Mengapa ikan menyeramkan tanpa rahang ini mungkin 'memegang kunci pemahaman' tentang evolusi manusia

Dalam bidang biologi evolusi, pahlawan yang tak terduga telah muncul: ikan lamprey laut. Ikan purba tanpa rahang ini, yang sering dianggap sebagai hama dalam perikanan di Midwest, membantu para ilmuwan mengungkap rahasia masa lalu evolusi kita sendiri. Sebuah studi mencengangkan dari Universitas Northwestern mengungkap wawasan menarik tentang asal-usul dua jenis sel induk penting yang memainkan peran penting dalam evolusi vertebrata.

Penelitian yang dipimpin oleh Profesor Carole LaBonne ini berfokus pada dua jenis sel punca: sel blastula pluripoten (juga dikenal sebagai sel induk embrionik) dan sel punca sarafKedua jenis sel ini memiliki kemampuan luar biasa untuk berkembang menjadi jenis sel lain di dalam tubuh, suatu sifat yang dikenal sebagai pluripotensi. Dengan membandingkan susunan genetik lamprey dengan Xenopus, katak air berahang, para peneliti telah mengungkap kesamaan yang mencolok dalam jaringan gen yang mengatur sel induk ini di seluruh vertebrata tanpa rahang dan berahang.

Penemuan ini sangat menarik karena lamprey mewakili satu dari hanya dua kelompok vertebrata tanpa rahang yang masih hidup, yang membuat mereka sangat berharga untuk memahami akar evolusi kita.

“Lamprey mungkin memegang kunci untuk memahami asal usul kita. Dalam biologi evolusi, jika Anda ingin memahami asal usul suatu fitur, Anda tidak dapat mengharapkan vertebrata yang lebih kompleks yang telah berevolusi secara independen selama 500 juta tahun,” kata LaBonne dalam sebuah pernyataan. “Anda perlu melihat ke belakang ke versi paling primitif dari jenis hewan yang Anda pelajari, yang membawa kita kembali ke hagfish dan lamprey — contoh terakhir vertebrata tanpa rahang yang masih hidup.”

Salah satu aspek paling menarik dari penelitian ini, yang diterbitkan dalam Ekologi Alam dan Evolusiadalah pengungkapan tentang gen yang disebut pou5Gen ini, yang memainkan peran penting dalam mengatur sel induk, hadir baik pada lamprey maupun vertebrata berahang. Akan tetapi, meskipun diekspresikan dalam sel blastula kedua kelompok, para peneliti menemukan bahwa lamprey tidak mengekspresikan pou5 dalam sel krista sarafnya. Ketidakhadiran ini dapat menjelaskan mengapa lamprey tidak memiliki rahang dan fitur kerangka lainnya yang ditemukan pada vertebrata berahang.

Implikasi dari penemuan ini sangat mendalam. Penemuan ini menunjukkan bahwa perangkat genetik dasar untuk menciptakan sel-sel puncak saraf – “perangkat Lego evolusi” sebagaimana LaBonne menyebutnya – telah ada pada vertebrata paling awal. Namun, garis keturunan yang berbeda kemudian mengubah cara mereka menggunakan perangkat ini selama jutaan tahun evolusi. Penemuan ini menantang pemahaman kita tentang bagaimana fitur-fitur kompleks berevolusi, yang menunjukkan bahwa inovasi di alam sering kali berasal dari penggunaan kembali program genetik yang ada daripada menciptakan yang sama sekali baru.

“Temuan luar biasa lainnya dari penelitian ini adalah bahwa meskipun hewan-hewan ini dipisahkan oleh 500 juta tahun evolusi, ada kendala ketat pada tingkat ekspresi gen yang diperlukan untuk mendorong pluripotensi. Pertanyaan besar yang belum terjawab adalah, mengapa?” tanya LaBonne.

Penelitian ini tidak hanya mengungkap masa lalu evolusi kita, tetapi juga memiliki implikasi potensial untuk memahami perkembangan dan penyakit manusia. Sel-sel krista saraf, dengan kemampuannya untuk membentuk berbagai jenis sel, memainkan peran penting dalam perkembangan embrio manusia. Kelainan dalam perkembangan krista saraf dapat menyebabkan berbagai kelainan bawaan. Dengan memahami asal-usul kuno dan regulasi sel-sel ini, kita dapat memperoleh wawasan baru tentang kondisi ini dan pendekatan terapi yang potensial.

Studi ini juga menyoroti pentingnya melestarikan dan mempelajari berbagai spesies, bahkan spesies yang mungkin kita anggap hama. Meskipun lamprey sering dianggap sebagai pengganggu dalam perikanan Great Lakes, lamprey terbukti memberikan banyak informasi evolusi. Lamprey berfungsi sebagai pengingat bahwa setiap spesies, tidak peduli seberapa tidak penting, mungkin menyimpan petunjuk tentang sejarah dan masa depan biologis kita sendiri.

Dari lamprey tanpa rahang hingga manusia dengan otak yang kompleks dan tangan yang serba guna, penelitian ilmiah seperti ini terus menunjukkan warisan evolusi umum yang tertulis dalam gen kita. Kisah evolusi vertebrata, tampaknya, merupakan kisah tentang konservasi dan inovasi, dengan program genetik kuno yang berfungsi sebagai dasar bagi keanekaragaman kehidupan yang kita lihat saat ini.