Tulang kita tidak dilahirkan jauh di dalam tubuh. Mereka mulai di kulit, tak lama setelah hewan kompleks pertama terbentuk.
Sejak saat itu, tulang kulit tetap menjadi motif yang berulang dalam evolusi. Namun yang mengejutkan, kita masih tahu sedikit tentang mereka. Mengapa mereka muncul kembali dalam kelompok yang beragam seperti penyu, buaya, kadal, ular, dan bahkan dinosaurus? Dan apakah ada satu leluhur dengan tulang kulit yang memberikan semuanya?
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Biological Journal of the Linnean Society, kami mengeksplorasi pertanyaan ini. Kami menggabungkan bukti fosil dengan alat komputasi modern untuk merekonstruksi evolusi tulang kulit reptil selama 320 juta tahun.
Apa yang kami temukan menyimpulkan perdebatan selama berabad-abad: tulang kulit berevolusi secara independen di beberapa garis keturunan kadal. Saat melakukan hal ini, kami juga menelusuri kembalinya evolusi unik pada salah satu kelompok paling ikonik mereka: goanna.
Saat tulangnya masih dangkal
Tulang kulit tertua yang tercatat dalam catatan fosil mungkin berumur 475 juta tahun. Sekitar waktu ini, beberapa vertebrata paling awal mengembangkan kerangka luar tulang yang rumit.
Hal ini mungkin tampak berlawanan dengan intuisi, karena vertebrata secara harfiah ditentukan oleh fakta bahwa mereka memiliki tulang punggung. Namun, kerangka internal tulang mereka baru berevolusi 50 juta tahun kemudian.
Sepanjang sejarah evolusi, kemampuan kulit untuk membentuk jaringan tulang telah muncul kembali berkali-kali. Sisik ikan adalah contohnya.
Contoh lainnya adalah osteodermata – tulang kulit hewan darat. Setelah meninggalkan air di masa lalu, osteodermata mungkin telah membantu hewan beradaptasi dengan kehidupan di darat.
Selain itu, gambarannya menjadi kurang jelas. Osteodermata menghilang di sebagian besar garis keturunan, namun terus muncul kembali, terutama pada reptil. Untuk memahami bagaimana hal ini terjadi, kami harus menyusun teka-teki evolusi yang rumit.
Sebuah kisah yang diceritakan oleh tulang
Bayangkan tiba di lokasi perampokan bank lama setelah hal itu terjadi. Tidak ada kesaksian yang sempurna. Anda berbicara dengan lusinan orang: satu melihat mobil yang melarikan diri, yang lain melihat jaket pencuri. Orang lain mendengar alarmnya.
Masing-masing cerita tidak lengkap dan bahkan ada yang saling bertentangan. Namun saat Anda mengumpulkan lebih banyak akun, beberapa detail mulai muncul. Akhirnya, gambaran yang koheren muncul.
Beginilah cara kita mendekati misteri tulang kulit reptil. Kendali kami adalah 643 spesies hidup dan punah. Masing-masing terkait satu sama lain dalam beberapa cara dan menawarkan perspektif yang unik. Kami terus menyelidiki sampai cerita mereka mulai menyatu.
Kami menemukan bahwa sebagian besar kadal pertama kali mengembangkan osteodermata pada akhir Jurassic dan awal Cretaceous, lebih dari 100 juta tahun yang lalu. Saat itu, beberapa dinosaurus paling ikonik berkeliaran di bumi, termasuk yang menjulang tinggi Brachiosaurusyang ganas Allosaurusdan dukungan pelat Stegosaurus.
Iklim dan ekosistem berubah dengan cepat, menciptakan tantangan dan peluang baru. Baju besi tersebut mungkin membantu kadal bertahan hidup dari predator, mengatasi lingkungan yang keras, atau menetap di habitat baru.
Setelah ledakan awal evolusi osteoderm ini, lajunya melambat dan sebagian besar kelompok masih mempertahankan tulang kulit mereka sejak saat itu.
Dengan satu pengecualian utama.
Kembalinya Goanna
Nenek moyang biawak, yang juga dikenal di Australia sebagai goanna, kehilangan osteodermatanya sepenuhnya – mungkin karena gaya hidup aktif dan tubuh efisiennya bekerja lebih baik tanpa beban ekstra.
Namun ketika keturunan mereka mencapai Australia sekitar 20 juta tahun yang lalu, sesuatu yang luar biasa terjadi: Mereka mengusir mereka.
Kita dapat menempatkan revolusi ini pada periode Miosen, ketika iklim Australia menjadi lebih kering. Tulang kulit mungkin membantu mengurangi kehilangan air dan mungkin memberikan perlindungan di lanskap terbuka dan gersang.
Anehnya, goanna adalah satu-satunya garis keturunan kadal yang diketahui memperoleh kembali osteodermata setelah kehilangannya. Hal ini menantang Hukum Dollo, yang menyatakan bahwa sekali suatu sifat kompleks hilang, maka sifat tersebut tidak dapat berevolusi kembali.
Menyelesaikan perdebatan yang sudah berlangsung selama satu abad
Pada awal abad ke-20, para peneliti percaya bahwa kadal mewarisi osteodermata dari nenek moyang yang sama.
Belakangan, pandangan ini memunculkan gagasan bahwa lempengan tulang ini berevolusi secara independen di antara kelompok-kelompok tertentu. Perdebatan tentang mekanisme evolusi yang mendasari pun terjadi, bahkan pada tingkat molekuler, namun diskusi ini berlanjut tanpa mengaitkan asal usul osteodermata pada garis waktu evolusi yang jelas yang mengarah ke reptil masa kini.
Penelitian kami membentuk landasan tersebut, dan kami bangga bahwa penelitian ini telah diterbitkan dalam jurnal yang sama tempat Charles Darwin pertama kali membagikan ide-ide revolusionernya. Dalam banyak hal, pekerjaan kami merupakan sintesis dari masa lalu dan masa kini.
Bukti fosil telah membantu kita menjawab pertanyaan yang sudah lama ada, namun hanya komputasi modern yang mampu mereduksi ribuan skenario evolusi, yang masing-masing berdasarkan data sifat dari ratusan spesies, menjadi satu cerita yang koheren.
Buktinya jelas: osteodermata berevolusi berkali-kali, secara mandiri, dalam garis keturunan kadal yang berbeda, selama ratusan juta tahun. Sekarang setelah kita mengetahui hal ini, para ilmuwan akan dapat mempelajari mekanisme genetik dan perkembangan di baliknya.
Di antara kadal, goanna menonjol sebagai satu-satunya garis keturunan yang diketahui telah kehilangan pelindung ini, dan mendapatkannya kembali melalui evolusi evolusioner yang luar biasa. Pola ini sangat cocok dengan keanehan evolusi lainnya yang ditemukan di Australia, tempat marsupial berkuasa dan mamalia bertelur.
Hal ini juga menunjukkan bahwa evolusi jarang berjalan lurus, melainkan berkelok-kelok melalui kondisi planet kita yang terus berubah.
