Courtesy of QuantaMagazine

Rahasia DNA Melingkar yang Mengubah Hewan Laut Menjadi Makhluk Kompleks

Tujuan artikel ini adalah menjelaskan bahwa kemunculan kompleksitas hewan multiseluler pertama bukan hanya karena inovasi genetik baru, tetapi juga perkembangan mekanisme pengaturan gen, terutama looping kromatin, yang memfasilitasi diferensiasi sel dan keragaman fungsi dalam organisme multiseluler.

08 Okt 2025, 07.00 WIB

308 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Regulasi gen dan looping kromatin memainkan peran kunci dalam evolusi hewan multiseluler.
Cnidaria dan ctenophora menunjukkan arsitektur genom yang lebih kompleks dibandingkan dengan organisme uniseluler terdekat mereka.
Teknik seperti Micro-C memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang interaksi kromatin dan kontribusinya terhadap diferensiasi sel.

Barcelona, Spanyol - Cnidaria dan ctenophora adalah kelompok hewan laut paling tua yang dikenal, muncul sekitar 740 sampai 520 juta tahun lalu. Mereka sudah memiliki berbagai jenis jaringan, jauh lebih kompleks dibanding organisme uniseluler pendahulunya.

Penelitian terbaru menemukan bahwa bukan gen baru yang mengawali kompleksitas ini, melainkan cara gen diatur dalam DNA. Mekanisme utama adalah looping kromatin, yaitu DNA menyusun bentuk lingkaran untuk mendekatkan bagian gen yang jauh secara fisik agar dapat berfungsi bersama.

Looping kromatin memungkinkan pengaturan gen yang modular dan lebih fleksibel, terutama dengan penggunaan enhancer yang berada jauh dari gen target. Cara ini memungkinkan satu gen digunakan di berbagai jenis sel dengan fungsi berbeda.

Teknologi Micro-C membantu para ilmuwan memetakan interaksi tiga dimensi kromatin di beberapa hewan ini, membuktikan adanya looping yang tidak ditemukan pada organisme uniseluler terdekatnya. Ini jadi langkah penting memahami evolusi hewan multiseluler.

Meski demikian, masih banyak yang belum diketahui, seperti mekanisme pasti pembentukan looping tanpa protein CTCF di beberapa hewan ini dan bagaimana looping berperan pada evolusi selanjutnya. Penelitian lanjutan diharapkan bisa mengungkap lebih banyak lagi.

Referensi:
[1] https://www.quantamagazine.org/loops-of-dna-equipped-ancient-life-to-become-complex-20251008/

Analisis Ahli

Tessa Popay

"Chromatin looping sangat masuk akal untuk mendukung ekspresi gen identitas sel, menguatkan peran regulasi jangka panjang dalam diferensiasi sel."

Marieke Oudelaar

"Hipotesis mengenai looping dan modularitas yang lebih sederhana pada hewan awal menarik, meski dibutuhkan bukti lebih konkret selain korelasi."

Amos Tanay

"Regulasi jarak jauh memang masuk akal sebagai kunci multicellularity, tapi perlu lebih banyak data lintas spesies untuk memastikan."

Iñaki Ruiz-Trillo

"Spesies saat ini bukan cerminan sempurna nenek moyang dulu, jadi kesimpulan harus hati-hati."

Analisis Kami

"Penemuan looping kromatin sebagai komponen kunci evolusi kompleksitas hewan membuka wawasan baru yang menggugah tentang bagaimana kombinasi mekanisme regulasi bisa mendongkrak keragaman sel dan fungsi. Ini membuktikan bahwa evolusi kompleks tidak harus terkait langsung dengan penambahan gen baru, melainkan optimalisasi tata kelola gen yang ada."

Prediksi Kami

Di masa depan, penelitian lebih lanjut akan mengungkap aturan molekuler spesifik pengaturan gen pada hewan multiseluler awal, dan kemungkinan ditemukannya inovasi regulasi gen baru yang mendorong evolusi kompleksitas organisme lebih lanjut.

Pertanyaan Terkait

Apa perbedaan utama antara cnidaria dan ctenophora?

Cnidaria termasuk hewan seperti ubur-ubur dan karang, sedangkan ctenophora dikenal sebagai comb jellies. Keduanya adalah kelompok invertebrata laut yang kompleks dan salah satu yang tertua.

Apa yang ditemukan oleh Arnau Sebé-Pedrós dalam penelitiannya?

Arnau Sebé-Pedrós menemukan bahwa bukan inovasi gen baru yang mendorong kompleksitas hewan, tetapi pola regulasi dan ekspresi gen yang berbeda. Ini melibatkan penggunaan looping kromatin untuk mengatur gen secara modular.

Mengapa looping kromatin dianggap penting dalam evolusi hewan?

Looping kromatin memungkinkan bagian jauh dari kromosom untuk berinteraksi, yang penting untuk regulasi gen yang kompleks. Ini membantu sel-sel untuk berdiferensiasi dan membentuk jaringan yang beragam.

Apa itu Micro-C dan bagaimana ia digunakan dalam penelitian ini?

Micro-C adalah teknik yang digunakan untuk memetakan kedekatan kromatin dan memahami organisasi genom dalam penelitian ini. Ini memungkinkan peneliti untuk mendapatkan peta yang lebih rinci tentang interaksi di dalam genom.

Apa peran enhancer dalam regulasi gen pada hewan?

Enhancer adalah sekuens DNA yang membantu mengatur ekspresi gen dengan menarik faktor transkripsi. Mereka memungkinkan fleksibilitas dalam regulasi gen, berkontribusi pada keragaman sel dan kompleksitas fungsional.