Saat ulat menetas dari telurnya, ia menghabiskan beberapa minggu pertama hidupnya untuk makan sebanyak yang ia bisa secara fisik. Kemudian, ia menggantung dirinya sendiri secara terbalik pada daun atau batang dan melepaskan kulit luarnya untuk memperlihatkan kepompongnya. Di dalam, tubuh ulat terurai, dan sel-sel khusus yang disebut cakram imajinal mulai membentuk kerangka kupu-kupu yang akan muncul. Dalam beberapa minggu, ia akan siap kawin dan memulai prosesnya dari awal lagi.
Proses dari metamorfosis sangat aneh, hampir seperti fiksi ilmiah. Jadi, bagaimana siklus hidup aneh ini bisa berkembang?
Namun menurut James Trumanseorang ahli biologi dan profesor emeritus di Universitas Washington, ada sesuatu yang berubah 400 juta tahun yang lalu. Kecil genetik mutasi menyebabkan fase serangga dewasa dan remaja terlihat berbeda – sebuah fenomena yang disebut metamorfosis tidak sempurna. Daripada menetas sebagai versi kecil dari diri dewasanya, serangga yang mengalami metamorfosis tidak sempurna – disebut serangga hemimetabola – memulai hidup mereka dalam apa yang disebut fase nimfa.
Nimfa secara kasar masih menyerupai kerabat dewasanya, tetapi mereka juga memiliki bantalan kecil tempat sayap akan tumbuh. Setiap kali nimfa berganti kulit, bantalan sayap berkembang lebih jauh, hingga pergantian kulit terakhirnya menunjukkan sayap dewasa yang berfungsi. Sayap-sayap itulah yang membuat metamorfosis tidak sempurna menjadi sebuah langkah maju yang besar bagi serangga. Sayap sangat halus sehingga akan sulit untuk menetas jika sayap berfungsi penuh, sehingga lebih mudah bagi sayap untuk berkembang bersama serangga sepanjang hidup mereka.
Setelah kira-kira 50 juta tahun berikutnya, kata Truman, semakin banyak mutasi genetik yang mengubah tahap awal kehidupan serangga lebih jauh lagi. Pergeseran genetik ini menciptakan serangga holometabola, yaitu serangga yang mengalami metamorfosis sempurna. Alih-alih menetas dari telurnya sebagai nimfa, serangga ini mulai muncul sebagai larva – makhluk mirip cacing yang tidak mirip dengan induknya.
“Identitas orang tuanya adalah [in] sama sekali tidak tercermin dalam identitas kaum muda. Tidak ada kemiripan sama sekali,” kata Truman kepada Live Science. “The [Latin] istilah 'larva' berarti 'topeng', dan memang, tahap larva menutupi tahap dewasa.”
Manfaat evolusioner
Saat ini, ada sekitar 5,5 juta spesies serangga di Bumidan lebih dari 80% diantaranya mengalami metamorfosis sempurna. Metamorfosis kemungkinan besar sukses karena memberikan banyak keuntungan evolusioner bagi serangga, yang pertama adalah kemampuan terbang. Serangga hemimetabola adalah hewan pertama yang mengembangkan sayap fungsional, dan mereka terbang jauh sebelum vertebrata mana pun.
“Selama 100 juta tahun, serangga menjadikan udara sebagai tempat bermain mereka,” kata Truman. “Kemampuan inilah yang memungkinkan serangga mengambil alih.”
Metamorfosis sempurna memiliki lebih banyak keuntungan. Karena tahap kehidupan larva dan dewasa sangat berbeda, remaja dan dewasa dapat berspesialisasi dalam hal yang berbeda; Umumnya, larva menghabiskan sebagian besar waktunya untuk makan, sedangkan serangga dewasa lebih mementingkan reproduksi. Dalam beberapa kasus, spesies dewasa dari beberapa spesies, seperti ngengat bulan (Bulan Actias), bahkan tidak memiliki mulut yang berfungsi; setelah metamorfosis, mereka menghabiskan sisa hidupnya hidup yang singkat mencari jodoh dan tidak pernah makan lagi.
Metamorfosis juga membawa manfaat terkait persaingan sumber daya, kata Truman, karena orang dewasa dan larva dapat mengonsumsi makanan yang sangat berbeda. Pada banyak spesies, larva seringkali memakan sumber daya yang berumur pendek, seperti bangkai dan cacing, sedangkan larva dewasa memakan sumber daya yang bertahan lebih lama, seperti nektar. Hal ini berarti larva dan anakan tidak bersaing untuk mendapatkan makanan yang sama, sehingga jumlah yang lebih besar dari setiap kelompok umur dapat bertahan hidup.
Meskipun keuntungan evolusioner dari metamorfosis sempurna sudah jelas, rincian tentang bagaimana proses kompleks ini pertama kali berevolusi masih belum jelas.
“Ada dua sekolah utama,” Xavier Cantik Rosseorang peneliti kehormatan di Dewan Riset Nasional Spanyol, mengatakan kepada Live Science melalui email.
Salah satu gagasan, yang didukung oleh Bellés Ros, menyatakan bahwa metamorfosis sempurna berevolusi ketika tahap nimfa terbagi menjadi fase larva dan kepompong. Kelompok yang menentang, didukung oleh para peneliti termasuk Truman, berpendapat bahwa tahap larva berasal dari fase embrio yang dikenal sebagai pronymph, fase singkat ketika seekor serangga pertama kali mulai keluar dari telurnya.
Para ilmuwan mengetahui beberapa gen kunci yang mengendalikan tahap larva, kepompong, dan dewasa serangga dengan metamorfosis sempurna. “Setiap tahap tampaknya dikendalikan oleh gen pengatur utama,” kata Truman. Yang masih belum jelas adalah bagaimana gen-gen tersebut berfungsi pada serangga sederhana yang berkembang tanpa transformasi drastis.
Namun, para peneliti mengatakan misteri metamorfosis yang abadi adalah bagian dari daya tariknya.
“Setelah 30 tahun bekerja dengannya (dan saya masih mengerjakannya), saya hanya mengungkap beberapa misteri,” kata Bellés Ros. “Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan, pekerjaan yang akan terbukti menarik bagi generasi ahli entomologi masa depan.”
