KeSimpulan.com Dokumentasi Berita Sains
(2008-2013)
HOME - ARSIP - PENCARIAN

Minggu, 17 Oktober 2010

Rotifera Brachionus calyciflorus Evolusi Reproduksi Seksualitas

KeSimpulan.com - Variabilitas mendorong evolusi seksual. Lingkungan yang berubah mendorong perpindahan dari reproduksi aseksual.

Seks adalah bisnis yang mahal dalam evolusi. Pertanyaannya bagaimana hal ini muncul pertama kali telah menjadi objek perdebatan di kalangan akademis. Selain itu, mengapa tidak hanya menghasilkan klon aseksual yang hemat energi dan meluluskan gen secara lebih efisien?

Riset eksperimental yang dilaporkan di Nature menunjukkan bahwa spesies dari rotifer yaitu Brachionus calyciflorus, hewan yang mendekati ukuran mikroskopis dan "pseudocoelomate" yaitu mereproduksi diri baik secara seksual dan aseksual. Namun lebih sering memilih reproduksi seksual di habitat yang bervariasi daripada dalam lingkungan homogen. Ini menunjukkan bahwa keberagaman lingkungan telah memberi kontribusi penting untuk evolusi seks.

"Kami benar-benar bisa melihat bagaimana investasi dalam seks berubah seiring waktu, sehingga kita dapat menguji prediksi tentang evolusi seks, memberi kami sebuah kondisi yang kami inginkan," kata Lutz Becks, biolog evolusi dari University of Toronto di Ontario, Kanada, yang memimpin studi ini.

"Ada begitu banyak teori yang berbeda tentang bagaimana seks berevolusi. Namun teori tersebut hampir tidak pernah diuji eksperimental," kata Becks. Eksperimen yang baru akan menjadi langkah untuk menjelaskan "salah satu masalah abadi dalam biologi evolusi pada sekitar 99,9 persen dari seluruh mahkluk hidup.

Rotifera adalah planktonik kecil hewan air tawar dan spesies B. calyciflorus umumnya lebih banyak reproduksi aseksual. Tetapi kadang-kadang bila kondisi memungkinkan melakukan reproduksi seksual. Becks dan Aneil Agrawal, biolog evolusi dari University of Toronto, menggunakan populasi B. calyciflorus yang dikumpulkan dari alam liar untuk meneliti prevalensi reproduksi seksual dalam lingkungan yang berbeda-beda.

Para peneliti membagi menjadi tiga kelompok masing-masing terdiri dari sekitar 10.000 individu. Dua kelompok yang disimpan di lingkungan yang homogen yaitu satu kelompok dengan makanan berlimpah dan kelompok lain dengan pasokan makanan minim. Kelompok ketiga dibagi menjadi dua sub-populasi yaitu lingkungan dengan pasokan tinggi makanan dan lingkungan dengan pasokan makanan sedikit, tetapi mereka bisa bermigrasi di antara keduanya untuk mensimulasikan lingkungan yang heterogen. Untuk memastikan eksperimen wajar, populasi di lingkungan yang homogen juga bisa bermigrasi meskipun dengan kondisi wilayah yang sama.

Setelah 12 minggu, para peneliti menemukan rotifera dalam lingkungan homogen mencatat sekitar 7% telur berwarna gelap yang diproduksi dari reproduksi seksual, bukan telur buram yang dihasilkan ketika organisme bereproduksi secara aseksual. Sedangkan rotifera di lingkungan heterogen menghasilkan 15% telur berasal dari seksual, menunjukkan bahwa lingkungan bervariasi meningkatkan kecenderungan untuk reproduksi seksual.

Namun, tingkat reproduksi seksual telah turun dalam semua populasi eksperimental, mungkin karena rotifera keluar dari kondisi lingkungan alamiah mereka. Untuk meneliti lebih lanjut efek heterogenitas terhadap reproduksi seksual, para ilmuwan melakukan eksperimen ulang dengan jangka 14 minggu setelah pencampuran bersama seluruh kelompok eksperimental untuk menghasilkan populasi dengan tingkat rendah reproduksi seksual. Kali ini, setelah enam minggu, mereka melihat penurunan tingkat reproduksi seksual dalam populasi konstan tetapi kenaikan populasi dari lingkungan yang bervariasi.

"Saya terkejut betapa cepat frekuensi seksual meningkat di lingkungan yang heterogen. Ini menunjukkan bahwa ada keuntungan yang benar-benar kuat, dorongan kuat pada frekuensi seksual," kata Sarah ‘Sally’ Otto, biolog evolusi dari University of British Columbia. Dengan lingkungan yang homogen sempurna dan jumlah populasi yang stabil, "hampir pasti akan ada kebutuhan untuk seksual," kata Otto yang pernah melaporkan studi pada tahun 2009 di The American Naturalist.

Para peneliti mengatakan, hasil ini menunjukkan bahwa manfaat dari reproduksi seksual menuntut biaya lebih besar yang ditanggung dengan lingkungan sangat bervariasi, tetapi dalam lingkungan yang konstan reproduksi seks tidak menguntungkan sebagai strategi yang layak sehingga mereproduksi klonal lebih masuk akal.

Dalam dunia yang dinamis, reproduksi seksual tampaknya menang. "Sangat mudah untuk berpikir bahwa seksual bermanfaat karena dengan seksual Anda memprogram gen," kata Becks. Tapi meskipun kemungkinan kombinasi gen secara keseluruhan optimal berubah dari waktu ke waktu.

Eksperimen menunjukkan bahwa reporduksi seksual berhasil "mencampur dan mencocokkan yang terbaik dari allele migran dengan allele asli," kata Otto. Dalam sebuah lingkungan yang lebih heterogen beberapa gen akan lebih baik untuk satu jenis habitat (makanan berkualitas tinggi).

Penjelasan lain yang mungkin dalam pergeseran ke reporduksi seksual dalam catatan Otto di mana "kurang menarik" bahwa hal ini hanyalah sebuah strategi preservasi telur. Ketika mereka bereproduksi secara seksual, rotifere menghasilkan telur yang dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang lebih keras daripada telur yang dihasilkan secara aseksual. Dalam skenario ini, lingkungan akan berubah kembali sesuai dengan gen mereka pada saat telur menetas. Penelitian di masa depan bisa membantu menentukan driver yang benar di balik tingkat yang lebih tinggi dari reproduksi seksual.

Jika satu set gen telah bekerja baik untuk garis panjang reproduksi aseksual hewan dalam lingkungan yang stabil, logika akan mengatakan mengapa memperbaiki apa yang tak terputus-putus? Setelah semua, "Anda tidak tahu apa jenis gen yang Anda dapatkan adalah gen yang buruk dari pasangan Anda," demikian mengurangi kesuksesan Anda yang anda turunkan," kata Becks.

Implikasi memungkinkan meluas dan melampaui dunia rotifera. "Saya pikir ini kemajuan yang sangat fantastis," kata Otto yang mencatat bahwa sebelumnya telah ada beberapa eksperimen tetapi mungkin tidak untuk organisme multiseluler dalam dinamika munculnya seksualitas. Studi ini "memberikan bukti yang baik bahwa kompleksitas spasial mendukung seksualitas" dan "kesempatan emas" untuk melacak mekanisme molekuler yang mendorong organisme ini menjauh dari kehidupan aseksual.

Brian Charlesworth, genetikawan evolusi dari University of Edinburgh, Inggris, mengatakan bahwa sulit untuk mengatakan apakah studi ini menjelaskan mengapa reproduksi seksual berkembang di tempat pertama dan mengapa tetap begitu meluas. "Ini mungkin hanya menjadi sebuah faktor penunjang, ada banyak dalil proses lain yang tidak dibahas dalam eksperimen mereka, ini adalah saran, tetapi saya tidak akan berpikir untuk mengatakan ..Ah, sekarang kita tahu mengapa seks berevolusi," kata Charlesworth.

"Mungkin ada beberapa jenis respon evolusi, tetapi saya agak skeptis. Ini hanya mencerminkan perilaku rotifer berbiak daripada mengatakan lebih banyak kepada kita tentang evolusi seks," kata Rufus Johnston, behavioris evolusi dari University of Cambridge, Inggris.

Reproduksi seksual mungkin tidak muncul hanya karena pergeseran pada tingkat kualitas makanan dan banyak tambahan teori menunggu untuk eksperimentasi. "Ada teori lain yang kita dapat menguji dengan rotifera ini," kata Becks yang mengisyaratkan bahwa mungkin butuh lebih banyak studi.

Otto yang menekuni ragi sangat senang melihat bahwa rotifera terlihat menjadi sebuah sistem baru yang menjanjikan untuk model peneliti lain. "Bahkan pada tingkat genetik, kita tidak tahu apakah karena interaksi gen yang berbeda atau interaksi dari gen yang sama yang mendorong seksualitas. Ini akan benar-benar bagus untuk diteliti," kata Otto.

B. calyciflorus juga berkaitan erat dengan kelompok rotifera lain yang hanya menghasilkan reproduksi aseksual, para ilmuwan dapat membandingkan untuk mempelajari perbedaan kecil. Becks berharap untuk menguji organisme lain yang memiliki kapasitas dua reproduksi seksual dan aseksual untuk melihat apakah indikator lingkungan juga bisa memacu evolusi seksualitas.
  1. Lutz Becks (Department of Ecology & Evolutionary Biology, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3B2, Canada; Department of General Ecology, Zoological Institute, Center for Biological Sciences, University of Cologne, D-50931 Köln, Germany) and Aneil F. Agrawal (Department of Ecology & Evolutionary Biology, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3B2, Canada). Higher rates of sex evolve in spatially heterogeneous environments, Nature, 13 October 2010, DOI:10.1038/nature09449
  2. Sarah P. Otto (Department of Zoology, University of British Columbia, 6270 University Boulevard, Vancouver, British Columbia V6T 1Z4, Canada). The Evolutionary Enigma of Sex, The American Naturalists, 2009 Vol.174, pp.S1–S14, DOI:10.1086/599084
  3. Joseph Milton, Nature, DOI:10.1038/news.2010.535

Artikel Lainnya:

Tidak ada komentar :

Poskan Komentar

Jurnal Sains