Rahasia Penciuman Hewan Purba Terungkap dari Cetakan Otak Mereka

berita
- Bagaimana cara menilai "ketajaman hidung" hewan yang sudah punah jutaan tahun lalu? Pertanyaan ini lama membingungkan para ilmuwan. Pada mamalia purbatermasuk paus awal atau macan bertaring panjangpetunjuk perilaku telah lenyap, sementara jaringan lunak seperti hidung dan otak hampir tak pernah terawetkan.

Namun sebuah studi terbaru dari State Museum of Natural History Stuttgart menawarkan jawaban elegan: jejak indra penciuman ternyata tersimpan rapi di dalam tengkorak, tepatnya pada cetakan tulang dari olfactory bulbs (bulbus olfaktorius), pusat otak yang memproses aroma.

Para peneliti menemukan bahwa volume endokastmold tulang tempat olfactory bulbs beradasangat berkorelasi dengan jumlah gen reseptor bau yang masih berfungsi pada seekor hewan. Semakin besar olfactory bulb, semakin kaya repertoar gen penciumannya, dan semakin tajam pula indra penciumannya.

Pendekatan kamidari otak ke genmenggabungkan anatomi tengkorak dengan informasi genetik, kata Quentin Martinez, salah satu penulis studi. Ini membantu kami memahami evolusi indra penciuman pada mamalia.

Tengkorak sebagai Peta Kemampuan Sensorik

Pada mamalia, ruang dalam tengkorak sering kali mencerminkan bentuk dan ukuran bagian otak. Di bagian depan terdapat olfactory bulbs, struktur berpasangan yang menerima sinyal dari hidung sebelum diteruskan ke pusat pemrosesan lebih tinggi.

Tim peneliti mengukur volume ruang tersebut lewat endokast tengkorak, kemudian membandingkannya dengan jumlah gen reseptor bau yang masih aktif pada tiap spesies. Logikanya sederhana namun kuat: Spesies yang sangat mengandalkan penciuman mempertahankan lebih banyak gen reseptor bau. Olfactory bulb yang besar dibutuhkan untuk memproses sinyal-sinyal tersebut.

Hasilnya: korelasi keduanya sangat kuat. Temuan ini membuka jalan bagi metode baru untuk merekonstruksi kemampuan penciuman hewan purba, bahkan saat DNA mereka sudah hilang.

Memindai Mamalia dari Tikus hingga Gajah

Untuk membuktikan hubungan itu, para peneliti melakukan kampanye pemindaian CT berskala raksasa. Mereka memindai tengkorak dari semua ordo mamaliamulai dari tikus kecil berbobot 10 gram hingga gajah Afrika seberat 5 ton.

Memindai tengkorak yang sangat besar memerlukan peralatan CT tidak biasa dan menjadi tantangan teknis, ujar rekan penulis Eli Amson. Mencoba memindai tengkorak gajah atau paus bisa menjadi petualangan tersendiri.

Dengan rekonstruksi 3D beresolusi tinggi, mereka dapat melihat bentuk internal otak tanpa merusak spesimen museum yang berharga. Setelah itu, data anatomi tersebut dipasangkan dengan katalog genomik yang mencatat gen reseptor bau pada berbagai mamalia.

Polanya jelas: Spesies dengan bulbus olfaktorius besar selalu memiliki lebih banyak gen reseptor yang utuh. Sedangkan spesies dengan bulbus kecil cenderung menunjukkan banyak gen pseudogengen reseptor yang kehilangan fungsi seiring evolusi.

Mengendus Masa Lalu lewat Fosil

Di sinilah kekuatan metode baru ini bersinar paling terang. Rongga otak pada fosil mamalia sering terawetkan dengan sangat baik, sehingga ukuran ruang olfactory bulb bisa diukur meski otaknya sudah lama hilang.

Martinez dan tim menerapkannya pada beberapa mamalia punah ikonik: paus awal dari Era Eosen, sabertooth, hingga thylacine (harimau Tasmania).

Kami menemukan bahwa beberapa paus awal masih memiliki bulbus olfaktorius yang sangat berkembang, kata Martinez. Ini menunjukkan bahwa mereka memiliki penciuman yang baikberbeda dengan paus bergigi modern seperti lumba-lumba, yang olfactory bulb-nya menyusut drastis.

Temuan ini sejalan dengan evolusi paus. Paus awal hidup di lingkungan pesisir dan semi-aquatic, masih mengandalkan penciuman. Ketika beberapa garis keturunan beradaptasi penuh ke kehidupan laut, indra penciuman berkurang dan echolocation berkembang sebagai gantinya.

Endokast fosil menunjukkan transisi itu dengan jelas:
Paus purba = bulbus besar, penciuman kuat
Paus bergigi modern = bulbus mengecil, penciuman melemah

Prediksi Kemampuan Mencium di Seluruh Pohon Mamalia

Dengan menghubungkan geometri tengkorak dan jumlah gen, para peneliti menciptakan mata uang bersama antara spesies hidup dan fosil. Untuk hewan modern, metode ini memvalidasi hubungan anatomi dan genom. Untuk fosil, metode ini menjadi satu-satunya cara kuantitatif untuk mengukur kemampuan penciuman.

Hal ini membuka peluang besar:
Mamalia nokturnal, penggali tanah, dan predator berlari cepat biasanya mempertahankan repertoar gen penciuman yang kaya.
Pada thylacine, misalnya, bulbus besar mendukung gambaran sebagai predator marsupial berbasis aroma.
* Pada sabertooth, data ini membantu memahami keseimbangan antara penglihatan, pendengaran, dan penciuman dalam strategi berburu mereka.

Evolusi, Niche, dan Pertarungan Antarindra

Studi ini juga menyoroti bagaimana evolusi sensorik bekerja. Ketika garis keturunan mamalia memasuki habitat baruair, udara terbuka, bawah tanahbeberapa indra berkembang pesat, sementara lainnya menyusut.

Karena kini diketahui bahwa ukuran bulbus olfaktorius mencerminkan investasi genomik dalam penciuman, ilmuwan dapat melacak dinamika itu jutaan tahun ke belakang. Metode ini melengkapi indikator lain seperti ukuran orbit (penglihatan) atau kanal semisirkular (kelekatan pada keseimbangan dan kelincahan).

Secara makro, pola besar pun terlihat:
Kelompok mamalia dengan penciuman tajam, seperti kanid atau beberapa ungulata, berkumpul dalam kluster yang sesuai.
Kelompok yang lebih mengandalkan penglihatan atau suara berada di spektrum sebaliknya.

Ketika fosil baru ditemukan, para peneliti kini dapat mengukur endokastnya, memperkirakan kekayaan gen reseptor bau, dan menempatkan hewan itu di peta kemampuan penciuman dibandingkan kerabat modernnya.

Penelitian ini menjadi contoh bagaimana koleksi museum dan teknologi mutakhir saling melengkapi. CT scan non-destruktif membuka akses ke anatomi tersembunyi tanpa merusak fosil, sementara basis data genom modern memudahkan perbandingan lintas spesies.

Hasilnya bukan hanya metode baru, tetapi juga pemahaman lebih dalam tentang bagaimana mamalia menyesuaikan indra mereka terhadap perubahan lingkungan selama puluhan juta tahun.

Para peneliti menyebut metode ini sebagai nose gauge untuk masa lalualat ukur penciuman di dunia purba. Dengan alat ini, paleontolog bisa merekonstruksi ekologi kuno dengan lebih jelas dan memetakan bagaimana hewan-hewan terdahulu merasakan dunia mereka.