Penelitian bersama internasional mengungkapkan bagaimana ikan beradaptasi dengan pengasaman laut dengan memodifikasi ekspresi gen

Perubahan global yang didorong oleh manusia menantang komunitas ilmiah untuk memahami bagaimana spesies laut dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang diprediksi dalam waktu dekat (misalnya hipoksia, pemanasan laut, dan pengasaman laut). Efek dari penyerapan CO2 atmosfer antropogenik oleh lautan mempengaruhi (yaitu pengasaman laut) menyebar melintasi hierarki biologis, dari perubahan dalam blok bangunan kehidupan pada skala nano hingga organisme, fisiologi, dan perilaku melalui proses ekosistem dan propertinya.

Untuk bertahan hidup dalam lingkungan pH yang berkurang, organisme laut harus menyesuaikan fisiologi mereka yang, pada tingkat molekuler, dicapai dengan memodifikasi ekspresi gen. Studi tentang perubahan ekspresi gen semacam itu dapat membantu mengungkap mekanisme adaptif kehidupan di bawah prediksi kondisi pengasaman laut di masa depan.

Memanfaatkan laboratorium alam
Ada beberapa tempat di planet ini di mana aktivitas gunung berapi memiliki gelembung CO2 dari dasar laut yang menciptakan kondisi yang serupa dengan yang diprediksi akan terjadi di seluruh lautan dalam waktu dekat. Laboratorium alam semacam itu kemudian dapat membantu kita memahami apa yang akan terjadi pada organisme laut di masa depan di bawah skenario pengasaman laut. Oleh karena itu, para peneliti dari Divisi Penelitian untuk Ekologi & Keanekaragaman Hayati Universitas Hong Kong (HKU) dan Institut Ilmu Kelautan Swire, bersama dengan para peneliti dari Universitas Adelaide, melakukan perjalanan ke pulau vulkanik terpencil di Selandia Baru yang disebut Pulau Putih. Mereka mengumpulkan sampel dari rembesan CO2 dan lokasi terdekat, dan menganalisis data molekuler dari spesies ikan (sirip tiga Common) dengan bukti ekologis yang berhasil beradaptasi dengan lingkungan yang diasamkan di ventilasi vulkanik CO2. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal akses terbuka yang diulas sejawat, Evolutionary Applications.

Mempelajari mekanisme evolusi melalui mutasi spesies
Studi ini menemukan ekspresi gen yang lebih tinggi pada gonad pada ikan yang hidup di ventilasi CO2 dengan pH yang lebih rendah daripada ikan dari lingkungan kontrol dengan kondisi CO2 dan pH sekitar. Sebagian besar gen tersebut secara fungsional terlibat dalam pemeliharaan homeostasis pH, peningkatan metabolisme, dan fungsi pengaturan proses biologis hilir yang mengungkapkan proses penting yang perlu disesuaikan oleh ikan untuk hidup di lingkungan pH yang lebih rendah. Menariknya, itu terutama ikan jantan dengan tanda tangan ekspresi ini mengisyaratkan konsekuensi reproduksi sebagai laki-laki memberikan perawatan induk dari sarang.

Ketika melihat urutan sebenarnya dari gen-gen ini dan variasi genetiknya, penulis menemukan bukti dari proses seleksi alam jangka panjang. Perubahan genetik, yang kita sebut mutasi, memberi ikan keuntungan adaptif untuk hidup di lingkungan yang diasamkan, terletak di urutan DNA yang mengatur ekspresi gen. Mutasi dalam urutan pengaturan ini tidak akan memengaruhi kebugaran individu yang membawanya ketika tinggal di lingkungan pH sekitar, tetapi ini mungkin memungkinkan pengaturan fisiologis yang disesuaikan dalam lingkungan pH yang berkurang. Variasi genetik yang berdiri seperti itu dalam urutan pengaturan DNA dapat memberikan potensi adaptif untuk pengasaman laut dalam waktu dekat pada ikan.

Selain itu, penulis mengusulkan mekanisme evolusi dengan cara potensi adaptif untuk pengasaman laut ini dapat dipertahankan dalam populasi alami ikan. Spesies ikan cenderung terjadi di rentang geografis yang luas dengan pH yang berbeda. Jadi, kemungkinan besar mirip dengan apa yang terjadi pada triplefin biasa, variasi genetik yang memungkinkan kehidupan di lingkungan pH yang sedikit berkurang atau bervariasi sudah ada dalam banyak populasi ikan. Larva ikan yang sangat dispersif berkontribusi pada aliran variasi genetik ini di antara populasi suatu spesies. Oleh karena itu, mungkin diharapkan bahwa variasi genetik dalam urutan pengaturan ekspresi gen yang secara efisien menyesuaikan respons fisiologis terhadap penurunan pH akan menyediakan bahan baku untuk seleksi alam adaptif dalam waktu dekat di bawah peningkatan pengasaman laut.

“Temuan penelitian ini menyiratkan bahwa salah satu hal yang lebih relevan dalam hal kapasitas spesies laut untuk menanggapi perubahan masa depan dalam kondisi lingkungan mereka adalah variasi genetik mereka saat ini. Dengan demikian, penilaian tingkat keragaman genetik spesies laut yang berbeda adalah yang paling penting, dan saat ini kami sedang mengerjakannya,” kata Dr Natalia PETIT-MARTY, penulis pertama makalah dan Postdoctoral Fellow dalam kelompok yang dipimpin oleh Dr Celia SCHUNTER di Divisi Penelitian Ekologi dan Keanekaragaman Hayati & Swire Institute of Marine Science, HKU.

“Kami sangat beruntung bisa mengunjungi tempat-tempat terpencil ini yang memberi kami gambaran sekilas tentang bagaimana lautan akan terlihat di masa depan. Untuk memastikan temuan kami dapat diterapkan di berbagai ekosistem laut, kami juga melakukan perjalanan ke lubang CO2 di terumbu karang tropis di Papua Nugini dan terumbu berbatu di Laut Mediterania, dan akan melanjutkan penelitian kami tentang potensi adaptif ikan laut terhadap pengasaman laut, ” tambah Dr Celia SCHUNTER, Asisten Profesor di Divisi Penelitian untuk Ekologi dan Institut Ilmu Kelautan & Swire, HKU.

Kajian lengkapnya pertama kali dipublikasikan di Evolutionary Applications pada 8 April 2021. N. Petit-Marty, I. Nagelkerken, SD Connell, dan C. Schunter. (2021). Rembesan CO2 alami mengungkapkan potensi adaptif terhadap pengasaman laut pada ikan.

Makalah penelitian dapat diakses dari: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/eva.13239

Unduhan gambar dan keterangan: https://www.scifac.hku.hk/press

Untuk pertanyaan media, silakan hubungi Ms Casey To, External Relations Officer (tel: 3917 4948; email: [email protected] / Ms Cindy Chan, Asisten Direktur Komunikasi Fakultas Sains HKU (tel: 3917 5286; email: [email protected] hku.hk) atau Dr Celia Schunter, Divisi Penelitian HKU untuk Ekologi dan Keanekaragaman Hayati & Institut Ilmu Kelautan Swire (email: [email protected])

SUMBER / Universitas Hong Kong

Sumber Berita: www.asiatoday.com

Author: Christopher Murphy