Tawon dan katak terus berkembang dengan molekul nyeri penting dalam racun mereka. Sekarang kita tahu mengapa

(MENAFN- The Conversation) Lain kali Anda menyenggol jari kaki, tertusuk jarum, atau jari Anda terjepit di penutup piano, Anda mungkin berhenti sejenak untuk mempertimbangkan cara luar biasa tubuh kita mampu menyembuhkan cedera tersebut.

Segera setelah kerusakan terjadi, berbagai molekul dalam tubuh kita diaktifkan dan mulai menjalankan tugasnya. Mereka bekerja untuk menghentikan pendarahan, menambal luka di kulit, memberi sinyal kepada sistem kekebalan kita agar menjaga luka tetap bersih, dan memulai proses perbaikan jangka panjang.

Salah satu molekul tersebut dikenal sebagai bradikinin. Molekul ini ditemukan pada semua vertebrata, termasuk mamalia, reptil, burung, dan ikan. Tetapi juga hadir dalam racun beberapa tawon dan sekresi kulit beracun dari beberapa katak. Ketidakkonsistenan dalam distribusi dan fungsi bradikinin ini telah membingungkan ilmuwan selama puluhan tahun.

Dalam studi baru yang diterbitkan di Science, saya dan rekan-rekan mengungkapkan mengapa bradikinin ada dalam beberapa racun dan bagaimana molekul ini bisa ada di sana. Jawabannya menerangi sebuah fitur evolusi yang selama ini kurang dihargai, yang menunjukkan bahwa kehidupan tidak begitu acak setelah semua.

Molekul serbaguna

Bradikinin memiliki beberapa fungsi dalam manusia dan vertebrata lainnya.

Molekul ini diaktifkan di lokasi cedera di mana ia membuat pembuluh darah lokal menjadi bocor, memungkinkan molekul lain yang membantu untuk melewati dan mencapai luka. Ia juga mengaktifkan saraf sensorik lokal yang menyebabkan rasa sakit, yang mengajarkan kita untuk tidak melakukan hal yang sama lagi, dan berfungsi sebagai pengingat jangka panjang untuk melindungi area tersebut dan membiarkannya sembuh.

Setelah mengidentifikasi bradikinin dalam jumlah besar berulang kali di racun tawon yang berbeda (tawon kertas, tawon kuning, hornet, dan lainnya), saya memutuskan sudah saatnya untuk mengatasi teka-teki lama ini.

Kami menganalisis gen yang mengkode bradikinin ini untuk menyelidiki mengapa mereka ada di racun tertentu dan bagaimana mereka bisa ada di sana. Ini mengungkapkan jawaban yang mengejutkan.

Kembar evolusi

Ketika kita melihat dua orang yang tampak tak berbeda, kita mungkin menganggap mereka kembar identik atau setidaknya sangat terkait (karena gen kita memainkan peran penting dalam penampilan kita, dan individu yang terkait erat berbagi gen yang serupa).

Hal yang sama berlaku untuk molekul.

Ketika ilmuwan melihat molekul yang identik, ini sering mencerminkan keturunan bersama. Tetapi, seperti yang kami temukan, ini tidak berlaku untuk bradikinin.

Bradikinin dari racun tawon dan kulit katak tidak terkait dengan bradikinin vertebrata.

Sebaliknya, mereka adalah kembar evolusi – mereka tampak sama, tetapi memiliki latar belakang genetik yang sama sekali berbeda. Dalam banyak kasus, mereka benar-benar identik secara struktural, atom demi atom.

Dan ceritanya menjadi semakin menarik. Kami menemukan bahwa bradikinin berevolusi secara independen setidaknya empat kali pada tawon dan semut – dan mungkin bahkan lebih sering lagi pada katak.

Cara Mengusir Pemangsa

Adanya individu lain yang tampak persis seperti Anda (tetapi secara genetik tidak terkait erat) di dunia ini tidaklah mustahil – masih banyak orang di luar sana.

Tetapi jika ada enam atau tujuh, Anda mungkin mulai bertanya-tanya apakah ada kekuatan lain yang berperan. Kami menyelidiki apa yang menyebabkan evolusi berulang dari kembar evolusi bradikinin pada tawon dan katak.

Kami menunjukkan bahwa bradikinin dalam racun tawon secara luar biasa meniru bradikinin dari predator vertebrata spesies tersebut. Ini menunjukkan bahwa evolusi ini terjadi sebagai respons terhadap pemangsaan.

Ketika disuntikkan dalam jumlah besar melalui sengatan, bradikinin dalam racun menipu tubuh predator agar berpikir bahwa mereka mengalami cedera, memicu saraf sensorik dan menyebabkan rasa sakit serta sensitivitas.

Ini sangat berguna bagi tawon – dan salah satu alasan mengapa beberapa sengatan terasa seperti ditusuk jarum.

Dengan cara yang sama, bradikinin kulit katak juga berevolusi untuk mengusir predator vertebrata.

Hidup Tidak Acak

Evolusi konvergen dari sifat yang sama pada organisme yang tidak terkait dikenal sebagai evolusi konvergen. Bradikinin adalah salah satu dari semakin banyak contoh di mana ilmuwan mengungkapkan evolusi konvergen di tingkat gen.

Bersama-sama, contoh-contoh ini mengungkapkan peran penting – dan sebelumnya kurang dihargai – dari konvergensi dalam evolusi kehidupan.

Evolusi konvergen memberi tahu kita bahwa gen lebih fleksibel dan bahwa lingkungan memainkan peran yang lebih besar dalam membentuknya daripada yang selama ini diterima secara luas.

Ini juga memberi tahu kita bahwa evolusi kehidupan tidaklah acak, tidak dapat diprediksi, dan merupakan rangkaian hasil yang tidak mungkin terjadi secara kebetulan. Sebaliknya, evolusi berlangsung secara teratur, terbatas, dan dapat diprediksi – bahkan mungkin tak terelakkan.