Artikel ini adalah bagian dari seri bahan bacaan panjang The Conversation Australia bertajuk Zoom Out, di mana penulis dapat menelusuri konsep-konsep kunci dalam sains dan teknologi dalam konteks yang lebih luas dan berkaitan dengan masyarakat dan keseluruhan umat manusia
Jenny Graves–Penerima Prime Minister’s Prize for Science tahun 2017–menjelaskan bagaimana gen-gen kunci yang teraktivasi di awal kehidupan mengubah suatu embrio menjadi laki-laki atau perempuan, sedangkan gen-gen yang teraktivasi nanti mengendalikan bagaimana seks diekspresikan dalam fisiologi dan perilaku.
Terdapat banyak faktor budaya dan sosial yang terlibat dalam pembentukan seorang bayi menjadi laki-laki atau perempuan. Namun secara biologis, seks mulai terbentuk saat Anda hanyalah seonggok kecil sel yang berada di uterus ibu.
Kita mempunyai gambaran umum yang cukup jelas mengenai bagaimana “kelelakian” atau “keperempuanan” berkembang di embrio manusia, dan bagaimana hal tersebut lalu diterjemahkan menjadi kemampuan untuk membuat sel telur atau sperma.
Kita juga berada di awal pemahaman jumlah gen-gen yang berkontribusi terhadap variasi yang muncul dalam perkembangan, perilaku, dan identitas seksual manusia.
Fleksibilitas dini yang ditemukan dalam sistem ini sangat menarik. Hal tersebut mengingatkan saya akan Pushmi-pullyu (“push-me-pull-you”) karya penulis Hugh Lofting, suatu tokoh ikonik di seri cerita Doctor Dolittle yang selalu gelisah mengenai arah yang harus dia ambil.
Read more: Riset buktikan orang kurus belum tentu sehat
Sel germinal dan gonad
Kebanyakan dari sel di badan kita ditakdirkan untuk mati. Tapi ada beberapa sel dalam embrio yang lalu dapat mempertahankan kemapuannya untuk menjadi seorang manusia yang utuh. Sel-sel tersebut–dikenal sebagai “sel germinal primordial"–pada akhirnya menjadi sperma atau sel telur (ovum).
Akan tetapi mereka harus menempuh suatu perjalanan yang panjang. Sekitar tiga minggu setelah pembuahan, 50 sel germinal primordial ditaruh di selaput di luar embrio. Mereka melipatgandakan diri dan berpawai menuju embrio, bergerak langsung melalui usus embrio. Sel-sel tersebut mencapai gonad embrio dalam enam minggu.
Nanti mereka akan menerima sinyal yang mengarahkan mereka untuk menjadi sperma (yang dibuat dalam jumlah miliaran sepanjang kehidupan seorang lelaki) atau menjadi 20.000 ovum yang dimiliki seorang perempuan saat ia lahir.
Ovum dan sperma unik karena mereka masing-masing memiliki setengah dari jumlah kromosom yang dimiliki oleh sel lain. Setiap orang memiliki dua salinan dari gen manusia di setiap sel tubuh, satu salinan dari ibu dan satu salinan dari ayah. Sel germinal harus berubah menjadi satu gen tunggal yang terdiri dari percampuran gen-gen kedua orang tua. Hal ini dilakukan dengan suatu teknik pembelahan sel bernama ”meiosis“ di mana 46 kromosom melipatgandakan diri sekali, namun sel tersebut membelah dua kali.
Semua ini terjadi di organ tubuh gonad: testis di pria dan indung telur di wanita.
Gonad dimulai sebagai punggungan sel yang ada di kedua sisi calon tulang punggung sekitar lima minggu setelah pembuahan. ”Punggungan kelamin“ ini dimulai sama di semua embrio.
Namun untuk embrio yang ditakdirkan untuk menjadi laki-laki, punggungan kelamin menerima sinyal yang disebut ”faktor penentu testis“ pada minggu kesepuluh setelah pembuahan. Sinyal tersebut memulai perkembangan testis dan menekan perkembangan indung telur.
Jika tidak menerima sinyal testis, punggungan kelamin akan menunggu selama beberapa minggu untuk menjadi ovarium.
Lalu faktor-faktor dari testis atau ovarium akan mendorong sel germinal untuk menjadi sperma atau ovum.
Gonad atau kelenjar kelamin tidak hanya membuat sperma atau ovum. Gonad juga menghasilkan hormon yang mempengaruhi seluruh perkembangan embrio. Testis embrio memproduksi testosteron yang mengarahkan perkembangan pria, membentuk penis dan skrotum. Estrogen memiliki dampak yang berlawanan–mendukung perkembangan alat-alat kelamin perempuan, dan mempersiapkan untuk pembentukan payudara di masa depan.
Apa dan di mana sinyal yang mencetus testis?
Kita tahu bahwa sinyal yang memulai perkembangan testis datang dari kromosom seks.
Gen manusia terdiri dari 23 molekul DNA panjang yang kita lihat sebagai kromosom di bawah mikroskop. Semua bayi punya 22 pasang kromosom biasa (satu pasang yang terdiri dari 22 gen dari ibu dan satu pasang lagi dari ayah).
Namun laki-laki dan perempuan memiliki perbedaan pada pasang kromosom ke-23: anak-anak perempuan mempunyai dua salinan kromosom berbentuk sedang bernama X dan anak laki-laki mempunyai satu X tunggal disertai kromosom yang mungil bernama Y. Nama-nama tersebut tidak mempunyai hubungan apa pun dengan bentuk mereka namun justru mencerminkan misteri dalam perbedaan mereka ("X” untuk hal-hal yang tidak diketahui).
Saat meiosis dalam testis, kromosom X dan Y dipisahkan ke dalam sperma-sperma yang berbeda–50% dari sperma yang diproduksi akan mengandung kromosom X dan 50% sisanya akan membawa kromosom Y. Semua ovum memiliki kromosom X tunggal.
So on fertilisation, half the embryos start off with XX, and half with XY sex chromosomes.
Read more: Mengapa peregangan otot penting untuk turunkan berat badan dan olahraga
Kita tahu bahwa Y membawa sinyal testis sebab orang-orang yang hanya memiliki X tunggal adalah perempuan dan orang-orang dengan dua kromosom X dan satu Y adalah laki-laki.
Sehingga sinyalnya harus datang dari suatu gen di kromosom Y. Pada tahun 1990, sinyal tersebut dilacak datang dari ujung atas kromosom Y. Bagian ini ada di pria dan tidak ada di wanita yang hanya memiliki sebagian dari kromosom Y.
Suatu gen bernama SRY berhasil diidentifikasi dari suatu bagian kecil kromosom Y. Gen SRY telah dibuktikan sebagai “faktor penentu testis” melalui analisis yang dilakukan atas beberapa anak perempuan yang memiliki kromosom Y yang tampak normal tapi SRY mutan dan dengan memasukkan gen SRY ke dalam embrio tikus XX yang berkembang menjadi jantan.
Bagaimana cara kerja SRY dan apa yang bisa salah?
Begitu gen SRY diidentifikasi, kita semua berpikir bahwa paling hanya akan ada satu atau dua langkah antara SRY dan aktivasi gen lain yang akan membentuk testis.
Namun ternyata ada suatu jaringan reaksi kompleks yang dikendalikan oleh paling tidak 30 gen. Beberapa mendorong perkembangan testis. Beberapa memajukan perkembangan indung telur. Beberapa melawan pembentukan testis dan yang lain melawan pembentukan ovarium. Memang betul-betul suatu situasi push-me-pull-you di mana setiap gen saling tarik ulur.
Ada juga gen (contohnya DMRT1) yang menjaga agar perjalanan perkembangan gonad terjaga. Jika gen tersebut dimatikan, sel dalam testis akan mulai berperilaku seperti sel telur atau sel telur akan mulai berperilaku seperti testis.
Tidak hanya sampai di sana. Yang luar biasa adalah bahwa satu gen SRY melalui jaringan pengaruh hormonal berdampak pada aktivitas lebih dari 6.500 gen lain (dari total 20.000 gen yang kita miliki) dengan cara yang berbeda di perempuan dan laki-laki.
Sehingga pria dan wanita tidak hanya memiliki gen yang berbeda namun punya tingkat aktivitas yang berbeda juga.
Read more: Jika lutut sakit, tetaplah berolahraga. Mengapa?
Suatu mutasi pada satu dari 30 gen yang terlibat dalam jaringan rumit reaksi pembedaan gonad dapat berujung pada pembalikan seks (perempuan XY atau pria XX) atau diferensiasi gonad yang tidak sempurna. Contohnya, beberapa wanita memiliki kromosom Y dan gen SRY yang sempurna, tapi kekurangan protein yang seharusnya menerima sinyal dari hormon laki-laki.
Dan beberapa perempuan XY tidak memiliki bagian dari kromosom 4 yang mengandung gen DMRT1: Anda membutuhkan dua salinan dari gen tersebut untuk menjadi laki-laki walaupun Anda memiliki gen SRY.
Gen lain yang mengendalikan ciri-ciri seks
Ada ratusan gen yang dibutuhkan untuk membuat sperma. Beberapa terletak di kromosom Y dekat dengan gen SRY, tapi ada juga yang di X atau tersebar di seluruh genom manusia (namun hanya aktif di pria). Hal tersebut bisa saja berlaku dalam pembuatan ovum.
Terdapat banyak gen lain yang juga terlibat dalam diferensiasi seksual seperti untuk pembuatan organ penis dan payudara.
Beberapa varian gen juga terlibat dalam pemilihan pasangan seksual. Kira-kira terdapat ratusan gen yang dijuluki “gen gay” yang telah saya simpulkan sebagai gen “pencinta pria”, dan mungkin saja terdapat ratusan gen “pencinta wanita.” Varian gen tersebut cukup umum karena dapat diekspresikan sebagai wanita yang mencintai pria dan pria yang mencintai wanita, ditambah mereka cenderung kawin dini dan memiliki lebih banyak anak.
Read more: Dampak olahraga terhadap kinerja otak
Saya kira hal yang sama juga benar dalam gen yang memengaruhi identitas gender. Varian gen yang mendorong identitas pria yang kuat tidak selalu harus terikat pada kromosom Y, dan gen yang mempromosikan identitas perempuan dapat saja dipasangkan dengan kromosom Y. Identitas transgender bisa jadi umum sebab varian gen tersebut akan diutamakan dalam jenis kelamin yang lain seperti “gen gay"–perempuan dengan identitas keperempuanan yang kuat dan pria dengan identitas kelelakian yang kuat mungkin akan kawin dengan lebih antusias dan memiliki lebih banyak keturunan.
Betul-betul luar biasa bahwa sesuatu yang begitu mendasar dan kritis untuk keberlangsungan spesies seperti seks dikendalikan oleh suatu jaringan variabel gen yang rumit.
Kita harus berterima kasih kepada evolusi yang memberikan kita kompleksitas tersebut, dan belajar untuk menghargai berbagai variasi fantastis yang telah diberikan oleh alam.
Artikel ini diterjemahkan dari bahasa Inggris oleh Rizkina Aliya