Fosil Ikan Ini Singkap Bukti Evolusi Gigi dari Sisik Tubuh Ikan Purba

 Para ilmuwan telah lama memperdebatkan asal-usul gigi. Apakah mereka berevolusi dari sisik tubuh yang bermigrasi ke mulut vertebrata purba dan beradaptasi untuk makan--sebuah gagasan yang dikenal sebagai hipotesis "outside-in"? Atau apakah mereka berevolusi secara independen dari sisik, yang berasal jauh di dalam rongga mulut dan akhirnya naik ke rahang--yang dikenal sebagai hipotesis "inside-out"? Pada akhirnya, sebuah studi baru oleh para ilmuwan di Penn State memberikan bukti untuk hipotesis "outside-in".

Menurut ahli paleontologi vertebrata Todd Cook, profesor biologi, Penn State Behrend, tim tidak berangkat untuk berkontribusi pada perdebatan tentang asal usul gigi. Sebaliknya, ia dan rekan-rekannya mempelajari struktur jaringan dentikel rostral. Ini merupakan paku bergerigi yang membentang di sepanjang moncong memanjang hiu gergaji. Digunakan untuk mencari makan dan membela diri.

Cook, yang merupakan penulis utama studi tersebut, menerbitkannya dalam Journal of Anatomy edisi September, yang terbit awal pada 20 April 2022. Ia mencatat bahwa ikan hiu todak termasuk dalam kelompok yang sama dengan skate dan pari terkait erat dengan hiu.

Tim tersebut memeriksa fosil dentikel rostral dari Ischyrhiza mira, spesies yang termasuk dalam kelompok ikan hiu todak yang telah punah. Ia hidup di perairan Amerika Utara selama periode Cretaceous akhir, sekitar 100 hingga 65 juta tahun yang lalu. Sampel sebelumnya telah ditemukan dari formasi batuan di New Jersey.

“Dentikel rostral diyakini sebagai sisik yang dimodifikasi karena lokasinya di moncong memanjang dan mereka memiliki morfologi eksternal serta pola perkembangan yang mirip dengan sisik,” kata Cook, menjelaskan bahwa, seperti halnya sisik yang ditemukan di tempat lain di tubuh dentikel rostral baru akan terbentuk, setelah yang lama harus terlebih dahulu rontok dan menyediakan ruang. “Namun, sangat sedikit yang diketahui tentang organisasi jaringan yang membentuk dentikel rostral, terutama lapisan terluar yang keras yang dikenal sebagai enameloid. Mengingat bahwa dentikel rostral kemungkinan merupakan sisik tubuh yang terspesialisasi. Kami berhipotesis bahwa enameloid dari dentikel rostral akan menunjukkan bentuk yang serupa dengan struktur ke enameloid sisik tubuh, yang memiliki organisasi mikrokristal sederhana."

Untuk memeriksa struktur mikro internal dari dentikel rostral fosil, para peneliti membagi sampel, baik secara melintang dan memanjang. Selanjutnya, mereka menggunakan mikroskop elektron pemindaian untuk mempelajari histologi--atau anatomi mikroskopis--dari dentikel rostral.

"Anehnya, enameloid dentikel rostral Ischyrhiza mira sama sekali tidak sederhana; itu jauh lebih kompleks daripada enameloid sisik tubuh," kata Cook. "Faktanya, keseluruhan susunan enameloid pada ikan hiu todak purba ini mirip dengan enameloid gigi hiu modern, yang telah dikarakterisasi dengan baik."

Secara khusus, ia mencatat bahwa baik dentikel rostral Ischyrhiza mira dan gigi hiu modern memiliki lapisan enameloid yang sebagian besar terdiri dari mikrokristal fluorapatit yang dikemas bersama menjadi kumpulan yang berbeda. Menuju daerah luar enameloid, buntalan ini berjalan sejajar dengan permukaan gigi dan disebut "bundel enameloid paralel". Lebih dalam lagi, buntalan tersebut menjadi tersusun secara acak, sebuah wilayah yang dikenal sebagai "bundel enameloid kusut". Akhirnya, melewati lapisan ini adalah "bundel enameloid radial," yang terdiri dari mikrokristal berorientasi tegak lurus terhadap permukaan gigi.

Dari segi fungsi, Cook menjelaskan bahwa memiliki kumpulan kristal mikro yang diatur dalam berbagai orientasi memungkinkan gigi hiu untuk menahan tekanan mekanis yang terkait dengan makan. Demikian pula, ia mencatat, "Kemungkinan bahwa susunan mikrokristal yang dibundel dari enameloid dentikel rostral Ischyrhiza mira juga berfungsi sebagai cara untuk menahan kekuatan mekanis."

Namun, hasil yang paling mengejutkan dan konsekuensial dari penelitian ini adalah bahwa hal itu memberikan kontribusi penting pada perdebatan lama mengenai asal usul gigi, kata Cook. Secara khusus, dia menjelaskan, "Temuan ini memberikan bukti langsung yang mendukung hipotesis ‘outside-in'. Sebab menunjukkan bahwa sisik memiliki kapasitas untuk mengembangkan enameloid mirip gigi yang kompleks di luar mulut.”