Siput dan manusia memakai gen yang sama untuk membedakan kanan dan kiri

Cangkang kiri dan kanan dari koleksi UC Berkeley Natural History Museums. (Credit: Nipam Patel/UC Berkeley) ScienceDaily (Dec. 22, 2008) — Biolog telah melacak gen yang mengendalikan orientasi dan mereka ternyata sama dengan gen yang dipakai manusia untuk menentukan sisi kiri dan kanan tubuh.
Penemuan ini, dilaporkan online dalam publikasi Nature oleh University of California, Berkeley, para peneliti menunjukkan kalau gen-gen yang sama telah bertanggung jawab untuk membangun asimetri kiri kanan pada hewan 500-650 juta tahun lamanya, berawal dari leluhur bersama semua hewan dengan organisasi tubuh bilateral, mahluk yang termasuk apa saja dari cacing hingga manusia.
Studi sebelumnya menunjukkan kalau metode memecahkan simetri kiri kanan hewan tampaknya berbeda secara luas, sehingga tidak ada yang menyarankan kalau leluhur bersama manusia, siput dan organisme bilateral lainnya memiliki strategi yang sama untuk asimetri kiri-kanan,” kata Nipam H. Patel, professor biologi integratid dan biologi sel dan molekuler UC Berkeley, dan seorang penyelidik Howard Hughes Medical Institute.
”Sesungguhnya, ilmuan kalau salah satu gen yang kritis untuk membangun asimetri kiri kanan pada vertebrata hanya ada di vertebrata dan kelompok terkait dan tidak ada pada hewan lain,” kata rekan pasca doktoral UC Berkeley, Cristina Grande. "Namun kami menemukan kalau gen itu dalam siput sehingga memiliki implikasi evolusioner banyak. Jalur seluler ini telah ada pada leluhur hampir semua hewan.”
Penemuan ini, kata para ilmuan, dapat membantu melacak penyebab utama pecah simetri pada siput dan organisme lainnya, dan kaskade aktivasi gen yang membawa pada bentuk rumit, seperti cangkang berpuntir.
Walau simetri manusia – sisi kiri dan kanan tubuh kita tampak seperti dicerminkan – kita adalah asimetris. Sebagian besar jantung manusia berada di sisi kiri tubuh, yang berarti paru-paru kiri sedikit lebih kecil agar memberi ruang pada jantung, dan testis pria disusun dalam spiral asimetris. Asimetri ini tidak ada kaitannya dengan kidal atau tidaknya seseorang, sebuah pilihan yang ditentukan oleh otak.
Sementara sedikit persentase orang memiliki bagian dalam tubuh mereka terbalik, penyusunan dalam keseluruhan adalah gambaran cermin dari norma. Siapapun dengan penyusunan organ dalam yang acak akan mati, kata Patel, karena organnya tidak akan cocok dengan baik.
Vertebrata lain juga sama. Faktanya, ilmuan telah menemukan sebuah gen yang disebut nodal yang pada semua vertebrata hingga kini, diekspresikan di sisi kiri tubuh dan berfungsi mengatur asimetri kiri kanan. Bila nodal tidak bekerja atau dibuang, organ dalam akan tersusun acak dan organisme mati.
”Pada vertebrata, seperangkat gen memberi tahu tubuh untuk membentuk jantung di satu isi, dan nodal adalah salah satu gen itu,” kata Grande, yang baru saja mendapatkan jabatan di Centro de Biología Molecular "Severo Ochoa" di Madrid, Spanyol.
”Ada banyak molekul asimetri dalam tubuh, yaitu, molekul yang aktif hanya di satu sisi tubuh, namun nodal selalu ada di sisi kiri semua vertebrata, yang merupakan bukti jalur terlestarikan,” kata Patel.
Gen-gen yang sama dengan nodal telah ditemukan dalam deuterostoma, salah satu dari tiga subkelompok hewan bilateral yang termasuk tidak hanya vertebrata, namun juga teripang dan cumi-cumi.
Namun hewan lab paling umum, lalat buah dan nematoda, tampaknya tidak mempunyai gen seperti nodal, walaupun mereka asimetri. Sebagai hasil, para biolog beranggapan kalau lalat buah dan non deuterostoma lainnya – termasuk siput – memakai mekanisme lain untuk menentukan kiri dan kanan. Lalat buah dan nematoda termasuk pada klade Ecdysozoa, sementara siput dan cacing anggota klade Lophotrochozoa.
Grande mendekati Patel empat tahun lalu untuk bekerja sama dalam pengujian asumsi mereka pada siput, yang memiliki orientasi jelas dan mudah diperiksa: cangkang mereka memuntir ke kanan, seperti sekrup standar, atau ke kiri. Patel, seorang ahli biologi yang berfokus pada genetika dan evolusi crustacean dan perkembangan serangga, seperti pembentukan segmen dan sungut pada udang dan kepiting, mengundang Grande ke labnya, walau ia belum pernah bekerja dengan siput sebelumnya.
Orientasi siput menjadi jelas di saat janin, kata Patel. Saat janin empat sel membelah menjadi delapan sel, sel baru yang mekar dari leluhur mereka berarah putaran jarum jam, dimana siput pada akhirnya membentuk cangkang dekstral atau berarah kiri; atau spiral berlawanan arah jarum jam, menciptakan cangkang sinistral atau kea rah kiri. Ahli biologi telah menunjukkan kalau keputusan ini dibuat oleh ibu siput, yang membuang banyak molekul protein dan RNA ke dalam telur untuk memicu perkembangan janin dan, pada prosesnya, mencetak keturunannya dengan karakteristik demikian.
"Tidak ada yang yau gen ibu itu apa, dan anda tidak dapat melacaknya dengan pendekatan standar pada pencetak genetic karena belum cukup banyak penanda pada siput, jadi kami melihat pada molekul yang masuk dan menyebabkan asimetri,” kata Patel.
Terbukti ternyata adalah genome limpet laut Lottia gigantea, siput arah kanan yang genomenya dibariskan baru-baru ini oleh Joint Genome Institute (JGI) di Walnut Creek, Calif milik departemen energi. Grande melihat gen pada Lottia sam dengan nodal, dan menemukan satu gen yang analog, Pitx, yang diaktivasi oleh nodal dan juga terlibat dalam penyetelan asimetri kiri kanan pada vertebrata.
Ia memakai informasi ini untuk mencari dan menemukan gen-gen sejenis paa siput arah kiri Biomphalaria glabrata, inang air tawar untuk parasit penyebab schistosomiasis. Pengujian ekspreimen menunjukkan kalau nodal dan Pitx aktif dan terekspresi di sisi kanan janin pada siput arah kanan Lottia, dan sisi kiri siput arah kiri Biomphalaria.
Uji kunci dari sifat kritis nodal melibatkan memberi siput ini kimiawi yang diketahui berguna untuk memicu aktivitas nodal. Sementara sebagian besar siput mati, sebagian kehilangan ekspresi asimetrik pitx, dAn mengejutkannya, tumbuh dengan cangkang lurus, kata Patel.
Grande menemukan analog nodal pada genome cacing laut Capitella, yang dibariskan oleh JGI, menunjukkan kalau nodal aktif pada semua Lophotrochozoa.
”Setiap orang berpikir kalau penggunaan nodal dan Pitx untuk asimetri kiri kanan adalah penemuan kelompok ini, deuterostoma,” kata Grande. ”Fakta kalau kita menemukan mereka membangun asimetri pada siput dan cacing berarti itu tidak benar; leluhur semua bilateria sudah memakai gen ini untuk membuat asimetri kiri dan kanan.”
Karena siput purba adlah berarah kanan dan berarti, dianggap, mengekspresikan nodal dan Pitx ke sisi kanan tubuh – sama dengan teripang dan cabang deuterostoma menuju ke manusia – pengarang mengajukan kalau leluhur bersama semua hewan bilaterial memiliki asimetri kiri kanan yang dikendalikan nodal dan Pitx yang diekspresikan di sisi kanan tubuh.
Penemuan ini juga membantu Grande dan Patel melacak fator ibu yang menntukan orientasi siput.
Grande didukung oleh Ministerio de Educacion y Ciencia of Spain Center for Integrative Genomics UC Berkeley.

(sumber : faktaevolusi.blogspot.com)