Manusia dan semua vertebrata lainnya mungkin memiliki nenek moyang yang sangat aneh: makhluk kecil dengan satu mata yang berpusat di atas kepalanya.
Penelitian terbaru dari Lund University dan University of Sussex menunjukkan bahwa nenek moyang vertebrata paling awal mengalami tahap mirip cyclop hampir 600 juta tahun yang lalu. Menurut para peneliti, mata tengah hewan ini pada akhirnya berkontribusi pada pengembangan mata berpasangan yang digunakan vertebrata saat ini.
Yang lebih menakjubkan lagi, bagian dari sistem visual kuno ini mungkin masih bertahan di otak modern sebagai kelenjar pineal, sebuah organ yang membantu mengatur tidur.
“Hasilnya mengejutkan. Mereka mengguncang pemahaman kita tentang evolusi mata dan otak,” kata Dan-E Nilsson, profesor emeritus biologi sensorik di Lund University.
Nenek moyang kecil bermata satu
Nenek moyang jauh yang digambarkan para peneliti adalah makhluk kecil yang tubuhnya menyerupai cacing. Ia hidup di lautan hampir 600 juta tahun yang lalu dan menghabiskan sebagian besar hidupnya di satu tempat, menyaring plankton dari air laut di sekitarnya untuk dijadikan makanan.
Pada awal sejarah evolusinya, organisme ini tampaknya memiliki dua mata atau setidaknya dua kelompok sel yang mampu mendeteksi cahaya. Mata berpasangan adalah hal yang umum di dunia hewan karena membantu hewan bergerak menilai arah, jarak, dan lokasi benda di sekitar mereka.
“Kami tidak tahu apakah pasangan mata di cabang pohon evolusi kami hanyalah sel peka cahaya atau mata pembentuk gambar sederhana. Kami hanya tahu bahwa organisme tersebut kemudian kehilangannya,” jelas Dan-E Nilsson.
Karena makhluk ini telah mengadopsi gaya hidup yang tenang dan tidak bergerak, ia tidak lagi terlalu bergantung pada penglihatan kembarnya. Selama beberapa generasi, mata berangsur-angsur menghilang karena hanya memberikan sedikit manfaat.
Namun, hewan tersebut memiliki sekelompok sel yang mampu mendeteksi cahaya di tengah kepalanya. Sel-sel ini berkembang menjadi mata pusat primitif, disebut juga mata tengah.
Organ sederhana ini mungkin tidak menghasilkan gambar yang detail. Sebaliknya, hal ini bisa membantu hewan tersebut membedakan malam dan siang hari dan menentukan arah mana yang akan berguna untuk bertahan hidup di lautan.
Bagaimana Mata Kembar Kembali
Jutaan tahun kemudian, keturunan hewan tersebut mulai aktif berenang kembali. Gaya hidup mobile telah menciptakan kebutuhan baru akan penglihatan, khususnya kemampuan mendeteksi makanan, rintangan, predator, dan arah pergerakan.
Para peneliti menyimpulkan bahwa bagian dari mata tengah asli digunakan kembali selama evolusi. Dari struktur visual pusat ini, sepasang mata baru yang mampu membentuk gambar akhirnya berkembang.
Proses yang tidak biasa ini mungkin menjelaskan mengapa bentuk mata vertebrata sangat berbeda dari mata banyak hewan lainnya.
“Sekarang kita akhirnya memahami mengapa mata vertebrata sangat berbeda dengan mata semua kelompok hewan lainnya, seperti serangga dan cumi-cumi. Lapisan mata kita – retina – berkembang dari otak, sedangkan mata serangga dan cumi-cumi berasal dari kulit di sisi kepala,” jelas Dan-E Nilsson.
Retina adalah lapisan jaringan tipis yang melapisi bagian belakang mata. Ini berisi sel-sel yang mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, yang kemudian dikirim ke otak dan dirangkai menjadi gambar yang kita lihat.
Pada vertebrata, retina berkerabat dekat dengan otak karena berkembang dari jaringan otak selama evolusi. Sebagai perbandingan, mata serangga dan cumi-cumi muncul melalui jalur evolusi berbeda yang melibatkan jaringan di permukaan kepala.
Jalan memutar yang aneh di Eye Evolution
Para peneliti menggambarkan mata vertebrata sebagai produk dari jalur evolusi yang tidak biasa. Nenek moyang pertama-tama kehilangan sepasang matanya setelah menjadi tidak aktif, hanya memiliki satu mata pusat, dan kemudian menggunakan bagian dari struktur ini untuk membangun sistem visual baru yang lebih maju.
Kesimpulan mereka didasarkan pada perbandingan luas sel pendeteksi cahaya antar kelompok hewan. Tim mengamati di mana sel-sel ini muncul di dalam tubuh, cara kerjanya, dan bagaimana mereka terhubung ke jaringan dan saraf lain.
Bukti ini menunjukkan bahwa mata vertebrata muncul melalui rangkaian perubahan spesifik ini, bukan berevolusi dari struktur yang sama yang menghasilkan mata serangga, cumi-cumi, dan hewan lainnya.
“Untuk pertama kalinya, kami juga memahami asal mula sirkuit saraf yang menganalisis gambar di retina kami,” tambah Dan-E Nilsson.
Sirkuit saraf adalah jaringan sel saraf terhubung yang memproses informasi. Di retina, sirkuit-sirkuit ini mulai mengatur sinyal visual bahkan sebelum mencapai otak, membantu mengidentifikasi fitur-fitur seperti kecerahan, kontras, gerakan, dan bentuk.
Mata kuno masih berada di dalam otak
Mungkin bagian yang paling mengejutkan dari teori ini adalah bahwa mata median kuno tidak pernah hilang sepenuhnya.
Para peneliti berpendapat bahwa sisa-sisa evolusinya bertahan hingga saat ini dalam bentuk kelenjar pineal, sebuah organ kecil yang terletak jauh di dalam otak vertebrata. Meskipun manusia tidak menggunakan kelenjar pineal untuk melihat gambar, kelenjar pineal masih terkait dengan respons tubuh terhadap cahaya dan kegelapan.
Kelenjar pineal menghasilkan melatonin, hormon yang membantu mengontrol ritme sirkadian. Sistem pengaturan waktu internal ini mempengaruhi kapan tubuh merasa terjaga atau mengantuk selama setiap siklus kurang lebih 24 jam.
Pada banyak vertebrata, sistem pineal sensitif langsung terhadap cahaya. Pada manusia, informasi tentang cahaya mencapai otak terutama melalui mata, sehingga produksi melatonin meningkat pada malam hari dan menurun pada siang hari.
“Sungguh menakjubkan bahwa kemampuan kelenjar pineal untuk mengatur tidur kita berdasarkan cahaya berasal dari mata tengah siklop nenek moyang jauh 600 juta tahun yang lalu,” simpul Dan-E Nilsson.
