dalam bahasa puisi kepada Penciptanya, ”Engkaulah yang membentuk buah pinggangku, menenun aku dalam kandungan ibuku. Aku bersyukur kepada-Mu oleh karena kejadianku dahsyat dan ajaib; ajaib apa yang Kaubuat, dan jiwaku benar-benar menyadarinya. Tulang-tulangku tidak terlindung bagi-Mu, ketika aku dijadikan di tempat yang tersembunyi, dan aku direkam di bagian-bagian bumi yang paling bawah.”—Mazmur 139:​13-15.

Jadi, amatilah kembali diri Anda sendiri, dengan saksama, di depan cermin. Perhatikan warna mata, tekstur rambut, warna kulit, dan postur tubuh Anda. Pikirkan bagaimana karakteristik ini Anda warisi dari generasi-generasi di masa lalu dan bagaimana ini dipindahkan kepada anak-anak Anda. Setelah itu, pikirkan tentang Pribadi yang mengatur mekanisme yang menakjubkan ini. Anda mungkin tergugah untuk mengulangi kata-kata yang ditulis rasul Yohanes, ”Engkau layak, Yehuwa, ya Allah kami, untuk menerima kemuliaan dan kehormatan dan kuasa, karena engkau menciptakan segala sesuatu, dan karena kehendakmulah mereka ada dan diciptakan.”—Penyingkapan (Wahyu) 4:11.

[Kotak/Gambar di hlm. 10]

Kebetulan Belaka?

Temuan terbaru dari dua ilmuwan Inggris meneguhkan bahwa kode genetika bukanlah hasil kebetulan acak belaka. ”Analisis mereka telah memperlihatkan bahwa [kode genetika] termasuk kode terbaik dari semiliar miliar kemungkinan,” kata majalah New Scientist. Dari kira-kira 10²⁰ (1 diikuti 20 nol) kode genetika yang mungkin, hanya satu yang diseleksi pada awal sejarah kehidupan. Mengapa kode yang spesifik ini? Karena kode ini meminimalkan kekeliruan yang terjadi selama proses pembuatan protein atau kekeliruan akibat mutasi genetika. Dengan kata lain, kode yang spesifik menjamin bahwa hukum hereditas diterapkan secara pasti. Meskipun beberapa orang menganggap penyeleksian kode genetika ini sebagai hasil ”tekanan penyeleksian yang kuat”, kedua peneliti itu menyimpulkan bahwa ”sangat kecil kemungkinan bahwa kode yang sedemikian efisiennya muncul secara kebetulan”.