Cacing rambut parasit “pengendali pikiran” yang aneh adalah gen yang hilang yang ditemukan pada setiap hewan lainnya

Cacing rambut tidak memiliki “rambut” kecil yang bertanggung jawab untuk pergerakan sel, menyaring dan merasakan yang dimiliki oleh setiap hewan lain yang dikenal.

Di dunia yang penuh dengan hewan eksotis, cacing rambut bisa dibilang termasuk yang paling aneh. Ini adalah cacing parasit yang diketahui memanipulasi perilaku inangnya, sebuah fenomena yang terkadang disebut “pengendalian pikiran”.

Dalam twist yang menarik, sebuah studi baru muncul di jurnal Biologi Saat Ini Saya mengungkapkan cacing rambut itu menggolongkan Mereka memiliki sifat yang aneh: mereka kekurangan hampir 30% gen yang diharapkan ditemukan oleh para peneliti. Yang lebih menarik lagi, gen yang hilang terkait dengan perkembangan silia, struktur mirip rambut yang ditemukan di sel hampir semua spesies hewan yang dikenal.

Cacing bulu air tawar hidup di tangan Bruno de Medeiros di Monumen Nasional Muir Woods di California. Kredit: Bruno de Medeiros

Cacing rambut, yang terlihat seperti untaian spageti tipis dan panjangnya beberapa inci, dapat ditemukan di seluruh dunia. Struktur tubuh dasar mereka menunjukkan sifat parasit mereka karena mereka tidak memiliki sistem ekskresi, pernapasan, atau peredaran darah dan hidup hampir seluruhnya di dalam organisme lain. Tawana Cunha, seorang peneliti postdoctoral di Chicago Field Museum dan penulis utama studi tersebut, mencatat, “Salah satu hal paling keren, dan mungkin yang paling terkenal dari mereka, adalah bahwa mereka dapat mempengaruhi perilaku tuan rumah mereka dan membuat mereka melakukan hal-hal yang tidak akan mereka lakukan sebaliknya.”

Siklus hidup cacing rambut dan manipulasi inang

Ratusan spesies cacing rambut ditemukan di air tawar. Siklus hidupnya dimulai saat telurnya menetas di air, dan larvanya dikonsumsi oleh predator air kecil seperti larva lalat capung. Ini, pada gilirannya, dimangsa oleh predator darat yang lebih besar seperti kecoak. Setelah dewasa di dalam inangnya, cacing rambut memanipulasi perilaku inang, menyebabkan mereka melompat ke air. Sesampai di sana, cacing menggeliat dari inangnya dan mulai mencari pasangan, sehingga mengulangi siklus tersebut.

Meskipun ada juga lima spesies cacing rambut laut yang menjadi parasit pada makhluk air seperti lobster, kemampuan mereka untuk memanipulasi inang masih belum jelas karena kurangnya kebutuhan untuk kembali ke air.

Cacing rambut air tawar hidup di lingkungan, di Monumen Nasional Muir Woods di California. Kredit: Bruno de Medeiros

Penelitian genetik pada cacing rambut

Seaneh apa pun perilaku cacing rambut, minat penelitian Cunha pada hewan lebih berkaitan dengan mereka DNA. “Kami berangkat untuk mengurutkan genom mereka, karena tidak ada yang seperti dia yang pernah diurutkan pada tingkat ini sebelumnya,” katanya tentang penelitian yang dilakukan bersama rekan penulisnya Bruno de Medeiros, Ariana Lord, Martin Sorensen, dan Gonzalo Gerbet. “Tujuannya adalah untuk menghasilkan genom tersebut dan akhirnya menggunakannya untuk memahami hubungan evolusioner antara cacing rambut dan jenis hewan lainnya.”

Setelah memperoleh sampel DNA dari dua spesies cacing rambut – satu air tawar dan satu laut – dan mengurutkannya, tim membuat penemuan mengejutkan ketika membandingkan kode genetik cacing rambut dengan makhluk lain.

Foto kurasi pramugari lobster jongkok (mati), Monida S. , dari Norwegia, terinfeksi cacing rambut laut. Gambar tersebut sekarang telah diambil sebagai representasi skenario sebenarnya tentang bagaimana cacing itu dikumpulkan bertahun-tahun yang lalu, yang digunakan untuk pengurutan genom. Kredit: Martin Sorensen

Temukan gen yang hilang

“Apa yang kami temukan, yang sangat mengejutkan, adalah bahwa genom cacing rambut hilang sekitar 30 persen dari kumpulan gen yang diharapkan ada pada dasarnya semua kelompok hewan,” kata Kuna.

Temuan seperti ini sering membuat para ilmuwan bertanya-tanya apakah mereka melakukan kesalahan. Namun, ada hubungan antara gen yang tidak ada pada kedua jenis cacing tersebut. Sebagian besar gen yang hilang persis sama di antara kedua spesies. Ini adalah kebetulan yang luar biasa,” kata Cunha.

Cunha dan rekannya menemukan bahwa gen ini, yang hilang pada hewan lain, bertanggung jawab atas produksi silia.

“Silia adalah organel, struktur kecil pada tingkat sel, pada dasarnya ada pada semua hewan dan bahkan lebih luas lagi, pada protista dan beberapa tumbuhan dan jamur. Jadi mereka ada di berbagai macam kehidupan di Bumi,” kata Cunha. Mereka hadir di banyak sel dalam tubuh manusia: misalnya, ekor sel sperma adalah silia, dan sel di retina juga memiliki silia.

Lihat gambar inang lobster jongkok (mati) Monida S. , dari Norwegia, terinfeksi cacing rambut laut. Karapas lobster telah dibuka untuk menunjukkan di mana cacing itu ditemukan. Gambar tersebut sekarang telah diambil sebagai representasi skenario sebenarnya tentang bagaimana cacing itu dikumpulkan bertahun-tahun yang lalu, yang digunakan untuk pengurutan genom. Kredit: Martin Sorensen

Implikasi hilangnya silia

Dalam studi sebelumnya, para ilmuwan menemukan bahwa cacing rambut muncul tanpa silia di mana mereka biasanya diamati. Sperma cacing rambut, misalnya, tidak memiliki ekor. Namun, kurangnya bukti visual silia pada cacing rambut tidak dianggap sebagai bukti pasti bahwa mereka tidak ada. “Tanpa genom, ini akan membutuhkan melihat semua sel pada semua tahap kehidupan di semua spesies,” kata Bruno de Medeiros, kurator serangga penyerbuk di Field Museum dan salah satu penulis makalah.

“Berdasarkan pengamatan sebelumnya, cacing rambut tampaknya tidak memiliki silia, tapi kami tidak tahu pasti,” kata Cunha. “Sekarang dengan genom, kita telah melihat bahwa mereka sebenarnya kekurangan gen yang menghasilkan silia pada hewan lain – mereka tidak memiliki mekanisme untuk membuat silia sejak awal.”

Cacing bulu air tawar hidup di tangan Bruno de Medeiros di Monumen Nasional Muir Woods di California. Kredit: Bruno de Medeiros

Memahami pola evolusi dan arah masa depan

Selain itu, fakta bahwa spesies cacing rambut air tawar dan laut telah kehilangan gen silia menunjukkan bahwa perubahan evolusioner ini kemungkinan besar terjadi jauh di masa lalu nenek moyang mereka. “Kehilangan itu mungkin terjadi di awal perkembangan grup, dan mereka hanya meneruskannya,” kata Kuna.

Pengungkapan ini menyiapkan panggung untuk banyak pertanyaan baru. Tidak jelas bagaimana ketiadaan silia mempengaruhi cacing rambut atau apakah perilaku parasit cacing rambut berhubungan dengan hilangnya silia. “Ada banyak organisme parasit lain yang tidak kehilangan gen spesifik ini, jadi kami tidak bisa mengatakan bahwa gen hilang karena gaya hidup parasit mereka,” kata Kuna. Tetapi organisme parasit pada umumnya sering kehilangan banyak gen. Diasumsikan bahwa karena parasit tidak menggunakan struktur tertentu dan malah bergantung pada inangnya, mereka akhirnya kehilangan struktur tersebut.”

Implikasi untuk penelitian masa depan

Cacing rambut bukan satu-satunya parasit yang menunjukkan sifat “pengendalian pikiran”. Perilaku serupa terlihat pada protozoa yang menyebabkan toksoplasmosis, yang mengurangi rasa takut hewan pengerat terhadap kucing, dan pada jamur. Ofiocordycepsdipopulerkan oleh video game dan acara TV The Last of Us, memanipulasi semut untuk menyebarkan spora jamur.

Sementara organisme ini berkerabat jauh dengan cacing rambut, Cunha yakin studi baru ini dapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi pola umum bagaimana perilaku ini bekerja. Dengan melakukan analisis komparatif antar organisme di masa depan, kita mungkin dapat mencari kesamaan. Atau, mungkin, organisme ini mengembangkan perilaku serupa dengan cara yang sama sekali berbeda satu sama lain.

Referensi: “Kehilangan Gen Metazoan Global yang Merajalela yang Terdeteksi oleh Kumpulan Genom Selebar Kromosom Parasit Nematomorpha” Oleh Tauana J.Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen, dan Gonzalo Giribet, 18 Juli 2023, Tersedia Di Sini . Biologi Saat Ini.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003