Primata adalah salah satu ordo dibawah kelas Mamalia. Di dalam ordo ini terdapat berbagai macam spesies seperti lemur, tarsius, monyet, simpanse, gorila, dan juga manusia. Jika satu ordo, mengapa spesies primata lainnya tidak dapat membuat peradaban seperti manusia? Atau mengapa manusia paling canggih dibandingkan primata lainnya?
Untuk menjawab pertanyaan tersebut, sebuah penelitian yang baru terbit pada 24 Maret 2021 mengidentifikasi bagaimana otak manusia tumbuh jauh lebih besar, dengan sel syaraf (neuron) tiga kali lebih banyak, dibandingkan dengan otak simpanse dan gorila. Penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology di Cambridge Inggris tersebut mengidentifikasi senyawa molekuler kunci yang dapat membuat organoid otak kera tumbuh seperti organoid manusia, dan sebaliknya. Organoid sendiri adalah versi miniatur sederhana dari sebuah organ, yang diproduksi di laboratorium. Tak tanggung-tanggung, hasil penelitian tersebut diterbitkan dalam jurnal Cell. Metode utama yang dilakukan dalam penelitian tersebut adalah membandingkan ‘organoid otak’ (jaringan 3D yang tumbuh dari sel punca dan menjadi model perkembangan otak awal) yang tumbuh dari sel punca manusia, gorila, dan simpanse.
Mirip dengan otak sebenarnya yang telah berkembang, organoid otak manusia tumbuh menjadi jauh lebih besar dibandingkan organoid otak dari primata lain yang dalam hal ini adalah simpanse dan gorila.
Dr. Madeline Lancaster, dari MRC Laboratory of Molecular Biology, yang memimpin penelitian tersebut mengatakan: “Ini memberikan beberapa wawasan awal tentang apa yang berbeda mengenai perkembangan otak manusia dibandingkan kerabat terdekat kita yang masih hidup, kera besar lainnya. Perbedaan paling mencolok antara kita dan kera lain adalah betapa luar biasa besarnya otak kita. “
Selama tahap awal perkembangan otak, sel syaraf dibuat oleh sel punca yang disebut sel syaraf progenitors. Sel-sel syaraf progenitor ini awalnya memiliki bentuk silinder yang memudahkan mereka untuk membelah menjadi sel anakan yang identik dengan bentuk yang sama. Semakin banyak sel saraf progenitor berkembang biak pada tahap ini, semakin banyak sel syaraf nantinya. Saat sel mulai matang dan memperlambat proses penggandaannya, sel sel tersebut memanjang membentuk seperti kerucut es krim yang ditarik.
Sebelumnya, penelitian pada tikus menunjukkan bahwa sel saraf progenitor tikus menjadi selesai perkembangannya ketika selnya berbentuk kerucut. Saat ini, organoid otak telah memungkinkan para peneliti untuk mengungkap bagaimana tumbuh kembang otak terjadi pada manusia, gorila, dan simpanse. Tim peneliti menemukan bahwa pada gorila dan simpanse transisi sel syaraf dari silinder ke kerucut memakan waktu lama, terjadi selama kurang lebih lima hari. Sel progenitor manusia bahkan lebih lambat dalam menjalani transisi tersebut, yakni memakan waktu sekitar tujuh hari. Sel progenitor manusia mempertahankan bentuk seperti silinder lebih lama dari simpanse atau gorila disebabkan selama waktu tersebut sel syaraf mengalami pembelahan dan duplikasi, menghasilkan lebih banyak sel.
Perbedaan kecepatan transisi dari sel saraf progenitor ke sel syaraf biasa mengindikasikan bahwa sel manusia memiliki lebih banyak waktu untuk berkembang biak. Hal inilah kemudian yang bertanggung jawab atas jumlah neuron yang kira-kira tiga kali lipat lebih banyak di otak manusia dibandingkan dengan otak gorila atau simpanse.
Dr. Madeline Lancaster berkata: “Kami telah menemukan bahwa perubahan bentuk sel (transisi) yang tertunda di perkembangan awal otak sudah cukup untuk mengubah jalannya tumbuh kembang otak, membantu menentukan jumlah neuron yang dibuat. Sungguh luar biasa bahwa perubahan evolusioner yang relatif sederhana dalam bentuk sel dapat memiliki konsekuensi besar dalam evolusi otak. Saya merasa kita benar-benar telah mempelajari sesuatu yang mendasar tentang pertanyaan yang saya minati – apa yang membuat kita menjadi manusia. “
Untuk mengungkap mekanisme genetik yang mendorong perbedaan transisi sel secara lebih mendalam, para peneliti membandingkan ekspresi gen – gen mana yang dinyalakan dan dimatikan pada organoid otak manusia terhadap organoid otak primata lainnya. Tim peneliti mengidentifikasi perbedaan dalam gen yang disebut ‘ZEB2’ yang diaktifkan lebih cepat pada organoid otak gorila daripada di organoid manusia.
Untuk menguji efek gen pada sel progenitor gorila, tim peneliti menunda efek dari gen ZEB2. Hal tersebut memperlambat pematangan sel-sel progenitor, membuat organoid otak gorila berkembang lebih mirip seperti manusia – lebih lambat dan lebih besar.
Sebaliknya, mengaktifkan gen ZEB2 lebih cepat dalam sel progenitor manusia dapat mendorong transisi dini dalam organoid otak manusia. Hal ini mengakibatkan organoid otak manusia berkembang menyerupai organoid kera.
Tim peneliti mencatat bahwa organoid adalah model dan seperti semua model maka tidak sepenuhnya mereplikasi otak yang sebenarnya, terutama fungsi otak yang matang. Tetapi untuk pertanyaan mendasar tentang evolusi manusia, penelitian ini memberikan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya ke tahap-tahap kunci perkembangan otak.
Kira-kira menurut sahabat Warstek, jika penelitian ini dikembangkan lebih lanjut, dapatkah manusia melakukan rekayasa pada kemampuan otaknya atau rekayasa pada kemampuan otak suatu hewan? Atau bagi yang sudah menonton film “War for the Planet of The Apes”, akankah film tersebut menjadi kenyataan?
Referensi :
- Silvia Benito-Kwiecinski, Stefano L. Giandomenico, Magdalena Sutcliffe, Erlend S. Riis, Paula Freire-Pritchett, Iva Kelava, Stephanie Wunderlich, Ulrich Martin, Gregory A. Wray, Kate McDole, Madeline A. Lancaster. An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain. Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.050
- https://www.ukri.org/news/how-humans-develop-larger-brains-than-other-apes/ diakses pada 30 Maret 2021
