Teori Evolusi Serangga, Spesies, Keanekaragaman

Sumber Gambar: Canva (lailatul Lutfiah)

Teori Evolusi Serangga munculnya filogenetik molekuler yang telah mengungkapkan hubungan baru dan memverifikasi hipotesis kontroversial yang diajukan berdasarkan analisis data morfologi. Secara khusus, filogenomik secara mendasar merevisi pemahaman kita tentang asal usul Hexapoda. Myriapoda (kelabang, kaki seribu, dan kerabatnya) secara tradisional dianggap berkerabat dekat dengan Hexapoda karena spesialisasi yang sama terkait dengan kehidupan darat, seperti sistem pernapasan trakea, tubulus Malpighi, kaki tidak bercabang, dan morfologi pelengkap kepala. Namun, sejak akhir tahun 1990-an, analisis data molekuler menunjukkan bahwa heksapoda adalah krustasea darat, tidak berkerabat dekat dengan kelabang. Bukti morfologi yang lebih halus, seperti struktur sistem saraf, ommatidia, dan gen segmentasi, menegaskan bahwa serangga adalah 'krustasea' yang menghuni daratan. Penempatan Hexapoda yang didukung dengan baik saat ini di dalam Pancrustacea ('Crustacea' tradisional plus Hexapoda) berfungsi sebagai kisah peringatan tentang bagaimana evolusi morfologi konvergen dapat menyesatkan inferensi filogenetik. Remipedes adalah kelompok krustasea kecil berbisa yang secara eksklusif menghuni gua-gua pesisir. Spesialisasi anatomi mereka yang luas untuk tinggal di gua, seperti alat renang biramous dan kurangnya mata atau pigmentasi, memberikan wawasan yang tidak jelas tentang sifat pankrustasea terestrial awal. Namun demikian, kaki seribu semakin banyak digunakan sebagai kelompok luar untuk mempelajari evolusi karakter heksapoda, dan dimasukkannya mereka dalam studi perkembangan komparatif di masa depan dapat membantu memperjelas asal usul inovasi anatomi utama yang memfasilitasi atau disimpan oleh transisi evolusioner mereka dari laut ke darat, serta evolusinya. asal usul Hexapoda. Monophyly hexapod didukung dengan baik, meskipun studi mitogenomik awal gagal memulihkan clade ini. Demikian pula, monopoli serangga (Insecta atau Ectognatha) sangat didukung. Namun, hubungan antara dipluran, conehead, dan bristletail, yang secara kolektif dikenal sebagai 'Entognatha', masih diperdebatkan. Di dalam serangga, kumpulan data filogenomik berdasarkan seluruh genom, transkriptom, dan genom mitokondria telah terakumulasi untuk mendukung beberapa kelompok yang terdefinisi dengan baik. Di dalam serangga, nenek moyang primitif tak bersayap, ekor bulu lompat (Archaeognatha), adalah saudara dari klade yang terdiri dari serangga tak bersayap (Zygentoma) dan Pterygota. Pterigota dicirikan oleh kepemilikan sayap, meskipun banyak garis keturunan pterigot yang kehilangan sayap. Beberapa clade dalam Pterygota didukung dengan baik oleh data genom. Secara khusus, filogenomik telah memperjelas hubungan dalam kelompok serangga yang paling beragam, serangga holometabola (Endopterygota), yang mengalami metamorfosis sempurna termasuk tahap telur, larva, kepompong, dan dewasa yang berbeda. Hymenopteran (lebah, tawon, dan semut) telah terungkap sebagai kelompok saudara dari ordo holometabola lainnya, yang selanjutnya dibagi menjadi dua kelompok: Neuropteroidea (sayap renda, lalat dobsonflies, dan lalat ular, kumbang, dan serangga bersayap bengkok) dan Mecopterida (lalat caddisflies) , kupu-kupu, ngengat, lalat kalajengking, kutu, dan lalat sejati).

Spesies temuan ini sebagian besar sejalan dengan pohon serangga yang dirancang oleh Hennig dan ahli entomologi lainnya pada tahun 1960an dan 1970an. Selain memperkuat monopoli kelompok heksapoda utama, filogenetik molekuler juga telah memecahkan beberapa teka-teki lama dalam filogeni serangga. Hal ini mencakup penempatan kelompok serangga yang sangat termodifikasi, seperti rayap eusosial dan kutu parasit, serangga bersayap bengkok, dan kutu buku, yang morfologinya tidak biasa telah membingungkan para ahli entomologi dari generasi ke generasi. Tidak seperti serangga eusosial lainnya seperti lebah dan tawon, rayap (Isoptera) terkenal karena konsumsi kayunya, diploidinya, dan menjaga ikatan reproduksi yang panjang antara jantan dan betina. Lebih dari satu abad yang lalu, rayap diusulkan untuk menjadi kelompok khusus kecoa. Studi molekuler dan morfologi telah menemukan rayap yang bersarang di dalam kecoa (Blattodea) dengan bukti yang kuat, sedangkan kutu (Psocodea) secara tradisional dibagi menjadi kutu parasit (Phthiraptera), kutu buku yang hidup bebas, dan kutu kulit kayu (Psocoptera). Bukti molekuler dan morfologi menunjukkan bahwa psocopteran adalah kelompok parafiletik, sedangkan parasitisme hanya dapat muncul satu kali pada nenek moyang Phthiraptera.

sumber Gambar: Erik Tihelka .2021 (Filogeni serangga)

Diagram tiga dimensi menggambarkan bagaimana Kelompok serangga utama terkait satu sama lain seiring perkembangan mereka dari masa ke masa. Evolusi serangga diyakini dimulai sekitar 450 juta tahun yang lalu, jauh sebelum dinosaurus muncul. Skala waktu di latar belakang menggambarkan peristiwa signifikan dalam sejarah evolusi hewan, dengan setiap milimeter pada skala tingginya mewakili jutaan tahun. Buku On the Origin of Species karya Charles Darwin mengkritik keyakinan bahwa semua spesies hewan dan tumbuhan diciptakan secara terpisah dan tidak mengalami perubahan seiring berjalannya waktu. Perkembangan klasifikasi serangga berdasarkan waktu terbagi dalam beberapa tahap, yakni Era Pra-Linnean, Era Linnean, Era Darwin, dan Era Hennigian, serta tahap-tahap lainnya (Kumar et al., 2020). Pada setiap tahap, metode identifikasi serangga terus berkembang seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang tersedia pada masanya.

Era Pra-Linnean dimulai sejak zaman kuno hingga abad ke-17. Klasifikasi serangga pada periode ini didasarkan pada ciri fisik yang kasar dan tidak teratur, dengan Aristoteles sebagai salah satu tokoh yang berkontribusi.

Era Linnean dimulai pada abad ke-18, dinamakan sesuai dengan Carolus Linnaeus, seorang ahli botani dan zoologi terkemuka. Pada era ini, klasifikasi serangga menggunakan sistem binomial yang mengelompokkan berdasarkan ciri fisik yang lebih teratur dan spesifik.

Era Darwin dimulai pada abad ke-19 setelah Charles Darwin memperkenalkan teori seleksi alam. Pada era ini, klasifikasi serangga dipengaruhi oleh konsep evolusi dan hubungan kekerabatan antara spesies. James Dwight Dana adalah salah satu ahli entomologi yang menekankan pada derajat kepala serangga dalam era ini.

Era Hennigian dimulai pada abad ke-20, dinamakan sesuai dengan Willi Hennig, seorang ahli taksonomi yang memperkenalkan sistem filogenetik. Pada era ini, klasifikasi serangga menggunakan hubungan kekerabatan yang lebih jelas dan spesifik antara spesies, dengan penggunaan metode baru seperti analisis filogenetik molekuler dan morfologi yang memainkan peran penting. (Gusti Indriati.2023).

Teori evolusi spesies, yang pertama kali dipublikasikan oleh Charles Darwin pada tahun 1859 dalam bukunya yang berjudul "The Origin of Species", menjelaskan bahwa evolusi adalah proses yang menyebabkan perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasi spesies dari waktu ke waktu. Keberhasilan perubahan tersebut dipengaruhi oleh tiga faktor utama, yaitu keanekaragaman genetik spesies, reproduksi seksual, dan seleksi alam. Genotipe mengacu pada susunan genetik individu dan menentukan sifat populasi dalam spesies tersebut, sementara fenotipe adalah perkembangan genotipe yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Dalam evolusi, fenotipe suatu spesies dipengaruhi oleh genotipe yang beradaptasi dengan lingkungan sekitarnya. Keanekaragaman genetik dapat meningkat akibat perubahan genetik yang terjadi dalam satu spesies makhluk hidup. Perubahan ini dapat terjadi melalui mutasi akibat radiasi, panas, atau proses senyawa kimia. Selain itu, keanekaragaman genetik juga dapat disebabkan oleh pemisahan spasial populasi dalam jangka waktu yang lama. Dalam pembiakan massal di laboratorium, keanekaragaman genetik populasi serangga yang dibudidayakan harus dikendalikan agar dapat mengatasi tekanan seleksi lingkungan di lapangan. Populasi tersebut perlu mendapatkan penambahan individu dari populasi liar di lapangan secara rutin untuk mencegah inbreeding yang dapat menyebabkan rendahnya keanekaragaman genetik. Proses evolusi yang paling mudah diamati pada serangga adalah perkembangan populasi serangga yang resisten terhadap insektisida sintetik dan terbentuknya biotipe wereng batang coklat akibat penanaman terus menerus satu varietas unggul tahan wereng selama puluhan musim. Resistensi terhadap insektisida disebabkan oleh tingginya keanekaragaman genetik serangga dan seleksi melalui penyemprotan insektisida secara terus menerus.

Biotipe merupakan sekelompok individu dalam suatu spesies yang dibedakan berdasarkan kemampuan beradaptasi dan karakteristik lainnya. Terbentuknya biotipe wereng batang coklat terjadi karena keanekaragaman genetik yang tinggi pada wereng dan penanaman terus menerus varietas tertentu. Dalam rangka menjaga keanekaragaman genetik populasi serangga dan menghindari inbreeding, penting untuk melakukan penambahan individu dari populasi liar secara berkala. Hal ini memastikan populasi serangga memiliki kemampuan beradaptasi yang baik terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim di lapangan. Ekosistem tersusun atas banyak unit atau komponen, yakni komunitas, guilds, spesies, populasi, individu. Contoh ekosistem sawah terjadi interaksi antara tanaman padi dan hara mineral tanah, tanaman padi dapat hidup dengan adanya hara mineral tanah tersebut. Contoh lainnya, keberadaan air di sawah menyebabkan adanya kehidupan serangga air.

Filogenomik hanya menangkap gambaran evolusi serangga,model memperhitungkan aspek lebih lanjut dari proses substitusi. Akan tetapi, pada akhirnya, hanya pembuktian dari berbagai garis independen evolusi morfologi dan molekuler yang dapat membedakan antara hipotesis filogenetik alternatif. Akhirnya, kemajuan terbaru dalam menutup mata terhadap keragaman besar spesies serangga yang telah punah. Banyak kelompok serangga misterius yang sangat beragam di masa lalu, seperti Palaeodictyoptera dan 'Protorthoptera' (atau 'Grylloblattida'), telah terbukti sulit ditempatkan pada filogeni serangga dan dalam beberapa kasus mewakili kumpulan parafiletik yang heterogen. Tulang punggung pohon serangga yang kuat diperlukan untuk menempatkan garis keturunan yang punah dengan afinitas yang tidak pasti. evolusi serangga yang bersaing misalnya, kutu kelompok batang Mesozoikum dari Jurassic berbagi karakter scor- pionflies dan kutu modern , memberikan petunjuk menarik tentang nenek moyang kutu dan evolusi rencana tubuh kutu. Diintegrasikan ke dalam kerangka filogenetik yang ketat, catatan fosil serangga yang luas dapat memberikan wawasan yang tak ternilai tentang sejarah ekosistem darat selama 400 juta tahun terakhir. Meskipun heksapoda mungkin tidak secara tradisional memiliki posisi yang menonjol dalam buku teks paleontologi invertebrata, serangga tidak jarang dalam catatan fosil: mereka melebihi jumlah dinosaurus dalam hal jumlah kekayaan spesies fosil 25 banding satu ( 27.580 fosil yang diakui di- spesies sekte di 14.000 genera dalam Data base Palaeobiology per 6 Mei 2021). Hal ini terutama terjadi pada kelompok dengan sayap depan yang sklerotis, seperti kumbang dan kecoak. Serangga berperan penting sebagai penyerbuk gymnospermae dan angiospermae yang berevolusi bersama dalam memahami pembentukan ekosistem darat modern selama Revolusi Terestrial Kapur. Demikian pula, tingkat kepunahan klade serangga yang tampaknya rendah di batas Kapur-Paleogen sangat kontras dengan beberapa kelompok hewan lain, yang paling terkenal adalah dinosaurus non-unggas, menimbulkan pertanyaan aneh tentang selektivitas kepunahan di batas K-Pg. Filogeni serangga integratif bertanggal, dengan cabang-cabangnya yang telah punah dipulihkan di antara kerabat mereka yang masih hidup, akan meningkatkan pemahaman kita tentang sejarah evolusi makro serangga dan pendorong keanekaragaman hayati mereka yang tak tertandingi namun, penyelesaian kapal relasi orang mati mungkin harus mengikuti penyelesaian kapal relasi di antara orang hidup yang memiliki jumlah data yang relatif tak terbatas.

sumber Gambar : Erik Tihelka.2021 (Fosil dan filogeni serangga interaktif)

Masa depan filogeni serangga

Filogeni serangga yang terselesaikan dengan baik merupakan prasyarat untuk memahami . keberhasilan evolusioner dari semua garis keturunan yang paling beragam. Perdebatan dalam evolusi serangga telah didominansi oleh wacana tentang beberapa hubungan kontroversial yang terbukti sulit diselesaikan di zaman genomik seperti saat sistematika didasarkan pada morfologi komparatif saja. Tantangan ke depan dalam mengidentifikasi serangga sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk kemajuan teknologi yang sedang pesat saat ini. Di era Internet of Things (IoT), berbagai perangkat lunak komunikasi seperti android memungkinkan temuan lapangan untuk segera dikonfirmasi ke sumber referensi guna memvalidasi identitas serangga secara langsung dan real-time (Sutrisno, 2020).