WASHINGTON - Ikan paru-paru Amerika Selatan adalah makhluk luar biasa - dalam beberapa hal, seperti fosil hidup. Menghuni perairan yang bergerak lambat dan tenang di Brasil, Argentina, Peru, Kolombia, Venezuela, Guyana Prancis, dan Paraguay, ikan ini merupakan kerabat terdekat vertebrata darat pertama. Dia sangat mirip dengan nenek moyang purba yang hidup lebih dari 400 juta tahun yang lalu.

Spesies air tawar ini, yang disebut Lepidosiren paradoxa, juga memiliki keistimewaan lain: genom terbesar - semua informasi genetik suatu organisme - dari semua hewan di Bumi. Para ilmuwan kini telah mengurutkan genomnya, dan menemukan bahwa genomnya berukuran sekitar 30 kali lipat dari cetak biru genetik manusia.

Metrik untuk ukuran genom adalah jumlah pasangan basa, unit dasar DNA, dalam inti sel suatu organisme. Jika direntangkan seperti bola benang, panjang DNA di setiap sel ikan paru-paru ini akan memanjang hampir 200 kaki (60 meter). Genom manusia hanya akan memanjang 6-1/2 kaki (2 meter).

"Analisis kami mengungkapkan bahwa genom ikan paru-paru Amerika Selatan tumbuh pesat selama 100 juta tahun terakhir, menambahkan genom yang setara dengan satu genom manusia setiap 10 juta tahun," kata ahli biologi evolusi Igor Schneider dari Universitas Negeri Louisiana, salah satu penulis studi yang diterbitkan minggu ini di jurnal Nature.

Faktanya, 18 dari 19 kromosom ikan paru-paru Amerika Selatan - struktur seperti benang yang membawa informasi genom suatu organisme - masing-masing secara individual lebih besar daripada seluruh genom manusia, kata Schneider.

Meskipun besar, ada tanaman yang genomnya lebih besar. Pemegang rekor saat ini adalah spesies pakis garpu, yang disebut Tmesipteris oblanceolata, di wilayah seberang laut Prancis di Kaledonia Baru di Pasifik. Genomnya lebih dari 50 kali ukuran genom manusia.

Hingga saat ini, genom hewan terbesar yang diketahui adalah milik ikan paru-paru lainnya, ikan paru-paru Australia, Neoceratodus forsteri. Genom ikan paru-paru Amerika Selatan lebih dari dua kali lebih besar. Empat spesies ikan paru-paru lainnya di dunia hidup di Afrika, juga dengan genom yang besar.

Genom ikan paru-paru sebagian besar terdiri dari elemen berulang - sekitar 90% genom. Para peneliti mengatakan perluasan genom besar-besaran yang didokumentasikan dalam genom ikan paru-paru tampaknya terkait dengan pengurangan mekanisme yang biasanya menekan pengulangan genom tersebut pada spesies ini.

"Ukuran genom hewan sangat bervariasi, tetapi signifikansi dan penyebab variasi ukuran genom masih belum jelas. Studi kami memajukan pemahaman kita tentang biologi dan struktur genom dengan mengidentifikasi mekanisme yang mengendalikan ukuran genom sambil menjaga stabilitas kromosom," kata Schneider.

Ikan paru-paru Amerika Selatan panjangnya mencapai sekitar 4 kaki (1,25 meter). Sementara ikan lain mengandalkan insang untuk bernapas, ikan paru-paru juga memiliki sepasang organ seperti paru-paru. Ikan ini hidup di lingkungan rawa yang kekurangan oksigen di lembah Sungai Amazon dan Parana-Paraguay, dan melengkapi oksigen yang didapat dari air dengan menghirup oksigen dari udara. Ikan paru-paru pertama kali muncul selama Periode Devon.

Selama periode Devon inilah salah satu momen terpenting dalam sejarah kehidupan di Bumi terjadi - ketika ikan yang memiliki paru-paru dan sirip berotot berevolusi menjadi tetrapoda pertama, vertebrata darat berkaki empat yang kini mencakup amfibi, reptil, burung, dan mamalia.

Karena cikal bakal ikan paru-paru masa kini merupakan nenek moyang tetrapoda, genom mereka dapat memberikan wawasan tentang bagaimana vertebrata dahulu kala mengembangkan fitur seperti anggota tubuh yang memungkinkan kehidupan di darat.

Misalnya, para peneliti menunjukkan bahwa mesin genetik yang mengendalikan aktivitas yang disebut gen Sonic Hedgehog Shh, yang mengatur peristiwa penting selama perkembangan embrio, kemungkinan mengatur pembentukan tulang yang setara dengan jari-jari pada sirip ikan paru-paru. Jari-jari yang ada pada sirip ikan paru-paru akhirnya berevolusi menjadi jari tangan dan kaki pada tetrapoda.

"Nenek moyang tetrapoda menaklukkan daratan dengan anggota badan yang berevolusi dari sirip, dan menghirup udara melalui paru-paru. Ciri-ciri ini mungkin sudah ada sebelum kolonisasi daratan. Hanya dengan mempelajari biologi garis keturunan ikan paru-paru yang masih hidup, kita dapat menyelidiki dasar genomik dan mekanisme perkembangan molekuler yang memfasilitasi transisi air-darat pada vertebrata," kata Schneider.