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.

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Tips Menabung (ala Ranti)

Perkutut : Dipercaya Membawa Keberuntungan dan Kesialan

Menerangi Hati dengan Cahaya Dunia