Partenogenesis dan Endosimbion dalam Film Avatar: Ash and Fire

Tanggal 30 Desember 2025 yang lalu, kami diajak oleh teman untuk nonton film Avatar: Fire and Ash. Tenang Basudara, ini bukan spoiler hehe. Beta belum pernah menonton film Avatar sebelumnya, baik yang Avatar 1 (2009) dan Avatar 2: The Way of Water (2022), jadi di menit-menit awal ketika menonton Avatar 3 ini beta masih berusaha mencerna. Syukurnya Avatar 3 ini ramah untuk penonton baru, jadi beta bisa mengerti konflik yang terjadi, dan 3 jam di bioskop tidak sia-sia hehe. Film yang luar biasa.

Genre Sci-Fi film ini memang di dukung dengan cerita yang dibangun basudara. Sebagai seorang akademisi yang mempelajari dan mendalami Biologi Molekuler, beta begitu kagum dengan cerita film yang di bangun berdasarkan Science, dalam hal ini Biologi.

Istilah-istilah yang beta tangkap seperti endosimbion dan partenogenesis.

Partenogenesis: Satu Organisme menghasilkan Sel Sperma dan Sel Telur

Partenogenesis artinya terbentuknya individu baru karena perkembangan telur tanpa pembuahan, sehingga individu tersebut tidak perlu ‘mencari jodoh’ hehe. Salah satu organisme yang dapat bereproduksi dengan partenogenesis adalah nematoda. Nematoda adalah organisme dengan ukuran 300 sampai 1000 mikro (sangat kecil, tapi lebih besar dari bakteri dan virus), memiliki kepala, tubuh, dan ekor; bergerak aktif. Nematoda punya tiga cara reproduksi, yaitu kawin (artinya ada jantan dan betina yang berbeda), pertenogenesis, dan hermafrodit (dalam 1 organisme dapat menghasilkan sel sperma dan sel telur). Sebelum kita bahas partenogenesis, kita lihat dulu terkait dengan hermafrodit basudara.

Ketika kita membayangkan nematoda hermafrodit, maka kita menyimpulkan seperti yang beta sebutkan ‘ooh dia tidak perlu kawin, kan bisa menghasilkan sel telur dan sel sperma dalam tubuhnya’. Tapi ada fakta unik basudara. Berdasarkan artikel dengan judul “Rogue sperm indicate sexuality antagonistic coevolution in nematodes” oleh Elis RE dan Scharer L (2014) yang di terbitkan oleh jurnal PLoS Biology; diketahui bahwa meskipun nematoda hermafrodit dapat kawin sendiri, tapi nematoda ini ternyata bisa menerima jodoh basudara. Artinya dia masih bisa melakukan reproduksi secara kawin. Jadi artikel ini menjelaskan bahwa nematoda hermafrodit dapat menerima jantan untuk kawin. Pertanyaannya “kalau nematoda hermafrodit dapat menerima jantan untuk kawin, terus bagaimana nasib sperma yang dia hasilkan sendiri ?”. Ternyata menurut artikel tersebut, sperma dari jantan yang kawin dengan nematoda hermafrodit tersebut akan menang, sehingga akan membuahi sel telur yang sudah ada. Sperma dari nematoda hermafrodit tersebut akan ‘disimpan’ di uterus selama ovulasi.

Jadi nematoda hermafrodit ini isitilahnya ‘open access’ hehe. Kalo tidak dapat jodoh atau pasangan ya dia kawin sendiri. Kalo ada pasangan ya ayo kawin hehe

Parthenogenesis berasal dari kata ‘Partheno’ yang artinya ‘virgin’ dan genesis yang artinya ‘birth’. Artinya, perkembangan embrio dari sel telur yang tidak dibuahi. Kok bisa ?

Kita bandingkan dengan reproduksi pada manusia basudara. Pada manusia, Satu sel sperma yang bersifat haploid (n) akan membuahi satu sel telur yang juga bersifat haploid (n). Peristiwa ini disebut feritilisasi dan akan menghasilkan zigot. Zigot ini bersifat diploid (2n), karena menggandung satu set kromosom dari laki-laki (23) dan satu set kromosom dari perempuan (23). Berarti zigot diploid memiliki 46 kromosom. Yang harus kita pahami adalah zigot ini masih sel tunggal basudara, jadi dia harus mengalami proses lanjutan untuk berkembang menjadi multiseluler. Proses ini berupa pembelahan sel yang disebut mitosis. Pembelahan ini menghasilkan embrio yang multiseluler basudara. Harus diingat bahwa embrio ini tidak mengalami perubahan kandungan bahan genetik, alias tetap 46 (2n). Nah hasil pembelahan mitosis ini adalah dasar untuk terjadinya organogenesis, dari sel menjadi jaringan, organ, sistem organ, dan organisme.

Kalo basudara mengikuti penjelasan beta tadi, mungkin lu akan bertanya “Embrio 2n, kok laki-laki dan perempuan membawa sifat n?”.

Jawabannya adalah ada proses pembelahan lain yang terjadi pada sel kelamin, sehingga embrio yang 2n akan menjadi n. Pembelahan ini disebut meiosis. Meiosis ini terjadi pada sel kelamin (sel gamet). Kita tahu bahwa 46 kromosom pada manusia itu dibagi lagi menjadi: 44 autosom dan 2 kromosom seks (XX atau XY). Nah 2 kromosom seks inilah yang mengalami meiosis basudara. Meiosis ini terjadi pada testis (menghasilkan sperma) untuk pria dan pada ovarium untuk wanita (menghasilkan ovum).

Nah kalau kita sudah mengerti reproduksi pada manusia, mari kita bahas partenogenesis basudara.

Memang secara konsep sudah berbeda basudara. Kalau pada manusia, fertilisasi merupakan reproduksi seksual, sedangkan partenogenesis pada beberapa makluk hidup, seperti nematoda dan serangga, termasuk reproduksi aseksual, alias tanpa kawin. ‘Kawin’ artinya terjadi pertemuan antara sel sperma dan sel telur. Kebalikanya, ‘Tanpa kawin’ artinya tidak ada pertemuan antara sel sperma dan sel telur.

Organisme yang melakukan partenogenesis berjenis kelamin betina, karena dapat menghasilkan sel telur. Apa yang sebenarnya terjadi pada organisme dengan reproduksi aseksual berupa partenogenesis ? Beta baca di Encyclopedia of Reproduction (second edition) dengan judul “Mode of Reproduction: Invertebrate Animals” pada chapter dengan judul “Comparative Reproduction” oleh Thanumalaya Subramoniam. Pada chapter ini dijelaskan ada dua alasan mengapa bisa terjadinya partenogenesis:

Tidak terjadinya meiosis, sehingga sel telur tetap diploid (2n). Hal ini memungkinkan untuk dihasilkannya zigot diploid, tanpa adanya fertilisasi dengan sperma. Mekanisme ini disebut partenogenesis apomiktik. Keturunan yang dihasilkan akan identik dengan induknya.
Terjadi meiosis, sehingga sel telur akan direduksi menjadi haploid (n). Tapi sel telur haploid ini akan mengalami fusi dengan badan polar kedua (sel kecil hasil pembelahan meiosis II pada oogenesis). Fusi ini menghasilkan sel telur yang diploid (2n). Mekanisme ini disebut automiksis.

Mungkin dari penjelasan ini bisa menjelaskan mengapa bisa terjadi partenogenesis ya basudara.

Pada film Avatar: Fire and Ash, istilah partenogenesis muncul dalam suatu dialog, ketika istri dari kepala suku menyebutkan asal-usul Kiri, yang lebih dikenal sebagai anak perempuannya Jake Sully dan Neytiri. Pada dialog tersebut, diceritakan bahwa Kiri sebenarnya bukan anak dari Jake dan Neytiri. Kiri lahir secara partenogenesis. Karena beta belum menonton Avatar sebelumnya, beta coba cari keterangan soal ini. Beta dapat web yang banyak menjelaskan tentang Avatar, yaitu https://james-camerons-avatar.fandom.com/wiki/Avatar_Wiki. Berdasarkan tes yang dilakukan oleh Norm Spellman (salah satu driver Avatar), diketahui bahwa Kiri ternyata lahir dari tubuh avatar Dr. Grace Augustine setelah dia mati. Kiri dijelaskan indentik dengan Dr. Grace Augustine dan tidak punya ayah.

Berdasarkan 2 jenis partenogenesis yang beta jelaskan sebelumnya, kemungkinan Dr. Grace Augustine ini mengalami partenogenesis secara apomiktik, sehingga keturunannya yaitu Kiri identik dengan dia.

Endosimbiosis: Simbiosis yang Membawa Kehidupan

Isitlah berikut yang muncul di Avatar: Ash and Fire adalah Endosimbion.

Endosimbion berasal dari kata ‘endo’ artinya ‘masuk kedalam’ dan simbion ‘membentuk simbiosis’. Teori ini lumayan terkenal di dunia biologi, khususnya ketika membahas terkait topik evolusi.

Kalo kita bicara simbiosis, berarti ada dua istilah yang perlu dipahami, yaitu host dan simbion. Host adalah organisme yang menjadi ‘rumah’ untuk simbion, sedangkan simbion adalah organisme yang masuk (dalam hal endosimbiosis) ke dalam host. Dalam teori endosimbiosis, dijelaskan bahwa organel yang ada pada organisme tingkat tinggi (hewan dan tumbuhan) itu adalah bakteri. Dua organel ini adalah mitokondria dan plastida (hanya pada tumbuhan). Dikisahkan bahwa amoeba-like organism ‘menelan’ sel prokariotik yaitu bakteri yang hidup bebas (https://bio.libretexts.org). Mitokondria berasal dari proteobacteria, sedangkan plastida berasal dari cyanobacteria (Encyclopedia of Evolutionary Biology; S.Garg et al; title: Endosymbiotic Theory). Simbiosis ini menyebabkan amoeba-like organism ini bisa berfotosintesis dan melakukan respirasi seluler, dan berkembang menjadi organisme tingkat tinggi.

Mengapa teori endosimbion ini begitu meyakinkan basudara ?

Mungkin ada 3 alasan:

Plastida (kloroplas) dan mitokondria memiliki ukuran yang sama dengan sel prokariotik dan dapat melakukan pembelahan biner.
Plastida dan mitokondria memiliki DNA sendiri, yang sirkuler, bukan linear. (DNA bakteri sirkuler, manusia linear).
Plastida dan mitokondria memiliki ribosom sendiri dengan subunit 30s dan 50s, bukan 40s dan 60s. (FYI manusia 80s, dan bakteri 70s).

Ya namanya juga teori basudara, memang berkembangan karena kemajuan ilmu pengetahuan.

Nah basudara, pada film Avatar: Fire and Ash, istilah endosimbion muncul ketika seorang kayak di laboratorium menjelaskan kenapa Spider bisa bernapas tanpa menggunakan alat bantu. Hal itu disebabkan karena adanya hifa yang masuk ke dalam tubuh Spider, sehingga secara normal dia tidak bisa bernafas di planet itu, tapi kemudian dia bisa bernafas.

Hifa adalah organ vegetatif pada cendawan, sangat tipis dan akan menyebar pada media tumbuh. Hifa memungkinkan cendawan menyerap air dan hara dan melakukan mating/kawin. Hifa yang menyebar ini juga memungkinkan cendawan untuk melakukan pertukaran gas, ya bisa kita katakan bernafas. Hifa bisa kita bayangkan kayak akar, menyebar ke mana-mana. Di setiap hifa ini kan ada mitokondria, sehingga cendawan akan melakukan pertukaran gas dan respirasi seluler dengan efektif.

Nah mekanisme ini yang terjadi pada Spider. Dia bisa bernapas karena tubuhnya telah bersimbiosis dengan hifa yang natif di planet itu.

Film yang luar biasa basudara. Konsep Sci-Fi yang disuguhkan begitu ‘liar’ dan membuat pikiran melayang kemana mana saat di bioskop. Kita menantikan kejutan-kejutan Science di Film Avatar selanjutnya basudara.

(Artikel ini adalah bagian dari ATP PODCAST Episode 106. Rekayasa Genetik Manchester United)