Menggugat Hukum Dollo: Studi Genetik Mengungkap Bukti Evolusi Berbalik pada Tungau

Sabtu, 9 Maret 2013 - Pohon filogenetik memperlihatkan bahwa tungau debu rumah muncul dalam garis luas keturunan tungau parasit, Psoroptidia.

---

Dalam ilmu biologi evolusi, terdapat anggapan yang cukup mengakar: Setelah organisme berevolusi pada ciri-ciri spesialisasi tertentu, ia takkan kembali ke gaya hidup nenek moyangnya.
Gagasan yang dikenal sebagai hukum Dollo ini menyatakan bahwa evolusi bersifat satu arah dan tidak dapat berbalik arah. Namun “hukum” ini tidak diterima secara universal dan menjadi perdebatan hangat di kalangan ahli biologi.
Tim peneliti yang dipimpin oleh dua ahli biologi dari University of Michigan melakukan studi berskala besar untuk menyoroti hukum Dollo dengan mempelajari genetik tungau debu rumah sebagai contoh sebuah evolusi reversibel (berbalik).
Studi ini menunjukkan bahwa tungau debu rumah, mahkluk kecil berhabitat-bebas yang biasanya berkembang biak di kasur, sofa, karpet, bahkan dalam rumah yang paling bersih sekalipun, ternyata berevolusi dari parasit yang mengalami evolusi berbalik dari organisme berhabitat-bebas jutaan tahun yang lalu.
“Semua analisis kami secara tegas menunjukkan bahwa tungau debu rumah telah meninggalkan gaya hidup parasit, untuk kedua kalinya menjadi mahkluk berhabitat-bebas, dan kemudian hidup pada beberapa habitat, termasuk tempat tinggal manusia,” menurut Pavel Klimov dan Barry OConnor dari Departemen Ekologi dan Biologi Evolusi di University of Michigan.
Tungau merupakan jenis arakhnida yang berkerabat dengan laba-laba (sama-sama memiliki delapan kaki) dan merupakan salah satu hewan yang paling beragam di dunia. Tungau debu rumah, anggota dalam keluarga Pyroglyphidae, adalah penyebab gejala alergi yang paling umum pada manusia, mempengaruhi 1,2 miliar orang di seluruh dunia.

Gambar hasil pencitraan mikroskop elektron, memperlihatkan seekor tungau rumah di Amerika. (Kredit: G. Bauchan dan R. Ochoa)

Meski berdampak besar terhadap kesehatan manusia, kekerabatan evolusi antara kedua mahkluk berukuran-titik ini masih kurang dipahami. Bahkan sudah ada 62 macam hipotesis yang memperdebatkan, apakah tungau debu berhabitat-bebas yang hidup di masa kini berasal dari nenek moyang berhabitat-bebas ataukah dari parasit – organisme yang hanya hidup dalam inang spesies lain dan merusak inangnya.
Studi yang dipublikasikan dalam jurnal Systematic Biology ini mengevaluasi kembali kesemua hipotesis tersebut. Prosesnya melibatkan pengurutan DNA berskala besar, konstruksi rincian pohon evolusi yang disebut filogeni, serta analisis statistik yang rumit untuk menguji hipotesis tentang ekologi garis leluhur tungau debu rumah.
Pohon filogenetik yang sudah mereka hasilkan ini memperlihatkan bahwa tungau debu rumah muncul dalam garis luas keturunan tungau parasit, Psoroptidia. Tungau parasit ini mendiami tubuh burung dan mamalia dan tidak pernah meninggalkan inangnya. Analisis menunjukkan bahwa nenek moyang langsung dari parasit tungau debu rumah meliputi pula tungau kulit, tungau kudis psoroptic pada ternak serta tungau telinga anjing dan kucing.
“Hasil ini sungguh mengejutkan sehingga kami memutuskan untuk menghubungi rekan-rekan kami agar memperoleh umpan balik dari mereka sebelum mempublikasikan data ini,” tutur Klimov, asisten ilmuwan riset di Departemen Ekologi dan Biologi Evolusi, yang menjadi penulis pertama dalam makalah.
Hasil ini sangat mengejutkan terutama karena bertentangan dengan gagasan yang cukup mengakar, bahwa parasit yang sudah sangat terspesialisasi tidak dapat berbalik ke gaya hidup berhabitat-bebas dari nenek moyangnya.
Sekitar 700 spesies tungau berhasil dikumpulkan untuk penelitian ini. Sebagai bahan analisis genetik, lima gen inti diurutkan dari masing-masing spesies.
Bagaimana mungkin pergeseran ekologi dari parasit ke keadaan berhabitat-bebas bisa terjadi?
Ada sedikit keraguan bahwa tungau debu berhabitat-bebas awal sebelumnya menghuni sarang hewan – sarang burung dan mamalia merupakan habitat utama bagi semua spesies berhabitat-bebas modern dalam keluarga Pyroglyphidae. Klimov dan OConnor berpendapat bahwa kombinasi dari beberapa karakteristik nenek moyang parasit mereka berperan penting dalam memungkinkan mereka meninggalkan sifat parasitisme permanen; yakni toleransi pada kelembaban yang rendah, pengembangan enzim pencernaan yang kuat sehingga memungkinkan mereka tetap bisa mengkonsumsi bahan-bahan pada kulit dan keratinous (bagian yang mengandung protein keratin, seperti rambut dan kuku manusia), serta spesifisitas inang rendah dengan kemampuan berpindah-pindah ke berbagai inang yang tidak saling terkait.
Fitur-fitur ini, yang pada dasanya dimiliki hampir semua tungau parasit, tampaknya menjadi prekursor penting yang memampukan populasi tungau berkembang biak dalam berbagai sarang meskipun sarang memiliki kelembaban yang rendah serta sumber makanan berkualitas rendah. Sebagai contoh, enzim yang kuat memungkinkan tungau ini mengkonsumsi bahan-bahan yang sulit dicerna seperti bulu dan serpihan kulit yang terdiri dari keratin.
Dengan hadirnya peradaban manusia, spesies-spesies pyroglyphid penghuni sarang ini bisa bergeser ke tempat tinggal manusia dari sarang burung dan hewan pengerat yang hidup sekitar rumah manusia. Setelah tungau pindah rumah, enzim pencernaan ampuh dan molekul pemicu respon imun yang mereka bawa membuat mereka menjadi sumber utama alergi manusia.
Karya ilmiah ini didukung oleh National Science Foundation dan spesimen untuk penelitian sebagian dikumpulkan oleh Emerging Pathogens Project dari Field Museum, dengan pendanaan dari Davee Foundation dan Dr. Ralph and Marian Falk Medical Research Trust. Pengerjaan molekuler dilakukan di Genomic Diversity Laboratory Museum Zoologi, University of Michigan.