Diposting Minggu, 17 Maret 2013 jam 9:28 pm oleh Gun HS

Studi DNA: Perkawinan Silang di Masa Lalu Mengubah Populasi Beruang Kutub Menjadi Coklat

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Minggu, 17 Maret 2013 -


Pada akhir zaman es, sebuah populasi beruang kutub terjebak dan terisolasi di kepulauan kawasan Alaska akibat menyurutnya es di permukaan laut. Sementara itu, beruang-beruang coklat jantan berenang menyeberangi laut menuju kepulauan tersebut dan kawin dengan beruang-beruang kutub betina di sana. Seiring waktu berlalu, persilangan ini mengubah populasi beruang kutub menjadi beruang coklat.

Bukti untuk skenario mengejutkan ini diperlihatkan dalam sebuah studi genetik beruang kutub dan beruang coklat, di bawah pimpinan para peneliti dari University of California, Santa Cruz. Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal PLoS Genetics ini menunjukkan bahwa beruang kutub dan beruang coklat memiliki kekerabatan yang sangat erat serta menghasilkan keturunan hibrida (hasil persilangan) yang subur, hasil yang bertolak belakang dengan gagasan-gagasan sebelumnya tentang sejarah evolusi dari kedua jenis beruang tersebut.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa perkawinan silang yang terjadi di masa lalu mengakibatkan semua beruang kutub memiliki gen yang berasal dari beruang coklat. Namun studi terbaru kali ini menunjukkan bahwa episode aliran gen antara kedua spesies tersebut hanya terjadi dalam populasi beruang kutub yang terisolasi dan tidak berdampak pada populasi yang lebih besar.

Pusat kebingungannya adalah populasi beruang coklat yang hidup di kepulauan kawasan sebelah tenggara Alaska, yaitu pulau Admiralty, Baranof, dan Chicagof, atau dikenal sebagai Kepulauan ABC. Beruang-beruang coklat di kepulauan ini memiliki kesamaan genetik yang mencolok dengan beruang kutub.

Beruang coklat Kepulauan ABC memiliki kekerabatan yang lebih dekat dengan beruang kutub betina dibanding dengan beruang kutub jantan. (Kredit: Michael Dobson)

Beruang coklat Kepulauan ABC memiliki kekerabatan yang lebih dekat dengan beruang kutub betina dibanding dengan beruang kutub jantan. (Kredit: Michael Dobson)

“Populasi beruang coklat ini nampak benar-benar aneh secara genetis, dan memunculkan kontroversi berkepenjangan mengenai kekerabatannya  dengan beruang kutub. Kami kini bisa menjelaskannya, dan kisahnya justru sangat sederhana, tidak berbelit-belit seperti yang pernah diusulkan sebelumnya,” tutur rekan penulis Beth Shapiro, profesor ekologi dan biologi evolusi di University of California, Santa Cruz.

Shapiro bersama rekan-rekannya menganalisis data luas urutan DNA dari tujuh ekor beruang kutub, seekor beruang coklat Kepulauan ABC, seekor beruang coklat daratan Alaska, dan seekor beruang hitam. Analisis juga dilengkapi dengan data genetik beruang-beruang lain berdasarkan hasil dari studi sebelumnya. Tim riset menemukan bahwa beruang kutub merupakan spesies yang sangat homogen dengan tidak adanya bukti garis keturunan beruang coklat. Sebaliknya, beruang coklat Kepulauan ABC secara jelas menunjukkan bukti garis keturunan beruang kutub.

Temuan utamanya; sekitar 6,5 persen kromosom X pada beruang Kepulauan ABC diturunkan dari beruang kutub. Artinya, beruang coklat Kepulauan ABC berkerabat lebih dekat dengan beruang kutub betina dibanding dengan beruang kutub jantan, kata Shapiro.

Untuk memahami bagaimana perkawinan silang bisa memunculkan hasil yang tak terduga ini, tim riset menjalankan simulasi berbagai skenario demografis. “Dari semua model yang kami uji, skenario yang terbaik adalah di mana beruang coklat jantan berpindah ke kepulauan tersebut dan secara bertahap mengubah populasi beruang kutub menjadi beruang coklat,” ungkap penulis pertama James Cahill, pascasarjana University of California, Santa Cruz, dalam bidang ekologi dan biologi evolusi.

Skenario ini konsisten dengan perilaku beruang coklat maupun beruang kutub, kata rekan penulis Ian Stirling, ahli biologi University of Alberta di Edmonton, Kanada. Campuran beruang kutub dan beruang coklat bisa terlihat saat ini di Laut Beaufort Kanada, di mana beruang coklat jantan dewasa mengembara melintasi es laut yang tersisa di akhir musim semi dan sesekali kawin dengan beruang kutub betina. Di kawasan-kawasan seperti bagian barat Hudson Bay dan pantai Rusia, beruang kutub lebih banyak menghabiskan waktunya di darat dalam merespon pemanasan iklim dan menyurutnya es laut. Perilaku semacam ini mungkin berasal dari beruang kutub yang dulu terdampar di Kepulauan ABC pada akhir zaman es.

Beruang coklat jantan yang masih muda cenderung meninggalkan wilayah tempat mereka dilahirkan untuk mencari wilayah-wilayah baru. Mereka mungkin telah tersebar menyeberangi perairan, dari daratan Alaska ke Kepulauan ABC, dan melakukan perkawinan silang dengan beruang kutub yang terdampar di sana saat es laut mengalami penyurutan.

“Kombinasi genetika dan perilaku persilangan antar beruang coklat dan beruang kutub di alam liar masa kini menunjukkan identitas beruang Kepulauan ABC yang sesungguhnya: mereka adalah keturunan dari banyak imigran beruang coklat jantan dan beberapa beruang betina di masa lalu,” tegas Stirling.

Beruang kutub secara genetis merupakan spesies yang sangat homogen dan tak ada bukti garis keturunan beruang coklat dalam popupasi mereka. (Kredit: Paul Nicklen)

Beruang kutub secara genetis merupakan spesies yang sangat homogen dan tak ada bukti garis keturunan beruang coklat dalam populasi mereka. (Kredit: Paul Nicklen)

Temuan ini menunjukkan bahwa pemanasan iklim yang berkelanjutan dan menyurutnya es laut Arktik bisa menyebabkan kejadian sama yang lebih luas lagi, ungkap rekan penulis Richard E. (Ed) Green, asisten profesor teknik biomolekuler di Sekolah Teknik Baskin, University of California, Santa Cruz, “Dengan mencairnya es di Kutub Utara, apa yang akan terjadi pada beruang kutub? Di Kepulauan ABC, beruang kutub menghilang. Kini mereka adalah beruang coklat, namun dengan gen beruang kutub yang masih ada dalam genom mereka.”

Studi-studi genetik beruang coklat Kepulauan ABC sebelumnya berfokus pada DNA mitokondria, jenis DNA yang terpisah dari kromosom dan yang hanya diturunkan melalui garis keturunan betina. DNA mitokondria dari beruang coklat Kepulauan ABC dan beruang kutub ternyata cocok lebih erat dibanding dengan beruang coklat lainnya, yang membuat beberapa ilmuwan menduga bahwa beruang coklat Kepulauan ABC-lah yang memunculkan beruang kutub modern.

Sedangkan studi kali ini berfokus pada “DNA nuklir” yang terbawa pada kromosom dalam inti sel. Studi ini merupakan yang terbaru dari serangkaian studi genetik beruang kutub yang dipublikasikan dalam beberapa tahun terakhir, di mana tiap-tiap studi menyodorkan gagasan-gagasan baru mengenai kekerabatan antara beruang kutub dan beruang coklat. Sebuah studi fosil dan DNA mitokondria di tahun 2010 mendukung gagasan bahwa beruang kutub berevolusi dari beruang coklat Kepulauan ABC. Namun studi di tahun 2011, yang meneliti DNA mitokondria dari beruang coklat Irlandia, jenis beruang yang telah punah, menunjukkan kekerabatan yang lebih dekat dengan beruang kutub serta menyimpulkan bahwa DNA mitokondria beruang kutub diperoleh dari hasil perkawinan silang dengan beruang coklat Irlandia. Kini Shapiro merasa beruang coklat Irlandia mungkin menjadi contoh lain dari apa yang terjadi di Kepulauan ABC, namun ia tak bisa memastikannya sampai dia mempelajari DNA nuklir dari beruang-beruang tersebut.

“Dalam tinjauan ulang, saya merasa kami salah mengenai pengarahan aliran gen antara beruang kutub dan beruang coklat Irlandia,” katanya.

Dua studi yang dipublikasikan pada tahun 2012 lalu memanfaatkan data DNA nuklir untuk mencoba menentukan kapan keturunan beruang kutub menyimpang dari keturunan beruang coklat. Studi pertama, dipublikasikan pada bulan April dalam jurnal Science, menunjukkan terjadinya penyimpangan sekitar 600.000 tahun yang lalu serta menyimpulkan bahwa beruang kutub mewarisi DNA mitokondria beruang coklat, hasil dari perkawinan silang di masa lalu. Studi kedua, dipublikasikan pada bulan Juli dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences, menunjukkan bahwa beruang coklat, beruang hitam dan beruang kutub mengalami penyimpangan sekitar 4-5 juta tahun yang lalu, diikuti dengan berulangnya episode perkawinan silang antara beruang kutub dan beruang coklat.

Meski studi baru kali ini tidak menjawab soal kapan beruang kutub menyimpang dari beruang coklat, namun hasilnya dapat membantu memilah berbagai hasil yang bertentangan dari studi-studi sebelumnya. “Ini adalah langkah yang baik ke arah pemahaman yang benar terhadap apa yang sesungguhnya terjadi,” kata Shapiro.

Penelitian ini mengindikasikan bahwa penyimpangan beruang kutub dari beruang coklat terjadi tak begitu lama, selang beberapa lama setelah terjadinya pemisahan antara garis keturunan beruang coklat dan beruang hitam, kata Cahill. “Kami bisa tahu berapa lama beruang coklat dan beruang kutub mengalami pemisahan spesies seperti halnya proporsi pada berapa lama mereka terpisah dari spesies yang lebih jauh kekerabatannya, namun menempatkan satu tahun di atasnya sangatlah sulit,” katanya.

Green mencatat bahwa upaya untuk memahami kekerabatan antara beruang kutub dan beruang coklat menjadi rumit akibat kasus yang tak biasa pada beruang coklat Kepulauan ABC. “Seolah Anda sedang mempelajari kekerabatan antara manusia dan simpanse, dan analisis Anda ini meliputi pula DNA dari beberapa populasi manusia aneh yang merupakan hasil dari perkawinan silang dengan simpanse. Anda akan memperoleh hasil yang sangat aneh sebelum akhirnya Anda menemukan jawabannya,” katanya.

Kredit: University of California, Santa Cruz
Jurnal: James A. Cahill, Richard E. Green, Tara L. Fulton, Mathias Stiller, Flora Jay, Nikita Ovsyanikov, Rauf Salamzade, John St. John, Ian Stirling, Montgomery Slatkin, Beth Shapiro. Genomic Evidence for Island Population Conversion Resolves Conflicting Theories of Polar Bear Evolution. PLOS Genetics, 9(3): e1003345; 2013 DOI: 10.1371/journal.pgen.1003345

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.