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