Ketika manusia mulai bermigrasi keluar dari Afrika sekitar 100.000 tahun yang lalu, warna kulit mereka secara bertahap berubah untuk beradaptasi dengan lingkungan baru mereka.
Dan ketika Zaman Es terakhir berakhir sekitar 10.000 tahun lalu, nenek moyang laut laut-ikan stickleback tinggal mengalami perubahan dramatis dalam pewarnaan kulit karena mereka terjajah danau yang baru terbentuk dan sungai. Penelitian baru menunjukkan bahwa meskipun jurang evolusioner besar antara manusia dan ikan stickleback tiga spined, dua spesies telah mengadopsi strategi genetik umum untuk memperoleh pigmentasi kulit yang akan membantu setiap spesies berkembang di lingkungan baru mereka.
Para peneliti, dipimpin oleh Howard Hughes Medical Institute David Kingsley, menerbitkan temuan mereka di, 14 Desember 2007, edisi jurnal your Kingsley dan pertama penulis Craig Miller di Sekolah Kedokteran Universitas Stanford,. Dan co-penulis dari University of Porto di Portugal, University of British Columbia, University of Chicago, dan Pennsylvania State University Penelitian lebih lanjut dari stickleback, kata mereka, dapat mengungkapkan potongan lunak lain dari mesin genetik ikan baik dan manusia telah digunakan untuk adaptasi.
Stickleback telah menjadi organisme model utama untuk mempelajari evolusi karena evolusi sejarah yang luar biasa, kata Kingsley. "Stickleback telah mengalami salah satu dari radiasi evolusioner terbaru dan dramatis di bumi," katanya. Ketika Zaman Es terakhir berakhir, gletser raksasa meleleh dan menciptakan ribuan danau dan sungai di Amerika Utara, Eropa, dan Asia. Perairan ini dijajah oleh nenek moyang laut stickleback, yang kemudian disesuaikan dengan kehidupan di air tawar. "Hal ini menciptakan banyak percobaan evolusi kecil, di mana populasi ini terisolasi ikan disesuaikan dengan sumber makanan baru, predator, warna air, dan suhu air yang mereka temukan di lingkungan baru ini," jelas Kingsley.
Di antara mereka adaptasi adalah pewarnaan baru yang membantu menyamarkan ikan sendiri, membedakan spesies, dan menarik pasangan di lingkungan baru mereka. Sampai sekarang, bagaimanapun, para ilmuwan belum mengerti apa faktor genetik mendorong perubahan pigmentasi kulit.
Populasi manusia juga mengalami perubahan pigmentasi karena mereka telah beradaptasi dengan kehidupan di lingkungan baru. Alasan ekologis untuk perubahan tersebut mungkin sangat berbeda dari kekuatan pendorong evolusi pigmentasi di stickleback, kata Kingsley. Sebagai populasi manusia bermigrasi keluar dari Afrika ke iklim utara, kebutuhan untuk pigmentasi gelap diperlukan untuk melindungi terhadap matahari tropis kuat berkurang. Dengan kulit yang lebih transparan untuk sinar matahari, manusia lebih mampu menghasilkan vitamin D yang cukup dalam iklim baru mereka.
Untuk mulai memahami dasar genetik perubahan pigmentasi kulit pada ikan, Kingsley dan rekan-rekannya menyeberangi spesies stickleback yang memiliki pola pigmentasi yang berbeda dan digunakan penanda genetik dan peta urutan yang baru selesai dari genom ikan untuk mencari mekanisme mengatur pigmentasi stickleback. Mereka mencari segmen kromosom pada keturunannya yang selalu berhubungan dengan warisan dari insang gelap atau cahaya dan kulit. Melalui pemetaan rinci dari satu segmen tersebut, Kingsley dan koleganya menemukan bahwa gen yang disebut Kitlg (singkatan dari "ligan Kit") dikaitkan dengan warisan pigmentasi. Kitlg adalah calon yang sangat baik untuk pigmentasi mengatur karena bentuk mutan dari gen yang sesuai pada tikus menghasilkan perubahan warna bulu, kata Kingsley.
Gen Kitlg terlibat dalam berbagai proses biologis, termasuk pengembangan sel benih, pengembangan pigmen sel, dan hematopoiesis. Berwarna terang ikan memiliki mutasi peraturan yang mengurangi ekspresi gen Kitlg di insang dan kulit, tetapi yang tidak mengurangi fungsi gen pada jaringan lain. "Dengan mengubah ekspresi gen ini di satu tempat tertentu dalam tubuh, ikan bisa fine tune tingkat ekspresi bahwa faktor dalam beberapa jaringan tetapi tidak yang lain," kata Kingsley. "Itu memungkinkan evolusi menghasilkan efek lokal besar pada sifat seperti warna sambil menjaga fungsi lain gen."
Manusia juga memiliki gen Kitlg, dan Kingsley dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah berperan dalam mengatur pigmentasi kulit manusia. Satu petunjuk mereka telah datang dari penelitian sebelumnya oleh kelompok lain yang mengungkapkan bahwa gen Kitlg manusia telah mengalami perubahan yang berbeda antara populasi manusia yang berbeda, menunjukkan bahwa itu adalah evolusi signifikan.
Kingsley dan rekan-rekannya menguji apakah versi manusia yang berbeda dari gen Kitlg berhubungan dengan perubahan warna kulit. Manusia dengan dua salinan bentuk Afrika gen Kitlg memiliki warna kulit lebih gelap dibandingkan orang dengan satu atau dua salinan dari Kitlg baru varian yang umum di Eropa dan Asia.
"Meskipun beberapa daerah kromosom berkontribusi pada sifat kompleks pigmentasi di kedua ikan dan manusia, kami telah mengidentifikasi satu gen yang memainkan peran sentral dalam perubahan warna pada kedua spesies," kata Kingsley.
"Sejak ikan dan manusia tampak begitu berbeda, orang-orang sering terkejut bahwa mekanisme umum dapat memperpanjang di kedua organisme," katanya. "Tapi ada kemiripan yang nyata antara sejarah evolusioner stickleback dan manusia. Stickleback bermigrasi keluar dari laut ke lingkungan baru sekitar sepuluh ribu tahun yang lalu. Dan mereka berkembang biak sekitar sekali setiap satu atau dua tahun, memberi mereka 5000-10000 generasi untuk beradaptasi dengan lingkungan baru. "
Walaupun manusia modern muncul di Afrika, mereka diperkirakan telah bermigrasi keluar dari Afrika dalam 100.000 tahun terakhir. "Manusia berkembang biak sekitar sekali setiap 20 tahun, memberi mereka sekitar 5.000 generasi atau lebih untuk muncul dari lingkungan leluhur dan menjajah dan beradaptasi dengan lingkungan baru di seluruh dunia," tambah Kingsley. "Jadi meskipun perbedaan tahun total, proses yang mendasari sebenarnya cukup mirip. Apakah itu ikan atau manusia, ada populasi bermigrasi kecil menghadapi lingkungan yang baru dan berkembang perubahan signifikan dalam beberapa ciri dalam waktu yang relatif singkat. Dan mekanisme genetik yang dapat menghasilkan perubahan ini mungkin akan begitu terkendala bahwa evolusi akan cenderung menggunakan jenis yang sama gen pada organisme yang berbeda. "
Kingsley dan rekan-rekannya kini menjelajahi dasar genetik dari sifat berkembang lainnya di stickleback yang bisa menemukan paralel pada manusia. "Dan mengingat sejauh mana mekanisme evolusioner tampaknya dibagi antara populasi dan organisme, kami optimis tentang menemukan gen tertentu yang mendasari adaptasi baru lainnya untuk perubahan lingkungan baik ikan dan manusia," katanya.
http://www.hhmi.org/