Sebuah studi internasional yang dilakukan di kolam eksperimental EAWAG menunjukkan bagaimana efek ekologis tidak langsung mempengaruhi evolusi spesies.
Ekosistem alami adalah jaring yang rumit di mana spesies dapat berinteraksi secara langsung, seperti predator dan mangsa, atau saling mempengaruhi melalui rantai efek lingkungan. Tetapi dapatkah interaksi tidak langsung ini cukup kuat untuk secara permanen mengubah susunan genetik spesies? Menurut para peneliti di Institute of Organismic and Molecular Evolution di Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), jawabannya adalah ya yang pasti.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan pada 21 Agustus 2025, di PNA, sebuah tim internasional telah menunjukkan bahwa efek ekologis tidak langsung dapat mendorong evolusi cepat dalam komunitas akuatik. “Kami menunjukkan bahwa kutu daun berbasis darat mempengaruhi evolusi Daphnia, krustasea air kecil, meskipun kedua spesies tidak pernah bersentuhan,” kata Shuqing Xu dari JGU, yang memimpin penelitian dalam kolaborasi dengan Institut Penelitian Akuatik EAWAG, Universitas Basel, dan Universitas Clemson. “Seluruh interaksi dimediasi oleh kaskade interaksi spesies dan lingkungan bersama, menyoroti mekanisme evolusi yang penting, namun sering diabaikan.”
Perbedaan yang ditandai antara genom dari kelompok tes dan kontrol
Para peneliti menggunakan berbagai kolam buatan di fasilitas kolam eksperimental EAWAG, yang masing -masing memiliki kapasitas 15.000 liter air. Di kolam tes, mereka menambahkan kutu daun di udara, serangga yang memakan duckweed. Semakin besar tingkat infestasi kutu daun pada duckweed, semakin rendah proliferasi bebek menjadi dan, sebagai hasilnya, semakin banyak cahaya yang mampu menembus kolam. Ini menghasilkan peningkatan alga kolam, di mana kutu air (Daphnia) memberi makan, dan itu juga bersaing dengan duckweed untuk cahaya dan nutrisi. “Terlepas dari kenyataan bahwa kutu daun dan kutu air menghabiskan hidup mereka di habitat yang berbeda, mereka secara tidak langsung dapat saling mempengaruhi,” jelas Xu.
Tim peneliti secara khusus tertarik pada bagaimana kegiatan kutu terkena dampak pada kutu air. Mereka mengambil sampel air setiap dua minggu dan menganalisis parameter seperti suhu, nutrisi, dan kadar oksigen. Selain itu, mereka mendokumentasikan konsentrasi kutu daun, bebek, ganggang, dan kutu air. “Kami menyusun catatan terus menerus tentang perubahan di kolam. Pada tahun kedua percobaan kami, kami mendokumentasikan peningkatan populasi kutu air yang memiliki akses ke lebih banyak nutrisi karena peningkatan pertumbuhan ganggang,” kata Christoph Vorburger, kepala kelompok ekologi evolusi dari Departemen Ekologi EAWAG.
Untuk melacak perubahan evolusioner dalam kutu air, para peneliti membandingkan urutan genomik kutu air antara kontrol dan kolam kutu. “Kami menemukan perbedaan yang nyata di banyak lokasi genom,” tambah Antonino Malacrinò, mantan pemimpin kelompok di tim Profesor Xu dan sekarang menjadi asisten profesor di Universitas Clemson di AS. “Evolusi kutu air dalam pengujian dan kontrol kolam mengambil dua arah yang berbeda – efek yang disebabkan oleh keberadaan dan tidak adanya kutu daun.”
Adaptasi evolusi dan biayanya
Para peneliti juga mempelajari apakah efek evolusioner yang disebabkan oleh serangga menyebabkan adaptasi yang sesuai dari kutu air ke lingkungan mereka. Untuk tujuan ini, mereka mentranslokasi kutu air dari setiap kolam uji ke kolam kontrol dan sebaliknya. Mereka mengamati bahwa kutu air dari “kolam kutu” tidak mengatasinya dengan baik di kolam kontrol. Di sisi lain, kutu air dari kolam kontrol tidak mengalami kesulitan menyesuaikan diri dengan kondisi di kolam kutu. “Adaptasi kutu air ke lingkungan dengan kutu daun datang dengan harga,” pungkas Martin Schäfer, anggota tim XU. Para peneliti juga melihat apakah ada efek umpan balik pada kutu daun yang dihasilkan dari perubahan komunitas akuatik. Mereka menemukan bahwa peningkatan suhu dan konsentrasi nutrisi dan kutu air memiliki efek positif pada populasi kutu.
Temuan ini diatur untuk mendorong pemikiran ulang mendasar dari pendekatan dalam biologi evolusi, sebuah bidang yang secara historis berfokus pada interaksi langsung dan sebagian besar diabaikan efek tidak langsung.
“Kami sekarang dapat untuk pertama kalinya untuk secara langsung menunjukkan bahwa spesies yang tidak benar -benar bersentuhan dapat mempengaruhi evolusi satu sama lain,” kata Xu. “Jika penelitian terus memberikan perhatian yang tidak mencukupi pada faktor ini, akan menjadi sulit untuk menerapkan temuan laboratorium pada ekosistem dunia nyata. Misalnya, jelas penyederhanaan untuk mempelajari ekosistem terestrial dan air dalam isolasi.”
Xu menekankan bahwa penelitian ini hanya dimungkinkan melalui kolaborasi internasional yang kuat. Konsep awal dikembangkan oleh tim para ahli Duckweed di Mainz. Rekan-rekan dari University of Basel menyumbangkan keahlian terkemuka mereka tentang kutu air, sementara tim EAWAG memberikan pengetahuan penting tentang sistem akuatik. Vorburger menambahkan betapa pentingnya fasilitas kolam eksperimental EAWAG untuk proyek ini. “Itu hanya berkat kemungkinan replikasi pada skala besar dan karenanya realistis sehingga dimungkinkan untuk menunjukkan efek tidak langsung seperti itu di seluruh batas habitat.
