Post on 07-Jul-2015
description
1
Chromosomes and Evolution
Setiap organisme memiliki jumlahkromosom yang berbeda
2
Perbedaan Genom
Size3
Setiap organisme memiliki set kromosom
yang berbeda
Mouse Maize
Human 4
Karyotype organisme yang berhubungan dekatmemiliki banyak kesamaan
5
Variasi kromosom terbentuk selama proses evolusi
Perbedaan besar terlihat dalam perubahan yang terjadi pada individu yang berkerabat dekat
Hal ini menunjukkan tidak adanya perubahan spesifik pada proses evolusi
Walaupun pada beberapa jenis, perubahan kromosom cenderung meningkatkan spesiasi
6
Muncul Pertanyaan
Apakah ada batas maximun dan
minimun dari jumlah kromosom yang
ada pada suatu organisme?
Apakah ada batasan ukuran atau
morfologi kromosom individu?
7
Constraints on Chromosomes Size,
Shape, and Number
Jumlah kromosom per sel sekitar 1-
600 pasang
Terkecil pada seekor semut dan
nematoda Parascaris univalens yang
memiliki 1 pasang kromosom
Terbesar pada fern yaitu lebih dari 630
pasang kromosom
8
Smallest number of chromosomes known in a eukaryote:1 pair (2 total per somatic cell)
Myrmecia pilosula
9
Largest number of chromosomes known in a eukaryote:
630 pairs (1260 total per somatic cell)
Ophioglossum reticulatum, a fern
10
11
AA
aa
bb
BB
12
AA
aab
bB
B
13
Hal-hal tersebut menunjukkan fakta
bahwa bentuk dan ukuran kromosom
sangat penting dalam menganalisis
proses evolusinya.
14
Type of Chromosome
Change
During Evolution
15
a. Methods of Studiying
Chromosome
Homology Between Species Identifikasi Homologous
segmen kromosom dari organisme
yang berbeda memiliki komposisi
yang berbeda
Untuk mempelajari perubahan
kromosom dan kromosom yang
berkaitan
Teknik pita untuk mengamati
kromosom dan mengamati bentuk
patahan baik fusi maupun fisi
kromosom.16
17
b. Spesiasi With Little or No Chromosome
Change
Spesiasi tidak harus disertai denganperubahan kromosom secara besar-besaran
Banyak kesamaan yang tinggi padakromosom antar spesies
Empat spesies burung camar telahdilaporkan tidak dapat dibedakan secarakaryotipe
67 spesies Drosophila di Hawaii, dapatdibagi kedalam 18 kelompokhomosequential dengan pola pita yangsama pada kromosom polytenenya.
(Carson, 1981)18
Banyak kariotipe yang dipertahankan
Kromosom individu yang tetap selama
divergensi dari spesies.
19
c. Chromosome
Rearrangements Kariotipe umumnya berbeda antar
organisme
Bahkan yang berkerabat dekat pun
memiliki banyak perbedaan
dikarenakan kromosom
rearrangement
Semua tipe rearrangement dapat
terjadi pada evolusi.
20
Mouse chromosomes (1-19 and X) coloured according to homology with human chromosomes (1-22 and X). In the about 2 x 80 million years that separate humans and mice, many chromosomal rearrangements have occurred.
Genome evolution –chromosomal rearrangements
21
Summary and interpretation of the hybridization of tree shrew chromosome 6- (green),
7- (red), 24- (blue), and 28- (yellow) specific paints on ring-tailed cat, pig, tree shrew,
prosimians (lemur), Old World monkey (macaque), Bornean orangutan, African great...
Müller S et al. PNAS 2000;97:206-211
©2000 by National Academy of Sciences 22
Comparisons Between the DNAs of Related
Organisms Distinguish Conserved and Nonconserved
Regions of DNA Sequence
Translokasi Kromosom pada Rat dapat berdistribusi
lebih pada beberapa kromosom pada
manusia
Figure ©2002 by Griffiths et al.; all text material ©2009 by Steven M.
Carr24
Duplikasi
25
Tandem
fusi
26
Fusi terjadi pada kromosom pada kijang india dengan kromosom
Karyotipe Manusia
Terlihat kesamaan antara kromosom dari
Human dan non-Human.
The non-human species
is the CHIMPANZEE
Apa yang berbeda dari
kromosom kedua individu ini
34
Bagian yang hilangBagian yang bertambah
pada simpanse
Mungkin, kromosom ekstra
Berasal dari kromosom nomor 2
Ternyata belum terlihat sama
Bagaimana jika kromosom ekstra
dari chimp DIBALIK
Ternyata sangat cocok
Hipotesis yang dapat menjelaskan:
1. Satu kromosom patah menjadi dua
kromosom; atau
2. Dua kromosom berfusi menjadi satu
kromosom
Head
Telomere
Centromere
Tail
Telomere
Semua kromosom memiliki ujung
spesial yang disebut dengan
Telomer
Telomer memiliki sekuen DNA yang
spesial
ttagggttagggttagggttagggttagggttaggg…
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
aatcccaatcccaatcccaatcccaatcccaatccc…
40
RESULTS: Can you see the telomeres?
108061 agcacagacc tgggggtcac cgtaaaggtg gagcagcatt cccctaagca cagaggttgg
108121 ggccactgcc tggctttgtg acaactcggg gcgcatcaac ggtgaataaa atctttcccg
108181 gttgcagccg tgaataatca aggttagaga ccagttagag cggttcagtg cggaaaacgg
108241 gaaagaaaaa gcccctctga atcctgggca gcgagattct cccaaagcaa ggcgaggggc
108301 tgcattgcag ggtgagggtg agggttaggg tttgggttgg gtttggggtt ggggttgggg
108361 taggggtggg gttggggttg gggttggggt taggggtagg ggtaggggta ggggtagggt
108421 cagggtcagg gtcagggtta gggttttagg gttaggattt tagggttagg gtaagggtta
108481 agggttgggg ttggggttag ggttaggggt tagggttggg gttggggttg gggttggggt
108541 tggggttggg gttagggtta gctaaaccta accctaaccc ctaaccccaa ccccaacccc
108601 aaccctaccc ctacccctac ccctaacccc aacccccacc cttaaccctt aacccttacc
108661 ctaaccctaa cccaaaccct aaccctaccc taaccctaac ccaaccctaa ccctaaccct
108721 accctaaccc taacacccta aaaccgtgac cctgaccttg accctgaccc ttaaccctta
108781 accctaacca taaccctaaa ccctaaccct aaaccctaac cctaaaccct aaccctaaca
108841 ctaccctacc ctaaccccaa cccctaaccc ctaaccctaa ccctacccct aaccccaacc
108901 ccagccccaa cccttaccct aaccctaccc taacccttaa ccctaacccc taaccctaac
108961 ccctaaccct aaccctaccc caaccccaaa cccaacccta acccaaccct aacccctaac
109021 cctaacccct accctaaccc ctagccctag ccctagccct aaccctaacc ctcgccctaa
109081 ccctcaccct aaccctcacc ctcaccctaa cccaacgtct gtgctgagaa gaatgctgct
109141 ccgcctttaa ggtgcccccc aggtctgtgc tgaacagaac gcagctccgc cgtcgcagtg
109201 ccctcagccc gcccgcccgg gtctgacctg agaagaactc tgctccgcct tcgcaatagc
109261 cccgaagtct gtgcagagga gaacgcagct ccgccctcgc gatgctctcc ggctgtgtgc
109321 taaagagaac gcaactccgc cctcgcaaag gcggcgcgcc ggcggaggcg cggagaggcg
41
108061 agcacagacc tgggggtcac cgtaaaggtg gagcagcatt cccctaagca cagaggttgg
108121 ggccactgcc tggctttgtg acaactcggg gcgcatcaac ggtgaataaa atctttcccg
108181 gttgcagccg tgaataatca aggttagaga ccagttagag cggttcagtg cggaaaacgg
108241 gaaagaaaaa gcccctctga atcctgggca gcgagattct cccaaagcaa ggcgaggggc
108301 tgcattgcag ggtgagggtg agggttaggg tttgggttgg gtttggggtt ggggttgggg
108361 taggggtggg gttggggttg gggttggggt taggggtagg ggtaggggta ggggtagggt
108421 cagggtcagg gtcagggtta gggttttagg gttaggattt tagggttagg gtaagggtta
108481 agggttgggg ttggggttag ggttaggggt tagggttggg gttggggttg gggttggggt
108541 tggggttggg gttagggtta gctaaaccta accctaaccc ctaaccccaa ccccaacccc
108601 aaccctaccc ctacccctac ccctaacccc aacccccacc cttaaccctt aacccttacc
108661 ctaaccctaa cccaaaccct aaccctaccc taaccctaac ccaaccctaa ccctaaccct
108721 accctaaccc taacacccta aaaccgtgac cctgaccttg accctgaccc ttaaccctta
108781 accctaacca taaccctaaa ccctaaccct aaaccctaac cctaaaccct aaccctaaca
108841 ctaccctacc ctaaccccaa cccctaaccc ctaaccctaa ccctacccct aaccccaacc
108901 ccagccccaa cccttaccct aaccctaccc taacccttaa ccctaacccc taaccctaac
108961 ccctaaccct aaccctaccc caaccccaaa cccaacccta acccaaccct aacccctaac
109021 cctaacccct accctaaccc ctagccctag ccctagccct aaccctaacc ctcgccctaa
109081 ccctcaccct aaccctcacc ctcaccctaa cccaacgtct gtgctgagaa gaatgctgct
109141 ccgcctttaa ggtgcccccc aggtctgtgc tgaacagaac gcagctccgc cgtcgcagtg
109201 ccctcagccc gcccgcccgg gtctgacctg agaagaactc tgctccgcct tcgcaatagc
109261 cccgaagtct gtgcagagga gaacgcagct ccgccctcgc gatgctctcc ggctgtgtgc
109321 taaagagaac gcaactccgc cctcgcaaag gcggcgcgcc ggcggaggcg cggagaggcg
Head
Telomere
of “extra”
chrom. 2a
Head
Telomere
of “short”
chrom. 2b
FUSION POINT !
4248 chromosomes
48 chromosomes 46 chromosomes
fusion
fusion
24 chromosomes: “ape” haploid number 23 chromosomes: “human” haploid number
Adult with 48 chromosomes
4748
48
47
24
24
24 23
48
48 47
47
1st Order
Inbreeding
47
47
24 23
24
23
47
48 47
46
46
1st Order
Inbreeding
46
23 23
23
23
46
46 46
46
46464646 46464646
46464646 46464646
46464646 46464646
46464646 46
46
46464646 46
46
46464646 46
464646464646
46464646 46
464646464646 46464646
4748
48 47 47 48
47 4747 4746 46
46 4646 4646 46
48 48
48
D. Widespread Gain or Loss of
DNA
Genom organisme yang berhubungandekat secara substansial berbeda dalamhal jumlah DNA yang dikandungnya
Salamander Genus Plethodon, samadalam karyotipe tetapi berbedakandungan DNA
Diantara Bovidae, sapi 10% lebihbanyak, dari pada domba dan kambing,tetapi memiliki pola pita kromosom yangsama
Genom sereal (beras, gandum, jagung,dll), memiliki banyak urutan gen yangsama, namun genom gandung 40 kalilebih besar dibandingkan dengan padi
E. Poliploidisasi
50
F. Hybridization
Spesiasi dapat terjadi meski tanpaperubahan yang berarti misalnya murnikarena genetik atau faktor perilaku yangmenyebabkan hambatan reproduksi antarspesies.
Perubahan kromosom dapat menyebabkanhambatan reproduksi ketika terjadi masalahpada meiosis pada heterozigot yangmenyebabkan penurunan fertilitas.
Deferensiasi kromosom yang terjadi antarspesies dapat menghambatreproduksi, meskipun hal ini tergantung padasifat dari perubahan kromosom.
Perubahan Kromosom dan
Spesiasi
Ukuran total genom memiliki berbagai
pengaruh pada sel dan organisme,
termasuk pengaruh gen individu secara
independen.
Fenotipik banyak berhubungan dengan
jumlah DNA inti dalam organisme,
khususnya di tanaman, hubungan ini
dapat dikaitkan dengan hubungan antara
konten DNA inti, ukuran sel dan waktu
siklus sel.
Nucleotypic Effect
Tanaman dan hewan yang menempati
habitat di kutub atau pegunungan Alphine
memiliki genome kecil, karena siklus selnya
singkat, tumbuh dengan cepat dan musim
tanam yang pendek.
Genom besar menghasilkan sel lebih besar,
ukuran tubuh besar dan pertumbuhan
lambat.
Pada Zea mays, varietas berbeda dapat
dibiakkan lebih lanjut lagi membutuhkan
pertumbuhan yang lebih cepat pada musim
tanam yang singkat .
Sebagai hasilnya adalah ukuran genom
berkurang karena kehilangan
Beberapa tipe penataan ulang kromosom sepertiinversi dan translokasi Robertsonian tidakmenimbulkan masalah tertentu dalam sel somatik,tapi dapat menyulitkan proses berpasangan padasaat meiosis.
Terjadinya penataan ulang sepertipholymorphisms dalam populasi alami tidaksemua menyebabkan individu steril atau kematianakan tetapi, ada yang dapat bertahan hidup danmembentuk spesies baru.
Meskipun heterokromatin jelas memiliki efek padapasangan meiosis dan crossing over, namun tidakada konsistensi, sehingga tidak dapat dijadikanacuan.
Perubahan Kromosom seiring
dengan Evolusi