Nationalgeographic.co.id—Menurut temuan para peneliti dunia hewan dari University of Bristol, otak kupu-kupu Heliconius tumbuh saat mereka mengadopsi perilaku baru dalam mencari makan.
Suatu wilayah di otak mereka, yang dikenal sebagai tubuh jamur karena bentuknya, berukuran dua sampai empat kali lebih besar daripada kerabat dekat mereka.
Temuan ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Communications pada 7 Juli 2023 dengan judul “Rapid expansion and visual specialisation of learning and memory centres in the brains of Heliconiini butterflies.”
Temuan ini menunjukkan bahwa struktur dan fungsi sistem saraf terkait erat dengan relung ekologis dan perilaku organisme.
"Heliconius adalah satu-satunya kupu-kupu yang diketahui mengumpulkan dan mencerna serbuk sari yang memberi mereka sumber protein dewasa, ketika kebanyakan kupu-kupu lain secara eksklusif mendapatkan protein sebagai ulat,” jelas Dr Stephen Montgomery dari Bristol's School of Biological Sciences.
Pergeseran pola makan ini memungkinkan Heliconius untuk hidup lebih lama, tetapi mereka tampaknya hanya mengumpulkan serbuk sari dari spesies tanaman tertentu yang terjadi pada kepadatan rendah.
"Mempelajari lokasi tumbuhan ini merupakan perilaku kritis bagi mereka, tetapi untuk melakukannya mereka mungkin harus berinvestasi lebih banyak dalam struktur saraf dan sel yang mendukung memori spasial," tutur Montgomery.
Tim fokus pada hubungan antara ekspansi tubuh jamur, spesialisasi sensorik, dan inovasi evolusioner dari pemberian serbuk sari.
Studi tersebut melibatkan sintesis unik dari data komparatif pada struktur otak skala besar, komposisi seluler dan konektivitas di otak, serta studi tentang perilaku lintas spesies.
Mereka membangun model 3D otak pada 30 spesies pemakan serbuk sari Heliconius, dan 11 spesies dari genera yang berkerabat dekat. Mereka dikumpulkan dari seluruh Amerika Tengah dan Selatan.
Volume area otak yang berbeda diukur dan dipetakan melalui pohon filogenetik untuk memperkirakan di mana terjadi perubahan evolusioner besar dalam komposisi otak.
Mereka kemudian menyelidiki perubahan dalam sirkuit saraf dengan mengukur jumlah neuron dalam tubuh jamur dan kepadatan koneksinya. Selain itu mereka juga menyelisik spesialisasi sensorik dengan melacak masukan saraf dari area otak yang memproses informasi visual dan penciuman sebelum mengirimkannya ke otak pusat.
Akhirnya, bekerja sama dengan Institut Penelitian Tropis Smithsonian di Panama, mereka melakukan eksperimen perilaku pada spesies kunci untuk menilai apakah ekspansi tubuh jamur yang diamati berkorelasi dengan peningkatan pembelajaran visual dan memori.
Salah satu hasil yang mencolok adalah rentang variasi yang luar biasa dalam ukuran tubuh jamur yang diamati di antara spesies yang berkerabat dekat ini dalam kerangka waktu evolusi yang relatif singkat. Di seluruh dataset, ukuran tubuh jamur bervariasi 25 kali lipat.
Hal ini memberikan contoh yang meyakinkan tentang bagaimana struktur otak tertentu dapat bervariasi secara independen selama waktu evolusi. Ilmuwan mengenalnya sebagai evolusi mosaik ketika berada di bawah batasan selektif yang kuat untuk adaptasi perilaku.
"Kami mengidentifikasi bahwa perubahan ukuran tubuh jamur disebabkan oleh peningkatan jumlah 'sel Kenyon', neuron yang membentuk sebagian besar tubuh jamur dan yang interaksinya dianggap sebagai dasar penyimpanan memori. Juga sebagai peningkatan input dari sistem visual,” terang Dr Montgomery.
"Ekspansi dan spesialisasi visual dari tubuh jamur ini disertai dengan peningkatan pembelajaran visual dan kemampuan memori. Melalui sintesis tipe data ini, kami memberikan contoh yang jelas tentang perilaku mencari makan baru yang bertepatan dengan adaptasi di otak dan pergeseran kognitif terkait," tuturnya.
"Studi ini mengungkapkan bagaimana struktur otak kupu-kupu Heliconius, khususnya tubuh jamur, telah mengalami perubahan luar biasa yang terkait erat dengan perilaku mencari makan khusus mereka,” kata rekan penulis utama, Dr Antoine Couto dari Bristol.
Memahami hubungan antara anatomi otak, pemrosesan sensorik, dan perilaku mencari makan pada kupu-kupu Heliconius juga dapat memberikan wawasan penting lainnya.
Utamanya, tentang evolusi mekanisme pembelajaran dan memori yang tidak hanya pada serangga, tetapi hewan lain sebagai fungsi dan sirkuit tubuh jamur memiliki beberapa kesamaan dengan otak vertebrata.
Oleh karena itu kupu-kupu ini memberikan sistem yang sangat baik untuk mengeksplorasi dasar saraf pembelajaran dan memori dengan relevansi luas.