Perbandingan Genome Semut Harpegnathos saltator dan Camponotus floridanus

Tinuku
(KeSimpulan) Sekuens genome menawarkan petunjuk bagaimana menjadi ratu dan panjang umur. Para prajurit nomaden (juga ada petani tertua di dunia) dan yang lain penguasa masyarakat dengan perbudakan atau buruh anak-anak menjadi keragaman masyarakat semut.

Sebuah makalah yang dilaporkan di Science pekan ini menyoroti kekuatan molekul yang mendorong perbedaan tersebut. Makalah ini menyajikan urutan genome dua spesies semut yaitu Harpegnathos saltator dengan struktur sosial primitif dan semut carpenter (Camponotus floridanus) yang memiliki struktur sosial lebih kompleks.

Semut dari spesies yang sama tetapi dalam kasta sosial yang berbeda memiliki sekuens DNA yang sama tetapi dianggap memiliki karakteristik yang sangat berbeda sebagai hasil dari 'perubahan epigenetik' yaitu modifikasi DNA yang mempengaruhi ekspresi gen lebih dari gen itu sendiri. Dengan menelusuri sekuens dari dua spesies semut, para peneliti mampu mengidentifikasi bagaimana perubahan ini mempengaruhi karakteristik epigenetik semut.

"Kami sedang mencari sistem di mana benar-benar bisa melihat epigenetik pada organisme hidup," kata Danny Reinberg, biokimiawan dari New York University Medical School.

Masyarakat Harpegnathos saltator umumnya terdiri dari hanya sekitar 60 individu, ada sedikit perbedaan dalam form fisiologis antara si ratu dan pekerja serta pekerja dapat menjadi ratu jika sang ratu mati.

Sebaliknya, masyarakat semut carpenter terdiri dari ribuan individu. Pekerja menempati salah satu dari dua kasta, masing-masing dibedakan oleh fitur fisiologis dan perilaku tertentu, serta hanya ratu yang dapat meletakkan telur untuk dibuahi. Ketika sang ratu mati maka keseluruhan koloni juga akan mati bersamanya.

Para peneliti menganalisis genome individu dengan posisi yang berbeda dalam hirarki sosial masing-masing spesies, serta individu dengan peran-peran yang sama dalam dua spesies. Peneliti juga membandingkan perbedaan ekspresi gen dan melihat tanda kunci epigenetik seperti metilasi DNA (DNA methylation) yaitu suatu proses bagi gen diam.

Dengan informasi dari kedua genome, "kita sekarang dapat melihat peristiwa molekuler yang terjadi ketika seorang ratu hidup lagi dan melakukannya tanpa memanipulasi sistem," kata Reinberg.

Hasil ini menyediakan link menggoda antara mekanisme penuaan pada semut dan organisme lain. Dengan menghapus ratu pada masyarakat H. saltator, para peneliti menginduksi perempuan lain di dalam koloni untuk menumpahkan peran mereka sebagai pekerja dan mendapatkan karakteristik ratu termasuk peningkatan umur. Organisme menunjukkan dorongan pada dua tingkat ekspresi gen yaitu satu enzim pengkode telomerase dan lainnya pengkodean protein SIRT1. Keduanya telah dikaitkan dengan umur panjang pada manusia.

Peneliti juga menemukan tanda epigenetik seperti metilasi DNA yang hadir pada genome semut. "Kami berpikir cukup menarik. Ini berarti kita akan mampu memahami bagaimana sistem epigenetik ini terlibat dalam transisi perilaku," kata Shelly Berger, genetikawan dari University of Pennsylvania Medical School di Philadelphia.

Pada semut carpenter, dua kasta pekerja memiliki ciri perilaku yang berbeda yaitu pekerja utama melindungi koloni, sedangkan pekerja kecil mengais makanan. Analisis Reinberg dan rekan-rekannya menunjukkan ada perbedaan tingkat ekspresi gen yang berfungsi di otak di antara kedua kelompok pekerja, misalnya dalam gen yang terkait dengan persepsi penghidu.

Semut tidak hanya serangga eusocial di mana beberapa individu dalam kelompok menyerahkan reproduksi untuk bekerja dan peduli terhadap sesama dalam kelompok. Sepupu mereka yaitu lebah juga hidup dalam masyarakat terorganisir. Gene Robinson, entomolog dari University of Illinois di Urbana-Champaign, mempelopori usaha sekuensing genome lebah madu yang dilaporkan pada tahun 2006 dan memberikan wawasan yang menarik dalam perbandingan dengan genome Drosophila dan nyamuk, tetapi ini hanya awal.

"Sangat sulit untuk menarik kesimpulan dari hanya beberapa spesies. Apa yang sangat diperlukan adalah kemampuan untuk membandingkan spesies yang lebih mirip dengan atribut yang sama," kata Robinson.

Laporan sekuens genome dua semut adalah "pertanda masa depan", waktu ketika urutan genome spesies yang terkait akan menjadi rutin, kata Robinson. Genome semut sekitar sepersepuluh dari ukuran genome manusia. "Ketika sekuens genome dengan US$1000, biaya sequencing untuk serangga ini hanya menjadi US$99. Untuk kelompok-kelompok seperti serangga sosial, kita akan dapat memilikinya dengan kisaran ratusan," kata Robinson.
  1. Roberto Bonasio (Department of Biochemistry, New York University School of Medicine, 522 First Avenue, New York, NY 10016, USA); Guojie Zhang (Chinese Academy of Sciences–Max Planck Junior Research Group, State Key Laboratory of Genetic Resources and Evolution, Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunnan 650223, China; Beijing Genomics Institute–Shenzhen, Shenzhen 518083, China); Xiaodong Fang, Nan Qin, Pengcheng Yang, Qiye Li, Cai Li, Pei Zhang, Zhiyong Huang (Beijing Genomics Institute–Shenzhen, Shenzhen 518083, China); Chaoyang Ye, Greg Donahue, Shelley L. Berger (Department of Cell and Developmental Biology, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, PA 19104, USA); Navdeep S. Mutti, J├╝rgen Liebig (School of Life Sciences, Arizona State University, Tempe, AZ 85287, USA); Danny Reinberg (Department of Biochemistry, New York University School of Medicine, 522 First Avenue, New York, NY 10016, USA; Howard Hughes Medical Institute, New York University Medical School, New York, NY 10016, USA); and Jun Wang (Beijing Genomics Institute–Shenzhen, Shenzhen 518083, China; Department of Biology, University of Copenhagen, Copenhagen DK-2200, Denmark). Genomic Comparison of the Ants Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator. Science 27 August 2010: Vol. 329. no. 5995, pp. 1068-1071. DOI:10.1126/science.1192428
  2. The Honeybee Genome Sequencing Consortium. Nature 443, 931-949 (26 October 2006). doi:10.1038/nature05260
  3. Alla Katsnelson. Nature doi:10.1038/news.2010.433 (2010)
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment