Studi Baru: Bagaimana Ikan Listrik Mengembangkan Organ Listriknya?

Organ listrik telah membantu ikan listrik, seperti halnya belut listrik. Ia melakukan segala macam hal yang sangat menakjubkan: Mereka mengirim dan menerima sinyal yang mirip dengan nyanyian burung, membantu mereka mengenali ikan listrik lain berdasarkan spesies, jenis kelamin, dan bahkan individu.

Sebuah studi baru yang diterbitkan di jurnal Science Advances pada 1 Juni 2022 berjudul "Divergent cis-regulatory evolution underlies the convergent loss of sodium channel expression in electric fish", telah menjelaskan bagaimana perubahan genetik kecil memungkinkan ikan listrik berevolusi menjadi organ listrik. Temuan ini mungkin juga membantu para ilmuwan menentukan mutasi genetik di balik beberapa penyakit manusia.

Evolusi telah memanfaatkan kekhasan genetika ikan untuk mengembangkan organ listrik. Semua ikan memiliki versi duplikat dari gen yang sama yang menghasilkan motor otot kecil, disebut saluran natrium. Untuk mengembangkan organ listrik, ikan listrik mematikan satu duplikat gen saluran natrium di otot dan menyalakannya di sel lain. Motor kecil yang biasanya membuat otot berkontraksi digunakan kembali untuk menghasilkan sinyal listrik, dan simsalabim! Sebuah organ baru dengan beberapa kemampuan yang menakjubkan pun akhirnya telah lahir.

"Ini menarik, karena kita dapat melihat bagaimana perubahan kecil pada gen dapat sepenuhnya mengubah di mana ia diekspresikan," kata Harold Zakon, profesor ilmu saraf dan biologi integratif di The University of Texas Austin dan penulis studi tersebut, seperti yang dilaporkan Tech Explorist.

Dalam makalah baru itu, para peneliti dari UT Austin dan Michigan State University menjelaskan penemuan bagian pendek dari gen saluran natrium ini—panjangnya sekitar 20 huruf—yang mengontrol apakah gen tersebut diekspresikan dalam sel tertentu. Mereka menegaskan bahwa pada ikan listrik, wilayah kontrol ini berubah atau hilang sama sekali. Dan itulah mengapa salah satu dari dua gen saluran natrium ini dimatikan di otot ikan listrik. Akan tetapi implikasinya jauh melampaui evolusi ikan listrik sendiri.

"Wilayah kontrol ini ada di sebagian besar vertebrata, termasuk manusia," kata Zakon. “Jadi, langkah selanjutnya dalam hal kesehatan manusia adalah memeriksa wilayah ini dalam basis data gen manusia untuk melihat seberapa banyak variasi yang ada pada orang normal dan apakah beberapa penghapusan atau mutasi di wilayah ini dapat menyebabkan penurunan ekspresi saluran natrium, yang dapat menyebabkan penyakit."

Penulis pertama penelitian ini adalah Sarah LaPotin, seorang teknisi penelitian di lab Zakon pada saat penelitian dan saat ini menjadi kandidat doktor di Universitas Utah. Selain Zakon, penulis senior studi lainnya adalah Johann Eberhart, seorang profesor biosains molekuler di UT Austin, dan Jason Gallant, profesor biologi integratif di Michigan State University.

Zakon mengatakan gen saluran natrium harus dimatikan di otot sebelum organ listrik dapat berevolusi.

"Jika mereka mengaktifkan gen di otot dan organ listrik, maka semua hal baru yang terjadi pada saluran natrium di organ listrik juga akan terjadi di otot," kata Zakon. "Jadi, penting untuk mengisolasi ekspresi gen ke organ listrik, di mana ia bisa berkembang tanpa merusak otot."

Ada dua kelompok ikan listrik di dunia, satu di Afrika dan yang lainnya di Amerika Selatan. Para peneliti menemukan bahwa ikan listrik di Afrika mengalami mutasi di wilayah kontrol, sementara ikan listrik di Amerika Selatan kehilangan sama sekali. Kedua kelompok sampai pada solusi yang sama untuk mengembangkan organ listrik—kehilangan ekspresi gen saluran natrium di otot—meskipun dari dua jalur yang berbeda.

"Jika Anda memutar ulang rekaman kehidupan dan memainkannya, apakah itu akan diputar kembali dengan cara yang sama atau akankah menemukan cara baru untuk maju? Apakah evolusi akan bekerja dengan cara yang sama berulang-ulang?" kata Gallant, yang membiakkan ikan listrik dari Amerika Selatan yang digunakan sebagai bagian dari penelitian ini.

"Ikan listrik, mari kita coba menjawab pertanyaan itu karena mereka telah berulang kali mengembangkan sifat-sifat luar biasa ini. Kami mencoba untuk memahami bagaimana gen saluran natrium ini telah berulang kali hilang pada ikan listrik. Ini benar-benar upaya kolaboratif." simpulnya.