Bukan Cuma Gen, Fisika Ungkap Rahasia di Balik Keajaiban Bentuk Tubuh Hewan

SELAMA ini, dunia biologi konvensional selalu berpaling pada genetika untuk menjelaskan mengapa bentuk tubuh hewan sangat beragam. Namun, sebuah studi terbaru yang dipublikasikan di jurnal Cell mengungkapkan gen hanyalah separuh dari cerita. Mata rantai yang hilang tersebut adalah fisika, khususnya sifat mekanis jaringan saat tumbuh dan berubah bentuk.

Para ilmuwan di EMBL dan Universitas Jenewa mengusulkan keragaman bentuk antar spesies dapat dijelaskan melalui variasi kecil dalam fitur mekanis jaringan. Mereka menyebut profil mekanis ini sebagai "mekanotipe", sebuah identitas fisik yang membantu memprediksi bentuk akhir suatu organisme.

Memahami Tubuh Melalui Hukum Fisika

Gagasan ini sebenarnya menghidupkan kembali teori lama dari matematikawan D’Arcy Thompson seabad lalu. Namun, studi modern ini mengaitkan genetika dengan sesuatu yang lebih prediktif: bagaimana jaringan melengkung, merenggang, dan menghasilkan kekuatan selama perkembangan.

Baca juga : Fosil Baru Ungkap Kepunahan Massal Pertama Hewan 550 Juta Tahun Lalu

"Membandingkan genom dapat mengungkap perbedaan genetik, tetapi gen tidak dapat memberi tahu kita bagaimana morfogenesis (pembentukan sel) terungkap," kata Aissam Ikmi, pemimpin grup di EMBL Heidelberg. "Bahkan dengan genom di tangan, kita masih belum bisa memprediksi bentuk akhir suatu organisme."

Peneliti menggunakan filum Cnidaria (seperti ubur-ubur, anemon laut, dan karang) sebagai subjek uji. Meski berkerabat dekat, bentuk tubuh mereka sangat berbeda. Melalui pemodelan matematika, ditemukan tiga "modul mekanis" utama yang mengatur pemanjangan tubuh dan perbedaan lebar antara bagian mulut dan dasar tubuh.

Mekanotipe: "Panel Kontrol" Evolusi

Studi ini menggeser paradigma lama. Alih-alih mengatakan "gen ini menyebabkan bentuk ini," penelitian ini menyatakan bahwa gen berperan mengubah perilaku mekanis, dan perilaku mekanis itulah yang membuat bentuk tubuh menjadi terprediksi.

Baca juga : Penelitian Baru Ungkap: Buaya Purba Pernah Jadi Pemakan Tumbuhan

"Pentingnya adalah bagaimana sel bekerja sama sebagai jaringan untuk menghasilkan kekuatan dan batasan mekanis," tambah Ikmi. "Kami percaya evolusi bekerja pada modul-modul ini untuk menghasilkan bentuk-bentuk baru."

Untuk membuktikannya, tim melakukan eksperimen pada larva anemon laut Nematostella. Dengan mengubah satu modul mekanis secara genetik, larva yang seharusnya memanjang berubah menjadi bulat. Hal ini membuktikan bahwa mekanotipe bukan sekadar label, melainkan alat kuantitatif untuk memanipulasi bentuk tubuh.

Kolaborasi Lintas Disiplin

Keberhasilan riset ini merupakan buah kolaborasi antara pakar biologi perkembangan dan ahli fisika teoritis. Nicolas Cuny dari Universitas Jenewa menyebutkan pencapaian utama studi ini adalah mempraktikkan prinsip fisika mesoskopik dalam evolusi morfologi.

Ke depannya, tim berencana memperluas kerangka kerja ini ke tahap kehidupan hewan yang lebih kompleks. Jika terbukti konsisten, mekanotipe akan menjadi cara baru dalam memandang evolusi, bukan sebagai daftar detail genetik yang tak berujung, melainkan perubahan pada aturan mekanis jaringan yang bisa "disetel" oleh alam. (Earth/Z-2)