Bagaimana Ikan Akhirnya Berevolusi dengan Tubuh Bersisik Tulang?

KOMPAS.com - Ikan di lautan Bumi telah berevolusi dengan begitu baik. Namun, ternyata ratusan juta tahun yang lalu hewan-hewan yang hidup di laut merupakan spesies yang bertubuh lunak.

Sebuah studi baru-baru ini menemukan bagaimana ikan berevolusi dengan tubuh bersisik tulang.

Dilansir dari Phys, Selasa (18/7/2023), untuk bertahan hidup, hewan-hewan berevolusi untuk mendapat perlindungan dan keuntungan dari pemangsa lautan, yang pada 350 juta tahun lalu didominasi oleh krustasea.

Evolusi pelindung pada tubuh hewan-hewan laut, bisa berupa duri yang tajam yang ditemukan pada ikan lele 'lapis baja' atau sisik tulang berbentuk berlian yang disebut scutes.

Ribuan spesies ikan juga menggunakan berbagai pola pelindung kulit, yang terdiri dari tulang atau zat yang disebut dentin, yang merupakan komponen penting pada gigi manusia modern.

Lapisan pelindung semacam ini membantu vertebrata bertahan hidup dan berevolusi lebih lanjut menjadi hewan baru.

Namun, dari mana pelindung kulit pada ikan ini berasal?

Untuk mengetahui bagaimana ikan berevolusi dengan tubuh bersisik, dalam sebuah studi baru para peneliti menggunakan ikan sturgeon.

Sel punca dan evolusi sisik ikan

Dalam studi tersebut, mereka menemukan populasi sel punca (stem cell), yang cukup spesifik dan disebut sel punca saraf batang. Sel tersebut bertanggung jawab atas perkembangan evolusi sisik tulang pada ikan.

Studi ini dilakukan Jan Stundl, yang sekarang menjadi sarjana postdoctoral Marie Sklodowska-Curie di laboratorium, Marianne Bronner, Profesor Biologi, dan Edward B. Lewis yang merupakan direktur Beckman Institute di Caltech.

Makalah studi tentang evolusi sisik ikan ini pun telah dipublikasikan di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences pada tanggal 17 Juli 2023.

Penelitian tentang sel punca saraf telah lama menjadi objek studi yang menarik bagi Laboratorium Bronner. Sel ini dapat ditemukan di hampir semua vertebrata termasuk ikan, ayam dan kita (manusia).

Sel-sel punca saraf menjadi terspesialisasi berdasarkan kemunculan mereka di area kepala (tengkorak) atau sumsum tulang belakang.

Peneliti menjelaskan, baik sel punca saraf kranial mau pun batang, bermigrasi dari titik awal ke seluruh tubuh hewan yang sedang berkembang, hingga memunculkan sel-sel yang membentuk rahang, jantung dan struktur penting lainnya.

Studi sebelumnya, yang dipublikasikan pada tahun 2017 oleh para peneliti di University of Cambridge menunjukkan, sel punca saraf batang membentuk pelindung kulit berbasis dentin pada sejenis ikan yang disebut little skate.

Berdasarkan studi itu, Stundl dan timnya, berhipotesis bahwa populasi sel yang sama juga dapat membentuk pelindung berbasis tulang pada vertebrata secara luas.

Untuk mempelajari lebih jauh terkait studi sebelumnya, tentang keberadaan dan peran sel punca saraf tersebut, Stundl dan timnya mengamati ikan sturgeon, khususnya ikan sturgeon sterlet (Acipenser ruthenus).

Spesies ikan sturgeon modern, yang terkenal karena menghasilkan kaviar termahal di dunia ini ternyata masih memiliki banyak karakteristik yang sama dengan nenek moyang mereka dari jutaan tahun yang lalu. Hal ini membuat mereka menjadi kandidat utama untuk studi evolusi.

Studi dilakukan dengan mempelajari embrio ikan sturgeon yang dikembangkan di Institut Penelitian Budidaya Ikan dan Hidrobiologi di Republik Ceko.

Stundl dan timnya menggunakan pewarna neon untuk melacak bagaimana sel puncak saraf batang ikan bermigrasi ke seluruh tubuhnya yang sedang berkembang.

Ikan sturgeon mulai mengembangkan sisik tulangnya setelah beberapa minggu.

Selain itu, peneliti juga menemukan sel ujung saraf batang dengan fluoresen di lokasi tepat di mana sisik tulang ikan sturgeon terbentuk. Selanjutnya, mereka menggunakan teknik yang berbeda untuk memperlihatkan osteoblas ikan, yakni sejenis sel pembentuk tulang.

Hasilnya, penanda genetik yang terkait dengan diferensiasi osteoblas ditemukan pada sel-sel neon dalam sisik ikan yang sedang berkembang. Pengujian ini pun memberikan bukti kuat bahwa sel-sel saraf batang memang menghasilkan sel-sel pembentuk tulang.

Dipadukan dengan temuan studi tahun 2017 tentang peran sel saraf batang dalam membentuk pelindung berbasis dentin.

Penelituan ini menunjukkan bahwa sel tersebut memang bertanggung jawab dalam memunculkan pelindung kulit bersisik yang memungkinan keberhasilan ikan bertulang belakang berevolusi.

"Dengan mempelajari banyak hewan dalam pohon kehidupan, kita bisa menyimpulkan peristiwa evolusi yang telah terjadi," kata Bronner.