Spesies Ikan Berjalan yang Singkap Misteri Evolusi Vertebrata Darat

Apa persamaan antara tikus dan ikan skate kecil? Sekilas, kita mungkin akan berpikir tak ada persamaan yang krusial di antara keduanya. Hewan yang pertama itu hidup di darat, berbulu, memiliki telinga lebar dan kumis; sementara hewan keduanya menhuni di air, bernapas dengan insang, dan memiliki tubuh penuh tulang rawan.

Akan tetapi, ternyata keduanya memiliki persamaan yang penting: kemampuan untuk berjalan. Keduanya juga memberikan petunjuk tentang perkembangan evolusi perilaku berjalan pada vertebrata darat. Studi baru yang dipublikasikan bertajuk The Ancient Origins of Neural Substrates for Land Walking, terbit di jurnal Cell. Para peneliti menemukan bahwa ikan skate kecil (Leucoraja erinacea) memiliki kesamaan sirkuit saraf yang dibutuhkan untuk berjalan oleh hewan darat dan manusia.

“Berjalan adalah perilaku penggerak utama yang diekspresikan oleh vertebrata yang tinggal di darat, tetapi tidak diketahui kapan sirkuit saraf yang penting untuk kontrol tungkai pertama kali muncul,” tulis mereka. Spesies ikan tertentu menunjukkan perilaku seperti berjalan, meningkatkan kemungkinan bahwa sirkuit yang mendasarinya berasal dari vertebrata laut primitif, demikian papar penulis utama Jeremy Dasen, kini Professor di Department of Neuroscience and Physiology, Neuroscience Institute, New York University.

“Kami menunjukkan bahwa substrat saraf bipedalisme hadir di ikan skate kecil Leucoraja erinacea, yang nenek moyangnya dengan tetrapoda ada 420 juta tahun yang lalu,” ungkap Dasen. “Leucoraja menunjukkan fitur inti dari gaya berjalan lokomotor tetrapoda, termasuk pergantian kiri-kanan dan ekstensi-fleksi timbal balik dari sirip perut.”

Leucoraja juga menggunakan program yang bergantung pada faktor transkripsi Hox yang sangat dilestarikan yang penting untuk persarafan selektif otot sirip/tungkai. Jaringan ini mengkodekan modul konektivitas periferal yang berbeda dari yang digunakan dalam renang berbasis otot aksial dan tampaknya telah berkurang pada sebagian besar ikan modern.

“Temuan ini menunjukkan bahwa sirkuit yang penting untuk berjalan berkembang melalui adaptasi jaringan regulasi genetik,” ungkap Dasen, “yang dimiliki oleh semua vertebrata dengan pelengkap berpasangan.”

Secara fisik, ikan skate kecil memang mirip pari, tapi mereka lebih dekat kekerabatannya dengan hiu. Tubuhnya seukuran piring makan besar, dan nyaris sama pipihnya, dengan ekor panjang menggeliat.

Tak seperti spesies ikan lainnya yang menggoyang-goyang tulang belakang mereka untuk bergerak maju, ikan skate kecil berenang dengan tulang belakang yang hampir sepenuhnya lurus. Alih-alih menggoyang tulang belakangnya, ikan ini justru bergantung pada otot-otot di kaki mereka untuk bergerak.

Saat menyaksikan perilaku ikan tersebut, Dasen tertarik untuk mengetahui lebih lanjut tentang bagian pada sel-sel ikan yang memungkinkan hewan tersebut berjalan. Sebelum ini, ilmuwan pernah menguji sirkuit saraf tikus dan menemukan bahwa mematikan gen tertentu akan menyebabkan tikus jatuh lemas atau menjadi lumpuh.

Untuk mempelajari ikan skate kecil, mereka mengekstraksi neuron motorik hewan dan mengurutkan DNA mereka. Secara khusus, mereka mengamati embrio ikan skate karena pada tahap awal inilah ikan skate dan manusia mengembangkan sirkuit saraf.

Dari pengamatan tersebut terungkap bahwa pada tahap-tahap awal perkembangan ikan skate kecil, mereka bergerak maju dengan memanfaatkan tulang belakang. Namun ketika mereka menetas, posisi tulang belakangnya menetap dan mereka menggunakan sirip mereka untuk bergerak maju.

“Dengan membandingkan tikus dan ikan skate kecil, kita tahu bahwa semua fitur penting untuk berjalan pada tikus juga terdapat pada ikan skate,” ujar Dasen.

Hasil studi menunjukkan bahwa baik ikan skate dan mamalia memiliki “saklar genetik” yang sama. Pada dasarnya, gen yang memberitahu ikan skate untuk menggerakkan sirip kecilnya, adalah gen yang sama yang memberi tahu kita untuk menggerakkan tangan dan kaki.

Temuan tersebut, kata Dasen, membuat para periset percaya bahwa susunan genetik hewan darat berjalan berasal saat ikan masih berada di laut. Ini membantu ilmuwan mengembangkan pemahaman yang lebih lengkap tentang nenek moyang prasejarah kita.

Selain itu, penelitian ini sangat penting karena ikan skate kecil bisa menjadi model yang sangat bagus untuk memahami perkembangan jaringan saraf yang mengendalikan anggota tubuh kita dan juga mengungkapkan informasi lebih lanjut tentang penyakit yang terkait dengannya.

“Memiliki lebih banyak pengetahuan dasar tentang bagaimana sirkuit-sirkuit itu disatukan sangat penting dalam upaya pengobatan penyakit seperti Lou Gehrig atau cedera tulang belakang,” pungkas Dasen.