Sebuah studi baru tentang evolusi anglerfish mengungkapkan bagaimana makhluk laut dalam ini beradaptasi dengan zona batipelagis yang ekstrem, mencapai keanekaragaman yang tak terduga meskipun sumber dayanya terbatas. Dengan menggunakan analisis genetik dan morfologi, para peneliti mengungkap radiasi adaptif dan inovasi evolusioner, yang memberikan wawasan mengenai keanekaragaman hayati di habitat ekstrem.
Sebuah studi inovatif dari Rice University menyoroti evolusi luar biasa dari anglerfish, penghuni laut dalam yang adaptasi anehnya telah lama memikat para ilmuwan dan masyarakat. Diterbitkan di Ekologi & Evolusi Alampenelitian ini mengungkapkan bagaimana makhluk-makhluk misterius ini menentang peluang untuk melakukan diversifikasi di lingkungan yang keras dan langka sumber daya di zona batipelagis, wilayah laut terbuka yang terbentang antara 3.300 hingga 13.000 kaki di bawah permukaan.
Dipimpin oleh tim ahli biologi termasuk Kory Evans dari Rice dan mantan mahasiswa sarjananya Rose Faucher, penelitian ini menganalisis perjalanan evolusi anglerfish (Lophiiformes) saat mereka bertransisi dari habitat dasar laut ke perairan terbuka di laut dalam.
Melalui analisis genetik mutakhir dan pencitraan 3D dari spesimen museum, para peneliti merekonstruksi pohon evolusi anglerfish dan mengidentifikasi inovasi morfologi yang memungkinkan hewan-hewan ini berkembang di lingkungan yang dianggap paling menantang di Bumi.
Perjalanan Evolusi Anglerfish
Anglerfish terkenal karena umpan bioluminesennya, yang menjuntai di dahi mereka untuk menarik mangsa di kegelapan laut dalam yang abadi. Namun, kisah evolusi mereka jauh melampaui adaptasi yang menakjubkan ini. Studi tersebut mengungkapkan bahwa anglerfish pelagis laut dalam (ceratioids) berasal dari nenek moyang bentik atau yang hidup di dasar laut.
Nenek moyang ini hidup di lereng benua sebelum bertransisi ke perairan terbuka zona batipelagis dalam transisi yang membuka jalan bagi perubahan evolusioner yang cepat. Ceratioid kemudian mengembangkan ciri-ciri seperti rahang yang lebih besar, mata yang lebih kecil, dan tubuh yang terkompresi secara lateral – adaptasi yang disesuaikan dengan kehidupan di lingkungan dengan makanan terbatas dan tanpa sinar matahari.
Terlepas dari tren terarah ini, bagaimanapun, ceratioid juga menunjukkan variabilitas yang luar biasa dalam bentuk tubuh dari pola dasar anglerfish globose hingga bentuk memanjang seperti fenotip “perangkap serigala”, yang menampilkan struktur rahang menyerupai jebakan. Temuan ini adalah yang paling mengejutkan dari penelitian ini, karena zona batipelagis tidak menghambat evolusi seperti yang diharapkan meskipun terdapat kekurangan keanekaragaman ekologi.
Sebaliknya, anglerfish mencapai tingkat disparitas fenotipik yang tinggi, lebih besar dibandingkan kerabat bentiknya di perairan dangkal dan dalam. Hal ini menunjukkan bahwa alih-alih dibatasi oleh tantangan lingkungan di laut dalam, ceratioid mengeksplorasi kemungkinan evolusi baru, mendiversifikasi bentuk tubuh dan strategi berburu mereka.
Radiasi Adaptif di Laut Dalam
“Dengan sifat uniknya seperti umpan bercahaya dan celah mulut yang besar, anglerfish laut dalam mungkin menjadi salah satu dari sedikit contoh radiasi adaptif yang terdokumentasi di zona batipelagis yang sumber dayanya terbatas,” kata Evans, salah satu penulis makalah dan asisten. profesor biosains. “Sifat-sifat ini kemungkinan besar memberi keunggulan pada anglerfish dalam mengeksploitasi sumber daya yang langka dan menavigasi kondisi ekstrem di lingkungannya, meskipun kami tidak memiliki bukti kuat yang secara langsung menghubungkan keanekaragaman ini dengan spesialisasi sumber daya semacam ini.”
Evans mencatat bahwa penelitian ini memberikan ruang bagi kemungkinan bahwa proses non-adaptif, seperti seleksi santai atau mutasi acak, juga dapat berkontribusi terhadap variabilitas yang diamati.
Para peneliti juga membandingkan kelompok anglerfish di berbagai habitat dan menemukan hasil yang lebih tidak terduga. Pesisir jenis seperti ikan kodok, yang hidup di lingkungan terumbu karang yang beragam dan produktif, menunjukkan tingkat perubahan evolusioner yang jauh lebih rendah dibandingkan ikan kodok di laut dalam.
“Gagasan bahwa lingkungan yang miskin sumber daya dan homogen – seperti dikelilingi oleh air – akan menghasilkan bentuk tubuh dan tengkorak yang beragam benar-benar berlawanan dengan intuisi dalam bidang ini,” kata Faucher, yang merupakan salah satu penulis pertama makalah tersebut. bersama dengan Elizabeth Christina Miller, rekan postdoctoral di University of California, Irvine. “Ketika ikan memiliki ciri-ciri berbeda untuk berinteraksi, seperti karang dan tumbuhan di perairan dangkal atau pasir dan bebatuan di dasar laut, saat itulah kita mengira ikan memiliki banyak variasi bentuk. Sebaliknya, kita melihatnya pada ikan-ikan laut dalam yang tidak punya apa-apa selain air untuk berinteraksi.”
Para peneliti menggunakan kombinasi metode canggih untuk melakukan penelitian ini. Mereka menyusun filogeni anglerfish menggunakan data dari 1.092 lokus genetik di 132 spesies, mewakili sekitar 38% spesies yang dideskripsikan, dilengkapi dengan kalibrasi fosil dan data genom untuk memperkirakan waktu divergensi dan habitat leluhur. Data morfologi dikumpulkan dari spesimen museum, termasuk pengukuran tubuh linier dan analisis bentuk tengkorak 3D melalui mikro-CT scan.
Untuk mengevaluasi tren evolusi, para peneliti menerapkan metode komparatif filogenetik untuk menilai diversifikasi fenotipik dan garis keturunan, sementara analisis disparitas mengukur tingkat variasi morfologi di seluruh kelompok dan habitat anglerfish. Mereka kemudian menggunakan model Bayesian untuk merekonstruksi habitat leluhur, mengungkapkan bahwa ceratioid berasal dari nenek moyang bentik sebelum bertransisi ke zona pelagis. Terakhir, analisis komponen utama memvisualisasikan bagaimana anglerfish menempati wilayah ruang fenotipik yang berbeda, menyoroti tren evolusi dalam bentuk tubuh, tengkorak, dan rahang.
Implikasi Studi yang Lebih Luas
“Anglerfish adalah contoh sempurna tentang bagaimana kehidupan dapat berinovasi dalam kondisi yang sangat terbatas,” kata Evans. “Pekerjaan ini tidak hanya meningkatkan pemahaman kita tentang keanekaragaman hayati laut dalam tetapi juga menggambarkan ketahanan dan kreativitas evolusi.”
Signifikansi penelitian ini melampaui sejarah evolusi anglerfish. Ini memberikan wawasan berharga tentang bagaimana kehidupan beradaptasi dengan lingkungan ekstrem. Laut dalam adalah salah satu ekosistem yang paling sedikit dipahami di bumi, namun memainkan peran penting dalam keanekaragaman hayati global dan siklus karbon di planet ini. Memahami bagaimana organisme seperti anglerfish berkembang dalam kondisi seperti itu membantu para ilmuwan memprediksi bagaimana kehidupan merespons perubahan lingkungan, termasuk yang disebabkan oleh perubahan iklim.
Selain itu, penelitian ini menyentuh pertanyaan-pertanyaan yang lebih luas mengenai makroevolusi: bagaimana spesies baru muncul, beradaptasi, dan melakukan diversifikasi. Dengan menunjukkan bahwa lingkungan yang miskin sumber daya sekalipun dapat memicu radiasi evolusioner yang signifikan, penelitian ini menantang kebijaksanaan konvensional dan membuka jalan baru untuk mempelajari evolusi di habitat ekstrem.
Referensi: “Berkurangnya kendala evolusi menyertai radiasi yang sedang berlangsung pada ikan anglerfish laut dalam” oleh Elizabeth Christina Miller, Rose Faucher, Pamela B. Hart, Melissa Rincón-Sandoval, Aintzane Santaquiteria, William T. White, Carole C. Baldwin, Masaki Miya, Ricardo Betancur-R, Luke Tornabene, Kory Evans dan Dahiana Arcila, 27 November 2024, Ekologi & Evolusi Alam.
DOI: 10.1038/s41559-024-02586-3
Penelitian ini sebagian didukung oleh FishLife (National Science Foundation DEB-1541554 dan NSF DEB-2144325); Beasiswa Postdoctoral NSF (DBI-1906574 dan DBI-2109469); NSF DEB-2237278; NSF DEB-2144325 dan NSF DEB-2015404.
