Bagaimana sirip ikan berevolusi tepat sebelum transisi ke darat
CT scan kerangka sirip Tiktaalik, menunjukkan sinar dorsalnya (kuning) dan sinar ventral (cyan). Kredit: Tom Stewart

Penelitian tentang fosil ikan dari periode akhir Devon, sekitar 375 juta tahun yang lalu, merinci evolusi sirip ketika mereka mulai beralih ke anggota tubuh yang cocok untuk berjalan di darat.

Studi baru oleh ahli paleontologi dari University of Chicago, yang diterbitkan minggu ini di Prosiding National Academy of Sciences , menggunakan CT scan untuk memeriksa bentuk dan struktur sinar sirip sementara masih terbungkus batuan di sekitarnya. Alat pencitraan memungkinkan para peneliti untuk membangun model 3-D digital dari seluruh sirip fishala Tiktaalik roseae dan kerabatnya dalam catatan fosil untuk pertama kalinya. Mereka kemudian dapat menggunakan model-model ini untuk menyimpulkan bagaimana sirip bekerja dan berubah ketika mereka berevolusi menjadi anggota badan.

Sebagian besar penelitian tentang sirip selama tahap transisi utama ini berfokus pada tulang dan potongan tulang rawan yang besar dan berbeda, yang sesuai dengan lengan atas, lengan bawah, pergelangan tangan, dan jari-jari kita. Dikenal sebagai “endoskeleton,” para peneliti melacak bagaimana tulang-tulang ini berubah menjadi lengan, kaki, dan jari yang dapat dikenali dalam tetrapoda, atau makhluk berkaki empat.

Sinar halus dan duri sirip ikan membentuk kerangka “kulit” yang kedua, yang juga tidak kalah penting, yang juga mengalami perubahan evolusioner pada periode ini. Potongan-potongan ini sering diabaikan karena mereka dapat hancur ketika hewan menjadi fosil atau karena mereka sengaja disingkirkan oleh penyusun fosil untuk mengungkap tulang yang lebih besar dari kerangka tulang. Sinar dermal membentuk sebagian besar area permukaan dari banyak sirip ikan tetapi benar-benar hilang pada makhluk paling awal dengan anggota tubuh.

“Kami berusaha memahami tren umum dan evolusi kerangka kulit sebelum semua perubahan lain terjadi dan anggota tubuh yang sepenuhnya berkembang,” kata Thomas Stewart, Ph.D., seorang peneliti pascadoktoral yang memimpin penelitian baru ini. “Jika Anda ingin memahami bagaimana hewan berevolusi untuk menggunakan sirip mereka di bagian sejarah ini, ini adalah kumpulan data penting.”

Bagaimana sirip ikan berevolusi tepat sebelum transisi ke darat
Tiktaalik roseae , ‘fishapod’ berusia 375 juta tahun memiliki ciri-ciri ikan dan tetrapoda berkaki empat. Dalam sebuah studi baru, Tom Stewart dan Neil Shubin menganalisis struktur sirip Tiktaalik sesaat sebelum transisi ke darat. Kredit: Flick Ford


Melihat sirip kuno dalam 3-D

Stewart dan rekan-rekannya bekerja dengan tiga ikan Devonian akhir dengan fitur primitif tetrapoda: Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi dan Tiktaalik roseae, yang ditemukan pada 2006 oleh tim yang dipimpin oleh paleontolog UChicago, Neil Shubin, Ph.D., penulis senior studi baru. Sauripterus dan Eusthenopteron diyakini sepenuhnya akuatik dan menggunakan sirip dada untuk berenang, meskipun mereka mungkin bisa menopang diri mereka sendiri di dasar danau dan sungai. Tiktaalik mungkin telah mampu menopang sebagian besar bobotnya dengan siripnya dan mungkin bahkan menggunakannya untuk keluar dari air untuk perjalanan singkat melintasi perairan dangkal dan lumpur.

“Dengan melihat seluruh sirip Tiktaalik, kita memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana sirip itu menopang dirinya sendiri dan bergerak. Sirip itu memiliki semacam telapak tangan yang bisa terbentang rata di dasar sungai dan sungai yang berlumpur,” kata Shubin.

Stewart dan Shubin bekerja dengan mahasiswa sarjana Ihna Yoo dan Justin Lemberg, Ph.D., peneliti lain di laboratorium Shubin, untuk memindai spesimen fosil-fosil ini ketika mereka masih terbungkus dalam batuan. Menggunakan perangkat lunak pencitraan, mereka kemudian merekonstruksi model 3-D yang memungkinkan mereka untuk bergerak, memutar dan memvisualisasikan kerangka kulit seolah-olah itu benar-benar diekstraksi dari bahan di sekitarnya.

Bagaimana sirip ikan berevolusi tepat sebelum transisi ke darat
Tom Stewart memegang fosil sirip dari Sauripterus taylori remaja, ikan Devonian akhir dengan fitur primitif tetrapoda. Kredit: Matt Wood

Model menunjukkan bahwa sinar sirip hewan-hewan ini disederhanakan, dan ukuran keseluruhan dari jaring sirip lebih kecil dari pendahulunya yang lebih ikan. Yang mengejutkan, mereka juga melihat bahwa bagian atas dan bawah sirip menjadi asimetris. Sinar sirip sebenarnya dibentuk oleh pasang tulang. Dalam Eusthenopteron, misalnya, sirip punggung, atau atas, sedikit lebih besar dan lebih panjang dari ventral, atau bawah. Sinar punggung Tiktaalik beberapa kali lebih besar daripada sinar ventralnya, menunjukkan bahwa ia memiliki otot yang memanjang di bagian bawah siripnya, seperti pangkal berdaging telapak tangan, untuk membantu menopang beratnya.

“Ini memberikan informasi lebih lanjut yang memungkinkan kita untuk memahami bagaimana seekor binatang seperti Tiktaalik menggunakan siripnya dalam transisi ini,” kata Stewart. “Hewan-hewan beralih dari berenang bebas dan menggunakan sirip mereka untuk mengendalikan aliran air di sekitar mereka, menjadi terbiasa beradaptasi mendorong permukaan di bagian bawah air.”

Stewart dan rekan-rekannya juga membandingkan kerangka kulit ikan hidup seperti sturgeon dan lungfish untuk memahami pola yang mereka lihat dalam fosil. Mereka melihat beberapa perbedaan asimetris yang sama antara bagian atas dan bawah sirip, menunjukkan bahwa perubahan itu memainkan peran yang lebih besar dalam evolusi ikan.

“Itu memberi kita lebih percaya diri dan data lain yang mengatur bahwa pola-pola ini nyata, luas dan penting bagi ikan, tidak hanya dalam catatan fosil yang berkaitan dengan transisi sirip-ke-anggota tubuh, tetapi fungsi sirip secara luas.”

oleh Pusat Medis Universitas Chicago

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *