Tardigrades adalah hewan yang tumbuh subur di tempat yang ekstrem. Juga dikenal sebagai beruang air atau anak babi lumut, invertebrata mikroskopis akuatik dapat bertahan hidup pada suhu beku dan mendidih serta kondisi keras ruang luar. Tardigrade kering dapat dihidupkan kembali hanya dengan menambahkan air — bahkan beberapa dekade kemudian. Mereka ditemukan di setiap benua termasuk Antartika, dan mereka hidup di lingkungan mulai dari parit samudera terdalam hingga gurun terpanas hingga puncak Himalaya.
Konten terkait
- Kromosom Seks Manusia Adalah Penukar DNA yang Ceroboh
- Bagaimana Waterbear Mungil Bertahan di Luar Angkasa?
Sekarang para ilmuwan telah menemukan bahwa tardigrade memiliki klaim ekstrem lain untuk ketenaran: Genom mereka mengandung DNA paling asing dari spesies hewan yang dikenal.
Alih-alih mewarisi semua gen mereka dari leluhur mereka, tardigrade mendapatkan seperenam dari susunan genetik mereka dari tanaman, bakteri, jamur dan arka yang tidak terkait, para peneliti melaporkan hari ini di PNAS . Mashup yang aneh menyoroti fakta bahwa spesies dapat terbentuk dengan cara yang jauh lebih linier dari yang biasa dibayangkan.
"Ketika kebanyakan orang berpikir tentang keragaman kehidupan dan aliran informasi genetik, mereka membayangkan sebuah pohon dengan cabang-cabang besar menghasilkan yang lebih kecil, tetapi tanpa ada hubungan antara anggota tubuh, " kata pemimpin studi Thomas Boothby, rekan postdoctoral Life Sciences Research Foundation di Universitas North Carolina, Chapel Hill. "Kami mulai menyadari bahwa alih-alih pohon kehidupan, mungkin lebih tepat untuk memikirkan jaring kehidupan."
Boothby beralih ke genom tardigrade dengan harapan mengungkap dasar-dasar paling mendasar dari strategi bertahan hidup ekstrem makhluk itu. Untuk membuat katalog setiap gen, ia dan rekan-rekannya pertama kali mengekstraksi dan mengurutkan banyak potongan pendek DNA dari ribuan tardigrades. Menggunakan program komputer, mereka menjahit urutan itu kembali bersama-sama untuk menghasilkan kode secara keseluruhan.
"Ketika kami melakukan itu, kami awalnya melihat bahwa ada banyak gen yang sepertinya tidak berasal dari hewan, " kata Boothby. "Reaksi kami adalah kami mengacaukan sesuatu dan pasti telah mencemari sampel kami."
Untuk mengecek, tim beralih ke reaksi berantai polimerase, sebuah metode yang memperkuat daerah target materi genetik hanya jika mereka cocok dengan primer tertentu. Dalam hal ini, mereka ingin melihat apakah mereka dapat memperkuat gen hewan dan bakteri sebagai satu unit, yang hanya mungkin terjadi jika mereka secara fisik terhubung dalam genom yang sama. "Kami melakukan itu selama lebih dari 100 gen, dengan keberhasilan 98 persen, " kata Boothby.
Yakin pembacaan mereka tentang genom itu benar, tim kemudian merekonstruksi nenek moyang evolusi dari urutan gen tertentu. Ini menegaskan bahwa apa yang tampak seperti gen asing sebenarnya hanya itu, dan bukannya mirip yang dikembangkan oleh tardigrades sendiri.
“Hasilnya memberi tahu kami dengan sangat jelas bahwa gen yang terlihat asing benar-benar berasal dari non-hewan, ” kata Boothby.
Semua mengatakan, gen tardigrade terbuat dari bahan asing 17, 5 persen. Sebagian besar gen aneh itu berasal dari bakteri — ribuan spesies terwakili dalam susunan genetik tardigrade. Banyak gen diketahui atau diduga berperan dalam toleransi stres bagi pemilik aslinya.
"Saya pikir temuan ini sangat mengejutkan, " kata Andrew Roger, seorang ahli biologi di Universitas Dalhousie di Kanada. Bahwa seekor binatang dapat memperoleh sebagian besar gennya dari sumber-sumber asing adalah "menakjubkan dan belum pernah terjadi sebelumnya."
Dalam beberapa kasus, gen asing telah benar-benar menggantikan yang tardigrade, sementara dalam yang lain, tardigrades menyimpan versi mereka sendiri tetapi memasukkan salinan tunggal atau ganda dari satu atau beberapa spesies bakteri. "Kami berspekulasi bahwa ini bukan peristiwa satu kali, tetapi mungkin sedang berlangsung dan mungkin masih terjadi hari ini, " kata Boothby.
Tardigrades mendapatkan hingga 17, 5 persen gen mereka dari organisme yang tidak terkait. (STEVE GSCHMEISSNER / Perpustakaan Foto Sains / Corbis) Para peneliti telah mengetahui selama bertahun-tahun bahwa bakteri dan mikroba lain dapat terlibat dalam transfer gen horizontal — pertukaran materi genetik antara spesies yang tidak terkait. Tetapi baru belakangan ini para ilmuwan mulai menyadari bahwa metode pengembangan genetik ini juga dapat terjadi pada hewan.
Dibandingkan dengan tardigrades, genom hewan lain, termasuk manusia, mengandung sangat sedikit bahan asing. Hingga sekarang, rotifera — hewan akuatik mikroskopis lainnya — memegang rekor 8 hingga 9 persen. Untuk tardigrades dan rotifera, dosis gen asing yang besar kemungkinan memainkan peran penting dalam memberi mereka keterampilan bertahan hidup yang unggul.
"Jika mereka dapat memperoleh DNA dari organisme yang sudah hidup di lingkungan yang penuh tekanan, mereka mungkin dapat mengambil beberapa trik yang sama, " kata Boothby. Tetapi tepatnya bagaimana tardigrade berhasil dirangkai bersama begitu banyak materi genetik asing tetap tidak diketahui.
Boothby dan rekan-rekannya curiga bahwa kemampuan hewan untuk mengering dan hidup kembali mungkin berperan. Ketika tardigrades mengering, genom mereka terpecah. Setelah cairan yang memberi hidup mengembalikannya, membran di sekitar sel mereka tetap bocor untuk sementara waktu, dan ketika sel-sel dengan cepat bekerja untuk memperbaiki genom mereka sendiri, mereka mungkin secara tidak sengaja bekerja dalam beberapa DNA dari lingkungan.
"Makalah ini menegaskan pentingnya penelitian seluruh genom, di sini diterapkan pada model hewan yang tidak biasa tetapi sangat menarik dan sering diabaikan, " kata Roberto Bertolani, ahli zoologi evolusi di Universitas Modena dan Reggio Emilia di Italia.
“Satu hal menarik yang penulis buat adalah kemungkinan hubungan antara pengeringan, kebocoran membran dan kerusakan DNA yang mungkin mempengaruhi hewan-hewan ini untuk menggabungkan dan mengintegrasikan banyak gen asing.”
Untuk sekarang itu hanya sebuah hipotesis, jadi Boothby berencana untuk menyelidiki ini dan pertanyaan lain yang masih ada. Karyanya dengan makhluk ekstrem ini bahkan bisa memberi manusia kesempatan lebih baik untuk bertahan hidup: Mempelajari gen tardigrade suatu hari nanti dapat membantu pengembangan obat-obatan dan vaksin yang tidak lagi harus disimpan di es dan sebagai gantinya dapat dikeringkan dan dihidupkan kembali di tempat dalam klinik pedesaan atau zona krisis.
