Para ilmuwan telah menemukan cara yang sebelumnya tidak diketahui di mana anemon laut mempertahankan diri terhadap virus, mengungkapkan bahwa evolusi sistem kekebalan hewan mungkin jauh lebih beragam daripada yang diperkirakan sebelumnya. Pertahanan yang baru diidentifikasi ini bergantung pada protein yang sangat mirip dengan salah satu protein antivirus terpenting pada manusia, namun melakukan fungsi sebaliknya sekaligus penting dalam melindungi hewan dari infeksi. Hasilnya menunjukkan bahwa evolusi telah menghasilkan lebih dari satu strategi efektif untuk memerangi virus di dunia hewan.
Penelitian tersebut, dipimpin oleh mahasiswa doktoral Ton Sharoni dan Profesor Yehu Moran dari Universitas Ibrani Yerusalem bekerja sama dengan para ilmuwan dari Universitas North Carolina di Charlotte, dipublikasikan di Ekologi dan evolusi alam. Hal ini menantang gagasan lama bahwa hewan mewarisi sistem antivirus tunggal dari nenek moyang yang sama dan sebaliknya menunjuk pada berbagai solusi evolusioner untuk melawan infeksi virus.
Hewan purba menawarkan petunjuk baru tentang kekebalan
Virus telah mengancam organisme hidup sepanjang sejarah evolusi. Pada manusia dan vertebrata lainnya, salah satu pertahanan antivirus utama tubuh bergantung pada protein yang disebut MAVS. Ketika virus terdeteksi, MAVS membantu memicu sistem kekebalan tubuh sehingga dapat merespons infeksi tersebut.
Untuk menentukan berapa umur sistem pertahanan ini, para peneliti mempelajari anemon laut. Hewan laut purba ini memisahkan diri dari garis keturunan evolusi yang akhirnya melahirkan manusia lebih dari 600 juta tahun yang lalu. Karena mereka berkerabat dekat dengan karang dan ubur-ubur, anemon laut memberi para ilmuwan wawasan berharga mengenai evolusi awal kekebalan hewan.
Selama penelitian, tim menemukan protein yang sebelumnya tidak diketahui yang mereka beri nama CARDIB (CARD Inhibitor Binding Protein). Pada awalnya, CARDIB terlihat sangat mirip dengan MAVS, sehingga para peneliti percaya bahwa CARDIB mungkin memainkan peran antivirus yang sama dengan yang ditemukan pada manusia.
Asumsi ini dengan cepat runtuh.
“Segala sesuatu tentang CARDIB menunjukkan bahwa CARDIB harus bekerja seperti MAVS,” kata Profesor Yehu Moran, kepala departemen ekologi, evolusi, dan perilaku di Universitas Ibrani. “Sebaliknya, kami menemukan bahwa hal tersebut justru sebaliknya. Daripada mengaktifkan pertahanan antivirus, CARDIB biasanya menekannya.”
Protein mengejutkan yang melindungi dengan memperlambat sistem kekebalan tubuh
Penemuan ini segera menimbulkan pertanyaan penting. Mengapa seekor hewan dengan sengaja menekan respons imunnya sendiri?
Untuk mengetahuinya, para peneliti menggunakan pengeditan gen CRISPR untuk menghilangkan gen CARDIB dari anemon laut sebelum memaparkannya pada virus.
Hasilnya tidak terduga. Anemon laut tanpa CARDIB menjadi lebih rentan terhadap infeksi. Virus berkembang biak lebih cepat, hewan gagal mengaktifkan pertahanan antivirusnya dengan baik, dan kemampuan mereka melawan infeksi menurun drastis.
“Hasilnya benar-benar berlawanan dengan intuisi,” kata Sharoni. “Meskipun CARDIB bertindak sebagai penghambat sistem kekebalan dalam kondisi normal, penghambat ini penting untuk meningkatkan respons antivirus yang efektif.”
Secara keseluruhan, percobaan menunjukkan bahwa anemon laut bergantung pada jalur antivirus yang secara fundamental berbeda dari yang digunakan manusia, meskipun kedua sistem tersebut mengandung komponen molekuler yang sangat mirip.
Lingkungan alam mengkonfirmasi penemuan ini
Para peneliti juga ingin menentukan apakah jalur kekebalan yang baru diidentifikasi ini penting di luar kondisi laboratorium yang dikontrol dengan cermat.
Untuk menjawab pertanyaan ini, anemon laut hasil rekayasa genetika dipindahkan dari akuarium laboratorium ke mesokosmos laut luar ruangan yang disuplai dengan air muara alami di Carolina Selatan. Hal ini membuat hewan terpapar berbagai macam virus dan mikroorganisme yang ditemukan di lingkungan normalnya.
Perbedaannya menjadi jelas dalam beberapa hari. Anemon laut yang kekurangan CARDIB dan gen antivirus terkait mengumpulkan lebih banyak virus secara signifikan dibandingkan hewan yang tidak dimodifikasi. Para peneliti juga menemukan bahwa gen kekebalan yang tampak cukup penting dalam tes laboratorium menjadi penting dalam kondisi lingkungan alami.
“Ini menunjukkan bahwa jalur yang kami temukan bukan sekadar fenomena laboratorium,” kata Moran. “Ini memainkan peran penting dalam membantu hewan-hewan ini menghadapi tantangan virus yang mereka hadapi di alam liar.”
Beberapa solusi terukur untuk melawan virus
Hasilnya menunjukkan bahwa evolusi tidak berhenti pada satu strategi antivirus universal. Sebaliknya, kelompok hewan yang berbeda mungkin telah mengembangkan sistem molekuler yang berbeda secara independen untuk mendeteksi virus dan mencegah penyebarannya.
“Manusia dan anemon laut sama-sama membutuhkan perlindungan terhadap virus, namun penelitian ini menunjukkan bahwa evolusi dapat mengatur pertahanan ini dengan cara yang berbeda secara mendasar,” tambah Moran.
Penelitian ini juga menyoroti pentingnya melihat lebih jauh dari sekedar hewan laboratorium tradisional. Organisme purba seperti anemon laut mungkin melestarikan inovasi evolusioner yang akan tetap tersembunyi jika para ilmuwan hanya berfokus pada manusia, tikus, dan spesies lain yang umum dipelajari.
Ketika para peneliti terus mengeksplorasi keanekaragaman kehidupan yang luar biasa, penemuan seperti ini mengungkapkan bahwa evolusi telah berulang kali menemukan cara tak terduga untuk memecahkan beberapa tantangan biologi yang paling mendasar.
