Untuk mengkaji komposisi gen dan mempelajari proses evolusi yang terjadi, peneliti pada umumnya melakukan ekstraksi gen yang berada di daerah mitokondria bukan gen yang berada pada inti sel. Seperti yang kita ketahui, pada saat pembelahan sel, inti sel yang awalnya diploid (2n) akan terbagi dua dengan komoponen genetik yang juga akan terbagi menjadi dua (n).
Pada sel gamet (sel telur dan sel sperma) yang memiliki sifat haploid (n), penggabungan dua sel tersebut akan menghasilkan kombinasi yang memiliki sifat dan karakter tidak 100% sama dengan induknya (baik ayah maupun ibunya) yang sifatnya kembali menjadi sel diploid (2n). Sedangkan pada sel mitokondrial, komposisi gen yang ada, terus terbawa tanpa mengalami reduksi seperti pada sel gonad.
Pada pembelahan sel telur, hanya organel
mitokondrial yang tidak mengalami perubahan dan diturunkan ke generasi
berikutnya, sehingga keturanan dan proses evolusi suatu organisme vetebrata
khususnya dapat dikaji melalui gen pada mitokondria. Pada tulisan ini akan
diceritakan komposisi gen pada invertebrata yaitu pada udang hijau.
Biologi Udang Hijau
Udang hijau, yang memiliki nama ilmiah Chlorotocus crassicornis (Costa, 1871), merupakan salah satu udang yang hidup dalam pada kedalaman laut sekitar 200~400m. Udang hijau ini teridentifikasi pertama kali di perairan laut Mediterania dan Samudra Atlantik, Almeria Canyon, dan kemudian sejumlah publikasi lain menyebutkan bahwa udang tersebut memiliki didistribusikan secara cukup luas dari Laut Mediterania hingga ke Indo-Pasifik Barat.
Spesies ini memainkan peran ekologis yang penting sebagai hewan bentik yaitu sebagai predator dan sekaligus sebagai hewan mangsa. Penelitian ini merupakan laporan pertama kali tentang genom mitokondria secara lengkap dari udang hijau species C. crassicornis yang telah didaftarkan pada GenBank database dengan aksesi GenBank NC 035828.
Aplikasi Generasi terbaru dalam Sequensing
Sampel udang Chlorotocus crassicornis didapatkan dari perairan Laut Cina Timur (123,5°E dan 34,5°N) dan spesimen tersebut disimpan di National Institute of Fisheries Science (NIFS), Korea. Genom mitokondria ini diperoleh dengan menggabungkan dua fragmen hasil Polymerase Chain Reaction (PCR) yang cukup besar menggunakan teknik long PCR. Proses PCR merupakan prose penggandaan untaian DNA melalui reaksi yang melibatkan sejumlah enzyme pada kondisi temperature tertentu dan dilakukan dengan durasi waktu yang ditentukan sesuai target jumlah DNA yang di inginkan.
Hasil PCR tersebut, kemudian dikumpulkan bersama dan difragmentasi menjadi ukuran yang lebih kecil (sekitar 350 pasang basa). Untuk proses penggadaan dalam jumlah yang sangat banyak, Next Generation Sequencing (NGS) digunakan platform Illumina Miseq dengan melakukan library DNA menggunakan TruSeq® RNA V2 library kit yang mengikuti panduan yang diberikan oleh perusahaan tersebut.
Metode NGS
merupakan metode sequencing terbaru yang memungkinkan mendapatkan urutan DNA
dalam jumlah yang sangat banyak. Hal ini berkembang dengan dukungan teknologi
computer dan perkembangan analisis Big
Data yang saat ini menjadi tren dalam perkembangan IPTEK.
Komposisi Gen Udang Hijau
Genom lengkap mitokondria dari C. crassicornis memiliki panjang 16.500 pasang basa, yang mirip dengan kerabatnya pada familia tersebut yaitu, Pandalopsis japonica dan Pandalus borealis. Mitogenom ini memiliki susunan yaitu terdiri dari 22 transfer RNA (tRNA), dua ribosom RNA (12S dan 16S), 13 gen penyandi protein, dan dan putative control region (D-Loop).
Di antara 37 gen, 23 gen (9 gen pengkode protein, dan 14 tRNA) dikodekan pada High-strand (H) yang arah transkripsinya berjalan berlawanan arah jarum jam. Sedangkan 14 gen sisanya (dua rRNA, ND1, ND4, ND4L, ND5, dan 8 gen tRNA) terletak di Light-strand (L) yang dalam proses transkripsi protein, prosesnya berjalan searah jarum jam.
Semua tRNA yang dimiliki diprediksi mampu membentuk struktur tiga daun semanggi terlipat, kecuali pada tRNA-Ser. Start kodon tidak ditentukan di wilayah COX1, mirip dengan kelompok udang (krustasea) lain seperti pada jenis udang Pleoticus muellerii, dengan start kodon yang khas yaitu ATG dimulai pada enam Protein coding gene, PCG (COX2, ATP6, COX3, ND4, ND4L, dan Cyt b). Stop codon tidak lengkap (TA- / T–) juga terdeteksi pada lima gen meliputi COX1, COX2, ND5, ND4, dan Cytb.
Pohon Silsilah Udang Hijau
Pohon silsilah (filogenetik) dengan pemilihan algoritma evolusi minimum dari 14 spesies dalam subordo Pleocyemata dibangun berdasarkan pada 13 gen penyandi protein. Pohon filogenetik tersebut secara jelas menunjukkan bahwa C. crassicornis paling dekat dengan Pandalopsis japonica dengan identitas 77%. Informasi mitogenom ini sangat bermanfaat pada studi filogenetik C. crassicornis dan strategi pengelolaan sumber daya perikanan laut di perairan Korea. (*)
Penulis : Sapto Andriyono
Informasi detail dari hasil penelitian ini dapat ditemukan pada jurnal ilmiah pada link berikut ini:
https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/23802359.2019.1624633?needAccess=true
