Apakah kamu sudah membaca Fakta Katak Keren dan Mengapa Katak Penting ? Bahkan sebelum saya mengetahui bahwa amfibi juga bisa bersinar dalam kegelapan, katak sudah menjadi bintang yang bersinar di dunia saya! Di sini, saya ingin berbagi dengan Anda betapa luasnya biofluoresensi ditemukan pada amfibi, tepatnya apa artinya, dan bagaimana kemampuan itu dapat bermanfaat bagi hewan-hewan itu, juga 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, di Minnesota, yang bertanya pada diri sendiri apakah amfibi biasanya bersinar di bawah jenis cahaya tertentu. Yang pertama adalah Dr. Jennfier Lamb, seorang herpetologis yang mempelajari perilaku, riwayat hidup, dan aspek biologis lainnya dari amfibi dan reptil. Yang kedua adalah Dr. Matthew P. Davis, yang mempelajari ikan laut dalam, dan bagaimana sifat-sifat mereka berevolusi, seperti bioluminesensi, untuk membantu mereka hidup dalam kegelapan. Pada saat penemuan mereka, biofluoresensi telah diamati pada hewan lain, umumnya air, tetapi sedikit eksplorasi pada topik yang telah dilakukan pada amfibi. Jadi, ketika mereka memutuskan untuk menyelidiki kesamaan biofluoresensi dalam kelompok itu , mereka terkejut mengetahui seberapa luas penyebarannya! Pada awalnya, mereka berfokus pada salamander dewasa, tetapi saat mereka dengan bersemangat memeriksa kelompok lain dan tahap kehidupan amfibi, mereka menemukan bahwa semuanya berfluoresensi!
Untuk lebih jelasnya, ini tidak berarti bahwa Anda akan dapat menyaksikan katak bersinar lembut di bawah sinar bulan saat Anda berjalan melewati kolam pembiakan mereka pada suatu malam, karena Anda memerlukan pencahayaan dan peralatan khusus untuk mengamati fenomena tersebut. Beruntung bagi pecinta katak dan amfibi di mana-mana, Lamb dan Davis tidak hanya memiliki peralatan yang tepat untuk mendeteksi biofluoresensi, tetapi mereka juga memiliki ide dan pengetahuan untuk mencarinya!
Berbagai pola biofluoresensi diamati pada salamander. Gambar oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis, di Salamander dan amfibi lainnya bersinar dengan biofluoresensi .
Biofluoresensi adalah radiasi 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 lagi, ketika simbion bakteri melakukannya untuk mereka. Ikan pemancing, ubur-ubur, kunang-kunang, dan beberapa jamur mungkin adalah beberapa makhluk yang pernah Anda dengar dapat melakukannya.
Biofluoresensi terjadi ketika organisme hidup menyerap gelombang cahaya berenergi tinggi , misalnya dalam kisaran biru atau ultraviolet, dan kemudian memancarkannya kembali pada panjang gelombang yang lebih rendah , biasanya dalam kisaran merah, jingga, atau hijau. Untuk memvisualisasikan perbedaannya dengan lebih baik, bayangkan cahaya yang dipancarkan oleh tongkat pendar saat Anda memecahkannya untuk memicu reaksi kimia di dalamnya (pendaran), dibandingkan dengan pendar biru-ungu terang yang terpancar dari kaus putih Anda saat Anda menari dengan gembira di bawah sinar ultraviolet (fluoresensi).
Untuk mengungkap kemampuan biofluorescent amfibi, Lamb dan Davis menyinari hewan dengan lampu senter biru dan ultraviolet, sambil menggunakan filter khusus untuk memblokir semua kecuali cahaya neon yang dipancarkan hewan tersebut. Khususnya di bawah cahaya biru, semua amfibi yang mereka amati memancarkan berbagai pola cahaya hijau hingga kuning dengan intensitas berbeda. Dalam banyak kasus, cahaya fluoresen berasal dari bintik-bintik terang dan tebal serta garis-garis yang sudah terlihat oleh kita di bawah cahaya spektrum penuh; dalam kasus lain, perutnya bersinar terang sementara punggungnya tetap gelap; dan masih dalam kasus lain, terutama daerah kloaka yang berkobar, seolah-olah untuk menarik perhatian seksual calon pasangan mana pun. Bahkan spesies yang tampak kusam di bawah cahaya spektrum penuh memancarkan semacam kilau neon. Secara keseluruhan, jaringan atau zat yang memunculkan 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, memicu kebutuhan untuk penelitian lebih lanjut. Terlepas dari itu, kehadiran biofluoresensi dalam beragam hewan yang mereka periksa menunjukkan bahwa sifat tersebut berevolusi sejak awal dalam nenek moyang amfibi modern.
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 biofluorescent yang mereka amati pada amfibi mungkin memainkan peran kunci dalam komunikasi dan pensinyalan antar spesies atau dalam populasi. Untuk memverifikasi ini, perlu ditentukan apakah mata amfibi telah mengembangkan kepekaan struktural terhadap biofluoresensinya sendiri atau tidak, dan apakah amfibi pernah terpapar pada jenis cahaya sekitar yang kondusif untuk fenomena ini dalam lingkungan alaminya. Peran lain yang dapat dimainkan oleh biofluoresensi dalam kehidupan sehari-hari amfibi adalah aposematisme (pewarnaan peringatan untuk menangkal predator potensial), mimikri, atau bahkan kamuflase.
Kloaka Marbled Salamander (Ambystoma opacum) mungkin bersinar terang untuk menarik perhatian calon pasangan. Foto oleh Jennifer Y. Lamb dan Matthew P. Davis, dari Gambar 1 di 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 biofluorescent mereka "menyinari betapa banyak lagi yang masih harus kita pelajari tentang vertebrata yang menakjubkan ini".
Sudah, para peneliti menyadari bahwa katak menghasilkan lusinan sekresi kulit yang memiliki sifat antibiotik, analgesik , dan sifat lain yang sangat menarik bagi farmasi, dan mungkin ratusan atau ribuan zat ini sedang 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.
Sekarang, protein biofluorescent dan sekresi lain atau jaringan amfibi mungkin memiliki potensi untuk membuat sejarah medis baru. Pada tahun 2008, Hadiah Nobel Perdamaian untuk Kimia dianugerahkan kepada tiga peneliti yang menemukan dan mengembangkan zat yang dikenal sebagai Green Fluorescent Protein (GFP) , yang awalnya diisolasi dari ubur-ubur, dan sekarang banyak digunakan sebagai penanda fluoresen selama penelitian di fungsi seluler dan sistemik organisme hidup.
Mungkinkah katak menghasilkan atau memiliki zat biofluorescent yang dapat memajukan teknik penelitian medis tersebut lebih lanjut? Pencarian zat biofluorescent yang berbeda dalam organisme akuatik yang mungkin melakukan ini sudah dilakukan (tonton film dokumenter khusus NOVA/National Geographic Creatures of Light ). Hanya waktu yang akan memberitahu. Namun demikian menarik untuk mempertimbangkan bahwa jika cahaya eksitasi terbukti berguna dalam mendeteksi spesies amfibi kecil yang tersembunyi di lingkungan mereka, biofluoresensi dapat menjadi cara yang murah bagi ahli biologi untuk mensurvei dan memantau keanekaragaman hayati hewan-hewan ini, dan dengan demikian menjadi alat penting untuk penelitian kritis. membutuhkan proyek konservasi amfibi di seluruh dunia.
Sinar UV digunakan untuk melakukan studi berbasis lapangan terhadap katak pohon tropis, termasuk katak pohon Amerika Selatan ( Boana punctata ). Kredit foto: Jorge Enrique García Melo, di Thompson, ME, Saporito, RA, Ruiz-Valderrama, DH, Medina Rangel, GF, Donnelly, MA (2019). Survei berbasis lapangan tentang fluoresensi pada katak pohon tropis menggunakan senter LED UV-B. Catatan Herpetologi. 12. 987-990