Membuka Kunci Evolusi Primata: Bagaimana Timetree Lengkap Mengubah Segalanya
Upaya ilmiah baru-baru ini telah memajukan pengembangan pohon waktu evolusi primata yang komprehensif, sehingga mengisi kesenjangan yang signifikan dalam pemahaman kita tentang keanekaragaman hayati primata dan sejarah evolusi.
Ordo primata tidak hanya mencakup kerabat terdekat umat manusia—tujuh kera besar—tetapi juga lebih dari 450 ekor jenis monyet, lemur, kukang, dan galagos. Kelompok ini sangat beragam, mulai dari gorila seberat 400 pon hingga lemur tikus kecil (mikrocebus) yang beratnya hanya satu ons. Primata menunjukkan beberapa perilaku yang paling menarik dalam dunia hewan: simpanse menggunakan tongkat untuk 'memancing' rayap di batang kayu berlubang, sementara orangutan membuat sarung tangan daun untuk memegang buah durian yang berduri.
Meskipun merupakan salah satu hewan yang paling banyak dipelajari di Bumi, primata masih belum memiliki pohon filogenetik molekuler yang lengkap—peta evolusi komprehensif yang merinci kapan berbagai spesies muncul dan bagaimana keterkaitannya. Pohon filogenetik yang kuat akan menggunakan data genetik untuk melacak waktu kemunculan suatu spesies dan mengidentifikasi kerabat evolusi terdekatnya. Saat ini, pohon waktu molekuler terbesar untuk primata mencakup lebih dari 200 spesies. Bahkan pohon waktu sintetik yang paling ekstensif, berdasarkan lebih dari 4.000 penelitian yang diterbitkan, hanya mencakup sekitar 400 spesies, sehingga sekitar seperlima dari pohon evolusi primata belum terpecahkan.
Pentingnya Pohon Evolusioner Lengkap
Nilai pohon evolusi berjangka waktu yang berisi setiap spesies dari garis keturunan tertentu tidak dapat diremehkan. Meskipun pohon-pohon tersebut secara intrinsik menarik karena mencerminkan sejarah evolusi yang memberi kita keanekaragaman hayati saat ini, pohon-pohon tersebut juga membentuk fondasi penting untuk berbagai jenis pekerjaan di masa depan. Misalnya, upaya taksonomi dan sistematis untuk mengkatalogkan spesies bergantung pada mereka untuk mengidentifikasi garis keturunan baru.
Studi tentang laju evolusi dan kemungkinan korelasinya seperti perubahan iklim dan geologi pada dasarnya terkait dengan filogeni yang mendasarinya. Bidang-bidang seperti biogeografi, filogeografi, dan ekologi historis, yang menggunakan pohon waktu untuk menyelidiki pola spasial atau ekologi, tidak mungkin terjadi tanpa filogeni. Dan, ketika kita menyaksikan hilangnya keanekaragaman hayati global di tengah peristiwa kepunahan yang sedang berlangsung, filogeni adalah alat penting dalam mengidentifikasi prioritas konservasi dan menilai dampak dari upaya kita untuk melestarikan spesies.
Kelangkaan Filogeni Komprehensif
Karena filogeni molekuler yang komprehensif adalah alat yang berharga, mungkin akan mengejutkan jika mengetahui bahwa filogeni molekuler cenderung langka. Basis data taksonomi NCBI saat ini mencakup urutan molekul untuk hampir 500.000 spesies, sedangkan The TimeTree of Life, basis data terbesar dari filogeni berwaktu yang diterbitkan, mencakup sekitar 150.000 spesies.
Saat menelusuri kumpulan penelitian yang disertakan dalam database, kami menemukan bahwa sebagian besar filogeni cenderung berukuran kecil, rata-rata hanya mencakup 25 spesies. Pohon-pohon ini adalah upaya orang-orang yang berdedikasi untuk mempelajari kelompok organisme yang berkerabat dekat seperti genera atau famili yang memprioritaskan penyelesaian dalam sistem studi mereka daripada skala yang lebih luas. Oleh karena itu, kebutuhan akan pohon kehidupan yang lengkap hanya akan terpenuhi jika kita dapat menemukan cara untuk menyatukan upaya-upaya tersebut.
Inovasi dalam Pengembangan Timetree
Meskipun pohon-pohon berukuran besar dan mempunyai umur yang lengkap dengan data urutan molekul untuk semua spesies jarang ditemukan, kami menemukan bahwa bahan untuk membangunnya adalah hal yang umum. Pertama, filogeni tanpa batas waktu jauh melebihi jumlah filogeni berdasarkan waktu dalam literatur, bahkan di antara makalah yang diterbitkan dalam sepuluh tahun terakhir. Hanya dengan satu atau beberapa kalibrasi, mereka dapat menjadi komponen berharga dalam garis waktu kehidupan global.
Meskipun banyak spesies belum pernah dimasukkan ke dalam filogeni molekuler, sering kali terdapat data molekuler terkait yang disimpan di repositori seperti NCBI GenBank, di mana DNA informasi urutan dapat diakses secara bebas oleh peneliti. Kedua sumber data ini mewakili peluang luar biasa untuk membangun kerangka waktu yang komprehensif.
Mewujudkan Timetree Primata yang Komprehensif
Selama beberapa publikasi, kami telah mengembangkan pendekatan pembangunan pohon super yang mencakup pengumpulan semua filogeni yang diterbitkan dan berjangka waktu termasuk spesies yang diminati; pencarian pohon yang belum ditentukan waktunya termasuk spesies yang tersisa diikuti dengan penentuan waktu baru menggunakan kalibrasi sekunder konsensus literatur; dan terakhir, kumpulan keberpihakan de novo dan filogeni yang pada akhirnya ditentukan waktunya berdasarkan data yang tersedia untuk umum.
Dalam upaya terbaru kami, penelusuran ini menemukan cukup data untuk membangun supertree sintetik baru yang terdiri dari 455 primata, 98% dari seluruh primata yang ada dalam taksonomi NCBI, dan 55 lebih banyak dari yang sudah ada di TimeTree. Timetree baru kami mewakili deskripsi paling lengkap tentang hubungan evolusioner di antara primata hingga saat ini.
Menyelesaikan Pohon Waktu Kehidupan
Upaya ini telah menunjukkan bahwa meskipun sejarah evolusi beberapa spesies paling karismatik di Bumi masih belum sepenuhnya dipahami, kita memiliki alat untuk mengisi sebagian besar kesenjangan pengetahuan ini. Kami membayangkan protokol penelitian kami sebagai alat yang dapat diakses dan, pada akhirnya, sangat berharga dalam upaya kami memahami evolusi. Pohon waktu yang lengkap adalah sumber daya dasar di banyak bidang, dan kami telah menemukan bahwa pohon waktu tersebut sering kali dapat dibuat dari data yang ada.
Lebih jauh lagi, pohon waktu yang lengkap memungkinkan kita untuk menguji hipotesis yang tidak dapat kita lakukan sebaliknya. Misalnya, dalam penelitian ini, kami menguji apakah jumlah spesies dalam kelompok primata yang berbeda dapat dijelaskan dengan lebih baik oleh tingkat spesiasi yang unik, dengan beberapa garis keturunan primata menghasilkan spesies baru jauh lebih cepat dibandingkan yang lain, atau apakah penjelasan terbaiknya hanyalah waktu, dengan semua garis keturunan menghasilkan spesies baru dengan kecepatan yang sama, dan garis keturunan yang lebih tua menghasilkan lebih banyak spesies seiring berjalannya waktu.
Apa yang kami temukan adalah bahwa kelompok-kelompok besar primata pada kenyataannya mempunyai tingkat spesiasi yang relatif sama, dan oleh karena itu usia mereka merupakan prediktor yang lebih baik mengenai kekayaan spesies mereka. Analisis ini akan sangat bermasalah jika kita kehilangan banyak spesies atau tanggal dalam pohon waktu kita, sehingga analisis ini menjadi contoh sempurna dari kegunaan pohon waktu yang besar dan lengkap.
Referensi: “Menyelesaikan pohon waktu molekuler primata” oleh Jack M. Craig, S. Blair Hedges dan Sudhir Kumar, 24 Oktober 2024, Perbatasan dalam Bioinformatika.
DOI: 10.3389/fbinf.2024.1495417
