Apakah Anda sudah membaca Fakta Menarik tentang Katak dan Mengapa Katak Penting ? Bahkan sebelum saya mengetahui bahwa amfibi juga dapat bersinar dalam gelap, katak sudah menjadi bintang bersinar di dunia saya! Di sini, saya ingin berbagi dengan Anda bagaimana biofluoresensi ditemukan secara luas pada amfibi, apa artinya, dan bagaimana kemampuan itu dapat bermanfaat bagi hewan-hewan tersebut, serta bagi kita.
Pada gambar di atas, Katak Bertanduk Cranwell ( Ceratophrys cranwelli ) bersinar hijau di bawah cahaya eksitasi. Foto oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis, dari Salamander dan amfibi lainnya bersinar dengan biofluoresensi .
Bagaimana biofluoresensi ditemukan pada amfibi
Dahulu kala (atau lebih tepatnya pada tahun 2020), ada dua peneliti yang berbasis di St. Cloud State University, Minnesota, yang bertanya-tanya apakah amfibi umumnya bercahaya di bawah jenis cahaya tertentu. Yang pertama adalah Dr. Jennifer Lamb, seorang herpetolog yang mempelajari perilaku, sejarah kehidupan, dan aspek biologis lain dari amfibi dan reptil. Yang kedua adalah Dr. Matthew P. Davis, yang mempelajari ikan laut dalam, dan bagaimana mereka mengembangkan sifat-sifat, seperti bioluminesensi, untuk membantu mereka hidup dalam kegelapan. Pada saat penemuan mereka, biofluoresensi telah diamati pada hewan lain, umumnya hewan air, tetapi sedikit eksplorasi tentang topik ini telah dilakukan pada amfibi. Jadi, ketika mereka memutuskan untuk menyelidiki kesamaan biofluoresensi pada kelompok tersebut , mereka terkejut menemukan betapa luasnya fenomena itu! Awalnya, mereka fokus pada salamander dewasa, tetapi ketika mereka dengan antusias memeriksa kelompok dan tahapan kehidupan amfibi lainnya, mereka menemukan bahwa semuanya memiliki biofluoresensi!
Agar lebih jelas, ini bukan berarti Anda bisa menyaksikan katak-katak bersinar lembut di bawah sinar bulan saat berjalan melewati kolam perkembangbiakan mereka di larut malam, karena Anda membutuhkan pencahayaan dan peralatan khusus untuk mengamati fenomena tersebut. Beruntung bagi para pecinta katak dan amfibi di mana pun, Lamb dan Davis tidak hanya memiliki peralatan yang tepat untuk mendeteksi biofluoresensi, tetapi mereka juga memiliki ide dan pengetahuan untuk mencarinya!
Berbagai pola biofluoresensi yang diamati pada salamander. Gambar oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis, dalam Salamander dan amfibi lainnya bersinar dengan biofluoresensi..
Biofluoresensi adalah pemancaran ulang cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.
Biofluoresensi tidak sama dengan bioluminesensi, yaitu ketika organisme hidup benar-benar menghasilkan dan memancarkan cahaya sendiri, baik melalui semacam reaksi kimia internal, atau lebih jarang, ketika simbion bakteri melakukannya untuk mereka. Ikan angler, ubur-ubur, kunang-kunang, dan beberapa jamur mungkin adalah beberapa makhluk yang pernah Anda dengar dapat melakukan hal ini.
Biofluoresensi terjadi ketika organisme hidup menyerap gelombang cahaya berenergi tinggi , misalnya dalam rentang biru atau ultraviolet, dan kemudian memancarkannya kembali pada panjang gelombang yang lebih rendah , biasanya dalam rentang merah, oranye, atau hijau. Untuk lebih mudah memvisualisasikan perbedaannya, bayangkan cahaya yang dipancarkan oleh stik bercahaya ketika Anda mematahkannya untuk memicu reaksi kimia di dalamnya (luminesensi), dibandingkan dengan cahaya biru-ungu terang yang terpancar dari kaos putih Anda saat Anda menari dengan gembira di bawah cahaya ultraviolet (fluoresensi).
Untuk mengungkap kemampuan biofluoresensi amfibi, Lamb dan Davis menyinari hewan-hewan tersebut dengan senter pemancar cahaya biru dan ultraviolet, sambil menggunakan filter khusus untuk menghalangi semua cahaya kecuali cahaya fluoresen yang dipancarkan hewan-hewan tersebut. Terutama di bawah cahaya biru, semua amfibi yang mereka teliti memancarkan berbagai pola cahaya hijau hingga kuning dengan intensitas yang berbeda. Dalam banyak kasus, cahaya fluoresen berasal dari bintik dan garis terang dan mencolok yang sudah terlihat oleh kita di bawah cahaya spektrum penuh; dalam kasus lain, perut bersinar terang sementara punggung tetap gelap; dan dalam kasus lain lagi, terutama daerah kloaka yang bersinar terang, seolah-olah untuk menarik perhatian seksual dari calon pasangan. Bahkan spesies yang tampak kusam di bawah cahaya spektrum penuh pun memancarkan semacam cahaya fluoresen. Secara keseluruhan, jaringan atau zat yang menimbulkan cahaya di bawah cahaya eksitasi bervariasi dari kulit, tulang, sekresi kulit seperti lendir, hingga urin.
Dengan demikian, mekanisme struktural atau kimia yang menyebabkan fenomena tersebut masih belum diketahui, sehingga memunculkan kebutuhan akan penelitian lebih lanjut. Terlepas dari itu, keberadaan biofluoresensi pada berbagai macam hewan yang mereka teliti menunjukkan bahwa sifat tersebut berevolusi sejak dini dalam garis keturunan amfibi modern.
pada salamander harimau timur ( Ambystoma tigrinum ) memancarkan cahaya hijau di bawah cahaya biru. Foto oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis dari Salamander dan amfibi lainnya bersinar dengan biofluoresensi .
Mengapa biofluoresensi mungkin penting bagi amfibi?
Lamb dan Davis berhipotesis bahwa sifat biofluoresensi yang mereka amati pada amfibi mungkin memainkan peran kunci dalam komunikasi dan pemberian sinyal antar spesies atau di dalam populasi. Untuk memverifikasi hal ini, perlu ditentukan apakah mata amfibi telah mengembangkan sensitivitas struktural terhadap biofluoresensi mereka sendiri, dan apakah amfibi pernah terpapar jenis cahaya sekitar yang kondusif untuk fenomena ini di lingkungan alami mereka. Peran lain yang dapat dimainkan biofluoresensi dalam kehidupan sehari-hari amfibi adalah aposematisme (pewarnaan peringatan untuk menangkal predator potensial), mimikri, atau bahkan kamuflase.
Kloaka salamander marmer (Ambystoma opacum) mungkin bersinar terang untuk menarik perhatian calon pasangan. Foto oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis, dari Gambar 1 dalam Salamander dan amfibi lainnya bersinar dengan biofluoresensi .
Mengapa biofluoresensi amfibi mungkin penting bagi manusia?
Jadi, katak dan amfibi lainnya menjadi jauh lebih keren di mata saya! Seperti yang ditunjukkan oleh Lamb dan Davis, kemampuan biofluoresensi mereka "memberikan pencerahan baru tentang betapa banyak hal yang masih harus kita pelajari tentang vertebrata yang menakjubkan ini".
Para peneliti telah mengetahui bahwa katak menghasilkan puluhan sekresi kulit yang memiliki sifat antibiotik, analgesik , dan sifat-sifat lain yang sangat menarik dari segi farmasi, dan mungkin ratusan atau ribuan zat lainnya masih menunggu untuk ditemukan. Baru-baru ini, busa sarang katak telah diusulkan sebagai agen alami, stabil, dan biokompatibel yang dapat berfungsi dengan baik sebagai sistem penghantaran obat topikal ringan untuk manusia.
Kini, protein biofluoresen dan sekresi atau jaringan lain dari amfibi berpotensi menciptakan sejarah medis baru. Pada tahun 2008, Hadiah Nobel Perdamaian untuk Kimia diberikan kepada tiga peneliti yang menemukan dan mengembangkan zat yang dikenal sebagai Protein Fluoresen Hijau (GFP) , yang awalnya diisolasi dari ubur-ubur, dan sekarang banyak digunakan sebagai penanda fluoresen selama penelitian tentang fungsi seluler dan sistemik organisme hidup.
Mungkinkah katak menghasilkan atau memiliki zat biofluoresen yang dapat lebih memajukan teknik penelitian medis tersebut? Pencarian berbagai zat biofluoresen pada organisme akuatik yang mungkin dapat melakukan hal ini sudah dimulai (tonton film dokumenter khusus NOVA/National Geographic berjudul Creatures of Light ). Hanya waktu yang akan menjawabnya. Namun demikian, sangat menarik untuk mempertimbangkan bahwa jika cahaya eksitasi terbukti bermanfaat dalam mendeteksi spesies amfibi kecil dan tertutup di lingkungannya, biofluoresensi dapat menjadi cara yang murah bagi para ahli biologi untuk mensurvei dan memantau keanekaragaman hayati hewan-hewan ini, dan dengan demikian menjadi alat penting untuk proyek konservasi amfibi yang sangat dibutuhkan di seluruh dunia.
Sinar UV digunakan untuk melakukan studi lapangan terhadap katak pohon tropis, termasuk katak pohon Amerika Selatan ini ( Boana punctata ). Kredit foto: Jorge Enrique García Melo, dalam Thompson, ME, Saporito, RA, Ruiz-Valderrama, DH, Medina Rangel, GF, Donnelly, MA (2019). Survei lapangan fluoresensi pada katak pohon tropis menggunakan senter LED UV-B. Catatan Herpetologi. 12. 987-990