Dunia Hewan: Bagaimana Buaya Bisa Bertahan Berjam-jam Tanpa Udara?

Wawan Setiawan - Senin, 16 Januari 2023 | 07:00 WIB

NaluPhoto/Getty Images

Seekor buaya Amerika di bawah air. Di dunia hewan, reptil ini telah diketahui dapat menahan nafas terutama saat airnya dingin.

Nationalgeographic.co.id—Di dunia hewan, ia dapat melakukan pogo-stick dengan kecepatan lebih dari 80 kilometer per jam, melompat setinggi 9 meter dalam satu kali lompatan. Tapi atletis medali platinum itu jatuh di pinggir jalan di tepi sungai sub-Sahara, sumber hidup dan mati bagi impala gelisah yang menenangkan diri untuk minum dalam suhu 100 derajat.

Buaya Nil berdiam diri di sungai berlumpur yang sama selama satu jam terakhir. Ketika predator puncak yang tak terlihat itu menyerang dari air untuk merebut impala, giginya yang terkenal menempel di bagian belakang, rahangnya mengatup dengan kekuatan lebih dari 2.000 kg. Namun air itu sendiri sebenarnya yang membunuh, sedangkan reptil yang bernapas dalam itu hanya menyeret mangsanya ke ujung yang dalam untuk tenggelam.

Keberhasilan penyergapan buaya terletak pada tangki scuba nanoskopi (hemoglobin) yang melalui aliran darahnya, membongkar oksigen dari paru-paru ke jaringan pada klip yang lambat namun stabil yang memungkinkannya bertahan berjam-jam tanpa udara. Hyper-efisiensi dari hemoglobin khusus itu telah membuat beberapa ahli biologi bertanya-tanya mengapa. Dari semua vertebrata berahang di seluruh dunia, buaya adalah kelompok tunggal untuk mencapai solusi optimal seperti itu untuk memanfaatkan napasnya.

Untuk menjawab pertanyaan itu, peneliti dari Universitas Nebraska-Lincoln, Jay Storz, melakukan eksperimen. Ia bersama rekannya merekonstruksi secara statistik membangkitkan kembali hemoglobin dari sebuah archosaurus. Ini adalah leluhur dari semua buaya dan burung yang berusia 240 juta tahun.

Shutterstock/Current Biology/Scott Schrage|University Communication and Marketing

Seekor buaya Nil menelan Impala, hadiah untuknya karena sabar menunggu lama di bawah permukaan air. Dengan membangkitkan kembali hemoglobin leluhur buaya kuno, tim peneliti dunia hewan yang dipimpin Husker telah membantu menjelaskan mengapa buaya bisa melakukan hal itu.

Dari penelitian tersebut, mereka memperoleh wawasan baru tentang alasannya. Daripada hanya membutuhkan beberapa mutasi utama, seperti yang disarankan penelitian sebelumnya, sifat unik hemoglobin buaya ternyata berasal dari 21 mutasi yang saling berhubungan yang mengotori komponen rumit sel darah merah.

"Jika itu trik yang mudah - jika itu mudah dilakukan, hanya membuat beberapa perubahan - semua orang akan melakukannya," kata Storz, seorang penulis senior penelitian dan Profesor Ilmu Biologi Willa Cather di Nebraska.

Semua hemoglobin berikatan dengan oksigen di paru-paru sebelum berenang di aliran darah dan akhirnya melepaskan oksigen itu ke jaringan yang bergantung padanya. Pada sebagian besar vertebrata, afinitas hemoglobin untuk menangkap dan menahan oksigen sebagian besar ditentukan oleh molekul yang dikenal sebagai fosfat organik. Dengan melampirkan diri pada hemoglobin, dapat membujuknya untuk melepaskan kargo yang berharga itu.

Current Biology/Jay Storz et.al.

Sebuah pohon evolusioner yang menampilkan leluhur bersama terakhir dari semua buaya dan burung (Ancarchosaur), yang mana bercabang ke leluhur terakhir dari burung-burung modern (Ancneornithes) dan buaya (AncCroc).

Tetapi pada buaya, dan kerabat mereka, peran fosfat organik digantikan oleh molekul, bikarbonat, yang dihasilkan dari pemecahan karbon dioksida. Karena jaringan pekerja keras menghasilkan banyak karbon dioksida, mereka juga secara tidak langsung menghasilkan banyak bikarbonat. Pada gilirannya mendorong hemoglobin untuk mengeluarkan oksigennya ke jaringan yang paling membutuhkannya.

"Ini adalah sistem yang sangat efisien, menyediakan semacam mekanisme pelepasan lambat yang memungkinkan buaya untuk mengeksploitasi toko oksigen onboard mereka secara efisien," kata Storz. "Itu bagian dari alasan mereka bisa tinggal di bawah air begitu lama."

Storz dan rekan-rekannya menemukan bahwa perubahan yang berevolusi dalam respons hemoglobin terhadap bikarbonat dan fosfat didorong oleh berbagai mutasi, sehingga perolehan satu mekanisme tidak tergantung pada hilangnya yang lain.

"Yang penting adalah memahami efek mutasi pada latar belakang genetik di mana mereka benar-benar berevolusi, yang berarti membuat perbandingan vertikal antara protein leluhur dan keturunan, daripada perbandingan horizontal antara protein spesies kontemporer," kata Storz. "Dengan menggunakan pendekatan itu, kamu bisa mencari tahu apa yang sebenarnya terjadi."

Untuk lebih baik atau lebih buruk, kata Storz, penelitian ini juga membantu menjelaskan kesulitan merekayasa hemoglobin manusia yang dapat meniru dan mendekati kinerja buaya. Yang pada intinya, kita tidak bisa memperkenalkan mutasi begitu saja kepada hemoglobin manusia agar bisa meniru buaya untuk dapat bertahan lama dalam air.

“Bukan itu masalahnya,” kata Storz. "Ada banyak masalah yang tidak bisa didapatkan dari sana-sini di pohon kehidupan."

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal Current Biology pada 21 Desember 2022 dengan melampirkan judul “Evolution and molecular basis of a novel allosteric property of crocodilian hemoglobin.”