Perubahan Epigenetik Mempromosikan Struktur Evolusi

Untuk memahami bagaimana fitur-fitur ini berkembang pada hewan, dan kemudian bertemu atau menyimpang untuk mengubah struktur dan fungsi, kita harus mempertimbangkan bagaimana organisme berkembang. Dalam biologi, semua fitur dan fungsi organisme ditentukan oleh ekspresi gen. Jaringan terdiri dari sel-sel, yang selanjutnya dibagi menjadi kompartemen yang disebut organel. Salah satu organel ini adalah nukleus, yang mengandung DNA. DNA itu harus ditranskripsi menjadi RNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein untuk memungkinkan pensinyalan seluler yang diperlukan untuk pertumbuhan, perkembangan, dan pemeliharaan suatu organisme. Menariknya, meskipun setiap individu memiliki urutan DNA yang unik, urutan itu digunakan secara berbeda oleh sel-sel tubuh yang berbeda. Peraturan inilah yang membuat sel kulit bertindak dengan cara lain selain sel mata, yang merupakan fitur penting dari ekspresi gen yang memungkinkan variasi dalam sel dan jaringan.

Bagaimana ekspresi gen diferensial ini dapat mendorong munculnya struktur homolog atau analog? Faktanya, ketika DNA ada di dalam nukleus, ia terikat pada protein yang disebut histones, yang dapat terikat atau terikat dengan erat ke berbagai segmen gen. Bersama-sama, histone dan DNA disebut sebagai kromatin, yang ditunjukkan pada gambar di atas (protein histone berwarna biru, DNA berwarna coklat). Segmen DNA dan histones yang terikat secara longgar adalah euchromatin, sedangkan gen yang terikat erat dengan histones dikenal sebagai heterochromatin. Histon secara hati-hati dimodifikasi dengan penambahan berbagai kelompok kimia yang dapat meningkatkan atau menghambat pengikatan DNA yang lebih dekat dan dengan demikian mengatur ekspresi gen dalam sel di atas level regulasi gen khas. Gen yang terikat erat dengan protein histon kurang dapat diakses dan karenanya kurang dapat diekspresikan. Yang sebaliknya berlaku untuk gen dalam keadaan euchromatin, di mana faktor transkripsi lebih mampu mendapatkan akses ke daerah yang diperlukan gen untuk mempromosikan ekspresi mereka. Studi tentang perbedaan-perbedaan dalam ekspresi gen tanpa perubahan langsung pada DNA adalah epigenetik dan termasuk modifikasi lain dari DNA seperti gen atau metilasi promotor.

Perbedaan dalam ekspresi gen seperti itu dapat menyebabkan struktur homologi atau analogi. Seiring waktu, regulasi epigenetik dari ekspresi gen dapat terjadi karena pewarisan modifikasi histone ini tetapi juga dari faktor lingkungan seperti diet, aktivitas, tekanan, atau paparan racun. Modifikasi histone dapat berubah dari waktu ke waktu di seluruh organisme, atau hanya dalam satu sel atau jaringan, yang dapat menghasilkan variasi yang diperlukan untuk memungkinkan perubahan struktur atau fungsi anggota tubuh, misalnya. Atau, mungkin ada gen yang sama diekspresikan dalam jaringan ini, tetapi variasi pada fungsi gen dapat terjadi, sehingga menyebabkan pensinyalan protein diferensial. Dengan kata lain, suatu protein dapat berinteraksi dengan mitra pengikat spesifik dalam sel-sel satu jaringan, tetapi jika tidak ada mitra pengikat ini dalam sel-sel jaringan lain dapat mempromosikan pengikatannya ke protein yang sama sekali berbeda, sehingga menghasilkan sinyal hilir yang sangat berbeda. transduksi dalam sel. Sebagai contoh, meskipun gen tertentu dapat diekspresikan di kedua lengan manusia dan sayap burung, ekspresi gen antara spesies berbeda-beda sebagai respons terhadap produk protein. Variasi ini terutama disebabkan oleh mutasi pada urutan kode protein dari gen yang mengubah fungsinya.
Mutasi Genetik dari Waktu Memungkinkan Evolusi Anatomi

Meskipun perubahan epigenetik sangat penting dalam mengendalikan ekspresi gen di seluruh tubuh, perubahan yang lebih jelas terlihat dalam urutan dasar gen seperti gen di kedua lengan dan sayap. Mutasi urutan DNA itu sendiri jelas memiliki implikasi untuk mengubah struktur organisme dari waktu ke waktu. Urutan DNA yang termasuk dalam gen (wilayah intragenik) sangat penting untuk menentukan fungsi produk proteinnya, dengan cara yang sama seperti resep harus ditulis dengan benar untuk mencapai kombinasi bahan yang tepat untuk menghasilkan sepotong roti. Perubahan urutan DNA organisme sepanjang waktu telah memungkinkan adanya variasi dalam kumpulan gen dalam populasi, yang mempromosikan seleksi alami gen yang paling cocok untuk ditularkan kepada keturunan, dan dengan demikian evolusi spesies berdasarkan kemampuan mereka untuk beradaptasi dengan suatu lingkungan tertentu.

Selain itu, mutasi pada daerah gen yang tidak mengkode (wilayah intergenik), seperti promotor atau sekuens pengatur lainnya, dapat secara berbeda memengaruhi ekspresi gen untuk mendorong perbedaan dalam struktur antar spesies. Beberapa gen telah dikonservasi dengan baik di wilayah pengkode protein, tetapi karena perubahan pada daerah pengatur lain dari DNA melayani fungsi pensinyalan yang sama dalam sel, meskipun dalam jaringan yang berbeda. Mutasi di daerah promotor, yang merupakan urutan yang diperlukan untuk pengikatan protein yang disebut faktor transkripsi, serta untuk enzim RNA polimerase yang secara aktif menyalin DNA ke RNA, dapat meningkatkan atau menghambat proses sintesis RNA. Karena RNA diperlukan untuk sintesis protein, jumlah protein tertentu dalam sel dapat diubah pada tingkat yang memengaruhi fungsi seluler dan pada akhirnya, fungsi organ.

Mutasi seperti itu dengan demikian dapat menghasilkan struktur homolog atau analog dalam organisme dari waktu ke waktu karena gen yang sebelumnya telah ada dalam genom tetapi ditekan dapat menjadi diaktifkan untuk mempromosikan fungsi jaringan baru atau struktur analog dengan yang lain. Sebaliknya, daerah promotor gen juga bisa mendapatkan mutasi supresif yang menghambat ekspresi gen itu, yang sebelumnya penting untuk fungsi jaringan. Dengan demikian, mutasi ini akan menciptakan struktur homolog yang mungkin terlihat serupa secara anatomis, tetapi yang sekarang memiliki peran yang sangat berbeda dalam organisme dibandingkan dengan leluhurnya.

Loading...

Struktur Homolog dan Analog Berasal dari Perubahan Molekul

Untuk menyimpulkan, struktur anatomi pada hewan atau tumbuhan sering berbeda fungsinya karena mutasi DNA atau regulasi epigenetik, menghasilkan struktur homolog pada keturunan di masa depan jika perubahan menguntungkan untuk kelangsungan hidup organisme itu. Atau, perubahan ekspresi gen dari dua spesies yang sama sekali tidak berhubungan akhirnya dapat menghasilkan anatomi dan fisiologi yang sangat mirip pada jaringan tertentu. Struktur seperti itu analog, atau homoplastik, karena mereka berasal dari leluhur yang berbeda, tetapi memiliki fungsi yang sangat mirip. Untuk menentukan kedekatan suatu spesies dengan leluhur tertentu, mutasi pada tingkat DNA biasanya dibandingkan antara organisme, di mana mereka yang memiliki sedikit perubahan dalam urutan DNA dianggap lebih dekat. Yang penting, perubahan sekuens DNA ini hanya diturunkan kepada keturunan jika mereka cukup menguntungkan untuk memungkinkan organisme bertahan cukup lama untuk dapat bereproduksi, sebuah konsep yang dikenal sebagai seleksi alam.

Loading...

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *