berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Banyak orang menyukai kunang-kunang, dan kemunculannya sering kali berarti lingkungan ekologi yang baik serta suasana romantis.

Foto milik orang yang diwawancarai Firefly

Ia adalah salah satu dari sedikit makhluk darat yang dapat memancarkan cahaya. Setelah evolusi yang panjang, "tujuan" cahaya kunang-kunang mencakup perilaku pacaran, membingungkan dan menjebak mangsa, serta mengintimidasi predator.

Namun mengapa kunang-kunang memancarkan cahaya, dan mengapa mereka mengembangkan kemampuan ini?

Sebelumnya, teori yang diterima secara luas di kalangan akademisi adalah bahwa fluoresensi biologis yang awalnya dikembangkan oleh nenek moyang keluarga Lucidae digunakan sebagai sinyal peringatan racun dalam tubuh, memberi tahu predator: Saya beracun!

Namun, penelitian yang baru-baru ini diterbitkan oleh tim Zhen Ying, seorang peneliti dan pembimbing doktoral di School of Life Sciences di West Lake University, membalikkan teori di atas dengan merekonstruksi sejarah evolusi racun pada kunang-kunang.

Makalah terkait diterbitkan secara online di PNAS Nexus, terbitan serupa dari Proceedings of the National Academy of Sciences, berjudul "Firefly toxin lucibufagins berevolusi setelah asal usul bioluminesensi."

Pada tanggal 4 Agustus, peneliti Zhen Ying dan rekan pascadoktoral Zhu Chengqi, penulis pertama makalah ini, menerima wawancara dengan The Paper.

Bukankah kunang-kunang awalnya mengeluarkan cahaya sebagai sinyal peringatan adanya racun?

Toksin LBG steroid kardiotonik adalah satu-satunya toksin yang terdapat pada beberapa genera kunang-kunang.

“Kami mendeteksi racun kunang-kunang berdasarkan enam subfamili dari delapan subfamili kunang-kunang saat ini, dan mengintegrasikan data sebelumnya. Kami menemukan bahwa kunang-kunang yang dapat mensintesis racun LBG secara mandiri hanya terbatas pada satu subfamili.”

Meskipun racun ini juga terdapat pada beberapa kunang-kunang di Amerika Utara, namun hal ini disebabkan oleh memakan kunang-kunang lain yang mengandung toksin LBG.

Dengan kata lain, hanya satu subfamili kunang-kunang yang secara mandiri mensintesis toksin LBG.

Jadi, apakah teori bahwa kunang-kunang berevolusi memiliki kemampuan bersinar untuk menunjukkan "Saya beracun" masih berlaku?

Dengan membandingkan kesamaan urutan gen di seluruh genom, para peneliti menggunakan pohon filogenetik berkeyakinan tinggi untuk menentukan bahwa racun kunang-kunang muncul lebih lambat dari fluoresensi.

Penelitian mereka menemukan bahwa kunang-kunang yang dapat mensintesis LBG secara mandiri hanya dapat ditelusuri kembali ke nenek moyang subfamili Lampyridae, jauh lebih lambat dibandingkan saat fluoresensi pertama kali muncul di keluarga Lampyridae.

Dapat dilihat bahwa meskipun teori sinyal cahaya "Saya beracun" terbukti, itu bukanlah alasan mengapa kunang-kunang pada awalnya mengembangkan kemampuan memancarkan cahaya.

Pada tanggal 20 Juli 2024, di Suizhou, Hubei, Kawasan Pemandangan Lembah Baopu, yang terletak di Pegunungan Tongbai dan sumber Sungai Huaihe di persimpangan provinsi Henan dan Hubei, mengantarkan periode melihat kunang-kunang kunang-kunang berkelap-kelip di rerumputan dan hutan. Lampu terbang menghiasi A Midsummer Night's Dream versi nyata, menarik banyak wisatawan untuk check-in dan menyaksikan kunang-kunang. Peta data Visual Tiongkok

Jadi, apa alasan pertama munculnya cahaya tersebut? Tim Zhen Ying mengeksplorasi latar belakang sejarah dan lingkungan dari evolusi biofluoresensi dalam keluarga Lucidae.

Tim Zhen Ying memperkirakan waktu evolusi fluoresensi dan racun LBG berdasarkan teori jam molekuler dan tiga titik kalibrasi fosil. “Jika Anda ingin memperkirakan waktu historis absolut, Anda perlu menggunakan fosil dengan informasi waktu untuk mengkalibrasinya.” Zhen Ying mengatakan kepada The Paper bahwa bukti fosil dapat digunakan sebagai skala waktu yang lebih baik, dan dikombinasikan dengan pohon spesies, hal tersebut dapat digunakan untuk memperkirakan waktu terjadinya peristiwa sejarah.

Melalui penelitian, mereka menyimpulkan bahwa cahaya neon dari cabang kunang-kunang muncul sekitar 180 juta tahun yang lalu pada periode Jurassic.

Selama periode ini, setelah peristiwa kepunahan massal yang terkait erat dengan Peristiwa Anoksik Kelautan Toarcian, kandungan oksigen di atmosfer terus meningkat dari titik terendah dalam sejarah.

Pada saat yang sama, luciferin, substrat reaksi fluoresen, telah terbukti berfungsi sebagai antioksidan.

Oleh karena itu, tim Zhen Ying mengajukan hipotesis baru: Alasan mengapa nenek moyang kunang-kunang awalnya mengembangkan kemampuan memancarkan cahaya mungkin untuk mengatasi stres oksidatif yang disebabkan oleh peningkatan kandungan oksigen dan lingkungan yang panas dan kering. Mereka mengembangkan luciferin, antioksidan yang "menyala" radikal bebas untuk mengonsumsi oksigen berlebih dan menghilangkan efek racun dari spesies oksigen reaktif berlebih pada sel. Fluoresensi pada awalnya mungkin hanya produk sampingan.

Hipotesis ini masih memerlukan lebih banyak bukti untuk diverifikasi.

Mengapa kunang-kunang tidak teracuni racun dalam tubuhnya sendiri?

Mengapa kunang-kunang yang mempunyai racun dalam tubuhnya tidak teracuni oleh racunnya sendiri?

Melalui simulasi dinamika molekuler dan eksperimen aktivitas enzim pompa natrium-kalium, tim Zhen Ying menemukan bahwa kunang-kunang yang dapat secara mandiri mensintesis racun LBG telah mengakumulasi mutasi pada protein ATPα mereka sendiri, yang mempengaruhi pengikatan racun pada mereka. Hal ini memberi mereka toleransi tertentu terhadap racun LBG.

Namun mungkin ada mekanisme lain yang membantu kunang-kunang “memeriksa dan menyeimbangkan” racun dalam tubuhnya. Ini juga merupakan salah satu pertanyaan yang ingin dijawab oleh tim Zhen Ying di masa depan.

Zhen Ying mengatakan kepada The Paper bahwa racun kunang-kunang adalah racun steroid kardiotonik. Senyawa ini dapat mempengaruhi kontraksi jantung dan tekanan darah serta memiliki nilai pengobatan yang tinggi. Ini termasuk digoxin, obat yang sudah muncul di pasaran. Saat ini, sebagian besar senyawa ini disintesis secara kimia atau diekstraksi secara biologis, dan jalur biosintetiknya belum sepenuhnya dipahami.

Biosintesis dapat mengurangi dampak lingkungan, mengurangi biaya, dan bahkan meningkatkan kualitas dan keamanan obat.

“Kami juga tertarik menganalisis jalur biosintetik racun kunang-kunang,” kata Zhen Ying.