Frederick Griffith menemukan tentang peritiwa transformasi dengan

menggunakan Streptococcus pneuminuae. Streptococcus pneuminuae merupakan

organism hidup dengan variasi genetik atau variasi fenotip. Ada dua fenotip yang pada

percobaan transformasi Griffith ini, yaitu:

1. Memiliki atau tidak memiliki kapsula polisakarida yang menyelubungi sel bakteri

2. Tipe kapsul yang merupakan komposisi molekuler tertentu dari kapsul polisakarida.

Pada eksperimen ini, Griffith menggunakan dua jenis yang dibedakan dengan

sifat dari koloninya ketika ditumbuhkan pada medium. Satu jenis bakteri merupakan

tipe virulen normal yang mematikan terhadap hewan-hewan percobaan di laboatorium.

Sel dari jenis ini diselubungi dengan sebuah kapsul polisakarida, memberi penampakan

halus (smooth) pada koloni; oleh sebab itu, jenis ini diidentifikasi sebagai S. Jenis

bakteri Griffith lainnya adalah bakteri mutan tipe non-virulen yang tumbuh didalam

tubuh tikus namun tidak menyebabkan kematian. Pada bakteri jenis ini, tidak dijumpai

lapisan polisakarida, sehingga menyebabkan penampakan kasar (rough) pada koloni

bakteri, jenis ini disebut R (lihat Gambar 1).

Ada beberapa tipe kapsul yang menyelaputi sel bakteri berdasarkan tipe

antigennya, yaitu jenis I, II, III, dan IV. Perbedaan tipe kapusla dapat diidentifikasi

secara imunologi. Misalnya jika sel tipe II diinjeksikan ke dalam sidarah kelinci, maka

sistem imun kelinci akan memproduksi antibodi yang spesifik dengan sel tipe II.

Percobaan Griffith menggunakan jenis III (S) yang merupakan virulen hidup,

jenis II (R) yang merupakan non-virulen hidup, dan jenis S yang telah dimatikan dengan

pemanasan. Percobaan Griffith terdiri dari 4 kelompok, yaitu:

1. Menginjekasikan jenis S hidup ke dalam tubuh tikus

Tikus yang diinjeksi oleh jenis S mengalami kematian.

2. Menginjeksikan jenis IIIS yang telah dimatikan ke dalam tubuh tikus

Injeksi dengan jenis S yang telah dimatikan tersebut tidak mengakibatkan kematian

pada tikus.

3. Menginjekasikan jenis R hidup kedalam tubuh tikus

Tikus yang diinjeksi dengan jenis R tidak mengalami kematian.

4. Menginjekasikan jenis R hidup dan jenis S yang telah dimatikan ke dalam tubuh

tikus.

Jenis R dan jenis S yang telah mati diinjeksikan ke dalam tubuh tikus

mengakibatkan kematian beberapa tikus. Setelah dilakukan analisis pada darah tikus

yang mati tersebut didapatkan bakteri yang ditemukan adalah bakteri yang identik

dengan jenis S yang telah dimatikan dalam pemanasan.

Gambar 1. Percobaan Griffith Menggunakan Streptococcus pneuminuae

Keberadaan sel S yang telah mati (karena dipanaskan) mentransfrom sel hidup

menjadi sel S. (a) Tikus mati setelah disuntik sel bakteri S (b) Tikus tetap hidup setelah

disuntik dengan bakteri R. (c) Tikus tetap hidup setelah disuntik dengan sel mati jenis S.

(d) Tikus mati setelah disuntik dengan campuran sel mati jenis s dan sel hidup jenis R.

Bakteri mati jenis S akan mentransformasi bakteri jenis R menjadi virulen.

Pathogen dari Streptococcus pneumoniae diperoleh atau diakibatkan karena

kapsul polisakarida dari jenis tipe S. Hasil ini sangat penting karena sel tipe R yang

tidak berkapsula dapat mengalami mutasi menjadi sel tipe S yang berkapsula. Akan

tetapi ketika mutasi yang terjadi pada sel tipe R, maka sel yang dihasilkan adalah tipe S

bukan R. Dengan demikian transformasi dari sel non-virulen tipe R menjadi sel tipe S

tidak dapat dikatakan sebagai peritiwa mutasi, melainkan beberapa komponen virulen

dari sel tipe S mengubah sel tipe R menjadi sel tipe S.

Berdasarkan percobaan dan penjelasan tersebut dapat dikatakan bahwa bakteri

jenis S yang telah dimatikan memiliki peran dalam mengkonversi bakteri non-virulen R

menajdai S. Peristiwa konversi tersebut disebut dengan transformasi, dimana terdapat

beberapa bahan komponen kapsula polisakarida atau beberapa senyawa yang

dibutuhkan untuk sintesis kapsula yang menjadi bahan utama untuk terjadinya

transformasi meskipun kapsula itu sendiri tidak dapat menyebabkan pneumonia. Bahan

atau komponen kapsula polisakarida yang ditransformasi ke sel R menimbulkan reaksi

enzimatis yang berakhir dengan sintesis kapsula polisakarida tipe S sehingga menjadi

bersifat virulen.

Langkah selanjutnya adalah membedakan komponen kimia mana dari sel donor

yang mati tersebut yang menyebabkan transformasi ini. Substansi ini telah merubah

genotip dari sel resipien dan kemungkinan menjadi calon/ kandidat dari materi

hereditas. Permasalahan ini dipecahkan melalui eksperimen yang dilakukan oleh

Oswald Avery, C. M. MacLeod dan M. McCarty pada tahun 1944 (lihat Gambar 2).

Metode untuk memecahkan masalah tersebut adalah menghancurkan secara kimia

semua kelompok besar dari unsur kimia dalam sel-sel yang telah mati secara cepat dan

mencari apakah sel tersebut telah kehilangan kemampuan untuk bertransformasi. Sel-sel

virulen mempunyai lapisan polisakarida halus, dimana sel non-virulen tidak

mempunyainya; oleh sebab itu polisakarida kemungkinan besar merupakan agen

transformasi. Namun, ketika polisakarida dihilangkan, campuran sel S mati dan sel R

hidup dapat tetap bertransformasi. Protein, lemak, dan RNA dalam eksperimen tersebut

menunjukkan bukan sebagai agen transformasi.

Gambar 2. Eksperimen yang dilakukan oleh Oswald Avery, C. M. MacLeod dan

M. McCarty

Jika DNA didalam ekstrak bakteri S yang telah dipanasi dihancurkan, kemudian

tikus disuntik dengan campuran sel virulen yang telah mati tersebut dan sel hidup non-

virulen jenis R tak lagi mati. Campuran antara sel S dan sel R dapat kehilangan

kemampuan transformasi hanya ketika campuran tersebut diberi enzim

deoksiribonuklease (DNase), yang berfungsi untuk memotong DNA. Hasilnya secara

kuat melibatkan DNA sebagai materi genetik. Hal tersebut sekarang diketahui bahwa

fragmen dari transformasi DNA yang menyebabkan virulensi masuk ke kromosom

bakteri dan mengganti bagian yang menyebabkan non-virulensi.

Transformasi sebagai cara lain dari transfer gen bakteri

Beberapa bakteri dapat mengambil fragmen DNA dari luar sel. Sumber dari

DNA tersebut dapat berasal dari sel lain yang satu spesies atau berbeda spesies. Pada

beberapa kasus, DNA dikeluarkan dari sel mati; pada kasus lainnya DNA dikeluarkan

dari sel bakteri yang masih hidup. Jika DNA tersebut berasal dari genotip yang berbeda

dengan resipien, genotip dari resipien dapat berubah secara permanen, proses tersebut

disebut transformasi.

DNA transformasi disisipkan kedalam kromosom bakteri dengan proses yang

hampir sama dengan produksi exconjugant recombinan. Namun perlu diperhatikan

bahwa konjugasi DNA ditransfer dari saru sel hidup ke sel hidup lainnya yang

berdekatan, sedangkan pada DNA yang telah diisolasi untuk transformasi diambil

melalui dinding sel dan plasma sel (lihat Gambar 3).

Gambar 3. Transformasi

Pada Gambar 3 (a), dapat dilihat bahwa bakteri sedang mengalami transformasi

mengambil DNA bebas yang berasal dari sel bakteri yang telah mati. Karena kompleks

pelekatan DNA pada permukaan bakteri menangkap DNA, enzim memecah satu rantai

menjadi nukleotida yang ukurannya lebih kecil; Pada Gambar 3 (b), derivat dari rantai

tersebut bergabung dengan kromosom bakteri.

Transformasi telah digunakan sebagai metode yang mudah pada beberapa

bidang penelitian bakteri karena genotip dari satu jenis dapat dengan sengaja dirubah

dengan cara yang sangat khusus melalui transformasi dengan fragmen DNA yang

cocok. Sebagai contoh, transformasi digunakan secara luas pada teknik genetika. Saat

ini, telah diketahui bahwa sel eukaryotik dapat ditransformasi menggunakan prosedur

yang cukup mirip, dan teknik ini sangat bermanfaat bagi rekayasa genetika.

Pertanyaan:

1. Bagaimanakah percobaan Griffith mampu menjelaskan fenomena transformasi?

2. Pada percobaan Griffith dan diteruskan oleh Oswald Avery, C. M. MacLeod dan M.

McCarty, ditemukan konsep mengenai transformasi, namun terdapat kemiripan

dengan konjugasi, lantas apa perbedaan antara transformasi dan konjugasi?

Jawaban:

1. Percobaan Griffith memberikan penjelasan awal tentang adanya sesuatu yang dapat

berpindah dan menyebabkan terjadinya perubahan pada sel tersebut. Empat

percobaan yang dilakukan Griffith adalah sebagai berikut :

a. Tikus setelah disuntik dengan kultur bakteri tipe S (bakteri virulen) akan mati

b. Tikus lain disuntik dengan bakteri nonpatogen tipe R, tikus tetap sehat tidak

mati

c. Percobaan lainnya, bakteri tipe S dimatikan dengan pemanasan 60oC selama 3

jam, kemudian disuntikkan pada tikus, ternyata tikus tersebut tetap sehat.

Kesimpulan dari percobaan ini adalah bakteri virulen S akan menyebabkan

penyakit pada tikus, apabila dalam keadaan hidup

d. Percobaan terakhir, Griffith mencampur bakteri tipe S yang telah mati karena

pemanasan dengan bakteri tipe R, kemudian disuntikan pada tikus. Tikus

percobaan sakit, dan dari hasil otopsi, ditemui banyak bakteri tipe S pada tikus

tersebut. Ada substansi yang berasal dari bakteri tipe S yang sudah mati,

mengubah sel bakteri tipe R menjadi bentuk bakteri virulen (tipe S).

Sifat patogenitas yang dimiliki bakteri tipe R ini ternyata diwariskan ke semua

keturunannya. Berdasarkan percobaan dan penjelasan tersebut dapat dikatakan

bahwa bakteri galur IIIS yang telah dimatikan memiliki peran dalam mengkonversi

bakteri avirulen IIR menjadi IIIS. Peristiwa konversi tersebut disebut dengan

transformasi, dimana terdapat beberapa bahan komponen kapsula polisakarida atau

beberapa senyawa yang dibutuhkan untuk sintesis kapsula yang menjadi bahan

utama untuk terjadinya transformasi meskipun kapsula itu sendiri tidak dapat

menyebabkan pneumonia. Bahan atau komponen kapsula polisakarida yang

ditransformasi ke sel IIR menimbulkan reaksi enzimatis yang berakhir dengan

sintesis kapsula polisakarida tipe IIIS sehingga menjadi bersifat virulen.

2. Transformasi, ialah pemindahan sebagian materi genetik atau DNA atau hanya satu

gen bakteri ke bakteri lain dengan proses fisiologi yang kompleks. Proses transfrmasi

terjadi secara langsung tanpa perantara ataupun kontak langsung dengan sel bakteri

lainnya. Sedangkan konjugasi adalah pemindahan sebagian materi genetika dari satu

bakteri ke bakteri lain melalui suatu kontak langsung. Artinya, terjadi transfer DNA

dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima dengan membentuk jembatan

sitoplasma yang terbentuk dari pilus. Ujung pilus akan melekat pada sel peneima dan

DNA dipindahkan melalui pilus tersebut.

Daftar Rujukan

Griffiths, Anthony, J. F., et al. 2000. An Introduction to Genetic Analysis, Eighth

Edition. New York: W. H. Freeman,

Krebs, Jocelyn, et all. 2011. Lewin’s Gene X. London: Jones and Bartlett Publishers,

LLC,

Snustad and Simmons. 2012. Principles of Genetics, Sixth Edition. United States:

John Wiley and Sons, Inc.