Teknik Baru Mengisi Celah dalam Catatan Fosil

 

Rabu, 14 Desember 2011 - Para ahli biologi evolusi dari Universitas Pennsylvania memecahkan masalah paleontologi lama dengan merekonsiliasi keanekaragaman spesies dalam catatan fosil dengan sampel DNA modern.

---

Mengkatalog keanekaragaman kehidupan di Bumi adalah tugas menantang, namun ketika para ilmuan berusaha menggambar sebuah filogeni – pohon keluarga bercabang dari sekelompok spesies dalam sejarah evolusinya – tantangan muncul mulai dari sulit hingga mustahil. Catatan fosil hanya satu-satunya bukti langsung bagi ilmuan mengenai sejarah keanekaragaman spesies, namun ia penuh lubang atau bahkan tidak ada sepenuhnya, tergantung pada tipe organisme. Satu-satunya harapan adalah menarik keanekaragaman historis dari barisan DNA modern, namun teknik demikian punya kelemahan fatal: hasil yang mereka berikan ternyata salah.

Tim Penn mengembangkan teknik baru untuk menganalisis filogeni dan menunjukkan kalau hasilnya bertahan terhadap sejarah fosil spesies paus yang diketahui, sebuah standar emas dalam catatan fosil.

“Kami meletakkan pendekatan molekuler kontemporer pada landasan yang sama dengan pendekatan paleontologi klasik,” kata Joshua B. Plotkin dari Jurusan Biologi di Sekolah Seni dan Sains Penn dan Jurusan Ilmu Komputer dan Informasi di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan Penn.

Plotkin melakukan penelitiannya bersama dengan rekan pasca doktoral Helena Morlon dan Todd Parsons, keduanya dari jurusan Biologi.

Tulisan mereka terbit dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Keterbatasan catatan fosil – dan tidak adanya alternative yang baik – menjadi masalah panjang dalam paleontology. Beberapa spesies, karena susunan tubuh atau geologi daerah tinggalnya, tidak meninggalkan fosil. Bila mereka memiliki keturunan sekarang, ia dapat ditarik dari DNA keturunan modern mereka, atau dari keturunan kerabatnya.

 Selama beberapa decade, para ilmuan telah membandingkan DNA spesies modern, membuat rumus matematis mengenai sejarah keanekaragaman spesies dalam sebuah kelompok hingga ke leluhur bersama paling terbarunya. Teknik rekonstruktif ini memberikan banyak janji di lapangan, namun ada masalah dengan pendekatan ini.

 “Ketika para ilmuan menggunakan teknik filogenetik, mereka selalu menarik pola keanekaragaman meningkat. Dalam kelompok spesies apapun yang mereka periksa, mereka melihat tidak ada kepunahan dan jumlah spesies terus bertambah seiring waktu,” kata Plotkin. “Inferensi molekuler ini bermaslaah karena ia salah. Catatan fosil jelas menunjukkan kepunahan dan periode panjang hilangnya keanekaragaman.”

Cetasea, kelompok spesies yang mencakup paus dan lumba-lumba, adalah ideal untuk menguji gagasan mengenai keanekaragaman evolusioner, karena catatan fosil mereka sangat jelas. Karena mereka mamalia besar, dan lantai laut sesuai untuk fosilisasi, ahli paleontologi yakin kalau cetasea muncul sekitar 35 juta tahun lalu dan mencapai puncak keanekaragaman sekitar 10 juta tahun lalu. Jumlah cetasea kemudian runtuh dari sekitar 150 spesies menjadi hanya 89 spesies yang ada sekarang.

 “Masalah dengan inferensi filogeneti kadalah anda mendapat gambaran sebaliknya ketika anda menerapkannya pada cetasea. Anda akan melihat jumlah spesies paus meningkat seiring waktu, sehingga 89 spesies yang ada sekarang adalah puncaknya. Namun kita tahu kalau ini salah karena berkontradiksi langsung dengan pola meletup lalu meredup dalam catatan fosil.”

 Realisasi ini adalah pukulan besar untuk bidang tersebut, bila rekonstruksi molekuler tidak dapat dipercaya, maka tidak ada cara bagi ilmuan untuk dapat belajar sejarah spesies yang tidak punya catatan fosil yang bagus. Satu-satunya harapan adalah metode filogenetik harus dapat diperbaiki.

 Dalam studi mereka, Plotkin dan koleganya menambah variabel baru pada metode ini. Kelemahan dalam teknik sekarang adalah bertopang pada laju keanekaragaman yang statis. Karena variabel tersebut tidak mungkin negatif, jumlah spesies pasti akan terus naik seiring waktu.

 “Apa yang kami lakukan hanyalah perluasan dari teknik ini, namun kami memungkinkan tingkat spesiasi yang berubah dan kepunahan seiring waktu dan pada silsilah,” kata Plotkin. “Paling penting, kami memungkinkan untuk periode waktu dimana laju kepunahan melebihi laju spesiasi.”

 Ketika diterapkan pada DNA 89 spesies paus yang bertahan sekarang, metode molekuler Plotkin sesuai dengan dinamika jumlah spesies paus selama 35 juta tahun terakhir sebagaimana ditentukan lewat pendekatan paleontologi tradisional.

 “Hampir ajaib kalau kami dapat memeriksa barisan DNA organisme yang hidup sekarang dan menemukan seberapa banyak spesies tersebut ada jutaan tahun lalu,” kata Plotkin. “Kami mempelajari sebagian spesies terbesar yang pernah ada, dan kami memecahkan sandi sejarah evolusi mereka berdasarkan informasi yang terkode dalam molekul DNA mikroskopis.”

 Penelitian ini didukung oleh   Centre National de la Recherche Scientifique, Burroughs Wellcome Fund, David and Lucile Packard Foundation, Alfred P. Sloan Foundation dan James S. McDonnell Foundation

Sumber berita:

 University of Pennsylvania.

Referensi jurnal:

Hélène Morlon, Todd L. Parsons, Joshua B. Plotkin. Reconciling molecular phylogenies with the fossil record. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI: 10.1073/pnas.1102543108

Sumber: www.faktailmiah.com