Pergerakan hewan dari darat ke laut telah terjadi beberapa kali selama 250 juta tahun terakhir, dan telah didokumentasikan dalam banyak cara yang berbeda dan tunggal. Tetapi sekarang, untuk pertama kalinya, tim peneliti telah menciptakan tinjauan yang tidak hanya memberikan wawasan tentang evolusi, tetapi juga dapat membantu lebih akurat menilai dampak manusia di planet ini.
Konten terkait
- Di Balik Layar dengan Kurator Nick Pyenson: Paus Fosil Baru
Lautan dipenuhi tetrapoda— burung, reptil, mamalia, dan amfibi berkaki empat yang berulangkali berpindah dari daratan ke laut, mengadaptasi kaki mereka menjadi sirip. Transisi sering dikaitkan dengan kepunahan massal, tetapi alasan sebenarnya hanya sebagian diketahui berdasarkan fosil dan melalui studi iklim Bumi, misalnya.
Transisi-transisi itu dianggap sebagai "ilustrasi kanonik" dari proses evolusi dan karenanya ideal untuk dipelajari; Tetrapoda laut hidup — seperti paus, anjing laut, berang-berang, dan singa laut — juga memiliki dampak ekologis yang besar, menurut Neil P. Kelley dan Nicholas D. Pyenson, dua ilmuwan Smithsonian yang menyusun tampilan baru pada tetrapoda ini, muncul minggu ini. dalam jurnal Science .
Alih-alih mengumpulkan bukti dari satu bidang, pasangan ini mengumpulkan penelitian dari banyak disiplin ilmu, termasuk paleontologi, biologi molekuler dan ekologi konservasi, untuk memberikan gambaran yang jauh lebih besar tentang apa yang terjadi ketika hewan berpindah dari darat ke laut melintasi ribuan tahun.
Hampir karena kebutuhan, para ilmuwan cenderung bekerja dalam silo yang sempit, sehingga penelitian ini akan membantu memperluas pandangan mereka dan berpotensi membuat kemajuan lebih cepat dalam memahami evolusi. Mengetahui bagaimana makhluk-makhluk ini beradaptasi selama beberapa ratus juta tahun terakhir, dan terutama bagaimana mereka telah berubah di era sejak manusia muncul, dapat membantu kita menjadi pelayan planet yang lebih baik.
“Ini adalah penjumlahan satu-satunya dari semua yang diketahui tentang berbagai kelompok yang berevolusi untuk kembali ke laut, ” kata Louis L. Jacobs, seorang profesor ilmu bumi dan presiden Institute for the Study of Earth dan Manusia di Southern Methodist University. Makalah ini memaparkan semuanya dengan cara yang memungkinkan para ilmuwan untuk membuat perbandingan antar spesies, tambahnya.
"Tinjauan ini benar-benar menjadi inti evolusi dan mengapa studi evolusi itu penting, " kata Sterling Nesbitt, asisten profesor geosains di Virginia Polytechnic Institute dan State University. Nesbitt berfokus pada evolusi vertebrata — bukan hewan laut — tetapi ia mengatakan bahwa karya peneliti Smithsonian akan membantunya dan para siswanya memahami, misalnya, bagaimana beberapa hewan darat mungkin telah beradaptasi untuk dapat hidup di pohon.
Penelitian ini juga "menyediakan konteks evolusi untuk memahami bagaimana spesies predator laut yang hidup akan berevolusi dan beradaptasi dengan kehidupan di Anthropocene, " kata Kelley, penulis utama makalah itu dan seorang peneliti di departemen Museum Nasional Sejarah Alam paleobiologi. Dia menambahkan bahwa dia sengaja memilih untuk menggunakan istilah "Anthropocene" di koran. Beberapa ilmuwan menggunakannya untuk menggambarkan era geologis saat ini, tetapi juga berarti bahwa ini adalah waktu di mana manusia tampaknya memainkan peran dominan dalam arah planet ini.
Selama 300 juta tahun, banyak jenis spesies mulai dari anjing laut hingga nyamuk secara mandiri mengembangkan kaki depan yang ramping (untuk berenang) saat mereka beralih dari hidup di darat ke laut. (Neil Kelley dan Nick Pyenson, NMNH) "Bukan hanya akademis untuk membayangkan bagaimana nasib hewan-hewan ini, " kata Kelley, seraya menambahkan bahwa pemangsa laut khususnya adalah pemain yang penting secara ekologis. "Ini mungkin memiliki dampak besar jika kita kehilangan predator ini, " katanya.
Makalah Kelley dan Pyenson menarik dari 147 studi yang sebagian besar ditinjau oleh sejawat di berbagai bidang, memberikan gambaran yang kaya tentang beberapa adaptasi paralel yang terjadi di antara sejumlah spesies tetrapoda laut. Itu sangat menggoda, kata Jacobs.
Di antara banyak utasnya, karya tersebut menyoroti garis penelitian yang relatif baru yang disebut rekonstruksi pigmen fosil, suatu teknik yang memberi para ilmuwan kemampuan untuk menentukan, dari fosil, warna bulu burung purba atau kulit reptil prasejarah. Warna dapat memberikan petunjuk tentang cara spesies beradaptasi dengan lingkungannya. Satu studi, misalnya, mengungkapkan bahwa reptil laut kuno memiliki warna gelap, "mungkin untuk pengaturan suhu atau perlindungan cahaya ultraviolent, " tulis para peneliti.
Studi genomik juga membantu menyatukan alasan mengapa hewan laut dengan leluhur daratan yang berbeda tampaknya telah mengembangkan adaptasi yang sama ketika mereka pergi ke laut, menurut penulis. Misalnya, paus dan paruh berparuh telah berevolusi untuk memiliki kemampuan untuk menyimpan mioglobin — protein pengikat oksigen — di otot mereka. Ini memberikan penyelam yang dalam kemampuan untuk bertahan hidup di bawah air untuk jangka waktu yang lama. Sebelum genomik, para ilmuwan belum mampu melacak kemampuan yang sama ke tingkat molekuler, kata Kelley.
Tetapi sekarang, mereka dapat melihat bahwa berbagai jenis penyelam laut ini mungkin memiliki mekanisme seluler yang sama. "Ada hubungan evolusi yang mendalam di sana, " kata Pyenson, kurator mamalia laut fosil di Natural History Museum. Pertanyaannya sekarang adalah apakah urutan genetik dapat dikaitkan dengan perilaku atau tipe tubuh tertentu, atau kemampuan bernapas, atau perkembangan sirip. "Kami belum tahu, tapi kami mungkin dalam lima tahun ke depan, " tambah Kelley.
Dipisahkan dalam waktu lebih dari 50 juta tahun, lumba-lumba modern dan ichthyosaurus yang punah diturunkan dari spesies terestrial yang berbeda tetapi masih mengembangkan tubuh yang mirip ikan. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, milik Lindgren et al, Nature Publishing Group) Tinjauan ini juga mengumpulkan berbagai studi yang menunjukkan dampak manusia pada evolusi tetrapoda. Manusia telah memburu berbagai tetrapoda hampir punah, dan aktivitas manusia tampaknya secara tidak langsung mempercepat hilangnya orang lain. Enam dari tujuh spesies penyu terancam. Dan lumba-lumba Sungai Yangtze, yang hanya ditemukan di sungai itu di Cina, dinyatakan punah pada tahun 2006 sebagai akibat dari kecelakaan pengiriman dan degradasi habitat.
Tetapi beberapa tetrapoda telah mengecoh manusia. Paus abu-abu, yang diperkirakan hanya hidup di Pasifik, baru-baru ini ditemukan di Atlantik. "Tebakan terbaik untuk bagaimana mereka sampai di sana adalah mereka bergerak melalui Kutub Utara, " kata Kelley, mencatat bahwa es telah mencair cukup untuk memungkinkan jalan melalui air. Catatan fosil menunjukkan bahwa paus abu-abu pernah hidup di Atlantik sekitar 100 juta tahun yang lalu, sehingga pergerakan mereka kembali mungkin merupakan proses rekolonisasi, kata Kelley.
Kelley dan Pyenson berharap makalah mereka memotivasi lebih banyak kolaborasi, misalnya, di antara paleontolog, ahli biologi, dan konservasionis, untuk menyatukan masa lalu dan masa kini — terutama untuk melihat lebih dekat pada hewan laut. Manusia "memiliki dampak besar di masa depan, " kata Pyenson. Tinjauan ini membantu menjawab pertanyaan "apa yang akan menjadi nasib spesies-spesies yang penting secara ekologis ini?"
"Memahami lautan sangat penting bagi manusia di planet ini, " kata Jacobs, mencatat bahwa ia memainkan peran penting dalam ekosistem. Namun dia menambahkan bahwa manusia mengubah lautan — yang mengarah ke naiknya permukaan air laut dan naiknya suhu, serta perubahan salinitas dan keasaman, yang semuanya memberi tekanan pada hewan. "Kami tidak tahu semua konsekuensi tak terduga dari perubahan fisik apa yang akan terjadi."
Bermacam-macam tetrapoda laut era Kapur dari dekat akhir "Zaman Reptil, " termasuk kura-kura laut, burung laut yang tidak bisa terbang, mosasaur besar, dan elasmosaurus berleher panjang. (Karya Seni oleh Karen Carr / NMNH)
