Hilangnya Ekspresi Gen Mendorong Sirip Menjadi Tungkai

Tinuku
(KeSimpulan) Hilangnya ekspresi gen mendorong evolusi ikan ke daratan. Makhluk berkaki empat telah memperoleh pijakan oleh hilangnya gen yang membimbing pengembangan sirip. Hilangnya gen yang memandu perkembangan sirip menjelaskan bagaimana ikan berevolusi menjadi vertebrata berkaki empat, demikian sebuah penelitian terbaru.

Pada akhir periode Devon, sekitar 365 juta tahun yang lalu, makhluk seperti ikan di perairan dangkal mulai merambah ke daratan dengan bantuan delapan jari kaki. Anggota tubuh berevolusi dari sirip di mana selama masa transisi, nenek moyang kehilangan baris serat tulang kaku disebut actinotrichia yang sebelumnya memberikan dukungan struktural dan pengembangan formasi sirip. Selain itu jumlah digit maksimum menjadi lima pada setiap ekstremitas.

Sekarang, Marie-Andrée Akimenko dari University of Ottawa di Kanada dan rekan-rekannya menjelaskan bagaimana nenek moyang kehilangan sirip yaitu suatu keluarga gen pengkode protein yang membentuk serat kaku sirip. Gen actinodin dihadirkan dalam model laboratorium ikan zebra sebagai ikan purba, tetapi tidak pada vertebrata berkaki empat (tetrapoda).

Tim peneliti yang melaporkan pekan lalu di Nature juga mengidentifikasi efek meredamnya ekspresi gen pada ikan zebra dan juga terganggunya ekspresi gen yang mengatur pertumbuhan anggota badan serta jumlah digit pada hewan lain. Hasil studi ini mengisyaratkan bahwa keterkaitan hilangnya gen dengan perubahan sirip menjadi anggota badan.

"Ini contoh sangat bagus bagaimana perubahan satu atau dua gen bertanggung jawab dalam transisi evolusioner besar," kata Axel Meyer, biolog dari University of Konstanz di Jerman yang mempelajari evolusi gen pada ikan.

Tetapi koneksi kausalitas tidak pasti. "Pertanyaan sesungguhnya adalah: apakah kita kehilangan gen ini karena kita kehilangan penggunaan sirip, atau apakah kami kehilangan sirip karena kami kehilangan gen?" kata Denis Duboule, biolog evolusi perkembangan dari Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). "Masalah dalam evolusi, anda tidak dapat melakukan eksperimen," kata, Duboule.

Para peneliti mencari gen yang paling aktif tersaji dalam sirip ikan zebra yang re-growing setelah amputasi dan merujuk dua fungsi gen sebelumnya yang tidak diketahui. Kedua gen pengkode protein yang membentuk complex collagen seperti struktur disebut elastoidin yang ditemukan pada actinotrichia.

Tim Akimenko juga mencari database genome ikan zebra dan menemukan dua gen tambahan yang diperkirakan memproduksi protein yang sama menjadi empat ekspresi dan gen yang melacak munculnya actinotrichia dalam embrio ikan zebra dan pada regenerasi sirip regenerasi.

Database untuk ikan bertulang lainnya juga mengandung gen, tetapi mereka tidak menemukannya dalam tetrapoda. Keluarga gen yang mungkin memiliki akar sangat purba, secara parsial dan urutan yang muncul dalam genome hiu gajah yang berevolusi pada 450 juta tahun yang lalu dan merupakan bagian dari keluarga tertua rahang vertebrata.

Tim melanjutkan dengan menggunakan morpholinos (molekul kecil pengikat RNA dan mencegah produksi protein) untuk meredam ekspresi gen dalam dua embrio ikan zebra. Mereka tidak menemukan actinotrichia dalam lipatan embrio yang biasanya akan memunculkan sirip, dan lipatan paling belakang serta atas.

Ketika terganggu oleh dua gen dalam regenerasi sirip dewasa dengan cara yang sama, peneliti menemukan bahwa distribusi actinotrichia terpengaruh. Selain itu, ikan zebra abnormal mencul dalam ekspresi gen yang mengatur pertumbuhan anggota badan dan jumlah digit.

"Kita cenderung berpikir bahwa gen baru membawa fungsi baru, tetapi studi ini menunjukkan bahwa terhambatnya kehadiran gen atau mengarahkan pengembangan ke arah tertentu. Kehilangan gen menjadi kekuatan kreatif dalam evolusi," kata Meyer.

Penelitian ini terbatas hanya beberapa hari karena umur pendek RNA-blocking morpholinos, sehingga tidak mungkin bagi Akimenko untuk menentukan apakah gen mengganggu dan juga menghambat pembentukan bagian-bagian lain dari kerangka sirip yang hilang selama transisi.

Agenda ke depan, Akimenko berencana menerapkan gen pada tikus dan mengamati dampak perkembangan anggota tubuh. Dia juga ingin meneliti dua peran lainnya, gen tidak satu-satunya faktor dalam evolusi sirip menjadi tungkai, "ini hanyalah satu bagian kecil dari teka-teki yang dapat membantu kita memahami transisi," kata Akimenko.
  1. Zhang, J. et al. Nature 2010 doi:10.1038/nature09137
  2. Weaver, J. Nature 2010 doi:10.1038/news.2010.315
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment