Banyak kupu-kupu mengembangkan pola sayap yang mampu meniru spesies lain untuk melindungi diri dari predator. Salah satunya spesies kupu-kupuk ekor burung (Papilio alphenor).
Menumbuhkan bagian tubuh yang kompleks seperti sayap perlu melibatkan banyak gen. Tetapi untuk menghasilkan sayap dan warna yang mirip dengan spesies lain, dikendalikan oleh variasi di satu lokasi genetik.
Para ilmuwan di Universitas Chicago Amerika Serikat (AS) mencoba untuk membedahnya. Dengan menggunakan teknik pengurutan genom modern dan alat eksperimental seperti CRISPR, mereka menemukan rahasia.
Rahasia yang dimaksud adalah suatu gen super atau super gen di tubuh kupu-kupu ekor burung yang mampu meniru pola sayap spesies lain meski berkerabat jauh. Super gen itu disebut dengan doublesex.
Tentang Super Gen Doublesex
Super gen biasanya merupakan sekelompok gen yang saling berdekatan pada kromosom. Mereka biasanya diwariskan bersama karena berfungsi dalam mengendalikan sifat-sifat kompleks.
Sifat-sifat kompleks yang dimaksud, seperti pola warna dan perilaku kawin. Super gen seringkali terdiri dari puluhan atau ratusan gen individual yang saling terkait.
Namun, ada hal unik yang ditemukan peneliti UChicago pada kupu-kupu ekor burung. Hewan itu ternyata memiliki super gen berkelamin ganda yang hanya terdiri dari satu gen.
Ilmuwan peneliti dari Departemen Ekologi dan Evolusi UChicago yang juga penulis studi utama ini, Nicholas VanKuren menjabarkan bila kupu-kupu jantan dan betina pada dasarnya dapat memiliki pola warna yang sangat berbeda meski memiliki genom yang hampir sama.
"Tetapi entah bagaimana satu bagian DNA mengkodekan fenotipe yang berbeda. Yang hebat dari penelitian ini adalah kami tidak hanya mengidentifikasi perbedaan antara kedua variasi gen tersebut tapi juga pengaruhnya," tutur VanKuren dikutip dari laman resmi UChicago.
Berbeda dengan jantan, hanya kupu-kupu ekor burung betina yang mampu merubah pola sayapnya. Mereka bisa menambahkan bintik-bintik oranye pada susunan bercak putih untuk meniru spesies lain.
Sedangkan spesies jantan memiliki bercak putih standar pada latar belakang hitam. Profesor Ekologi dan Evolusi Marcus Kronforst menyebut fenomena ini adalah contoh klasik super gen.
"Itulah mengapa kami tertarik mempelajari hal ini agar dapat mengetahui faktor molekuler yang berperan dalam pembentukan super gen," ungkapnya.
Kronforst menyatakan bila melihat sejarahnya, proses kupu-kupu ekor burung dalam berevolusi cukup rumit. Kendati demikian, di zaman serba canggih ini, ada alat untuk membedahnya.
Ia, VanKuren, dan tim melakukan serangkaian percobaan untuk memanipulasi aktivitas doublesex pada kupu-kupu. Mereka juga mempelajari rangkaian peristiwa genetik yang menyebabkan perubahan pola pada sayap hewan itu.
Hasilnya mengejutkan, para ilmuwan menemukan hanya ada sedikit perbedaan dalam struktur protein dari dua versi atau alel gen (gen yang terletak dalam suatu tempat dan mengakibatkan sifat yang sama/salinan gen) yang berbeda. Tim juga menemukan ada elemen cis-regulatori atau potongan DNA non-coding yang mampu mengubah cara gen diekspresikan.
Alel baru menghasilkan enam elemen pengatur cis-regulatori yang fungsinya bergantung pada protein doublesex. Elemen-elemen ini bekerja sama untuk mengaktifkan gen dengan cara yang berbeda.
Ketika aktif, kupu-kupu dapat menghasilkan pola sayap yang baru. Penemuan ini dinilai menjadi bukti bila gen tersebut dapat mengatur dirinya sendiri hingga terjadi perubahan yang mengejutkan dalam sejarah evolusinya.
Para peneliti juga melihat bahawa alel baru ini mampu mengendalikan pola warna dengan mengatur beberapa gen hilir lainnya. Proses ini diketahui dapat membantu pengembangan tubuh dan pola sayap pada kupu-kupu lainnya.
"Hasil ini cukup menarik, karena untuk pertama kalinya, kami tahu di bagian genom mana sakelar genetik yang mengaktifkan pola warna ini harus di cari," jelas VanKuren.
"Dan yang menarik, bukan hanya satu spesies ini, Papilio alphenor, yang memiliki polimorfisme terbatas pada betina. Ada beberapa spesies lain yang berkerabat dekat yang memiliki sakelar mimikri yang sama dan mereka juga dikendalikan oleh gen yang sama," sambungnya.
Langkah Baru untuk Pelajari Keanekaragaman Hayati
Kronforst mengatakan temuan ini memungkinkan para peneliti untuk terus ingin tahu tentang super gen dapat memiliki kemampuan untuk menciptakan berbagai macam bentuk dari genom yang sama.
Keragaman yang ada di kupu-kupu memberikan pengetahuan baru bagi peneliti untuk mempelajari asal-usul variasi genetik dan bagaimana keanekaragaman hayati berevolusi.
"Kupu-kupu adalah sistem yang fantastis untuk mempelajari hal ini, karena mereka sangat beragam. Ada begitu banyak spesies dan terlebih lagi dalam satu spesies terdapat begitu banyak pola warna," urainya.
Studi ini diterbitkan dalam jurnal PNAS berjudul "Functional genetic elements of a butterfly mimicry supergene" yang terbit pada 8 Oktober 2025.
Simak Video "Video: Raja Ampat Ditetapkan Jadi Cagar Biosfer oleh UNESCO"
(det/nwk)