Evolusi Paru-paru pada Vertebrata dilihat dari Hewan Lamprey
Pada
tetrapoda, pernafasan tidak hanya tergantung pada paru-paru saja. Bernafas
diudara pada tetrapoda muncul pada ikan. Vertebrata yang bernafas dengan
paru-paru berasal dari struktur progenitor yang ada pada ikan bertulang
primitif. Pernapasan memerlukan Sentral Generator Ritme. yang akan mengaktifkan
otot respirator untuk memberi ventilasi pada paru-paru dan kumpulan batang otak
kemoreseptor. Pernapasan dengan CRGAB (CO2/ph-modulated
air-breathing CRG) berbeda secara anatomi dan fungsionalnya daripada CRG insang
yang tidak termodulasi oleh CO2/ph. Awal dari kebutuhan pada CO2/memodulasi
pH tidak diketahui, tetapi mungkin bisa sebagai awal mula evolusi dari
paru-paru.
Batang
otak pada lamprey memperlihatkan adanya ritme berhenti pada saraf kranial yang
mengubungkan otot ventilasi. Ritme berhenti ini dihasilkan dari CRG untuk
ventilasi faring. Pola ini dilakukan secara periodic yang disebut ritme lambat
atau batuk. Ritme in hampir sama dengan ritme pada larva ampfibi yang
memperlihatkan produk dari CRG ventilasi insang dan CRG bernafas (CRGAB).
Pada
amphibi dan semua amniotes tingkat tinggi, CRGAB responsive terhadap
pusat kemoreseptor sensitive CO2/Ph yang memodulasi ventilasi untuk
memenuhi kebutuhan metabolis. Awal mula CRGAB pada vertebrata tidak
jelas dan pusat kemoreseptor sensitive CO2/Ph pada amfibi sangat
kontroversi. Maka dari itu, peneliti menganggap ritme lambat atau batuk CRG
dari lamprey adalah awal mula dari CRGAB pada tetrapoda dan pengetesan
hipetesis ini dimodulasi dari CO2/Ph.
Gambaran
“ritme lambat’ atau ‘batuk’ yang telah ditemukan terjadi pada Lamprey secara in
vivo dan in vitro, didasarkan oleh sensitifitas pusat terhadap CO2.
Hal ini menunjukkan bahwa unsur-unsur penting bagi evolusi bernafas pada
tetrapoda, hadir dalam nenek moyang vertebrata yang paling awal sebelum evolusi
paru-paru. Sehingga peneliti tersebut mengusulkan bahwa evolusi bernapas pada
semua vertebrata terjadi melalui pelencengan pada elemen basal yang penting.
Hasilnya,
secara anatomi ditemukan bahwa CRG saat ritme lambat pada lamprey dimodulasi
adanya CO2/ph. Walaupun ritme lambat itu distimulasi in vivo respon karena
kadar CO2 tinggi di air dan hewan ini mulai gelisah dengan kondisi
ini. Hal ini membuat penasaran mengapa CRG termodulasi CO2/PH dapat
terjadi pada organisme yang membutuhkan pertukaran udara yang umumnya dipenuhi
oleh perairan, pada lingkungan air normalnya tidak ada pembatasan pengeluaran
CO2. Bagaimanapun lamprey yang hidup diliang melakukan sikap adaptif
ini karena pertimbangan mencegah banyaknya kandungan CO2 di
sarangnya yaitu di liang yang di gali lamprey itu sendiri. Substrat yang bisa
saja runtuh ke liangnya, mengganggu aliran
air masuk dan akan terlalu banyak CO2. Dengan demikian CRG
termodulasi CO2/PH bersifat adaptif.
Ventilasi
Ammocoete dimodulasi oleh hipoksia atau kekurangan oksigen. Dari temuan ini,
dapat memberikan wawasan ke dalam evolusi control ventilasi dan konservasi
mekanisme control dasar di seluruh garis umur vertebrata. Awal mula CRG untuk
“batuk” adalah usaha pertahanan untuk menghasilkan arus air yang kuat berfungsi
untuk membersihkan struktur insang halus. Ventilasi model ini dengan evolusi
dari paru-paru pada ikan primitive (yang diwakili oleh ikan berparu-paru dan amphibi)
karena perekrutan insang CRG untuk ventilasi dan CRG batuk berfungsi sebagai
CRGAB. Penelitian ini menemukan dan menjelaskan bahwa mekanisme
batuk pada lamprey tidak ada hubungannya dengan mekanisme batuk untuk
tetrapoda. Hal ini jelas karena reptile dan amphibi tidak batuk. Namun
mekanisme sensitive kekurangan CO2 dan perubahan asam sejalan dengan
kehadiran seperti di leluhur umum untuk semua vertebrata. Jadi Lamprey yang memiliki sebuah CRG sensitive CO2/PH
mungkin memberikan substrat penting untuk evolusi pernafasan vertebrata.
SUMBER : Hoffman, M., et al., Evolution of lung breathing from a lungless primitive vertebrate. Respir. Physiol. Neurobiol. (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.resp.2015.09.016
Kalian juga bisa baca beritanya di KOMPAS SAINS
Kalian juga bisa baca beritanya di KOMPAS SAINS
Komentar
Posting Komentar
Do leave a comment. Thanks...