Apa kesamaan yang dimiliki tikus dengan ikan bertulang rawan yang dikenal sebagai sepatu roda kecil?
Pada pandangan pertama, Anda mungkin berpikir tidak banyak. Seseorang lembut, dengan telinga besar dan kumis; yang lain bernafas dengan insang dan riak di sekitar lautan. Salah satunya adalah hewan laboratorium atau hama rumah tangga; yang lain kemungkinan besar terlihat di alam liar, atau dasar kolam dangkal di akuarium. Namun ternyata kedua vertebrata ini memiliki kesamaan kesamaan: kemampuan berjalan. Dan alasan mengapa kita bisa mengubah cara kita berpikir tentang evolusi berjalan pada hewan darat — termasuk manusia.
Sebuah studi genetik baru dari para ilmuwan di New York University mengungkap sesuatu yang mengejutkan: Seperti tikus, skate kecil memiliki cetak biru genetik yang memungkinkan pola pergantian posisi kanan-kiri yang digunakan hewan darat berkaki empat. Gen-gen itu diturunkan dari nenek moyang yang hidup 420 juta tahun yang lalu, jauh sebelum vertebrata pertama merayap dari laut ke pantai.
Dengan kata lain, beberapa hewan mungkin memiliki jalur saraf yang diperlukan untuk berjalan bahkan sebelum mereka hidup di darat.
Diterbitkan hari ini di jurnal Cell, penelitian baru dimulai dengan pertanyaan dasar: bagaimana perilaku motorik yang berbeda berevolusi atau berubah dalam berbagai spesies dari waktu ke waktu? Penulis Jeremy Dasen, associate professor di NYU Neuroscience Institute, sebelumnya bekerja pada pergerakan ular. Dia terinspirasi untuk melihat skate setelah membaca buku Neil Shubin, Your Inner Fish: A Journey Into the 3, 5-Million-Year History of Human Body, tetapi tidak benar-benar tahu harus mulai dari mana.
"Aku tidak tahu seperti apa bentuk skate itu, " kata Dasen. “Aku sudah makan di restoran sebelumnya. Jadi saya melakukan apa yang semua orang lakukan, saya pergi ke Google untuk menemukan video skate. ”Salah satu hal pertama yang dia temukan adalah video Youtube dari skate clearnose yang terlibat dalam perilaku berjalan. “Aku seperti, wow, itu sangat keren! Bagaimana bisa begitu? ”Katanya.
Menggunakan sepatu yang dikumpulkan oleh Laboratorium Biologi Kelautan di Woods Hole, Dasen dan yang lainnya berusaha untuk mengetahuinya. Pertama, dasar-dasarnya: Sepatu roda kecil adalah penghuni terbawah yang tinggal di sepanjang Pantai Timur di Samudra Atlantik. Mereka sebenarnya tidak memiliki kaki, dan berjalan mereka tidak terlihat seperti manusia berjalan-jalan. Apa yang mereka gunakan adalah sirip perut anterior yang disebut "crus, " yang terletak di bawah sirip layar berbentuk berlian yang jauh lebih besar yang bergelombang ketika mereka berenang.
Ketika mereka memberi makan, atau perlu bergerak lebih lambat, mereka menggunakan gerakan mereka dalam gerakan bergantian kiri-kanan di sepanjang dasar laut. Dari bawah, hampir tampak seperti kaki kecil yang mendorong skate ke depan.
Tapi Dasen dan timnya tidak hanya tertarik pada biomekanik; mereka ingin mengidentifikasi gen yang mengendalikan jalur saraf motorik untuk jalan skate.
Ketika melihat tata letak vertebrata, ahli genetika sering memulai dengan gen Hox, yang memainkan peran penting dalam menentukan rencana tubuh organisme. Jika gen-gen tersingkir atau salah urutan, ia bisa mengeja bencana bagi hewan (seperti dalam percobaan di mana seekor lalat menumbuhkan kaki alih-alih antena di kepalanya setelah para ilmuwan sengaja menghilangkan gen Hox tertentu).
Dasen dan rekan-rekannya juga melihat faktor transkripsi genetik yang disebut Foxp1, yang terletak di sumsum tulang belakang dalam tetrapoda. Penjelasan yang disederhanakan adalah bahwa ia bekerja dengan memicu neuron motorik yang memungkinkan gerakan berjalan.
"Jika Anda menjatuhkan [Foxp1] pada organisme model seperti tikus, mereka telah kehilangan semua kemampuan untuk mengoordinasikan otot-otot tungkai mereka, " kata Dasen. "Mereka memiliki jenis diskoordinasi motorik yang parah yang mencegah mereka berjalan normal." Bukannya tikus tanpa Foxp1 tidak memiliki anggota tubuh atau otot yang diperlukan untuk berjalan — mereka hanya tidak memiliki sirkuit kabel yang benar untuk melakukannya.
Kombinasi gen dalam sepatu roda kecil yang memungkinkan mereka melangkah melintasi dasar laut untuk mencari makan malam kembali ke leluhur bersama yang hidup 420 juta tahun yang lalu — kejutan bagi para peneliti, karena kemampuan untuk berjalan dipikirkan yang akan datang setelah transisi dari laut ke darat dimulai, bukan sebelumnya. Fakta bahwa sifat-sifat genetik seperti itu bertahan lama, dan berevolusi dengan cara yang unik di berbagai spesies hanya menambah semangat Dasen.
"Ada banyak literatur tentang evolusi anggota tubuh, tetapi itu tidak benar-benar mempertimbangkan sisi neuronal karena itu jauh lebih sulit untuk dipelajari, " kata Dasen. “Tidak ada catatan fosil untuk neuron dan saraf. Ada banyak cara yang lebih baik untuk mempelajari evolusi dengan melihat struktur bertulang. "
Banyak peneliti telah melihat catatan fosil untuk perincian tentang penghuni darat paling awal. Ada Elginerpeton pancheni, tetrapoda awal yang hidup di luar laut sekitar 375 juta tahun yang lalu. Dan kemudian ada Acanthostega, vertebrata kuno lain yang baru-baru ini dianalisis para ilmuwan untuk mempelajari pola pertumbuhan anggota tubuh dan kematangan seksual.
Sementara itu, ahli biologi lainnya telah mengumpulkan petunjuk dengan melihat beberapa ikan aneh yang hidup hari ini, banyak di antaranya memiliki garis keturunan kuno. Beberapa telah melihat coelacanth dan sarcopterygians, atau lungfish (yang terakhir menggunakan sirip perut mereka untuk bergerak dalam gerakan seperti berjalan). Yang lain telah menyelidiki gerakan bishr. Spesies ikan Afrika dilengkapi dengan paru-paru serta insang, sehingga dapat bertahan hidup di luar air — dan memiliki gerakan yang mirip dengan berjalan ketika dipaksa untuk hidup di darat, seperti yang terlihat dalam eksperimen 2014 yang dilakukan oleh ahli biologi Universitas Ottawa, Emily Standen dan lainnya.
Standen mengatakan dia sangat mengagumi penelitian baru tentang sepatu roda kecil. "Saya akan berharap bahwa akan ada sedikit kesamaan [dalam sistem di belakang gerakan hewan yang berbeda], tetapi fakta bahwa itu sedekat itu adalah kejutan yang menyenangkan, " katanya. "Ini berbicara kepada apa yang saya yakini dengan sangat kuat, bahwa sistem saraf dan bagaimana ia berkembang dan berfungsi sangat fleksibel."
Fleksibilitas itu jelas menjadi kunci dalam sejarah evolusi. Berkat nenek moyang berumur 420 juta tahun ini, kita sekarang memiliki segalanya mulai dari ikan yang berenang, ular yang merayap, tikus yang berjalan, sepatu seluncur yang menggunakan kombinasi gerakan — dengan gen Foxp1 yang diekspresikan atau ditekan tergantung pada rencana tubuh dan gerak tubuh hewan yang unik.
Dan sekarang kita tahu sedikit lebih banyak apa yang mengendalikan gerakan itu di sepatu roda, ada kemungkinan bahwa pengetahuan bisa digunakan di masa depan dalam memahami bipedalisme pada manusia.
"Prinsip dasar dimana neuron motor terhubung ke sirkuit yang berbeda tidak benar-benar berhasil [dalam organisme kompleks], sehingga skate adalah cara untuk melihatnya dalam sistem yang lebih sederhana, " kata Dasen. Tetapi dia tidak ingin terlalu maju dalam memprediksi apa artinya bagi masa depan. Dasen hanya berharap bahwa setelah melihat penelitian, orang hanya akan berpikir, “Wah, jagoan, itu benar-benar rapi. Mereka bisa berjalan! "
