Evolusi Ikan: Rahang, Tulang, dan Fosil
Era Tanpa Rahang (Agnatha)
Bayangin laut ratusan juta tahun lalu. Vertebrata (hewan bertulang belakang) pertama yang muncul ternyata belum punya rahang. Leluhur ikan purba ini disebut Ostracoderm, yang tubuhnya berlapis "baju zirah" dari tulang pelindung untuk bertahan dari predator.
Keturunan kelompok tanpa rahang ini yang masih hidup sampai sekarang dinamakan Agnatha ("a" = tidak, "gnatha" = rahang), contohnya ikan Lamprey dan Hagfish.
Gambar: U.S. Fish and Wildlife Service, Public domain — Wikimedia Commons
Di soal tadi, Spesies C dideskripsikan "mirip belut, tanpa rahang". Pernah kepikiran gak, kenapa kalau gak punya rahang, bentuk tubuhnya malah panjang kayak belut?
Ternyata, secara perkembangan genetik, instruksi pembentukan rahang itu terikat erat dengan pembentukan sirip berpasangan (sirip dada dan perut). Ketiadaan rahang pada Agnatha bikin mereka juga gak punya sinyal genetik buat menumbuhkan sirip samping. Alhasil, satu-satunya cara mereka berenang adalah dengan meliuk-liukkan seluruh tubuhnya, persis kayak belut!
Berdasarkan sejarah evolusinya, mengapa kelompok Agnatha (seperti hagfish dan lamprey) memiliki bentuk tubuh mirip belut tanpa sirip dada dan perut?
- A. Bentuk tubuh memanjang lebih ideal untuk bersembunyi dari Ostracoderm purba.
- B. Agnatha berevolusi dari belut laut yang kehilangan siripnya akibat adaptasi lingkungan.
- C. Secara genetik, pembentukan rahang terhubung dengan pembentukan sirip dada dan perut.
- D. Sirip dada dan perut perlahan menyusut karena Agnatha tidak perlu mengejar mangsa secara aktif.
Jawaban: C. Secara genetik, pembentukan rahang terhubung dengan pembentukan sirip dada dan perut.
Gen yang mengatur pembentukan rahang juga memengaruhi pembentukan sirip samping (dada/perut). Tanpa rahang, Agnatha tidak memiliki instruksi genetik untuk menumbuhkan sirip ini.
Ketiadaan rahang pada Agnatha berikatan secara genetik dengan ketiadaan sirip berpasangan (dada dan perut).
Revolusi Rahang & Sirip (Gnathostomata)
Evolusi gak berhenti di ikan tanpa rahang. Beberapa juta tahun kemudian, muncul terobosan anatomi terbesar dalam sejarah vertebrata: rahang.
Dari mana asalnya rahang? Secara evolusioner, dua pasang tulang lengkung insang terdepan pada ikan purba perlahan bergeser dan berubah fungsi. Tulang penopang insang ini bermodifikasi menjadi engsel rahang atas dan bawah.
Ikan berahang pertama yang mendominasi lautan adalah kelompok Placoderm, salah satu yang paling terkenal adalah monster predator raksasa bernama Dunkleosteus. Dengan adanya rahang, hewan-hewan ini berubah drastis: dari yang tadinya cuma bisa mengisap sisa makanan atau jadi parasit, kini mereka bisa menggigit dan memburu mangsa secara aktif.
Nah, karena gaya hidup predator ini menuntut pergerakan berenang yang sangat cepat dan lincah buat ngejar mangsa, evolusi rahang ini "memicu" tubuh untuk membentuk sirip berpasangan (sirip dada dan perut) sebagai alat kemudi. Sirip ini ibarat sayap pesawat yang memungkinkan mereka bermanuver tajam. Ikan-ikan modern yang berahang ini masuk dalam superkelas Gnathostomata.
Evolusi besar pada anatomi ikan terjadi saat rahang terbentuk, mengubah mereka menjadi predator mematikan. Dari struktur tubuh manakah asal muasal tulang rahang ini berasal?
- A. Modifikasi dari tulang-tulang lengkung insang terdepan.
- B. Tulang tengkorak bagian depan yang pecah dan bersendi.
- C. Duri kulit (dermal) purba yang membesar di sekitar area mulut.
- D. Pertumbuhan ke depan dari sirip dada yang mengeras menjadi capit.
Jawaban: A. Modifikasi dari tulang-tulang lengkung insang terdepan.
Rahang vertebrata pertama kali terbentuk saat dua pasang tulang lengkung insang terdepan perlahan bergeser posisinya, berubah fungsi menjadi engsel penjepit (rahang atas & bawah).
Tulang rahang pada ikan purba berevolusi dari modifikasi tulang penyangga insang terdepan.
Persimpangan Rangka: Tulang vs Rawan
Dari sang ikan berahang purba tadi, garis keturunan ikan terbelah menjadi dua jalur besar berdasarkan bahan dasar pembuat kerangkanya: Chondrichthyes (ikan bertulang rawan) dan Osteichthyes (ikan bertulang sejati).
Hiu dan pari masuk ke kelompok Chondrichthyes. Sesuai namanya, seluruh rangka mereka terbuat dari tulang rawan yang lentur. Banyak yang mikir tulang rawan itu "kuno" atau gagal berevolusi jadi tulang keras. Padahal, tulang rawan ini adalah adaptasi yang sangat jenius! Hiu tidak punya gelembung renang (kantung udara internal). Karena tulang rawan itu jauh lebih ringan dari tulang sejati, kerangka ini menjaga hiu biar tidak mudah tenggelam ke dasar laut meski tanpa pelampung internal.
Gambar: Soumendra Kumar Sahoo, CC BY-SA 4.0 — Wikimedia Commons
Di sisi lain, Osteichthyes (ikan bertulang sejati) mengambil jalur evolusi yang berbeda. Mereka membangun kerangka kalsium yang sangat kuat, keras, dan utuh, persis kayak ikan yang biasa kita makan.
Gambar: James St. John, CC BY 2.0 — Wikimedia Commons
Masalahnya, tulang keras itu berat. Sebagai kompensasi supaya gak tenggelam gara-gara badannya keberatan kalsium, Osteichthyes mengembangkan gelembung renang (swim bladder). Gelembung yang bisa diisi dan dikosongkan dari gas ini berfungsi sebagai pelampung internal, sehingga mereka bisa melayang diam di tengah air tanpa capek berenang terus-terusan.
Mengapa ikan hiu (Chondrichthyes) "mempertahankan" kerangka dari tulang rawan dan tidak mengembangkan kerangka tulang sejati (kalsium) seperti ikan salmon atau mas?
- A. Tubuh tulang sejati ikan hiu melebur (fusi) kembali saat mereka hidup di laut dalam yang bertekanan tinggi.
- B. Kekurangan asupan kalsium dari mangsanya membuat rangka ikan hiu purba perlahan menyusut menjadi rawan.
- C. Tulang rawan itu ringan; mengimbangi ketidakmampuan mereka membuat gelembung renang agar tubuh tak cepat tenggelam.
- D. Gen penumbuh tulang keras hiu rusak di tengah proses evolusi dari nenek moyang mamalia purba.
Jawaban: C. Tulang rawan itu ringan; mengimbangi ketidakmampuan mereka membuat gelembung renang agar tubuh tak cepat tenggelam.
Tanpa gelembung renang (pelampung internal), ikan akan mudah tenggelam ke dasar. Kerangka dari tulang rawan yang sangat ringan merupakan adaptasi hiu untuk mencegah tenggelam dan menjaga efisiensi gerak.
Tulang rawan pada hiu merupakan adaptasi untuk meringankan tubuh karena mereka tidak memiliki gelembung renang, bukan bentuk tulang primitif yang gagal berkembang.