Pola penurunan Mendelian merupakan suatu prinsip utama mengenai penurunan karakteristik sifat dari parental ke anakan yang dikemukakan oleh Gregor Mendel. Penurunan ini mengikuti Hukum 1 dan Hukum 2 Mendel:

1. Hukum 1 Mendel (Hukum Segregasi) mengemukakan bahwa pada saat pembentukan gamet terjadi pemisahan alel secara bebas, sehingga setiap gamet yang akan terbentuk akan menerima salah satu dari alel yang terpisah tadi. Dasar pemikiran (bukti) dari hukum ini adalah bahwa pada saat peristiwa meiosis, terjadi pemisahan kromosom paternal dan maternal sehingga alel-alel dengan karakteristik tertentu didistribusikan kepada dua gemet yang berbeda.

2. Adapun Hukum 2 Mendel (Hukum Asortasi) yang merupakan kelanjutan dari Hukum Segregasi mengemukakan bahwa pada saat pembentuan gamet akan terjadi pemasangan alel secara bebas dari kedua parental.

Dalam hal ini, dikenal istilah genotip, fenotip, dominan dan resesif.

1. Genotip adalah alel yang terdapat pada satu atau lebih lokus spesifik.

2. Fenotip adalah sifat fisik, biokimiawi, dan fisiologis yang terdapat dalam diri seseorang sebagaimana ditentukan baik secara genetik maupun lingkungan. Dengan kata lain fenotip adalah manifestasi genotip yang dapat dilihat pada tingkat makroskopis.

3. Dominan adalah sifat yang mempunyai pengaruh yang bersifat mengendalikan

4. Resesif adalah sifat yang tidak dapat menampilkan dirinya kecuali alel yang bertanggung jawab membawa kedua anggota pasangan kromosom yang homolog

Sebagai contoh aplikasinya, pada persilangan dua individu dengan satu sifat beda Aa x Aa (A dominan, a resesif), maka didapat keturunan dengan menggunakan diagram sebagai berikut:

Maka didapatkan keturunan dengan perbandingan fenotip 3:1. Apabila jumlah sifat beda diperbanyak, maka akan didapatkan variasi keturunan yang lebih banyak. Misalnya pada dua sifat beda diperoleh perbandingan fenotip anakan 9:3:3:1, atau tiga sifat beda 27:9:9:9:3:3:3:1, dst.

Pola penurunan non-Mendelian adalah suatu pernyataan umum yang merujuk kepada pola penurunan sifat di mana sifat-sifat yang diwariskan tidak mengikuti aturan Mendel (pola penurunan Mendelian). Pola-pola penurunan non-Mendelian yang diketahui sampai saat ini adalah:

1. Penurunan sifat ekstranukleus (Extranuclear inheritance). Penurunan ini meliputi penurunan DNA yang terdapat di klorofil dan mitokondria (keduanya berada di luar nukleus). Tahun 1908, Carl Correns menemukan bahwa warna daun pada Mirabilis jalapa diturunkan secara maternal. Ruth Sager kemudian mengidentifikasi bahwa DNA klorofil yang bertanggung jawab atas penurunan ini. Mary dan Hershel Mitchell juga menemukan sifat tertentu pada kapang Neurospora crassa yang dibawa secara maternal oleh DNA mitokondria.

2. Konversi gen. Konversi gen merupakan suatu proses perbaikan dalam rekombinasi DNA, di mana sepotong sekuens DNA ditransferkan dari satu heliks ke heliks lain sehingga mengubah keseluruhan DNA heliks tersebut.

3. Infectious heredity. Infectious heredity merupakan pola penurunan yang didasari atas infeksi partikel-partikel infeksius seperti virus dan bersifat melekat di sitoplasma sehingga mengubah fenotip individu dan dapat ditransmisikan hingga ke tahap progenik.

4. Kesalahan pengulangan trinukleotida, yaitu kesalahan yang terjadi akibat pengulangan tandem mikrosatelit yang terdiri atas trinukleotida dan dapat mempengaruhi bacaan asam amino. Contoh penyakit yang disebabkan oleh kesalahan pengulangan trinukleotida adalah penyakit Huntington dan sindrom fragile-X.

5. Genomic imprinting. Genomic imprinting merupakan suatu keadaan di mana sebelum gen diwariskan kepada anakan, terlebih dahulu gen tersebut ditandai sehingga mengubah bacaan fenotip gen tersebut.

6. Mosaikisme. Mosaikisme merupakan suatu keadaan di mana pada tubuh seseorang terdapat sel yang memiliki perbedaan genetik dari sel-sel tubuh lainnya. Hal ini dapat disebabkan karena mutasi yang terjadi hanya di jaringan tertentu. Apabila mutasi terjadi pada sel-sel gamet, maka mutasi akan diturunkan.

Penurunan non-Mendelian maternal mengacu pada konsep penurunan suatu sifat tertentu melalui garis keturunan ibu. Hingga sampai saat ini diketahui penyebab dari hal tersebut adalah DNA mitokondria dan DNA klorofil. Teori tertentu menyebutkan bahwa mitokondria dan klorofil adalah organisme mikroskopis purba yang menginvasi sel eukariotik dan tinggal di dalamnya. Hal ini didasarkan pada pemikiran bahwa mitokondria dan klorofil memiliki DNA sendiri, selain itu mitokondria memiliki kemampuan untuk menghasilkan energi.

Khusus pada organel mitokondria, pola pewarisannya secara maternal disebabkan oleh peristiwa pembuahan sel telur oleh sel sperma, di mana hanya kepala dari sel sperma yang sanggup memasuki sel telur sehingga mitokondria sperma yang melekat di ekor sperma menjadi ikut terlepas bersamaan dengan ekor sperma itu sendiri. Akibatnya satu-satunya sumber mitokondria untuk zigot yang kemudian terbentuk hanya sel telur. Itu sebabnya mitokondria yang terdapat pada makhluk hidup saat ini berasal dari mitokondria sel telur, dengan demikian DNA mitokondria yang terdapat pada sel makhluk hidup saat ini berasal dari DNA mitokondria maternal. Sehingga mutasi yang terjadi pada DNA mitokondria diwariskan secara maternal.

Mutasi pada DNA mitokondria dapat menyebabkan berbagai macam penyakit, seperti Leber’s hereditary optic neuropathy (gangguan saraf neuropatik herediter Leber), kemerosotan fungsi jantung, penyakit muskular, ketulian, miopatik mitokondrial, sindrom Leigh, neuropathy/ataxia/retinitis pigmentosa/ptosis (NARP), myoneurogenic gastrointestinal encephalopathy (MNGIE), dan lain-lain.

LHON merupakan suatu kelainan yang diturunkan secara mitokondrial (mitochondrial inherited) yang mana terjadi degenerasi sel ganglion retinal dan akson-aksonnya sehingga berujung kepada kebutaan akut/subakut. Penyakit ini disebabkan oleh mutasi DNA mitokondria pada posisi nukleotida 11778 G menjadi A (subunit gen ND4), 3460 G menjadi A (subunit gen ND1), dan 14484 T menjadi C (subunit gen ND6) pada kompleks I rantai fosforilasi oksidatif mitokondria. Gen-gen yang terdapat pada subunit tersebut mengkodekan NADH dehidrogenase yang berfungsi pada proses fosforilasi oksidatif, di mana pada proses ini oksigen dan karbohidrat diproses menjadi energi, sehingga gangguan apapun yang terjadi dalam pengkodean dapat mengganggu proses yang kompleks tersebut. Namun sampai saat ini masih belum diketahui bagaimana gangguan ini dapat menyebabkan kematian sel-sel saraf optik dan berujung kepada penyakit LHON. 

Karena mutasi terjadi di mtDNA, maka penyakit ini diturunkan secara maternal. Kebanyakan penderita berusia belasan hingga tiga puluh tahun. Namun dilaporkan ada juga penderita yang pada saat ditemukan penyakit LHON berusia delapan hingga enam puluh tahun. Permulaan dari penyakit LHON adalah kehilangan pandangan di salah satu mata pada usia dewasa muda, disusul dengan kehilangan pandangan mata berikutnya. Hal ini dapat berkembang menjadi atropi optik dan terdapat permukaan basah (edematous) pada stage akut, diikuti dengan mikroangiopatik.

Epidemiologi penyebaran mutasi salah satu dari tiga mtDNA di atas adalah sekitar 1:30.000 sampai 1:50.000 di Eropa, 70% orang Eropa dan 90% orang Asia penderita LHON mengalami mutasi pada mtDNA G1177A. Meskipun demikian, tidak semua orang yang mengalami mutasi mtDNA mengalami LHON; hanya 50% pria dan 15% wanita yang mengalami mutasi pada mtDNA menderita penyakit LHON. Hal ini disebabkan oleh perbedaan penetrasi penyakit, beratnya penyakit, faktor lingkungan, serta peluang tubuh untuk menghambat (melawan) penyakit tersebut.

Daftar Pustaka

[2]Saunders. Kamus saku kedokteran Dorland. 25^th ed. Jakarta: EGC; 1998.

[3] Wikipedia the free encyclopaedia.Non- Mendelian inheritance [Online]. 2009 Feb 23 [cited 2009 March 31]; Available from: URL: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Non-Mendelian_inheritance

[4] University of California-Irvine. Mitochondrial DNA mutations can cause degenerative heart and muscle disease. [Online]. 2008 Feb 14 [cited 2009 March 31]; Available from: URL:http:// www.physorg.com/news122221913.html

[5] Guan MX, Enriquez JA, Fischel-Ghodsian N, Puranam RS, Lin CP, Maw MA, et al. The deafness-associated mitochondrial DNA mutation at position 7445, which affects tRNASer(UCN) precursor processing, has long-range effects on NADH dehydrogenase subunit ND6 gene expression [Online]. Mol Cell Biol 1998 Oct; 18(10):5868-79.

[6] Wallace DC, Singh G, Lott Mt, Hodge JA, Schurr TG, Lezza AMS et al. Mitochondrial DNA mutation associated with Leber’s hereditary optic neuropathy. Science 1988;242:1427.

[7] Wikipedia the free encyclopaedia. Leber’s hereditary optic neuropathy [Online]. 2009 March 24 [cited 2009 March 31]; Available from: URL: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Leber’s_hereditary_optic_neuropathy

[8] Yen MY, Yen TC, Pang CY, Liu JH, Wei YH. Mitochondrial DNA mutation in Leber’s hereditary optic neuropathy. Investigate Ophthalmology & Visual Science 1992 July;33:2561-6.

[9]Hudson G, Carelli V, Horvath R, Zeviani M, Smeets HJ, Chinnery PF. X-Inactivation patterns in females harboring mtDNA mutations that cause Leber hereditary optic neuropathy. Mol. Vis. 2007;13:2339-43.

[10]Hudson G, Carelli V, Spruitj L, et al. Clinical expression of Leber’s hereditary optic neuropathy. Am. J. Hum. Genet. 2007 August;81(2):228-33.