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 (