Lungfish, Ikan yang Berevolusi dari Air Ke Daratan

Lungfish atau ikan paru-paru merupakan salah satu kelompok hewan yang memiliki hubungan paling dekat dengan tetrapoda, yakni vertebrata darat. Keunikan biologis dan genetik lungfish membuatnya menjadi objek penelitian penting untuk memahami transisi evolusi vertebrata dari air ke daratan.

Ciri Fisik dan Genom Lungfish

Lungfish memiliki ciri khas berupa paru-paru yang berkembang dengan baik, memungkinkan mereka bernapas di udara. Salah satu spesies yang paling terkenal, lungfish Afrika (Protopterus annectens), memiliki genom terbesar yang pernah ditemukan di vertebrata, dengan ukuran sekitar 40 gigabase. Ukuran besar ini sebagian besar disebabkan oleh perluasan elemen transposabel dalam DNA mereka. Meski demikian, lungfish menunjukkan efisiensi transkripsi gen yang tinggi, memastikan ekspresi gen berjalan dengan seimbang meskipun ukuran genomnya sangat besar.

Inovasi Genetik Ikan yang Mendukung Adaptasi Darat

Penelitian pada genom lungfish menunjukkan adanya serangkaian inovasi genetik yang mendukung adaptasi mereka ke lingkungan darat. Salah satu penemuan penting adalah adanya gen-gen terkait dengan fungsi paru-paru, seperti gen Sftpc yang berperan dalam produksi surfaktan paru. Surfaktan ini membantu paru-paru lungfish tetap elastis dan berfungsi optimal saat bernapas di udara, serupa dengan mekanisme pada tetrapoda.

Sumber: Wang, et al. 2021. African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition. Cell 184, 1362–1376.

Selain itu, gen Slc34a2 yang terlibat dalam daur ulang surfaktan ditemukan sangat aktif pada paru-paru lungfish dan tetrapoda. Inovasi ini diperkirakan muncul pada nenek moyang sarcopterygii (kelompok ikan bersirip lobus yang mencakup lungfish dan tetrapoda).

Perubahan Morfologi Ikan: Awal Munculnya Anggota Tubuh

Transisi dari sirip menjadi anggota tubuh yang mendukung pergerakan di darat melibatkan perubahan besar pada struktur genetik lungfish. Studi menemukan elemen konservasi non-coding (CNE) spesifik tetrapoda yang berkontribusi pada eksklusi ekspresi gen Hoxa11 dan Hoxa13, yang penting untuk perkembangan morfologi lima jari (pentadaktil). Kehilangan protein actinotrichia pada lungfish juga menandai hilangnya struktur pendukung sirip, yang merupakan langkah penting dalam evolusi anggota tubuh tetrapoda.

Kemampuan Respirasi dan Lokomosi

Lungfish memiliki sistem respirasi yang sangat maju, mencakup paru-paru yang vaskularisasi dengan baik. Sistem ini memberikan kapasitas difusi oksigen yang setara dengan amfibi, memungkinkan mereka bertahan di lingkungan yang kering melalui estivasi, atau hibernasi di lumpur, selama musim kemarau. Di sisi lain, perubahan genetik seperti hilangnya asam amino tertentu pada gen Hoxb13 yang terkait dengan perkembangan sirip juga berkontribusi pada evolusi struktur tubuh untuk mendukung lokomosi di darat.

Evolusi Sistem Limbik Ikan Lungfish dan Perilaku

Dalam evolusi otak, ikan ini menunjukkan perkembangan sistem limbik yang mendekati tetrapoda. Penemuan gen Nps dan Npsr1, yang terkait dengan pengaturan kecemasan dan inhibisi sinaptik di amigdala, menunjukkan bahwa lungfish memiliki mekanisme primitif untuk merespons stres dan meningkatkan ketahanan di lingkungan baru.

Penelitian genom lungfish memberikan wawasan mendalam tentang langkah-langkah evolusi yang memungkinkan vertebrata bertransisi dari air ke daratan. Inovasi pada sistem respirasi, lokomosi, dan perilaku mencerminkan kompleksitas adaptasi genetik dan morfologis yang terjadi dalam kurun waktu ratusan juta tahun. Lungfish tidak hanya menjadi saksi evolusi, tetapi juga jembatan penting untuk memahami asal-usul kita sebagai vertebrata darat.

Penemuan Spesies Baru Lungfish: Ferganoceratodus edwardsi

Penemuan spesies baru lungfish yang diberi nama Ferganoceratodus edwardsi dari Upper Triassic Pebbly Arkose Formation di Mid-Zambezi Basin, Zimbabwe, telah menambah pemahaman tentang evolusi lungfish. Penemuan ini dilakukan oleh tim ilmuwan yang mengidentifikasi spesimen berupa plat gigi dari fosil yang sebelumnya hanya dilaporkan secara fragmentaris dari wilayah ini. Penelitian ini menyoroti pentingnya catatan fosil untuk memahami diversifikasi dan penyebaran geografis lungfish selama periode Mesozoikum.

Spesimen ditemukan di situs “The Dentist,” yang terletak di tepi selatan Danau Kariba di Taman Nasional Matusadona, Zimbabwe. Wilayah ini terdiri dari formasi geologi Pebbly Arkose, yang berusia sekitar 209 juta tahun (periode Norian pada Trias Akhir). Formasi ini menunjukkan jejak lingkungan air tawar purba, yang mendukung keberadaan lungfish. Sebelumnya, catatan fosil lungfish di wilayah Afrika selatan sangat terbatas, menjadikan penemuan ini signifikan secara ilmiah.

Karakteristik Spesimen

Spesimen Ferganoceratodus edwardsi terdiri dari plat gigi pterygoid dan prearticular, baik dari individu dewasa maupun juvenil. Plat gigi ini menunjukkan struktur dengan lima ridges pada pterygoid dan empat ridges pada prearticular. Karakter ini konsisten dengan genus Ferganoceratodus, tetapi dengan beberapa ciri unik yang membedakannya dari spesies lain.

Ciri khas lain dari spesimen ini meliputi pola histologis gigi yang menunjukkan adaptasi terhadap makanan keras. Penelitian mikroskopis menunjukkan keberadaan struktur denteonal yang kompleks, termasuk dentine interdenteonal yang memperkuat plat gigi.

Baca juga: https://warstek.com/ikanasap/

Konteks Evolusi

Genus Ferganoceratodus diyakini berasal dari periode Trias Awal di Gondwana selatan. Spesies ini kemudian menyebar ke wilayah Laurasia selama Trias Akhir, seperti yang dibuktikan oleh fosil-fosil dari Asia Tengah dan Eropa. Penemuan Ferganoceratodus edwardsi menambah data tentang distribusi geografis genus ini di Gondwana.

Selain itu, plat gigi spesimen ini menunjukkan kesamaan histologis dengan spesies Mesozoikum lainnya, seperti Ceratodus latissimus dan Metaceratodus baibianorum. Penemuan ini membantu mengisi kesenjangan dalam pemahaman tentang hubungan filogenetik antar spesies lungfish, khususnya pada masa Mesozoikum.

Pentingnya Penemuan

Penemuan ini memberikan kontribusi signifikan terhadap studi paleobiogeografi dan paleoekologi lungfish. Sebagai organisme yang hidup di air tawar, lungfish memainkan peran penting dalam ekosistem purba. Keberadaan mereka di Pebbly Arkose Formation menunjukkan keragaman lingkungan pada masa itu, termasuk kemungkinan adaptasi terhadap kondisi lingkungan yang bervariasi.

Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami hubungan antara Ferganoceratodus edwardsi dengan spesies lainnya dalam genus ini. Studi lanjutan pada plat gigi dan material fosil lainnya diharapkan dapat menjelaskan lebih lanjut tentang evolusi dan diversifikasi lungfish selama Trias Akhir.

Penemuan Ferganoceratodus edwardsi memperkaya catatan fosil lungfish di Afrika dan memberikan wawasan baru tentang evolusi ikan paru-paru selama periode Trias Akhir. Penelitian ini tidak hanya memperluas pemahaman tentang keragaman genus Ferganoceratodus, tetapi juga menyoroti pentingnya fosil dalam menjelaskan transisi ekosistem dan evolusi vertebrata purba.

Referensi

Wang, et al. 2021. African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition. Cell 184, 1362–1376. Diakses pada 19 Januari 2025 dari https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00090-8

Challands, et al. 2023. A new lungfish from the Upper Triassic of the Mid-Zambezi Basin, Zimbabwe. Journal of Vertebrate Paleontology, 43(6). Diakses pada 19 Januari 2025 dari https://doi.org/10.1080/02724634.2024.2365391