Monday, June 27, 2016

Gen Di Balik Adaptasi Warna Ngengat Selama Revolusi Industri Tahun 1800

Penelitian ~ Lompatan gen mengubah ngengat berwarna jelaga. Pelacakan perubahan DNA di balik contoh paling terkenal seleksi alam selama Revolusi Industri membuka epik klasik.

Meskipun perubahan pola sayap kupu-kupu dan ngengat adalah contoh terbaru seleksi alam dalam buku literatur evolusi klasik di depan tindakan bersama burung pipit Charles Darwin, rincian molekuler di balik adaptasi luput dari para ilmuwan selama beberapa dekade.

Mimikri ngengat dan kupu-kupu berutang kemampuan dalam perubahan warna sayap di tangan sebuah gen tunggal. Sebuah cubitan genetik pada sebagian gen cortex yang tidak membuat protein mengecat sayap abu-abu berbintik dari hitam dan kembali menjadi putih.

Kisah evolusi terbaru mengatakan pergeseran warna ngengat dimulai ketika pabrik di Inggris mulai menggelapkan langit dengan asap selama Revolusi Industri tahun 1800-an dan varian genetik DNA di sekitar gen cortex membantu beberapa spesies lezat kupu Heliconius menghindar dari camilan predator.

Naturalis Victoria mencatat hitam-hitam legam baru ditemukan pada Ngengat Carbonaria (Biston betularia) mencampur diri dengan warna latar belakang yang tertutup jelaga karena warna terang yang tidak memiliki mutasi mudah dimangsa burung.

Pada tahun 1970 hampir 99 persen sayap ngengat menghitam di beberapa wilayah di sekitar kota Manchester. Tapi polusi udara menurun di akhir abad 20 membuat ngengat hitam menjadi lebih terlihat burung. Akibatnya B. betularia hitam sekarang langka.

Pada tahun 2011 peneliti melacak ciri-ciri dalam kromosom semua spesies memiliki kesamaan dan gen yang bertanggung jawab tetap misteri. Pada ngengat membentang lebih dari sekitar 400.000 basa DNA dan berisi 13 gen dengan 2 microRNAs.

"Tidak benar-benar ada gen yang berteriak kepada Anda siapa yang terlibat dalam pola sayap,'" kata Ilik Saccheri, genetikawan University of Liverpool di Inggris.

Saccheri dan rekan membandingkan 1 ngengat hitam dan 3 ngengat khas lain. Ada 87 tempat di mana ngengat hitam berbeda dari ngengat berwarna terang. Sebagian besar perbedaan adalah perubahan basa DNA tunggal yaitu materi kimia pembawa informasi dalam DNA.

Varian genetik ini dikenal sebagai Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Salah satu perbedaan adalah penyisipan bentangan sepanjang 21.925 basis DNA. DNA yang terkandung melompat gen. Unsur yang berpindah seperti DNA virus yang menyalin dan menyisipkan diri ke DNA host.

Pemeriksaan DNA ratusan ngengat dan mengesampingkan mutasi satu per satu, para ilmuwan berakhir dengan 1 kandidat yaitu unsur transposabel yang mendarat di gen cortex. Tapi gen melompat tidak mendarat pada DNA pengkode protein. Sebaliknya mendarat di sebuah intron ke RNA dan sebelum protein dibuat.

Dating gen melompat pertama mendarat di intron cortex sekitar tahun 1819. Waktu yang memberi mutasi sekitar 20 sampai 30 generasi menyebar melalui populasi sebelum orang pertama melaporkan penampakan ngengat hitam pada tahun 1848.

Demikian pula dilakukan 5 spesies kupu-kupu Heliconius. SNP ditemukan di Kupu Heliconius erato favorinus memiliki garis kuning pada sayap belakang. Kebanyakan SNP berada di intron gen cortex atau di luar gen. Kupu-kupu yang tidak memiliki pita kuning tidak memiliki SNP.

Perubahan DNA lainnya ditemukan membuat bar kuning di sayap spesies kupu-kupu Heliconius menunjukkan bahwa evolusi bertindak beberapa kali pada gen cortex dengan hasil sama. Pengaruh pola gen sayap yang sama pada kupu-kupu dan ngengat mendukung teori beberapa gen hotspot seleksi alam.

Tak satu pun perbedaan genetik dalam kupu-kupu atau ngengat mengubah gen cortex itu sendiri yang berarti membuka kemungkinan bahwa unsur transposabel dan SNP tidak melakukan apa pun untuk cortex, tetapi mungkin mengatur gen yang berbeda.

Cortex membantu menentukan kapan sisik sayap tertentu tumbuh. Dalam kupu-kupu dan ngengat waktu pembangunan skala sayap mempengaruhi warna sayap kuning, putih dan merah datang pertama. Sisik hitam datang kemudian.

Cortex diketahui terlibat dalam pertumbuhan sel. Jadi berbagai tingkat protein yang dapat mempercepat pengembangan skala sayap menyebabkan berwarna atau memperlambat pertumbuhan yang memungkinkan berubah menjadi hitam.

Jurnal :

Arjen E. van’t Hof et al. The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element, Nature, 01 June 2016, DOI:10.1038/nature17951

Nicola J. Nadeau et al. The gene cortex controls mimicry and crypsis in butterflies and moths, Nature, 01 June 2016, DOI:10.1038/nature17961
Tinuku
Bagikan :

No comments:

Post a Comment