Makhluk laut eksotis menerangi fajar kerajaan hewan

Salah satu transisi terbesar dalam sejarah kehidupan terjadi lebih dari 600 juta tahun yang lalu, ketika organisme bersel tunggal memunculkan hewan pertama. Dengan tubuh multiselnya, hewan telah berevolusi menjadi berbagai bentuk yang memusingkan, seperti paus seberat 200 ton, burung yang terbang enam mil ke langit, dan kaki tangan yang meluncur melintasi bukit pasir.

Para ilmuwan telah lama bertanya-tanya seperti apa hewan pertama itu, termasuk pertanyaan tentang anatomi mereka dan bagaimana mereka menemukan makanan. di dalam Stadi Diterbitkan Rabu, para ilmuwan telah menemukan jawaban yang menggiurkan dalam kelompok makhluk agar-agar yang kurang dikenal yang disebut ubur-ubur sisir. Sementara hewan pertama masih menjadi misteri, para ilmuwan telah menemukan bahwa ubur-ubur sisir termasuk dalam cabang terdalam dari pohon keluarga hewan.

Perdebatan tentang asal usul hewan telah berlangsung selama beberapa dekade. Pada awalnya, para peneliti sangat mengandalkan catatan fosil sebagai petunjuk. Fosil hewan spesifik tertua berasal dari sekitar 580 juta tahun, meskipun beberapa peneliti mengklaim telah menemukan yang lebih tua. Pada tahun 2021, misalnya, Elizabeth Turner, ahli paleontologi Kanada, melaporkan sebuah penemuan Fosil kemungkinan spons berusia 890 juta tahun.

Masuk akal jika spons adalah hewan tertua. Mereka adalah makhluk sederhana, tanpa otot atau sistem saraf. Mereka menambatkan diri ke dasar laut, tempat mereka menyaring air melalui labirin pori-pori, menjebak sisa-sisa makanan.

Faktanya, spons sangat sederhana sehingga mengejutkan bahwa mereka adalah hewan, tetapi struktur molekulnya mengungkapkan kekerabatan mereka. Mereka membuat protein tertentu, seperti kolagen, yang hanya diproduksi oleh hewan. Selain itu, DNA mereka menunjukkan bahwa mereka lebih dekat hubungannya dengan hewan daripada bentuk kehidupan lainnya.

Mulai tahun 1990-an, ketika para ilmuwan mengumpulkan DNA dari lebih banyak spesies hewan, mereka berusaha memetakan silsilah keluarga hewan tersebut. Dalam beberapa penelitian, bunga karang berakhir di dahan pohon yang paling dalam. Dalam skenario ini, hewan mengembangkan sistem saraf hanya setelah spons bercabang dua.

Namun pada awal tahun 2000-an, ilmuwan lain sampai pada kesimpulan yang sangat berbeda. Mereka menemukan bahwa cabang fauna terdalam adalah permen jeli—makhluk kurus berbentuk oval yang sering menumbuhkan rangkaian pita berwarna-warni yang berkedip-kedip di kegelapan kedalaman laut.

Banyak ahli enggan menerima kesimpulan ini, karena itu berarti evolusi hewan lebih aneh daripada yang mereka sadari. Untuk satu hal, gel sisir tidak sesederhana spons. Mereka memiliki sistem saraf: jaringan neuron yang mengelilingi tubuh mereka yang mengontrol otot mereka.

Untuk menyelesaikan debat jeli-sisir-spons, para peneliti dari seluruh dunia mengumpulkan DNA dari lebih banyak spesies hewan laut. Alih-alih melihat gen tunggal, para peneliti menemukan cara mengurutkan seluruh genom.

Tetapi semburan data baru gagal menyelesaikan kontroversi. Beberapa ilmuwan akhirnya merakit sebuah pohon di mana spons adalah cabang terdalam, sementara yang lain memotong ubur-ubur sisir.

Studi baru, yang diterbitkan dalam jurnal Nature, dibangun di atas metode baru menggunakan DNA untuk melacak evolusi hewan.

Dalam studi sebelumnya, para ilmuwan melihat bagaimana mutasi spesifik muncul di berbagai cabang hewan. Mutasi dapat menyebabkan satu huruf genetik, yang dikenal sebagai basa, diubah menjadi huruf yang berbeda. Mutasi ini kemudian akan diwariskan kepada keturunan hewan tersebut.

Tapi mutasi ini bisa menjadi penanda sejarah yang tidak bisa diandalkan. Basisnya mungkin bergeser dari satu huruf ke huruf berikutnya dan, jutaan tahun kemudian, kembali ke huruf aslinya. Alternatifnya, basis yang sama dapat menunjukkan huruf yang sama dalam dua garis keturunan yang tidak berhubungan. Perkembangan paralel ini menciptakan ilusi bahwa kedua silsilah itu terkait erat.

Dalam studi baru, Darren Schultz, seorang ahli biologi evolusi di Universitas Wina, dan rekan-rekannya melihat jenis perubahan genetik yang berbeda. Dalam kasus yang jarang terjadi, sebagian besar DNA disilangkan secara tidak sengaja dari satu kromosom ke kromosom lainnya.

Para ilmuwan tidak mungkin tertipu oleh mutasi sebesar itu. Kemungkinan potongan DNA yang sama persis pindah ke lokasi yang sama persis untuk kedua kalinya secara astronomis rendah. Juga tidak mungkin bidak itu kembali ke tempat asalnya.

“Ini adalah bukti langsung bahwa sesuatu telah terjadi,” kata Dr. Schultz.

Timnya melacak pergerakan materi genetik dalam kromosom sembilan hewan, bersama dengan tiga kerabat hewan bersel tunggal. Mereka menemukan sejumlah potongan DNA di tempat yang persis sama pada genom spons dan hewan lainnya. Tetapi potongan-potongan ini berada dalam posisi yang berbeda pada ubur-ubur sisir dan kerabat hewan bersel satu mereka. Penemuan ini membuat Dr. Schultz dan rekan-rekannya menyimpulkan bahwa ubur-ubur sisir terpisah dari hewan lain terlebih dahulu.

“Ini tampilan baru dengan pendekatan baru terhadap masalah ini,” kata Antonis Rocas, ahli biologi evolusi di Vanderbilt University yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Dalam studi tahun 2021, jeli sisir didukung oleh Dr. Rocas dan rekannya. Dia mengatakan analisis baru memberikan konfirmasi yang kuat.

“Saya telah belajar untuk tidak mengatakan bahwa kontroversi telah berakhir,” kata Dr. Rocas. “Tapi ini menggerakkan jarum.”

Studi ini memunculkan kemungkinan baru dan menarik tentang seperti apa rupa nenek moyang hewan yang hidup. Jika ubur-ubur sisir, dengan sistem saraf dan ototnya, adalah cabang terdalam dari pohon hewan, mungkin hewan purba tidak sederhana dan seperti spons. Mereka juga memiliki sistem saraf dan otot. Baru kemudian spons melepaskan sistem sarafnya.

Schultz memperingatkan agar tidak menganggap ubur-ubur sisir sebagai fosil hidup yang tidak berubah sejak awal hewan. “Sesuatu yang hidup hari ini tidak bisa menjadi nenek moyang dari sesuatu yang hidup hari ini,” katanya.

Sebaliknya, para peneliti sekarang mencari untuk menyisir ubur-ubur untuk melihat seberapa mirip dan berbeda sistem saraf mereka dengan hewan lain. Baru-baru ini, Mike Keitelman, seorang ahli biologi sel di Universitas Oxford Brookes, dan rekan-rekannya membekukan larva ubur-ubur sisir sehingga mereka dapat melihat sistem saraf mereka secara mikroskopis. Apa yang mereka lihat membuat mereka bingung.

Di seluruh dunia hewan, neuron biasanya dipisahkan satu sama lain oleh celah kecil yang disebut sinapsis. Mereka dapat berkomunikasi melintasi celah dengan melepaskan bahan kimia.

Tapi ketika Dr Kettleman dan rekan-rekannya mulai memeriksa neuron gel metatarsal, mereka berjuang untuk menemukan sinapsis antara neuron. “Pada saat itu, kami seperti, ‘Ini aneh,'” katanya.

Pada akhirnya, mereka gagal menemukan sinapsis di antara mereka. Sebaliknya, sistem saraf metacarpophalangeal membentuk satu jaringan yang berkesinambungan.

Menurut Dr Kettleman dan rekan-rekannya Saya melaporkan temuan mereka bulan lalu, dan berspekulasi kemungkinan lain untuk asal usul hewan. Ubur-ubur sisir mungkin telah mengembangkan sistem saraf mereka yang khas secara independen dari hewan lain, menggunakan beberapa bahan penyusun yang sama.

Dr. Kittelmann dan rekan-rekannya sekarang sedang memeriksa jeli sisir jenis lain untuk melihat apakah ide ini berlaku. Tetapi mereka tidak akan terkejut untuk terkejut lagi. “Kamu seharusnya tidak berasumsi apa-apa,” katanya.