Jaw Wars: Bagaimana Kelelawar Mengembangkan Arsenal Gigi yang Beragam Untuk Bertahan Hidup

Kelelawar dalam kelompok Noctilionoid, seperti Finch Darwin, telah berevolusi beragam adaptasi rahang dan gigi yang mengesankan sesuai dengan diet mereka yang beragam.

Dari buah ke ikan, kelelawar ini telah berubah dengan cepat selama jutaan tahun, menunjukkan bagaimana bentuk dan fungsi evolusi. Para ilmuwan sedang mempelajari struktur gigi unik mereka untuk membuka rahasia tentang perkembangan mamalia-termasuk gigi kita sendiri.-rilis/1006084

Kisah evolusi Finch Darwin dan Kelelawar Noctilionoid

Finch Darwin, yang berasal dari Kepulauan Galapagos, memainkan peran kunci dalam membentuk pemahaman kita tentang evolusi. Setiap jenis Memiliki paruh berbentuk unik yang cocok untuk dietnya, sebuah penemuan yang membantu Charles Darwin mengembangkan teori evolusi dengan seleksi alam.

Sekelompok kelelawar berbagi perjalanan evolusi yang sama luar biasa, tetapi dalam skala yang lebih besar. Kelelawar nokilionoid, yang ditemukan terutama di daerah tropis Amerika, termasuk lebih dari 200 spesies. Meskipun terkait erat, rahang mereka telah berevolusi menjadi berbagai bentuk dan ukuran untuk beradaptasi dengan diet yang berbeda.

Sebuah studi yang diterbitkan di Komunikasi Alam mengungkapkan bahwa adaptasi ini melibatkan perubahan yang konsisten dalam jumlah, ukuran, bentuk, dan posisi gigi mereka. Misalnya, kelelawar dengan moncong yang lebih pendek cenderung kekurangan gigi tertentu karena ruang yang terbatas, sementara mereka yang memiliki rahang yang lebih panjang dapat menampung lebih banyak gigi. Menariknya, jumlah gigi mereka secara keseluruhan mirip dengan mamalia plasenta awal, termasuk manusia.

Wawasan tentang Evolusi Wajah Mamalia

Menurut tim peneliti di balik penelitian ini, membandingkan spesies Noctilionoid dapat mengungkapkan banyak hal tentang bagaimana wajah mamalia berkembang dan berkembang, terutama rahang dan gigi. Dan sebagai bonus, mereka juga dapat menjawab beberapa pertanyaan luar biasa tentang bagaimana orang kulit putih mutiara kita sendiri terbentuk dan tumbuh.

“Kelelawar memiliki keempat jenis gigi-gigi seri, anjing, premolar, dan molar-seperti yang kita lakukan,” kata rekan penulis Sharlene Santana, a Universitas Washington Profesor Biologi dan Kurator Mamalia di Museum Burke Sejarah Alam & Budaya. “Dan kelelawar noktilionoid mengembangkan beragam diet dalam waktu 25 juta tahun, yang merupakan waktu yang sangat singkat untuk terjadi adaptasi ini.”

Adaptasi cepat dan beragam diet

“Ada spesies noktilionoid yang memiliki wajah pendek seperti bulldog dengan rahang kuat yang dapat menggigit eksterior keras buah yang mereka makan. Spesies lain memiliki moncong panjang untuk membantu mereka minum nektar dari bunga. Bagaimana keragaman ini berkembang begitu cepat? Apa yang harus diubah dalam rahang dan gigi mereka untuk memungkinkan ini? ” Penulis utama Alexa Sadier, seorang anggota fakultas yang masuk di Institute of Evolutionary Science of Montpellier di Prancis, yang memulai proyek ini sebagai peneliti postdoctoral di University of California, Los Angeles.

Para ilmuwan tidak tahu apa yang memicu kegilaan adaptasi makanan pada kelelawar noktilionoid ini. Tetapi hari ini spesies noctilionoid yang berbeda berpesta pada serangga, buah, nektar, ikan, dan bahkan darah – karena kelompok ini juga termasuk kelelawar vampir yang terkenal.

Tim menggunakan CT scan dan metode lain untuk menganalisis bentuk dan ukuran rahang, premolar, dan molar pada lebih dari 100 spesies noktilionoid. Kelelawar termasuk spesimen museum dan sejumlah kelelawar liar yang ditangkap untuk keperluan studi. Para peneliti membandingkan ukuran relatif gigi dan fitur kranial lainnya di antara spesies dengan berbagai jenis diet, dan menggunakan pemodelan matematika untuk menentukan bagaimana perbedaan tersebut dihasilkan selama pengembangan.

Aturan perkembangan di balik pembentukan gigi

Tim menemukan bahwa, dalam kelelawar Noctilionoid, “aturan perkembangan” tertentu menyebabkan mereka menghasilkan bermacam-macam gigi yang tepat agar sesuai dengan senyum yang terbentuk diet. Misalnya, kelelawar dengan rahang panjang-seperti pemakan nektar-atau rahang perantara, seperti banyak pemakan serangga, cenderung memiliki pelengkap biasa dari tiga premolar dan tiga molar di setiap sisi rahang. Tetapi kelelawar dengan rahang pendek, termasuk sebagian besar kelelawar pemakan buah, cenderung membuang molar tengah atau molar belakang, jika tidak keduanya.

“Ketika Anda memiliki lebih banyak ruang, Anda dapat memiliki lebih banyak gigi,” kata Sadier. “Tetapi untuk kelelawar dengan ruang yang lebih pendek, meskipun mereka memiliki gigitan yang lebih kuat, Anda hanya kehabisan ruang untuk semua gigi ini.”

Memiliki rahang yang lebih pendek juga dapat menjelaskan mengapa banyak kelelawar berwajah pendek juga cenderung memiliki molar depan yang lebih luas.

“Gigi pertama yang muncul cenderung tumbuh lebih besar karena tidak ada cukup ruang untuk yang berikutnya muncul,” kata Sadier.

Mengungkap dasar genetik dari perkembangan gigi

“Proyek ini memberi kami kesempatan untuk benar -benar menguji beberapa asumsi yang telah dibuat tentang bagaimana pertumbuhan, bentuk, dan ukuran gigi diatur dalam mamalia,” kata Santana. “Kami sangat sedikit tahu tentang bagaimana struktur yang sangat penting ini berkembang!”

Banyak penelitian tentang perkembangan gigi mamalia dilakukan pada tikus, yang hanya memiliki molar dan gigi seri yang sangat dimodifikasi. Para ilmuwan tidak sepenuhnya yakin apakah gen dan pola perkembangan yang mengendalikan perkembangan gigi pada tikus juga beroperasi pada mamalia dengan lebih banyak set chomper “leluhur” – seperti kelelawar dan manusia.

Rahasia Penelitian dan Evolusi di masa depan

Sadier, Santana, dan kolega mereka percaya proyek mereka, yang sedang berlangsung, dapat mulai menjawab pertanyaan -pertanyaan ini dalam kelelawar – bersama dengan banyak pertanyaan luar biasa lainnya tentang bagaimana evolusi membentuk fitur mamalia. Mereka memperluas penelitian ini untuk memasukkan gigi seri dan anjing noctilionoid, dan berharap untuk mengungkap lebih banyak mekanisme genetik dan perkembangan yang mengendalikan perkembangan gigi dalam kelompok kelelawar yang beragam ini.

“Kami melihat tekanan selektif yang kuat dalam kelelawar ini: bentuk harus cocok dengan fungsinya,” kata Santana. “Saya pikir ada lebih banyak rahasia evolusi yang tersembunyi pada spesies ini.”

Referensi: “Gigi kelelawar menerangi diversifikasi kelas gigi mamalia” oleh Alexa Sadier, Neal Anthwal, Andrew L. Krause, Renaud Dessalles, Michael Lake, Laurent A. Bentolila, Robert Haase, Natalie A. Nieves, Sharlene E. Santana dan Karen, Robert Haase, Natalie A. Nieves, Sharlene E. Santana dan Karen E. Sears, 22 Agustus 2023, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-023-40158-4

Rekan penulis adalah Neal Anthwal, rekan penelitian di King's College London; Andrew Krause, asisten profesor di Universitas Durham di Inggris; Renaud Dessalles, ahli matematika dengan teknologi perisai hijau; Robert Haase, seorang peneliti di Universitas Teknologi Dresden di Jerman; UCLA Ilmuwan Penelitian Michael Lake, Laurent Bentolila dan Natalie Nieves; dan Karen Sears, seorang profesor di UCLA. Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation.