3 hours ago
2
Penelitian terbaru mengungkap bagian sensitif dalam gigi manusia mungkin berasal dari jaringan sensorik pada ikan purba yang hidup 465 juta tahun lalu.(University of Chicago)
BAGIAN dalam gigi manusia yang sensitif ternyata mungkin berasal dari tempat yang tampaknya tak terduga. Diduga berasal dari jaringan sensorik pada ikan yang berenang di lautan Bumi sekitar 465 juta tahun yang lalu.
Meskipun gigi kita dilapisi enamel keras, bagian dalamnya—dentin—berperan penting dalam mengirimkan informasi sensorik ke saraf. Dentin inilah yang bereaksi terhadap tekanan gigitan keras, rasa sakit, maupun perubahan seperti dingin ekstrem atau rasa manis.
Selama bertahun-tahun, para peneliti mempertimbangkan banyak kemungkinan asal usul gigi, salah satunya adalah gigi berevolusi dari tonjolan pada eksoskeleton (kerangka luar) ikan purba. Namun, fungsi sebenarnya dari struktur yang disebut odontodes ini masih belum jelas.
Kini, studi dan pemindaian 3D terhadap fosil-fosil purba menunjukkan tonjolan eksternal tersebut mengandung dentin, yang kemungkinan membantu ikan merasakan lingkungannya. Para ilmuwan melaporkan temuan ini di jurnal Nature.
“Dilapisi oleh jaringan sensitif ini, mungkin ketika ikan menabrak sesuatu, ia bisa merasakan tekanannya, atau mungkin ia bisa mendeteksi ketika air menjadi terlalu dingin dan perlu berenang ke tempat lain,” kata penulis utama studi, Dr. Yara Haridy, peneliti postdoctoral di Departemen Biologi Organisme dan Anatomi di University of Chicago.
Selama analisis, tim juga menemukan kemiripan antara odontodes dan struktur yang disebut sensilla. Sensilla berfungsi sebagai organ sensorik pada cangkang hewan modern seperti kepiting dan udang. Sensilla juga ditemukan pada fosil artropoda invertebrata. Perkembangan odontodes pada ikan (vertebrata) dan sensilla pada artropoda (invertebrata) adalah contoh konvergensi evolusi.
“Ikan tak berahang dan artropoda laut purba seperti Aglaspidid memiliki nenek moyang bersama yang sangat jauh dan kemungkinan besar tidak memiliki bagian tubuh yang keras sama sekali,” kata Haridy. “Kita tahu bahwa vertebrata dan artropoda mengembangkan struktur keras secara terpisah, namun luar biasanya, mereka menciptakan mekanisme sensorik serupa yang terintegrasi ke dalam kerangka keras mereka secara independen.”
Artropoda mempertahankan sensilla mereka, odontodes diyakini merupakan pendahulu langsung gigi pada hewan. Saat membandingkan sensilla dan odontodes, para peneliti juga menemukan hal menarik lainnya: satu spesies yang sebelumnya dianggap sebagai ikan purba ternyata adalah seekor artropoda.
Pencarian Vertebrata Tertua
Tujuan awal Haridy adalah memecahkan misteri vertebrata tertua dalam catatan fosil. Ia menghabiskan semalam di Argonne National Laboratory, menggunakan Advanced Photon Source untuk melakukan pemindaian CT resolusi tinggi. “Itu malam yang menyenangkan di akselerator partikel,” kata Haridy.
Sekilas, fosil makhluk bernama Anatolepis tampak seperti ikan vertebrata. Haridy dan timnya menemukan deretan pori-pori yang dipenuhi bahan mirip dentin. “Itu akan menjadi struktur mirip gigi pertama dalam jaringan vertebrata dari era Kambrium. Jadi kami sangat bersemangat ketika melihat tanda-tanda dentin,” kata Haridy.
Untuk memastikan temuan itu, tim membandingkan pemindaian tersebut dengan fosil purba lainnya, serta hewan modern seperti kepiting, siput, kumbang, hiu, barnakel, dan bahkan ikan lele mini yang dibesarkan Haridy sendiri.
Hasil perbandingan menunjukkan Anatolepis lebih menyerupai fosil artropoda, termasuk satu dari Milwaukee Public Museum. Struktur yang awalnya diduga tubulus berlapis dentin ternyata lebih mirip sensilla. Namun, mereka menemukan odontodes yang mengandung dentin pada ikan purba seperti Eriptychius dan Astraspis.
Kesalahan identifikasi Anatolepis berasal dari sifat fosilnya yang terfragmentasi. Potongan paling utuh hanya berukuran sekitar 3 milimeter, yang membuat perbandingan berdasarkan gambar luar menjadi sangat menantang. Namun, pemindaian 3D terbaru mengungkap anatomi internalnya secara jelas.
“Ini menunjukkan ‘gigi’ juga bisa bersifat sensorik meskipun tidak berada di dalam mulut,” kata Haridy. “Jadi ada ‘armor’ sensitif pada ikan ini. Ada ‘armor’ sensitif pada artropoda. Ini menjelaskan kebingungan pada hewan-hewan Kambrium awal. Orang mengira ini vertebrata pertama, padahal sebenarnya artropoda.”
Perlindungan Melawan Lingkungan
Ikan tak berahang berbaju zirah seperti Astraspis dan Eriptychius, serta artropoda purba seperti Anatolepis hidup berdampingan di laut dangkal berlumpur pada Periode Ordovisium (485,4–443,8 juta tahun lalu). Struktur seperti odontodes dan sensilla membantu membedakan antara mangsa dan pemangsa.
“Bayangkan hewan awal seperti ini berenang dengan pelindung di tubuhnya. Ia perlu merasakan dunia di sekitarnya. Lingkungannya penuh pemangsa, dan kemampuan merasakan kondisi air akan sangat penting,” kata Dr. Neil Shubin, penulis senior studi.
Beberapa ikan modern masih memiliki odontodes, sementara hiu, skate, dan sebagian ikan lele ditutupi tonjolan mirip gigi yang disebut denticles, membuat kulitnya terasa seperti amplas, ujar Haridy.
Haridy mempelajari jaringan ikan lele yang ia pelihara dan menemukan bahwa denticles mereka terhubung ke saraf, mirip dengan gigi pada hewan lainnya. Saat membandingkan gigi, odontodes, dan sensilla, semuanya tampak sangat mirip, katanya.
“Kami pikir vertebrata paling awal—ikan berzirah besar ini—memiliki struktur yang sangat mirip, setidaknya secara morfologis. Mereka tampak sama pada artropoda purba maupun modern, karena semuanya menciptakan lapisan mineral yang menutupi jaringan lunak dan membantu mereka merasakan lingkungan,” kata Haridy.
Kemungkinan besar, gen yang dibutuhkan untuk membentuk odontodes juga digunakan untuk membentuk gigi sensitif pada hewan di masa depan.
Temuan ini mendukung gagasan struktur sensorik pertama kali muncul di eksoskeleton, yang kemudian memberi informasi genetik untuk menciptakan gigi sebagai bagian penting dalam kehidupan.
“Seiring waktu, ikan berevolusi memiliki rahang, dan menjadi menguntungkan untuk memiliki struktur runcing di sekitar dan di dalam mulut,” kata Haridy. “Lama-kelamaan, beberapa ikan memiliki odontodes runcing di tepi mulut, lalu akhirnya ada yang langsung berada di dalam mulut dan hilang dari tubuh lainnya. Hubungan antara odontodes dan gigi terus dijelaskan oleh fosil baru dan genetika modern.”
Penelitian ini menyempurnakan garis waktu kemunculan pertama jaringan keras dan nenek moyang awal ikan berahang dengan mengeluarkan Anatolepis dari pohon kehidupan ikan, kata Dr. Lauren Sallan dari Okinawa Institute of Science and Technology, yang tidak terlibat dalam studi ini. Ia juga menyebut penelitian ini menimbulkan hipotesis baru pendahulu sisik dan gigi berevolusi untuk mendeteksi mangsa, teman, atau predator di air.
“Ini menantang anggapan umum bahwa jaringan keras seperti dentin dan struktur seperti sisik dan gigi berevolusi terutama untuk perlindungan atau makan,” kata Sallan. “Sebaliknya, mereka mungkin awalnya berevolusi untuk tujuan sensorik, lalu dimodifikasi untuk fungsi lain, seperti anggota tubuh yang berevolusi sebelum digunakan untuk berjalan di darat.”
Haridy ingin melanjutkan pencarian fosil yang bisa menjadi vertebrata tertua, karena para peneliti yakin masih ada yang lebih awal daripada Astraspis dan Eriptychius. Meski tidak menemukannya kali ini, hasil penelitiannya tetap berharga, kata Shubin. (CNN/Z-2)
