Mempelajari Biosistematika dan Biodiversitas Serangga Melalui Pandangan Universitas Yamagata Jepang

Sakura Science Program-Yamagata University (2)

PENGANTAR REDAKSI

Pada tanggal 15 Februari – 23 Februari 2023, berlangsung program “Sakura Science Program Universitas Gadjah Mada dan Universitas Yamagata Jepang”. Sebanyak 15 mahasiswa Biologi UGM dipandu dua orang dosen berangkat ke Jepang mengikuti program tersebut di Yamagata University. Laporan ke-2 ini ditulis oleh Ibar Kairan Massadiah dan Achmad Nadhmi Arfa.

***

Pada Jumat (17/02/2023) pagi yang mendung, Peserta Sakura Science Program berangkat ke lokasi Universitas Yamagata.  Agenda hari ini adalah empat sesi kuliah oleh Prof. Jun Yokoyama, Profesor Yutaka Miazawa, Prof. Naoyuki Fujiyama, Dr. Taisuke Kanao. 

Dua sesi kuliah di pagi hari dan dua sesi di sore hari.  Profesor Jun Yokoyama yang pertama menyampaikan kuliahnya tentang “Bagaimana Mendeskripsikan Keanekaragaman Tumbuhan” atau “How to Describe Plant Diversity”. Ia menjelaskan bahwa secara tradisional keanekaragaman tumbuhan biasanya dideskripsikan.

Awal mulanya, tanaman yang dideskripsikan adalah tanaman bermanfaat bagi manusia. Tanaman obat dan yang dapat dimakan paling banyak diilustrasikan dan didokumentasikan pada zaman kuno. 

Di zaman modern, spesies baru didokumentasikan mengikuti seperangkat aturan yang ketat.  Secara formal peraturan ini dimulai dengan “Systema Naturea” oleh Carl Linnaeus.  Memperkenalkan klasifikasi kerajaan tumbuhan, kerajaan hewan, klasifikasi batu. 

Akan tetapi, sekarang jika spesies baru ingin dideskripsikan, seseorang harus: menemukan spesies baru, membandingkan dengan spesies yang sudah dideskripsikan, pemilihan spesies jenis, persiapan nama, penerbitan makalah, dan peer review.

Setelah itu Profesor Yokoyama melanjutkan kuliah tentang berbagai konsep spesies dan kladistik.  Salah satunya adalah konsep spesies filogenetik yang menyatakan bahwa organisme yang diturunkan dari nenek moyang yang sama memiliki sifat-sifat yang diturunkan dari nenek moyang yang sama tersebut.  Mengakhiri kuliah dengan pendekatan mana yang diperlukan untuk mendapatkan data untuk analisis filogenetik diperlukan data molekuler dari DNA dan Protein.

Hidrotropisme

Kuliah kedua disampaikan oleh Profesor Yutaka Miyazawa dengan topik “Pengantar Fisiologi Molekuler Tumbuhan: Mekanisme Molekuler Hidrotropisme Akar, respon tanaman adaptif terhadap kondisi miskin air.  Di dalamnya ia menjelaskan fenomena yang dikenal sebagai hidrotropisme di mana jaringan tanaman tumbuh menuju daerah dengan gradien kelembaban yang lebih tinggi. 

Proses tropik selain fototropisme dan gravitropisme tidak sepenuhnya dipahami.  Dengan demikian untuk mempelajari mekanisme hidrotropisme, seseorang harus menemukan apa yang menyebabkan pertumbuhan tersebut.  Dengan menganalisis isi jaringan yang tumbuh, pola-pola dapat ditemukan. Melalui analisis pertumbuhan akar Arabidopsis thaliana, beberapa ratus gen yang bertanggung jawab atas seluruh proses pertumbuhan telah ditemukan.

Karena banyaknya pekerjaan yang diperlukan dan bereksperimen pada mereka semua untuk menemukan gen mana yang terutama bertanggung jawab atas hidrotropisme. Pendekatan yang berbeda diambil. Mutan yang tidak menunjukkan pertumbuhan hidrotropik diisolasi dan dibandingkan dengan spesimen tipe liar.

Ada dua gen yang tidak diekspresikan dalam tipe mutan, selanjutnya disebut MIZ1 dan MIZ2. MIZ1 mempengaruhi pertumbuhan stela akar dan jaringan luar. Ketika tidak ada akar Arabidopsis thaliana hanya dipengaruhi oleh gravitropisme; bila diekspresikan secara normal seperti pada tipe liar, akar akan tumbuh secara normal mengikuti gradien kelembaban yang lebih tinggi;  ketika akar yang diekspresikan berlebihan akan mendekati air dengan kecepatan yang jauh lebih cepat. Meskipun hidrotropisme muncul pada spesies tumbuhan lain, gen dan respons yang terjadi sama sekali berbeda dengan Arabidopsis thaliana.

Ramen dan Pangsit Udang

Kini selesai sesi pertama perkuliahan, para mahasiswa Sakura Science Program diajak makan siang di kantin kampus. Kami diberi ramen panas dan pangsit udang . Setelah makan siang, Dengan para siswa puas dengan makanan ramen yang lezat bersama Profesor Jun Yokoyama, mereka kembali ke fakultas sains untuk melanjutkan kuliah berikutnya dengan profesor Naoyuki Fujiyama. 

Kuliah bersama Professor Naoyuki Fujiyama mengangkat topik keanekaragaman serangga Asia yang terdiri dari 3 bagian utama.  Pelajarannya diawali dengan pertanyaan yang diajukannya kepada para mahasiswanya, yaitu “apakah keragaman spesies serangga tertinggi berada di Asia?”, yang kemudian dilanjutkan dengan jawaban sementara yaitu “tidak pasti”.

Ia kemudian melanjutkan pelajarannya dengan menjelaskan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi keanekaragaman hayati serangga.  Dalam beberapa penjelasannya, ia menjelaskan bahwa semakin luas wilayahnya maka keanekaragaman jenisnya akan semakin banyak.  Iklim juga mengambil bagian dari faktor keragaman serangga. 

Misalnya, iklim tropis akan mengandung lebih banyak spesies phytophagus karena keanekaragaman spesies tanaman inangnya.  Setelah semua penjelasannya, ia kemudian kembali ke pertanyaannya kepada para mahasiswa dan kemudian memberikan jawaban barunya yang menjelaskan bahwa keanekaragaman serangga bisa jadi merupakan yang tertinggi di Asia, karena faktor-faktor yang dapat mempengaruhi keanekaragaman hayati, mulai dari luas, jumlah pulau, iklim, sejarah geologi, dan keanekaragaman jenis tumbuhan.

Kumbang Kepik Herbivora

Bagian kedua dari kuliah Profesor Naoyuki Fujiyama adalah keanekaragaman kumbang kepik herbivora Indonesia. Penjelasannya menunjukkan bahwa pusat penyebaran kumbang kepik herbivora berasal daerah tropis, dan berasal dari Afrika.  Selain itu, Cucurbitaceae adalah inang leluhur, dan sebagian besar spesies Asia bergantung pada Solanaceae.

Bagian terakhir dari kuliah profesor Naoyuki Fujiyama adalah studi kasus kumbang kepik herbivora tentang informasi apa yang dapat kita ketahui dari data sekuens DNA. Setelah kuliah Profesor Naoyuki Fujiyama, para siswa diberikan istirahat sepuluh menit sebelum melanjutkan ke kuliah berikutnya dan juga kuliah terakhir hari itu yaitu penjelasan Dr. Taisuke Kanao tentang Termitologi.

Dalam kuliah Dr. Taisuke Kanao, ia menjelaskan bahwa rayap (termite) adalah pengurai, hama, dan serangga sosial.  Selanjutnya, sudah hampir 3100 spesies rayap dikenal. Kasta rayap terbagi dari ratu, raja, pekerja, tentara, bidadari & alate. 

Setiap kasta memiliki tugas masing-masing, mulai dari ratu yang bertugas untuk bertelur dan mengatur koloni dengan feromon.  Raja di mana dia kawin dengan ratu, para pekerja di mana mereka harus merawat ratu, telur dan larva dan mengumpulkan makanan.  Dan kemudian ada prajurit yang melindungi koloni dan terakhir nimfa & alate di mana mereka adalah ratu dan raja masa depan. 

Di sela-sela penjelasannya, Dr. Taisuke Kanao menampilkan pelestarian ratu rayap kepada para siswa, dan ukurannya mengejutkan para mahasiswa karena ukurannya bisa dibandingkan dengan ibu jari manusia.

Dr. Taisuke Kanao kemudian menjelaskan istilah tamu di dunia rayap, dari synectrons, pendatang yang dianiaya/dilawan oleh rayap karena kemungkinan besar adalah pemangsa rayap.  Synoeketes, yang merupaka adalah tamu yang diabaikan oleh rayap, dan synophylis yang pada dasarnya adalah “tamu sejati” rayap karena mereka terintegrasi ke dalam masyarakat sosial rayap. 

Setelah itu, Dr. Taisuke Kanao melanjutkan pembahasan tentang filogeni rayap. Topiknya terdiri dari evolusi termitophily di Aleochharinae, yang menjelaskan bahwa mereka berevolusi setidaknya 14 kali. Terdapat kKonvergen morfologi dan hubungan inang, dan juga kesalahan sistematika Aleocharinae.

Setelah masing-masing materi selesai disampaikan, kami menyampaikan cendera mata dari Yogyakarta dan Fakultas Biologi UGM, yang kemudian dilanjut dengan sesi foto bersama. Kuliah terakhir berlangsung hingga pukul 16.00 WIB.  Setelah itu para mahasiswa akan diberikan waktu istirahat hingga waktu makan malam tiba pada pukul 17.30. Pada waktu bebas ini, kami menikmati lingkungan sekitar kampus dan berbelanja makanan ringan. (NAdh&Ibar)