TEMPO.CO, Jakarta - Bintik motif mata pada sayap kupu-kupu tidak sembarangan fungsinya. Warnanya yang kontras dapat mengintimidasi atau mengalihkan perhatian pemangsa. Ukurannya pun bervariasi, ada yang kecil dan ada yang besar.

Namun, dari mana asal pembentuk motif mata? Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh Profesor Antónia Monteiro dari Universitas Nasional Singapura (NUS) melakukan penelitian untuk lebih memahami asal usul evolusi bintik mata ini.

Mereka menemukan bahwa bintik mata tampaknya berasal dari perekrutan jaringan gen yang kompleks, yang sudah beroperasi di dalam tubuh kupu-kupu untuk membangun antena, kaki, dan bahkan sayap.

"Studi baru ini membahas bagaimana sifat kompleks baru mungkin berasal. Sifat kompleks ini memerlukan masukan dari banyak gen yang berinteraksi untuk perkembangannya, dan sering diilustrasikan oleh mata vertebrata, atau flagel bakteri," kata Prof Monteiro, yang berasal dari Departemen Ilmu Biologi NUS, sebagaimana dikutip Phys.org baru-baru ini.

"Dalam penelitian kami, kami melihat bagaimana kupu-kupu bintik mata—contoh sifat yang kompleks—muncul dan menyimpulkan bahwa pendekatan rekrutmen jaringan diadopsi oleh kupu-kupu untuk pembuatan bintik mata. Kami juga telah mengidentifikasi jaringan gen spesifik yang kemungkinan besar direkrut," tambahnya.

Temuan ini pertama kali diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences pada 16 Februari 2022. Misteri bagaimana organisme dibangun Memahami rekrutmen jaringan gen dapat didekati dengan membayangkan program komputer yang kompleks dengan ribuan baris kode, dengan setiap baris mewakili instruksi atau fungsi sederhana.

Di dalam kode terdapat blok teks, diposisikan sedikit lebih jauh ke dalam dari margin, mewakili subrutin. Subrutin ini, atau kumpulan instruksi yang melakukan tugas tertentu, ditulis sekali dalam kode, tetapi dirujuk berulang kali oleh program saat dijalankan. Agar hal ini terjadi, setiap subrutin harus diberi nama unik, dan dirujuk dalam kode berikutnya.

Sedikit kode yang kompleks sering berisi banyak subrutin, di mana setiap subrutin unik hanya ditulis satu kali secara penuh. Logika subrutin yang sama tampaknya berlaku untuk bagaimana proses perkembangan dikodekan dalam DNA suatu organisme.

Dalam hal ini, subrutin disebut jaringan pengatur gen. Jaringan pengatur gen adalah rantai instruksi yang melibatkan transkripsi, atau pembungkaman, dari beberapa gen dalam urutan temporal. Organisme dibangun melalui penyebaran banyak jaringan pengatur gen seperti itu, dalam urutan yang tepat, selama perkembangan.

Studi baru oleh tim NUS menemukan bahwa pengembangan bintik mata pada sayap kupu-kupu bergantung pada penyebaran jaringan pengatur gen yang sudah ada sebelumnya yang telah digunakan untuk membangun antena, kaki, dan sayap kupu-kupu tersebut.

Kehadiran subrutin ini telah dihipotesiskan sebelumnya, terutama karena gen yang sama terus ditemukan sebagaimana diekspresikan dan dikaitkan dengan perkembangan sifat baru.

Namun, tidak jelas apakah ekspresi gen-gen ini dalam sifat baru mewakili baris kode genom baru yang masing-masing meminta gen yang sudah ada sebelumnya untuk diekspresikan, atau baris kode yang sudah ada dibaca sekali lagi, mirip dengan subrutin. dalam sebuah program komputer.

Menemukan peran rekrutmen jaringan gen dalam sifat-sifat baru. Untuk mengetahui hal ini, rekan postdoctoral NUS Dr. Heidi Connahs dan mahasiswa doktoral Mr Suriya Murugesan menghapus urutan pengaturan DNA unik dalam genom, tetapi bukan gen itu sendiri, dan menunjukkan bahwa banyak sifat dipengaruhi oleh mutasi ini. Ini mendukung jaringan pengatur gen tunggal, atau subrutin, yang mendasari perkembangan semua sifat.

Dua potong DNA yang ditargetkan adalah sakelar pengatur di sebelah gen Distal-less dan spalt. Perkembangan bintik mata, antena, kaki, dan sayap semuanya terganggu ketika wilayah yang terdiri dari sekitar 390–700 pasangan basa ini terganggu.

"Sungguh menakjubkan mengamati bagaimana sifat kompleks yang signifikan ini dipengaruhi oleh perubahan DNA yang sama," kata Dr. Connahs.

Mr Murugesan juga mengurutkan potongan-potongan jaringan yang mengembangkan bintik mata di sayap dan membandingkan set lengkap gen yang diekspresikan dengan yang diekspresikan dalam sifat lain. "Titik mata memiliki profil ekspresi gen yang paling dekat dengan antena, tetapi tidak dengan kaki atau jaringan sayap lainnya, seperti tepi sayap," kata Murugesan.

Rekan postdoctoral NUS, Dr. Yuji Matusoka, kemudian memeriksa tiga gen yang diekspresikan di kedua bintik mata dan antena dan menunjukkan bahwa hubungan regulasi di antara mereka identik, dengan satu gen penting dalam mengatur dua gen lainnya.

“Ketika saya menemukan sepetak sel di daerah bintik mata tanpa ekspresi gen pertama, saya menyadari bahwa ekspresi dua gen lainnya juga hilang,” kata Dr. Matusoka.

"Eksperimen ini mengandalkan penemuan mutasi yang tepat mengenai sel pusat bintik mata setelah injeksi embrio yang membutuhkan banyak kesabaran," kata Prof Monteiro.

Secara keseluruhan, penelitian ini menyoroti bahwa evolusi sifat kompleks baru, seperti bintik mata kupu-kupu, berlangsung melalui mutasi dalam kode genetik yang mengingat subrutin yang sudah ada sebelumnya dalam genom yang sudah digunakan untuk sifat kompleks lainnya seperti antena dan anggota tubuh lainnya.

Jenis-jenis mutasi yang menghasilkan pemindahan jaringan gen yang sudah ada sebelumnya masih tersisa untuk ditemukan, tetapi mereka diperkirakan sebagai mutasi biasa yang, secara kebetulan, mengarah pada penarikan kembali sub-rutin genomik besar yang sudah ada sebelumnya yang melibatkan ratusan gen.

Langkah selanjutnya dalam penelitian ini adalah menguji lebih lanjut apakah urutan regulasi yang sesuai dari kedua gen dari spesies kupu-kupu tanpa bintik mata ini mampu mengaktifkan ekspresi gen di wilayah bintik mata pada spesies dengan bintik mata.

Baca:
Tak Sekadar Keindahan Warna, Berikut Tiga Fakta tentang Kupu-Kupu

Selalu update info terkini. Simak breaking news dan berita pilihan dari Tempo.co di kanal Telegram “Tempo.co Update”. Klik https://t.me/tempodotcoupdate untuk bergabung. Anda perlu meng-install aplikasi Telegram terlebih dahulu.