Sejarah Identifikasi dan Klasifikasi Molekuler Berbasis Sekuensing rDNA

Pendahuluan: Awal Mula Metode Molekular Sebagai Alat Klasifikasi Modern

Perkembangan metode Biologi Molekuler sebagai alat identifikasi dan klasifikasi organisme saat ini dimulai dari rasa ingin tahu Carl Woese akan metode klasifikasi makhluk hidup. Karena sistem klasifikasi makhluk hidup yang berlaku saat itu dianggapnya tidak objektif dalam menentukan kelompok organisme.
Misalnya begini,
Suatu saat Anda jalan-jalan ke sawah dan iseng ingin mengklasifikasikan tumbuhan yang Anda temui, misalnya padi, jagung, mangga dan durian,
Anda akan dengan mudah mengelompokkan tanaman padi dan jagung dalam kelompok monokotil (Liliopsida) berdasarkan jumlah kotiledonya yang hanya satu,
dan dapat menyimpulkan bahwa mangga lebih jauh kekerabatannya dibanding kedua anggota monokotil tersebut karena memiliki dua kotiledon. Maka Anda akan mengelompokkan mangga dengan durian pada dikotil (Magnoliopsida).
Benar, Jumlah keping biji akan berguna dalam sistem klasifikasi tumbuhan berbiji, khususnya Angiospermae. Tapi jika Anda menemukan jenis tumbuhan lain, misalnya pakis, maka jumlah keping biji tersebut tidak berlaku lagi dan tidak efektif dalam mengelompokkan tumbuhan.
Karena tumbuhan paku (Pteridophyta) tidak memiliki biji.
Nah, dengan bekal komparasi morfologi, bisakah Anda mengelompokkan dan menentukan kekerabatan antara panda raksasa dan jamur?

Bisakah Anda menentukan kekerabatan Jamur dan Panda berdasarkan fisik mereka? (Sumber gambar: https://www.sciencenews.org/)

Benar, identifikasi dan pengelompokan berdasarkan kenampakan fisik (morfologi) tidak mampu menjawab pertanyaan yang lebih universal, dan cenderung subjektif dalam menentukan kelompok saat Anda mengklasifikasikan organisme, apalagi mencari jejak kekerabatan.
Berdasarkan latar belakang tersebut Woese selanjutnya merumuskan bahwa untuk mengelompokkan dan menentukan kekerabatan suatu metode harus memiliki syarat sebagai berikut:

• Sifat atau struktur yang dimiliki oleh seluruh makhluk hidup
• Memiliki fungsi yang identik tak peduli apapun organismenya
• Dapat dibandingkan secara objektif dan tidak menimbulkan bias
• Dapat menelusuri kekerabatan evolusioner, hingga dapat digunakan sebagai kronometer

RNA Ribosom (rRNA) Sebagai Tolak Ukur Kekerabatan dan Klasifikasi Makhluk Hidup Modern

Struktur Ribosom dan Komponen Penyusunnya

Struktur dan komponen penyusun ribosom pada organisme prokariotik dan eukariotik

Kekerabatan yang dikonstruksi berdasarkan metode molekuler inilah yang menyatukan seluruh organisme dalam pohon kehidupan. Pohon kehidupan ini mengelompokkan makhluk hidup menjadi tiga domain yakni:

• Bacteria
• Archaea
• Eucarya

Pengelompokan kekerabatan berdasarkan hubungan evolusioner yang didapat dari analisis molekuler (sekuensing rDNA) ini disebut kekerabatan filogenetik. Sedangkan pohon kehidupan diatas disebut pohon filogenetik.

Klasifikasi dan Identifikasi Organisme Berdasarkan Sekuens rDNA

Pada organisme prokariotik juga mitokondria dan kloroplas, terdapat tiga jenis rRNA yakni 5S, 16S dan 23S. Diantara tiga jenis rRNA tersebut, 16S rRNA-lah yang dinilai memiliki efisiensi terbaik dalam menentukan kekerabatan dengan metode molekuler.
Begini alasannya,
16S rRNA (terdiri dari 1.5 kb, kilo base) memiliki ukuran lebih besar dibanding 5S rRNA (121 kb) hingga banyak informasi yang bisa dikaji dari molekul tersebut, namun lebih kecil dari molekul 23S rRNA hingga analisis dapat dilakukan lebih cepat serta membutuhkan biaya yang lebih kecil.
Pada periode tahun 1970, kelompok peneliti yang dipimpin oleh Woese telah berhasil mensekuensing 600 16S rRNA dari berbagai organisme untuk mengkonstruksi kekerabatan makhluk hidup. Akhirnya kita mengenal pohon kehidupan seperti digambar ini:

Sistem tiga kingdom Woese

Hasil penelitian Woese tersebut banyak memberikan terobosan dan pembenahan konsep baru pada dunia biologi. Terutama pada kelompok Archaea yang pada klasifikasi Whittaker dikelompokkan dalam satu kingdom, yakni Monera, ternyata memiliki kekerabatan lebih dekat dengan Domain Eukarya, termasuk Kita, Manusia.
Jadi, dengan bantuan sistem klasifikasi Woese dengan menggunakan metode sekuensing 16S dan 18S rRNA ini, Anda dapat menjawab pertanyaan diawal artikel ini:

Bisakah Anda menentukan kekerabatan Jamur dan Panda berdasarkan fisik mereka? (Sumber gambar: https://www.sciencenews.org/)