Rahasia Gen Kucing: Bagaimana Meong Punya Pola Bulu yang Unik?

Liputan6.com, Jakarta - Pasti dari beberapa pecinta kucing bertanya-tanya darimana kucing mendapatkan pola garis-garis pada bulunya? Sebuah studi baru tentang kucing domestik mengungkapkan gen mana yang memberi kucing pola garis-garis.

Dan ternyata, genetika yang sama juga dapat memberi kucing liar seperti harimau, dan cheetah yang mempunyai bulu khas mereka. 

Bagaimana kucing mendapatkan garis-garis pada bulu mereka adalah sebuah misteri yang berusia puluhan tahun dalam ilmu kehidupan. Penulis senior Dr. Gregory Barsh seorang ahli genetika di Institut Bioteknologi HudsonAlpha di Huntsville, Alabama, menjelaskannya kepada live science melalui email.

Sekitar 70 tahun yang lalu, para ilmuwan mulai mengembangkan teori tentang mengapa dan bagaimana organisme memiliki pola periodik, seperti garis-garis pada zebra atau bagian-bagian tubuh ulat yang kaku.

Melansir dari livescience, Jumat (17/3/2023), pada beberapa hewan, seperti zebra, pola ini muncul karena susunan berbagai jenis sel. "Tapi pada mamalia, sel kulit dan rambut persis sama di seluruh tubuh, dan pola warna muncul karena perbedaan aktivitas genetik antara, katakanlah, sel di bawah garis gelap dan sel di bawah garis terang," kata Barsh.

Barsh mengakui bahwa masalah pola ini cukup rumit.

Terlepas dari semua itu, dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di jurnal Nature Communications, Barsh dan rekannya mengidentifikasi beberapa gen yang bekerja untuk memberikan pola bulu pada kucing. Berikut penjelasannya:

Satu gen yang disebut Transmembran aminopeptidase Q (Taqpep) telah ilmuwan identifikasi sebelumnya dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2012 di jurnal Science.

Kucing yang membawa satu versi gen Taqpep mempunyai garis-garis gelap dan sempit, sedangkan kucing dengan versi mutan dari gen tersebut memiliki lingkaran besar, bulu gelap, atau versi "whorl" (pola yang terbentuk dari beberapa sulur hingga membentuk lingkaran) dari gen tersebut paling sering ditemukan pada kucing liar.

Untuk menyelidiki gen tambahan yang membentuk beragam tanda garis-garis pada bulu kucing, tim dari penelitian ini mengumpulkan jaringan yang dibuang dari klinik yang berfokus menangani kucing liar. Beberapa rahim kucing yang direseksi mengandung embrio yang tidak dapat hidup, yang kemudian diperiksa oleh para peneliti di laboratorium.

Penelitian ini memperhatikan bahwa, pada usia sekitar 28 hingga 30 hari, embrio kucing mengembangkan daerah kulit "tebal" dan "tipis" pada tahap perkembangan selanjutnya, kulit tebal dan tipis memunculkan folikel rambut yang menghasilkan berbagai jenis melanin, seperti eumelanin untuk bulu gelap, dan pheomelanin untuk bulu terang.

Hebatnya, "Mekanisme perkembangan yang bertanggung jawab untuk pola warna terjadi di awal perkembangan, sebelum folikel rambut terbentuk dan di dalam sel yang sebenarnya tidak membuat pigmen apa pun melainkan berkontribusi pada struktur folikel rambut," kata Barsh.

Melihat pola ini, tim memeriksa gen mana yang aktif mengarah ke perkembangan kulit tebal, untuk melihat apakah gen tertentu mengarahkan pembentukan pola garis-garis tersebut.

Tim menemukan bahwa, pada embrio berusia 20 hari, beberapa gen yang terlibat dalam pertumbuhan dan perkembangan sel tiba-tiba menyala di kulit yang kemudian ditakdirkan untuk menebal dan memunculkan folikel penghasil bulu gelap.

Gen-gen ini diketahui terlibat dalam "Wnt signaling pathway," yaitu reaksi molekul yang mendorong sel untuk tumbuh dan berkembang menjadi tipe sel tertentu, dan satu gen khususnya, yang disebut Dkk4, menonjol sebagai gen yang sangat aktif.

Dkk4 adalah sebuah kode untuk protein yang menolak pensinyalan Wnt, dan ketika berbicara tentang bulu kucing, tarik ulur antara Dkk4 dan Wnt tampaknya akan menentukan bulu berakhir gelap atau terang, penulis menemukan.

Di warna gelap, Dkk4 dan Wnt saling menyeimbangkan, tetapi di warna terang, Dkk4 mengalahkan Wnt.

Temuan ini mendukung teori yang dikembangkan oleh perintis komputasi Alan Turing pada 1950-an, yang dilaporkan oleh majalah science. Turing mengusulkan bahwa pola periodik hewan, seperti belang, muncul ketika molekul "aktivator" meningkatkan produksi molekul "penghambat".

Kedua molekul ini menyatu dalam jaringan yang sama, sehingga dalam hal ini, Wnt akan menjadi aktivator dan Dkk4 sebagai penghambat.

Mengikuti hipotesis Turing, tim Barsh berpikir bahwa Dkk4 menyebar melalui jaringan lebih cepat daripada perjalanan pensinyalan Wnt, distribusi yang tidak merata ini menghasilkan bercak terang dan gelap secara berkala pada kucing.

Genotipe Taqpep kucing, yang membawa gen versi "garis" atau "lingkaran", juga menentukan di mana gen Dkk4 dapat diaktifkan, kata Barsh.

"Tapi kami tidak tahu persis bagaimana itu terjadi," tambahnya.

Kode Taqpep untuk protease, yaitu enzim yang memecah protein, saat ini tim Barsh tidak tahu apakah enzim tersebut mempengaruhi aktivitas Dkk4 secara langsung atau tidak langsung.

Sebagai tindak lanjut dari analisis embrio, tim memeriksa urutan genom kucing dari database yang disebut 99 Lives collection. Mereka menemukan bahwa ras Abyssinian dan Singapura, yang tidak memiliki belang atau bintik dan sebaliknya memiliki penampilan yang seragam, dan membawa versi mutan dari Dkk4. 

Studi sebelumnya menunjukkan bahwa untuk cheetah (Acinonyx jubatus), setidaknya, genotipe Taqpep kucing memengaruhi penampilan bintik-bintiknya, dan hal yang sama mungkin berlaku untuk Dkk4, catat para penulis.

Lalu ada serval (Felis serval), kucing liar Afrika yang biasanya memiliki bintik-bintik hitam tebal, tetapi kadang-kadang ada lapisan bintik-bintik kecil yang padat. Lalu, bisakah mutasi Dkk4 menjelaskan variasi ini?

"Pengamatan kami sampai saat ini hanya pada kucing domestik," kata Barsh. "Sangat mungkin bahwa molekul dan mekanisme yang dipelajari pada kucing domestik berlaku untuk lebih dari 30 spesies kucing liar, tetapi kita perlu melakukan studi tambahan pada DNA kucing liar untuk mengetahuinya dengan pasti," tuturnya kembali. 

Di luar kucing liar, tim ingin mempelajari apakah mekanisme yang sama juga berlaku pada mamalia yang berkerabat jauh, seperti zebra dan jerapah.