Semut yang Menentang Biologi – Ratu Semut yang Bertelur dan Menetas Menjadi Spesies Lain

• Ratu semut pemanen Iberia (Messor ibericus) menunjukkan cara reproduksi yang unik dengan menggandakan bukan hanya spesiesnya sendiri, tetapi juga jantan dari spesies lain, semut pemanen pembangun (Messor structor)
• Ratu semut diduga menyimpan sperma jantan dari spesies lain, membuahi telurnya, lalu menghapus materi genetiknya sendiri untuk melahirkan klon jantan M. structor dari spesies lain
• Hasilnya, sang ratu menghasilkan jantan dari dua spesies, sementara semua semut pekerja terdiri dari betina hibrida dari kedua spesies yang mempertahankan koloni
• Untuk menjelaskan fenomena ini, tim peneliti mengusulkan istilah baru ‘xenoparity’ yang berarti “melahirkan lintas spesies”, sebuah penemuan yang begitu radikal hingga dapat menuntut pendefinisian ulang konsep spesies itu sendiri
• Kerja sama ini dalam jangka pendek menguntungkan kedua spesies, tetapi klon jantan M. structor dapat menumpuk mutasi sehingga menjadi rentan dalam jangka panjang

---

Penemuan yang mengguncang konsep spesies

• Konsep spesies klasik didefinisikan sebagai kelompok yang dapat saling kawin dan menghasilkan keturunan yang subur
• Namun pada M. ibericus, koloni tidak dapat dipertahankan tanpa kawin silang dengan spesies lain, sehingga menjadi kasus yang mengguncang definisi lama
• Para ekolog menyebut bahwa “karena dua spesies ini harus bersama, konsep spesies perlu dipikirkan ulang”

Cara reproduksi yang unik

• Ratu M. ibericus kawin dengan jantan M. structor lalu menyimpan sperma untuk digunakan
• Pada sebagian telur, ia tampaknya menghapus gennya sendiri sehingga menghasilkan klon jantan M. structor
• Akibatnya, sang ratu menghasilkan jantan dari dua spesies, dan semut pekerja selalu lahir sebagai betina hibrida campuran dari dua spesies tersebut

Proses penelitian dan buktinya

• Dari koloni M. ibericus yang digali di jalan pertanian dekat Lyon, Prancis, peneliti memperoleh 132 jantan dari 26 koloni
• Jantan yang hampir tidak berbulu diidentifikasi sebagai M. structor, sementara yang berbulu lebat diidentifikasi sebagai M. ibericus
• Hasil pemeriksaan DNA menunjukkan bahwa jantan dari kedua spesies sama-sama berbagi DNA mitokondria milik M. ibericus, yang berarti keduanya dilahirkan oleh sang ratu
• Tim peneliti menamai fenomena ini ‘xenoparity’
• Setelah mengamati lebih dari 50 kelompok semut selama 2 tahun di laboratorium, mereka akhirnya menyaksikan langsung proses lahirnya jantan M. structor

Latar belakang evolusi dan pertanyaan yang muncul

• M. ibericus dan M. structor adalah dua spesies yang bercabang lebih dari 5 juta tahun lalu, sehingga bukan kerabat dekat
• Jarak waktunya sebanding dengan perpecahan manusia dan simpanse sekitar 6~8 juta tahun lalu
• Para ilmuwan belum tahu pasti mengapa cara ini tetap dipertahankan, tetapi menduga karena menguntungkan kedua belah pihak

Keuntungan bersama dan risikonya

• Kemungkinan besar ini adalah hubungan simbiotik yang menguntungkan kedua spesies
• Dari sisi M. ibericus:
  • Dapat memperoleh cukup semut pekerja (membangun sarang, mengumpulkan makanan, merawat larva, dan lain-lain)
  • Dapat memperoleh jantan M. structor untuk ratu baru
• Dari sisi M. structor:
  • Semula hanya tersebar di wilayah pegunungan yang terbatas, tetapi dengan penyebaran jantan klon, jangkauan geografisnya dapat meluas
• Namun, karena jantan M. structor tidak kawin di dalam spesiesnya sendiri dan hanya ada dalam bentuk klon, ada risiko mutasi genetik berbahaya menumpuk seiring waktu
• Untuk saat ini, ini tampak sebagai strategi reproduksi yang berhasil dalam proses koevolusi, tetapi belum jelas apakah dapat bertahan dalam jangka panjang

Kesimpulan

• Penemuan ini membuktikan keragaman ekstrem strategi reproduksi yang dapat ditunjukkan semut
• Seperti analogi peneliti bahwa “satu spesies seolah memasukkan spesies lain ke dalam sakunya dan membawanya berkeliling Eropa”, sistem ini memang aneh, tetapi pada tahap sekarang sangat berhasil
• Penemuan ini dinilai inovatif karena mendorong pemikiran ulang terhadap konsep spesies dan teori evolusi di masa depan

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Jika saya memahaminya dengan benar, yang benar-benar menakjubkan adalah bahwa ratu semut M. ibiricus kawin dengan pejantan M. structor lalu menggunakan spermanya untuk menghasilkan semut pekerja betina hibrida yang mandul. Yang lebih mengejutkan lagi, ratu ini bahkan kadang bisa mengkloning dan melahirkan pejantan yang secara genetik identik dengan pejantan M. structor itu sendiri. Artinya, ia seperti menghapus genetiknya sendiri dan membuat pejantan baru yang hanya menyisakan gen dari pejantan yang pernah dikawininya.
  • Jika kita sungguh menganggap gen sebagai subjek utama evolusi, maka kombinasi ‘Pareto-optimal’ yang bisa dinikmati gen-gen berbeda pada akhirnya akan ditemukan lewat pencarian acak.
  • Bagian itu juga yang menurut saya sangat menakjubkan. Saya bingung bagaimana seekor ratu semut bisa sepenuhnya mengkloning pejantan dari spesies lain. Biasanya sperma pejantan seharusnya hanya memiliki setengah dari materi genetik yang dibutuhkan untuk reproduksi, tetapi penentuan jenis kelamin pada semut bekerja berbeda. Dari materi terkait, pejantan semut memiliki satu set kromosom, sedangkan betina memiliki dua set. Jadi tampaknya satu sperma pejantan semut saja sudah cukup untuk membentuk satu pejantan semut yang utuh. Dan saya memahaminya sebagai telur yang genetik betinanya dihapus, sehingga anak dikloning hanya dari gen pejantan.
  • Saya juga pernah membaca kisah ini di tempat lain, tetapi sangat membingungkan dan sulit dipahami.
  • Semut benar-benar organisme favorit alam untuk dijadikan bahan eksperimen.
  • Sebenarnya, karena semut jantan itu ‘haploid’ (hanya punya satu set kromosom), ini mungkin tidak seaneh yang dibayangkan. Meski begitu, fenomena ini tetap luar biasa menakjubkan.
• Semut dan tawon sama-sama menunjukkan keragaman dan kemampuan adaptasi yang benar-benar luar biasa. Ada spesies yang memiliki banyak ratu, ada yang memelihara kutu daun, ada yang membuat sarang sebesar kacang, dan ada juga yang membuat sarang sebesar khatulistiwa. Bahkan ada yang hidup sebagai parasit pada spesies tertentu. Ada semut yang memantulkan cahaya matahari gurun, semut yang mengapung di Sungai Amazon, ‘semut kontainer’ yang penuh rasa manis, semut mekanis dengan rahang superkuat, hingga semut yang membuat jembatan dari tubuh mereka sendiri. Ragamnya benar-benar luar biasa. Tipu daya genetiknya juga seakan tidak ada habisnya, membuat dunia biologis terasa lebih seru daripada fiksi ilmiah. Kalau tertarik pada makhluk hidup yang aneh dan menakjubkan, saya sarankan mendalami myrmecology.
  • Setahu saya, saya kira tawon berevolusi dari semut, tapi mungkin justru sebaliknya.
• Ini benar-benar fenomena yang menakjubkan. Serangga sosial (semut, lebah, dan sebagainya) sering memiliki kecenderungan aneh dalam cara penentuan jenis kelamin juga. Kurang dari 1% individu dalam koloni bisa bereproduksi, dan sebagian besar sisanya ada semata-mata untuk mendukung reproduksi 1% itu. Semut pekerja bahkan rela mengalami mutilasi, berkorban, sampai bunuh diri demi meningkatkan peluang hidup ratu meski hanya 0,1%. Pada tingkat seperti ini, lebih membantu jika seluruh koloni dipandang sebagai satu individu, karena konsep individu sebagai satuan terpisah mulai kabur.
  • Evolusi sendiri pada akhirnya cenderung bekerja bukan pada individu secara terpisah, melainkan pada tingkat subpopulasi (subspesies atau kelompok subspesies). Di dalam subpopulasi yang saling bertukar reproduksi, berbagai variasi gen menumpuk, lalu saat lingkungan berubah besar, perbedaan yang telah lama terakumulasi itu bisa menjadi titik penentu kelangsungan hidup. Contohnya seperti gajah hutan dan gajah dataran yang berevolusi secara terpisah dalam isolasi lama, lalu perubahan lingkungan menghasilkan hasil yang berbeda bagi masing-masing. Penjelasan ala pelajaran biologi SMA seperti ‘jerapah berleher panjang bertahan karena bisa makan daun lebih baik’ memang penting, tetapi evolusi nyata terjadi pada tingkat keseluruhan populasi/spesies. Selama tidak mematikan, variasi individu tidak banyak berdampak.

  • Isi komentarnya adalah bahwa ‘memandang seluruh koloni sebagai satu individu itu membantu’, tetapi bukankah kita juga bisa memandang tiap individu sebagai entitas yang memiliki tujuan bersama?

• Ungkapan bahwa biologi sedang ‘ditantang’ rasanya kurang tepat. Konsep spesies sendiri sebenarnya sangat kabur dan hanya alat yang dipakai manusia untuk mengelompokkan. Alam itu sendiri tidak memiliki batas tegas atau ‘sambungan’ semacam itu.
  • Biologi sendiri pada akhirnya juga merupakan konsep yang ditetapkan manusia. Jika melihat isi artikelnya, maksudnya kira-kira begini: ‘Konsep spesies klasik menyatakan bahwa kelompok individu dengan ciri fisik/genetik yang mirip harus bisa saling berkembang biak secara alami, tetapi di sini diperlukan dua spesies yang berbeda, sehingga konsep spesies perlu dipikirkan ulang.’ Artikel itu tidak berbicara soal ‘sambungan alam’ atau semacamnya.
• Di sisi lain, ini memang terdengar sulit dipercaya, tetapi jika mengingat beragam mekanisme biologis yang aneh, mungkin tidak segila itu juga. Misalnya dengan membuat sel telur, menghilangkan inti sel telurnya, lalu memasukkan inti sperma yang disimpan (satu atau dua) untuk memulai pertumbuhan klonal. Mekanisme pastinya masih diteliti. Sebagai perbandingan, ada jamur pembuat semut zombi (Ophiocordyceps unilateralis), parasitisme sarang yang menyamar sebagai telur burung lain (Brood parasitism), dan lain-lain. Dibandingkan kasus-kasus itu, yang ini malah terasa tidak segila itu.
• Diskusi sebelumnya: komentar Hacker News terkait
• Ini mengingatkan saya pada salamander Ambystoma yang terkenal. Mereka semuanya betina, dan berkembang biak dengan ‘mencuri’ sperma dari pejantan beberapa spesies berbeda, sampai 3 atau 4 spesies. Biasanya gen pejantan dibuang, tetapi kadang diserap juga sehingga terbentuk embrio dengan set kromosom dari beberapa spesies. Jadi keturunannya bisa mengandung gen dari hingga 4 spesies. Mekanismenya benar-benar menakjubkan.
• Yang membuat temuan ini sangat menarik adalah bahwa di dunia semut, cukup umum ada spesies yang tidak lagi mampu menghasilkan pekerjanya sendiri dan harus meminjam sperma dari spesies lain. Namun dalam kasus seperti itu, karena mereka harus berkembang biak dengan spesies lain, mereka hanya bisa menyebar di wilayah tempat spesies itu hidup. Jika mereka bisa terus membawa pejantan spesies itu bersama mereka untuk bereproduksi, mereka bisa menyebar lebih jauh. Dan spesies ini memang melakukan hal itu. Ketika ratu menerima sperma dari spesies yang ‘didomestikasi’, ia menghapus genetik ‘inang’ (ratu) dari telur sehingga lahirlah semut yang sepenuhnya berbeda. Meski begitu, DNA mitokondria tetap selalu diwariskan dari induk. Pejantan ‘ternak’ dan pejantan ‘tipe liar’ tampak sedikit berbeda, tetapi belum jelas apakah itu karena mitokondria atau bukan. Seseorang bahkan menyebut kasus ini sebagai ‘organel dari superorganisme’. Seperti sel prokariotik yang menelan bakteri lalu menjadi sel eukariotik, semut ini juga merangkul spesies lain dan menjadi semacam hibrida. Dunia ini benar-benar menakjubkan jika memikirkan masih berapa banyak cara reproduksi dan strategi bertahan hidup lain yang mungkin ada.
• Sangat menakjubkan bahwa ratu bisa bertelur menjadi tiga tipe: betina hibrida, pejantan Ibiricus, dan pejantan structor. Saya penasaran apakah sudah dilakukan analisis kariotipe, dan apakah benar genetik ratu dihapus dari telur, atau justru genetik structor yang masuk membuat genetik ratu dibungkam saja—itu pun sudah cukup menarik. Mungkin ini semacam fenomena ‘imprinting’ yang kompleks.
  • Rasanya seperti Zerg Queen versi dunia nyata.
• Dunia serangga memang benar-benar menakjubkan. Cara makhluk ini hidup berdampingan dengan alam juga sangat unik. Tanpa serangga, alam mungkin tidak akan ada.