Penelitian baru menyebutkan tubuh bintang laut sebenarnya hanyalah kepala

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Kepala sebagian besar hewan mudah dikenali, namun para ilmuwan belum bisa mengatakan hal yang sama tentang bintang laut sampai sekarang.

Bintang laut memiliki lima lengan yang identik dengan lapisan “kaki tabung” di bawahnya, yang dapat membantu makhluk laut tersebut bergerak di sepanjang dasar laut, sehingga membuat para naturalis bertanya-tanya apakah bintang laut memiliki ujung depan dan belakang yang spesifik, dan apakah mereka memiliki kepala sama sekali.

Namun penelitian genetik baru menunjukkan sebaliknya, bahwa bintang laut sebagian besar memiliki kepala yang tidak memiliki batang atau ekor, dan kemungkinan besar kehilangan ciri-ciri tersebut secara evolusioner seiring berjalannya waktu.
Fosil aneh nenek moyang bintang laut, yang tampaknya memiliki belalai, lebih masuk akal secara evolusioner mengingat temuan baru ini, kata para peneliti.

Hasilnya dipublikasikan pada hari Rabu di jurnal alam.

“Seolah-olah bintang laut kehilangan seluruh tubuhnya, dan digambarkan hanya sebagai kepala yang merayap di dasar laut,” kata Laurent Formery, penulis utama studi dan peneliti pascadoktoral di Universitas Stanford dan Universitas California, Berkeley, dalam sebuah pernyataan. sebuah pernyataan. . “Ini sama sekali bukan asumsi para ilmuwan tentang hewan-hewan ini.”

Penemuan ini, yang dimungkinkan oleh metode pengurutan genetik baru, dapat membantu menjawab beberapa pertanyaan terbesar yang tersisa tentang echinodermata. Termasuk nenek moyang mereka yang sama dengan manusia dan hewan lain yang tidak mirip dengan mereka.

Rencana tubuh yang unik

Bintang laut termasuk dalam kelompok yang disebut echinodermata, yang meliputi bulu babi, dolar pasir, dan teripang. Hewan yang tidak biasa ini memiliki bentuk tubuh unik yang disusun dalam lima bagian sama besar yang berbeda secara signifikan dari tubuh simetris kepala-ke-ekor hewan bilateral, di mana sisi kiri dan kanan saling bercermin.

Bintang laut berawal dari telur yang telah dibuahi dan menetas menjadi larva yang mengapung di lautan, seperti plankton, selama berminggu-minggu hingga berbulan-bulan sebelum menetap di dasar laut. Di sana, mereka menjalani proses mengubah benda biner menjadi benda berbentuk bintang, atau pentagonal.

“Ini telah menjadi misteri dalam zoologi selama berabad-abad,” kata Christopher Lowe, salah satu penulis senior studi tersebut dan ahli biologi kelautan dan perkembangan di Universitas Stanford, dalam sebuah pernyataan. “Bagaimana Anda beralih dari bentuk tubuh ganda ke bentuk tubuh lima bagian, dan bagaimana Anda membandingkan bagian mana pun dari bintang laut dengan bentuk tubuh kita sendiri?”

Bentuk tubuh bilateral pada sebagian besar hewan berasal dari tindakan genetik pada tingkat molekuler yang dapat ditelusuri hingga ke kepala dan batang tubuh atau bagian tubuh utama, itulah sebabnya vertebrata, seperti manusia, dan banyak invertebrata, termasuk serangga, memiliki program genetik yang serupa. Penemuan ini memenangkan penghargaan Penghargaan Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1995.

Namun echinodermata juga memiliki nenek moyang yang sama dengan hewan bilaterian, sehingga menambah misteri yang coba dipecahkan oleh para peneliti.

Rekan penulis studi, Dr Geoff Thompson, seorang dosen di University of California, mengatakan: “Bagaimana perbedaan bagian tubuh echinodermata berhubungan dengan bagian tubuh yang kita lihat pada kelompok hewan lain telah menjadi misteri bagi para ilmuwan selama penelitian mereka.” “Pada kerabat bilateral mereka, tubuhnya terbagi menjadi kepala, batang tubuh, dan ekor,” kata Southampton dalam sebuah pernyataan. “Tetapi hanya dengan melihat bintang laut, mustahil untuk melihat bagaimana bagian-bagian ini berhubungan dengan tubuh bilateral hewan tersebut.”

Para peneliti di balik studi baru ini menggunakan micro-computed tomography untuk menangkap tampilan 3D yang belum pernah terjadi sebelumnya pada bentuk dan struktur bintang laut.

Selanjutnya, anggota tim menggunakan teknik analisis canggih untuk menentukan di mana gen diekspresikan di dalam jaringan dan mengidentifikasi rangkaian RNA spesifik di dalam sel. Ekspresi gen terjadi ketika informasi di dalam gen menjadi aktif.

Penanda molekuler tertentu bertindak seperti cetak biru tubuh, mengarahkan setiap sel ke wilayah tubuh tempatnya berada.

“Jika Anda mengupas kulit hewan dan melihat gen yang terlibat dalam penentuan kepala dan ekor, gen yang sama mengkode bagian tubuh ini pada semua kelompok hewan,” kata Lowe. “Jadi kami mengabaikan anatominya dan bertanya: Apakah ada sumbu molekuler yang tersembunyi di balik semua anatomi aneh ini dan apa perannya dalam pembentukan tubuh sinar lima pada bintang laut?”

Bersama-sama, data tersebut menciptakan peta 3D untuk menentukan di mana gen diekspresikan saat bintang laut tumbuh dan berkembang. Tim tersebut mampu mengidentifikasi gen yang mengontrol perkembangan ektoderm bintang laut, termasuk kulit dan sistem sarafnya.

Tanda genetik yang terkait dengan perkembangan kepala telah terdeteksi di seluruh bintang laut, terutama terkonsentrasi di pusat bintang dan bagian tengah setiap anggota tubuh. Namun ekspresi gen pada bagian batang dan ekor sebagian besar tidak ada, sehingga menunjukkan bahwa bintang laut “memiliki contoh paling dramatis mengenai pemisahan bagian kepala dan batang tubuh yang kita ketahui saat ini,” kata Formeri, yang juga merupakan peneliti Chan. Zuckerberg BioHub, sebuah organisasi penelitian nirlaba di San Francisco.

Penelitian ini didanai oleh Chan Zuckerberg BioHub, yang didirikan bersama pada tahun 2021 oleh Dr. Priscilla Chan dan Mark Zuckerberg, serta NASA, National Science Foundation, dan Leverhulme Fund.

“Ketika kami membandingkan ekspresi gen pada bintang laut dengan kelompok hewan lain, seperti vertebrata, ada bagian penting dari struktur tubuh yang tampaknya hilang,” kata Thompson. “Gen yang biasanya terlibat dalam pembentukan belalai hewan tidak diekspresikan di ektoderm. Seluruh bentuk tubuh echinodermata tampaknya kira-kira setara dengan kepala pada kelompok hewan lain.”

Bintang laut dan echinodermata lainnya kemungkinan besar mengembangkan bentuk tubuh unik mereka setelah nenek moyang mereka kehilangan daerah belalainya, sehingga memungkinkan mereka bergerak dan mencari makan secara berbeda dari hewan lain.

“Penelitian kami menunjukkan bahwa bentuk tubuh echinodermata berevolusi dengan cara yang lebih kompleks dari yang kita duga sebelumnya, dan masih banyak yang harus dipelajari tentang makhluk menarik ini,” kata Thompson. “Sebagai seseorang yang telah mempelajari hewan-hewan ini selama 10 tahun terakhir, temuan ini telah mengubah cara berpikir saya secara radikal tentang kelompok hewan ini.”

Penelitian pada hewan sebagian besar menargetkan hewan-hewan yang memiliki kesamaan dengan manusia. Namun mempelajari kelompok seperti echinodermata dapat memecahkan beberapa misteri paling kompleks tentang evolusi kehidupan di Bumi.

“Sebagian besar hewan tidak memiliki sistem saraf yang luar biasa, dan mereka memburu mangsanya di luar sana. Mereka adalah hewan sederhana yang hidup di liang di lautan. Manusia pada umumnya tidak tertarik pada hewan ini, namun mereka mungkin mewakili seberapa awal kehidupan dimulai. , “kata Lowe.

Memahami bagaimana hewan seperti bintang laut berevolusi juga dapat memberikan wawasan tentang beragam cara spesies yang berbeda menjaga kesehatannya.

“Tentu saja sulit untuk bekerja dengan organisme yang tidak sering dipelajari,” rekan penulis studi Daniel Rokhsar, seorang profesor genetika, genomik, evolusi dan pengembangan di Universitas California, Berkeley, dan peneliti di Chan Zuckerberg BioHub, mengatakan dalam sebuah pernyataan.

“Tetapi jika kita mengambil kesempatan untuk mengeksplorasi hewan-hewan yang tidak biasa dan bekerja dengan cara yang tidak biasa, itu berarti kita memperluas perspektif kita terhadap biologi, yang pada akhirnya akan membantu kita memecahkan masalah-masalah lingkungan dan biomedis.”