Populasi Cacing Interseks Berevolusi ke Arah Keseimbangan Rasio Jenis Kelamin

 

Rabu, 7 Desember 2011 - "Bahkan ketika gen-gen memiliki fungsi yang sama pentingnya dengan penentuan jenis kelamin, proses evolusi dapat mengatasi jenis intermediasi atau yang kurang fit dengan cara-cara yang terkadang mengejutkan."

---

Spesies yang bereproduksi secara seksual setidaknya memerlukan dua jenis kelamin dalam rangka menghasilkan keturunan, namun ada banyak cara di mana alam menghasilkan jenis kelamin yang berbeda. Banyak hewan (termasuk manusia dan mamalia lainnya) menggunakan sistem penentuan kromosom jenis kelamin di mana betina memiliki dua kromosom X, sedangkan jantan memiliki satu X dan satu Y.

Di sisi lain, pada beberapa reptil, jenis kelamin tergantung pada temperatur – yaitu, pengeraman telur pada suhu yang berbeda dapat menentukan apakah keturunannya berkembang sebagai jantan atau betina.

Evolusi pada suatu sifat hanya dapat terjadi ketika variasi ada dalam sifat tersebut. Namun, mutasi-mutasi gen yang berhubungan dengan penentuan jenis kelamin bisa sangat berisiko jika mereka menghasilkan hewan yang tidak mampu bereproduksi.

Evolusi seks

Para peneliti telah lama bertanya-tanya bagaimana variasi suatu sifat bisa ada, karena kita mungkin mengharapkan penentuan jenis kelamin bisa menjadi sangat dilestarikan – yang artinya, setiap variasi dalam gen-gen mungkin akan membawa masalah dan dengan demikian secara cepat dihilangkan oleh seleksi alam. Sebaliknya, terdapat bukti bahwa gen-gen ini berevolusi dengan sangat pesat dan sangat menyimpang di antara spesies. Namun apa yang terjadi dalam tahap evolusi intermediasi pada penentuan jenis kelamin ini?

Dalam keadaan normal, nematoda mirip-cacing, Caenorhabditis elegans (C. elegans), memiliki sistem penentuan kromosom jenis kelamin: sebagian besar individu adalah XX, yang sebenarnya hermafrodit yang dapat membuahi diri sendiri, namun juga dapat bersilang dengan jantan, yang hanya memiliki satu kromosom X dan mengembangkan gonad jantan. Dalam sebuah makalah baru dalam jurnal Evolution oleh peneliti pascadoktoral Michigan State University, Christopher Chandler, dan asisten profesor, Ian Dworkin – keduanya anggota Pusat Beacon untuk Studi Evolusi dalam Aksi – bersama para kolaborator dari Iowa State dan University of Oregon, menggunakan evolusi eksperimental untuk menguji bagaimana C. elegans dapat mengatasi perubahan sistem tersebut.

Para peneliti menggunakan strain mutan C. elegans yang memiliki sistem penentu jenis kelamin yang bergantung suhu: Pada suhu dingin, hewan-hewan ini biasanya berkembang sebagai hermafrodit, namun jika dalam suhu tinggi selama pengembangan, mereka menjadi jantan. Para peneliti membuat populasi yang sepenuhnya interseks (berkarakteristik dua jenis kelamin) dengan mengeksposnya pada suhu menengah. Individu-individu interseks ini memiliki karakteristik jantan maupun betina, yang membuat reproduksi menjadi sulit bagi mereka.

Reproduksi interseks

Chandler bersama rekan-rekannya kemudian membiarkan populasi interseks yang rendah kesuburan ini untuk bertahan hidup dan bereproduksi selama 50 generasi. Pada saat itu, mereka mengukur rasio jenis kelamin dan kesuburan generasi-generasi berikutnya.

Jenis kelamin C. elegans dapat dengan mudah dibedakan berdasarkan bentuk ekornya: Jantan memiliki ujung ekor yang membulat, sedangkan betina memiliki ujung ekor yang runcing mirip-cambuk dan telurnya dapat dengan mudah dilihat di dekat ujung ekornya. Hewan-hewan interseks ini memiliki kedua karakteristik, dengan ujung membulat seperti jantan namun sering membawa telur seperti betina.

Ekor "cacing" Caenorhabditis elegans khas milik jantan, menunjukkan sinar sensorik dan struktur lain yang digunakan pejantan saat kawin. (Kredit: Christopher Chandler, Iowa State University, Michigan State University)

Ekor "cacing" Caenorhabditis elegans khas milik hermaphrodite. (Dalam C. elegans, "betina" benar-benar menghasilkan sperma yang mereka gunakan untuk membuahi telur mereka sendiri, sehingga mereka biasanya disebut hermafrodit daripada betina). (Kredit: Christopher Chandler, Iowa State University, Michigan State University)

Seekor "cacing" Caenorhabditis elegans interseks yang membawa telur, namun menunjukkan karakteristik jantan pada ekornya. (Kredit: Christopher Chandler, Iowa State University, Michigan State University)

Pada akhir percobaan, semua populasi telah kembali ke rasio jenis kelamin yang lebih khas serta kesuburan yang tinggi, meskipun disasarkan dengan suhu menengah yang pada awalnya hanya menghasilkan hewan interseks. Para peneliti menemukan bahwa hewan ini tidak banyak berubah dalam hal ekspresi gen untuk penentuan jenis kelamin. Sebaliknya, Chandler mengatakan, “mereka tampaknya berkompensasi melalui mekanisme genetik lainnya, dan kemungkinan dalam sejumlah cara yang berbeda.”

Dengan kata lain, gen-gen lainnya berevolusi untuk membuat perubahan pada gen-gen penentu jenis kelamin, dalam cara yang memungkinkan individu hewan berkembang sebagai jantan ataupun betina, bukan sebagai interseks.

Temuan ini berimplikasi besar untuk memahami bagaimana evolusi bekerja. Sebagaimana yang ditunjukkan Dworkin, “bahkan ketika gen-gen memiliki fungsi yang sama pentingnya dengan penentuan jenis kelamin, proses evolusi dapat mengatasi jenis intermediasi atau yang kurang fit dengan cara-cara yang terkadang mengejutkan.”

 

Kredit: National Science Foundation
Jurnal: Christopher H. Chandler, Genna E. Chadderdon, Patrick C. Phillips, Ian Dworkin, Fredric J. Janzen. Experimental Evolution of the Caenorhabditis Elegans Sex Determination Pathway. Evolution, 2011. DOI: 10.1111/j.1558-5646.2011.01420.x

Sumber: www.fakyailmiah.com