Melompat gen, alias transposon, mungkin asing bagi sebagian besar dari kita, namun transposon ditampilkan dalam dua penelitian terbaru terkait makhluk laut yang disukai oleh penyelam – gurita dan naga laut – dan dapat menjelaskan beberapa misteri seputar makhluk ini.
Transposon adalah rangkaian DNA yang memiliki kemampuan untuk bergerak di dalam genom, kumpulan instruksi DNA yang ditemukan di dalam sel. Transposon dapat mengacak atau menggandakan dirinya sendiri, menggunakan mekanisme salin dan tempel molekuler atau bahkan potong dan tempel, dan dapat menyebabkan perubahan genetik yang cepat ketika mereka menyisipkan diri di tengah atau di dekat suatu gen, sehingga gen tersebut tidak dapat bekerja secara normal.
Transposon membentuk 45% genom otak manusia, namun kini transposon telah ditemukan untuk pertama kalinya di otak invertebrata, yaitu gurita – dan itu mungkin menjelaskan tingkat kecerdasannya yang terbukti tinggi.
Studi ini dilakukan oleh tim internasional yang terdiri dari 20 peneliti yang dikoordinasikan oleh Remo Sanges dari Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste dan Graziano Fiorito dari Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) di Naples.
Otak dan kemampuan kognitif gurita yang “sangat kompleks” adalah hal yang unik di antara invertebrata, kata para ilmuwan, dan mereka menganggap gen pelompat adalah kunci kompleksitas mirip vertebrata ini setelah menemukannya di otak hewan-hewan biasa. gurita (gurita vulgaris) dan California gurita (gurita bimakuloides).
Seperti pada manusia, beberapa transposon tidak aktif karena mereka telah mengakumulasi mutasi dari waktu ke waktu, sementara transposon lainnya, meskipun utuh, diblokir oleh mekanisme pertahanan seluler – meskipun fragmen dan salinan transposon yang rusak dapat menjadi bahan mentah bagi evolusi, kata para peneliti.
Transposon yang paling relevan, yang dikenal sebagai Long Interspersed Nuclear Elements (LINE), berpotensi tetap aktif. Sebelumnya dianggap hanya sisa-sisa masa lalu, penelitian terbaru mengungkapkan bahwa aktivitas LINE diatur dengan baik di otak, khususnya di area hipokampus, dan dapat dikaitkan dengan kemampuan kognitif seperti pembelajaran dan memori.
Genom gurita kaya akan transposon. Sebagian besar tidak aktif, namun dengan menggunakan teknik pengurutan terbaru untuk fokus pada mereka yang masih mampu menyalin dan menempel, para peneliti mengidentifikasi elemen keluarga LINE di bagian otak gurita yang penting untuk kemampuan kognitif.
“Saya benar-benar melompat ke atas kursi ketika, di bawah mikroskop, saya melihat sinyal yang sangat kuat dari aktivitas elemen ini di lobus vertikal, struktur otak yang pada gurita merupakan pusat pembelajaran dan kemampuan kognitif – sama seperti pada gurita. hipokampus pada manusia,” kata Giovanna Ponte dari SZAD.
“Penemuan unsur keluarga LINE yang aktif di otak kedua spesies gurita ini sangat signifikan, karena menambah dukungan terhadap gagasan bahwa unsur-unsur tersebut memiliki fungsi spesifik yang lebih dari sekadar salin dan tempel,” kata Sanges. Studi ini dipublikasikan di Biologi BMC.
Penampilan Naga Laut
Dalam kasus naga laut, yang hanya ditemukan di alam liar di Australia, transposon dapat menjelaskan penampilan khas yang sangat dihargai oleh fotografer bawah air, menurut para ilmuwan dari Universitas Oregon.
Dengan mengurutkan genom varietas naga laut yang kurus dan berdaun, para ilmuwan menemukan bahwa kelompok gen kunci yang pada vertebrata lain mengarahkan perkembangan wajah, gigi, pelengkap, dan bagian sistem saraf telah hilang.
“Naga laut adalah ikan yang aneh dalam kelompok ikan yang sudah aneh,” kata asisten peneliti Prof Clay Small, merujuk pada kerabat dekat mereka di Syngnathidae keluarga, kuda laut dan ikan pipa.
“Ada banyak ketertarikan terhadap seberapa mudahnya benda-benda seperti kepala dan wajah beradaptasi terhadap evolusi,” kata rekan peneliti senior Susie Bassham, yang ikut memimpin penelitian dengan Small. “Dan naga laut dapat menjadi studi kasus yang baik untuk pertanyaan semacam itu karena perbedaan ekstrem yang mereka alami dengan cepat.” Bersama dengan kuda laut dan ikan pipa, mereka juga bercabang sekitar 50 juta tahun yang lalu, katanya, “yang relatif baru menurut standar evolusi”.
Dengan memperoleh akses langka terhadap sampel jaringan melalui Akuarium Birch di Scripps Research dan Akuarium Tennessee, para peneliti menganalisis rangkaian genetik naga laut, kuda laut, dan ikan pipa. Dibandingkan dengan ikan bertulang keras seperti ikan zebra dan stickleback, semuanya Syngnathidae tidak memiliki gen yang memandu perkembangannya, namun tidak seperti kerabatnya, naga laut juga mengandung jumlah transposon yang lebih tinggi dari biasanya.
Mikroskop sinar-X khusus digunakan untuk menangkap gambar 3D resolusi tinggi dari naga laut kurus berukuran 30cm (Phyllopteryx taeniolatus). Itu dipindai dalam beberapa bagian, dan gambar-gambarnya dijahit menjadi satu untuk membentuk gambar lengkap yang mengungkapkan detail terbaik dari tulang naga laut.
“Belum pernah ada yang membayangkan bagian mana pun dari naga laut seperti itu sebelumnya,” kata Bassham. “Kami dapat melihat bahwa struktur pendukung dayung berdaun tampak seperti penjabaran duri, dan kemudian ditambahkan pelengkap berdaging di ujungnya.” Dia mengatakan hal ini memperkuat gagasan bahwa apa yang tampak sebagai hiasan berevolusi dari duri.
Tim berharap dengan mempublikasikan urutan genom naga laut akan membantu memahami bagaimana makhluk aneh ini berevolusi, serta dalam upaya melestarikannya. Studi mereka dipublikasikan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
Juga di Divernet: Sudahkah Anda Memotret Seadragon?, Merawat Di Sarang Naga, Ruby Seadragons Membuat Debut Langsung
