ANALISA KEKERABATAN 14 SPESIES PRIMATA DENGAN PROGRAM MEGA 4 Abdul Rahman Program Studi Pendidikan Biologi, Jurusan PMIPA FKIP UNIB Abstrak Primata adalah kelompok mamalia berplasenta, memiliki tiga jenis gigi dalam salah satu periode hidupnya. Kajian ini bertujuan untuk menganalisis kekerabatan 14 spesies dalam ordo Primata dari situs fenilalanin, 12S, ND1 dan dloop DNA mitokondria. Potongan nukleotida dipotong dari sumber DNA asal, disimpan dalam bentuk fas. File dibuka dengan program mega 4, dilakukan penjajaran runutan (alignment), hasil alignment disimpan dalam bentuk mas dan meg. File dalam bentuk meg dianalisa untuk laju pergantian/substitusi nukleotida antar spesies. Berdasarkan data yang diperoleh dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: (1). Manusia lebih berkerabat dengan kelompok (genus) Pan, dibanding dengan genus lain dalam ordo Primata seperti Pongo dan Gorilla. (2). Konstruksi pohon filogeni dengan program Mega 4 pada situs-situs penyandi protein dan pengaturan metabolisme primer dapat digunakan sebagai acuan taksonomi Primata secara genomik. Kata kunci: primate, analisis kekerabatan, program mega
PENDAHULUAN Primata adalah kelompok mamalia berplasenta, memiliki tiga jenis gigi dalam salah satu periode hidupnya. Otak selalu memiliki lobus posterior, mengalami reduksi lobus olfaktorius dan cerebrum berkembang baik. Struktur tunas anggota tubuh dilengkapi dengan pentadactyly primitive, jari bisa bergerak bebas terutama pollux dan hallux. Caecum berkembang baik, penis tergantung, testis dilengkapi skrotum dan selalu dengan dua kelenjar susu di bagian depan. Penglihatan tajam dengan berbagai derajat perbedaan antar spesies, dan bola mata dikelilingi tulang. Mengalami perkembangan dan efisiensi pada sistem pencernaan. Melakukan pemeliharaan anak pada periode setelah melahirkan (www.mac.com/wis/primatetaxonomt/). Pengelompokan (klasifikasi) hewan secara umum sangat beragam dan memiliki banyak perbedaan tergantung dari karakter dan atau parameter yang digunakan untuk pengklasifikasian. Sistematika untuk ordo Primata juga memiliki banyak versi, baik untuk tingkatan sub ordo, infra ordo, super famili, famili, genus maupun spesies. Simons (1972), Schwartz (1978), Szalay dan Delson (1979) dan Fleagle (1988) memiliki pendapat yang berbeda dalam sistematika Primata. Simons (1972) membagi Primata dalam dua sub ordo : Prosimii dan Anthropoidea, Schwartz (1978) membagi dalam tiga sub ordo : Microsyopida, Strepsirrhini dan Anthropoidea, Szalay dan
Delson (1979), membagi dalam 3 sub ordo : Plesiadapiformes, Strepsirrhini dan Haplorrhini dan Fleagle (1988) membagi menjadi 2 sub ordo : Plesiadapiformes dan Anthropoidea. Program MEGA merupakan program aplikasi komputer yang didesain untuk membandingkan dan menganalisis sekuens gen yang homolog. Program ini menganalisis jauh dekat hubungan kekerabatan berdasarkan identik atau tidak identiknya pasangan nukleotida antar individu atau spesies yang berbeda. Program ini tidak hanya memungkinkan menggunakan metoda statistik dan komputasi tetapi juga membantu saintis untuk memilih metoda dan algoritma terbaik untuk memahami fungsi, evolusi dan adaptasi gen dan spesies. Software MEGA digunakan untuk dua tujuan pokok yaitu pengambilan kesimpulan hubungan evolusi dari sekuens yang homolog dan memperkirakan keragaman evolusi netral dan selektif diantara sekuens. Program ini juga dilengkapi dengan hasil berupa pohon filogenetik dan matrik jarak evolusi (Tamura et al., 2008). Program Mega mungkin termasuk salah satu program sistematika filogenetik/cladisme.
METODOLOGI Data mitokondria DNA ke-14 spesies anggota ordo Primata ini diunduh dari http://ncbi,.nlm.nih.gov/. Pemilihan spesies dilakukan secara acak, didasarkan pada data gen MtDNA yang telah tersedia. Nama spesies yang digunakan dan tanggal direkam di NCBI di tampilkan dalam lampiran 1. Berdasarkan totalitas data mtDNA yang diunduh, diambil 4 situs berdasarkan kriteria yang dianggap mewakili genom mitokondria. Situs yang diambil adalah Fenilalanin, 12S, ND1 dan dloop. Potongan nukleotida dipotong dari sumber DNA asal, disimpan dalam bentuk fas. File dibuka dengan program mega 4, dilakukan penjajaran runutan (alignment), hasil alignment disimpan dalam bentuk mas dan meg. File dalam bentuk meg dianalisa untuk laju pergantian/substitusi nukleotida antar spesies. Konstruksi pohon filogeni dibuat dengan empat metoda yang tersedia di program Mega yaitu Neighbour Joining, Minimum Evolution, Maksimum Parsimoni dan UPGMA. Angka bootstrap disamakan pada angka 500. Model substitusi yang digunakan adalah Composite Maksimum Likelihood (CML), karena model ini merupakan keunggukan Mega 4 dibanding seri sebelumnya. Sekuens data yang digunakan komplek, meliputi data transisi dan transversi. Hasil
yang didapat berupa jumlah substitusi dan pohon filogenetik dilakukan pembahasan dengan membandingkannya dengan beberapa sistematika menurut para ahli Primatologi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data jumlah substitusi nukleotida didapatkan bahwa jumlah pasangan basa nitrogen identik terbanyak dengan Manusia adalah Pan Paniscus sebesar 96.84%, disusul Pan troglodytes sebesar 96.31% dan Gorilla gorilla sebesar 96.21%. Sedangkan jumlah pasangan basa identik terkecil adalah Colobus guereza dengan 83.12%, Macaca mulatta sebesar 83.55% dan Macaca sylvanus 83.95%. Jumlah pasangan basa identik ini secara tidak langsung menunjukkan jauh atau dekat hubungan kekerabatan secara genetik. Berdasarkan data ini dapat diduga bahwa dari 14 spesies primata yang dianalisis, spesies yang memiliki kekerabatan terdekat dengan manusia secara genetik adalah dari genus Pan. Sedangkan kekerabatan terjauh adalah dari genus Colobus. Hasil yang didapatkan dari analisis jumlah substitusi nukleotida menunjukkan hasil yang sama dengan konstruksi pohon filogeni dengan ke empat metoda yang terdapat dalam program Mega. Pohon filogeni dengan metode Neighbour Joining menunjukkan tiga dari empat situs yang dianalisis (12S, ND1 dan Fenilalanin) menunjukkan topologi pohon filogeni yang sama, tetapi berbeda dalam angka bootstrap. Bootstrap antara Manusia dengan genus Pan berada pada angka 58 pada situs 12S, 88 pada situs ND1 dan 47 pada Fenilalanin. Sedangkan untuk genus Gorilla berada pada angka 100 pada situs 12S, 99 pada ND1 dan 67 pada Fenilalanin, namun terletak pada cabang filogeni ke-2 setelah cabang filogeni dengan genus Pan. Kekerabatan terjauh dengan genus Colobus , Macaca, Cercopithecus dan Papio yaitu pada cabang filogeni ke-lima tanpa angka bootstrap (diagram 1, 2 dan 3). Secara keseluruhan, dari 14 spesies Primata yang dianalisa, analisis 3 situs 12S, ND1 dan fenilalanin tidak terlalu menunjukkan perbedaan konstruksi pohon filogeni. Beberapa perbedaan pohon filogeni dari 12S dan ND1 adalah sebagai berikut: 1. Pada 12S, kelompok Homo, Pan dan Gorilla lebih dikerabatkan dengan Pongo dibanding Hylobates. Hasil yang sebaliknya ditunjukkan pada ND1, kelompok Homo, Pan dan Gorilla lebih dikerabatkan dengan Hylobates dibanding Pongo.
2. Pada 12S, Macaca dengan Papio lebih berkerabat dibanding Macaca dengan Cercopithecus. Hasil yang sebaliknya ditunjukkan oleh ND1, Macaca lebih berkerabat dengan Ceropithecus dibanding antara Macaca dengan Papio. Pan paniscus
99 58
Pan troglodytes Ho sapiens
100
Gor gorilla 100
100
Go gor gorilla P pyg abelii P pygmaeus
100
H lar Colo guereza 100 100
Cero aethiops Cero ae sabaeus Papio hamadryas
62
Mac sylvanus
77
Mac mulatta
100
0.02
Diagram 1. Filogeni 14 spesies Primata dari situs 12S dengan metode Neighbour Joining bootstrap 500, model subtitusi MCL dan meliputi data transisi dan transversi. Pan paniscus
100 88
Pan troglodytes Ho sapiens
99
Gor gorilla
42 100 100
Gor gor gorilla
H lar P pyg abelii 100
P pygmaeus Colo guereza Papio hamadryas
100 69
Cero aethiops Cero ae sabaeus
43
Mac sylvanus 100
Mac mulatta
0.02
Diagram 2. Filogeni 14 spesies Primata dari situs ND1, Metode Neighbour Joining bootstrap 500, model subtitusi MCL dan meliputi data transisi dan transversi. Untuk pohon filogeni dari fenilalanin lebih mendekati pohon filogeni 12S yaitu Macaca lebih dikerabatkan dengan Papio dibanding dengan Ceropithecus, dan kelompok Homo, Pan dan Gorilla lebih dikerabatkan dengan Pongo dibanding dengan Hylobates. Hasil yang jadi sedikit
aneh adalah Hylobates lebih berkerabat dengan kelompok Macaca, Papio, Cercopithecus dan Colobus dibanding dengan kelompok Homo, Pan, Gorilla dan Pongo. 27 Mac sylvanus 54
Mac mulatta Papio hamadryas
80
Cero aethiops
73
96 Cero ae sabaeus
Colo guereza H lar Po pyg abelii
82
Po pygmaeus 48 gor gorilla
70
Go gor gorilla 67
Ho sapiens Pan paniscus
47 94 Pan troglodytes
0.02
Diagram 3. Filogeni 14 Spesies Primata dari situs Fenil Alanin, Metode Neighbour Joining bootstrap 500, model subtitusi MCL dan meliputi data transisi dan transversi.
Secara totalitas dari 3 situs yang dianalisa (12S, ND1 dan Fenilalanin) dan empat metode yang digunakan Homo sapiens paling berkerabat dengan Pan. Pengecualian hanya ditunjukkan oleh situs 12S dengan metoda Maksimum Parsimoni yaitu Pan lebih dikerabatkan dengan Gorilla dan pada situs Fenilalanin dengan metoda UPGMA lebih mengkerabatkan Homo dengan Gorilla. Hasil ini mirip dengan taksonomi menurut Goodman (1999) (diagram4), yang walaupun meletakkan Pan, Homo, Gorilla dan Pongo dalam Famili Hominidae tapi lebih mengkerabatkan Pan dengan Homo dalam strata yang lebih khusus, dibanding Homo dengan Gorilla maupun Pongo (diagram 4). Sedangkan Groves (1997), Wilson dan Reeder (1993), dan NCBI, meletakkan Homo, Pongo, Gorilla dan Pan pada family Hominidae tanpa membedakan kekerabatan. www.primates.co.uk juga meletakkan Homo, Pongo, Gorilla dan Pan dengan kekerabatan yang sama tetapi dengan nama family Pongidae. Nowark (1991) dan Napier dan Napier (1985), meletakkan Homo dalam family Hominidae dan Pan, Pongo dan Gorilla dalam famili Pongidae. Hasil filogeni dari situs ND1 dengan 4 metoda yang berbeda menempatkan Hylobates lebih dekat dengan Homo, Pan dan Gorilla dibanding Pongo dengan Homo, Pan dan Gorilla.
Hasil ini sangat dipertanyakan karena hampir semua ahli taksonomi primata lebih mengkerabatkan Homo, Pan dan Gorilla dengan Pongo dibanding Hylobates.
Diagram 4. Sekuens genom Primata oleh Goodman (1999) dalam www.umanitoba.com
Hasil yang kontras ditunjukkan oleh situs Fenilalanin yang justru menempatkan Hylobates lebih berkerabat dengan kelompok Macaca dibanding kelompok Homo. Hal juga bertentangan dengan taksonomi ahli Primata yang menempatkan Hylobates dan Macaca pada super famili yang berbeda. Sistem klasifikasi Fleagle (1988), Szalay dan Delson (1979), Schwartz (1978) dan Simons (1972) menempatkan Macaca, Papio, Colobus dan Cercopithecus dalam super family Cercopithecoidea, sedangkan Hylobates, Pongo, Pan dan Homo diletakkan pada super famili Hominoidea dalam infra ordo yang sama yaitu Catarrhini. Hasil ini tampaknya membutuhkan penelitian dan pembahasan lebih lanjut. Untuk kelompok super famili Cercopithecoidea, Fleagle (1988), Szalay dan Delson (1979), Schwartz (1972) dan Simons (1972) meletakkan Macaca, Papio dan Cercopithecus dalam sub famili Cercopithecinae dan Colobus pada sub family Colobinae. Namun Szalay dan Delson (1979) dan Schwartz (1972) membuat kelompok khusus lagi untuk Papio dan Macaca dalam tribe Papiorrini. Secara keseluruhan 4 genus ini berada dalam 1 famili Cercopithecidae. Pohon filogeni yang menunjukkan ke arah ini adalah situs 12S dan Fenilalanin. Sedangkan situs ND1 hanya metoda Maksimum Parsimoni dan UPGMA yang meletakkan Macaca dengan Papio
lebih berkerabat, pada Neighbour Joining Macaca lebih berkerabat dengan Cercopithecus dan pada Minimum Evolution Papio lebih berkerabat dengan Cercopithecus. Pohon filogeni yang dihasilkan dari data gen dloop berbeda jauh dengan 12S, ND1 maupun fenilalanin. Konstruksi pohon filogeni dloop dengan metode Neighbour Joining menunjukkan kekerabatan terdekat Manusia adalah dengan Ceropithecus aethiops sabaeus pada bootstrap 60 dan pada cabang ke-dua dengan genus Macaca tanpa angka bootstrap (diagram 5). 44 Gor gorilla 13
Gor gor gorilla Pan paniscus
27
29 Pan troglodytes
P pyg abelii
36 55
P pygmaeus Colo guereza
49 21 H lar
Papio hamadryas Mac sylvanus
30
Mac mulatta Cero ae sabaeus 60 Ho sapiens
2
Diagram 5. Filogeni 14 spesies Primata dari situs dloop, metode Neighbour Joining bootstrap 500, model subtitusi MCL, meliputi data transisi dan transversi. Hasil yang berbeda jauh ini dapat dimaklumi karena gen-gen pada dloop adalah gen-gen yang bersifat paling tidak stabil dan banyak mengalami perubahan basa nukleotida. Konstruksi pohon filogeni dari situs ini akan berbeda jauh jika dibandingkan dengan konstruksi pohon filogeni dari situs-situs penyandi protein dan pengaturan metabolisme primer seperti 12S, ND1 maupun jenis-jenis gen pada tRNA. Hasil filogeni dari situs ini tidak bisa digunakan dan dibandingkan dengan sistematika para ahli Primatologi. Pengelompokan Primata menurut Goodman (1999), menunjukkan pengelompokan yang paling mirip dengan hasil analisis ini. Hal ini dapat dimaklumi karena kajian ini dan kajian Goodman (1999) sama-sama menggunakan data genomik (DNA).
KESIMPULAN Berdasarkan data yang diperoleh dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Manusia lebih berkerabat dengan kelompok (genus) Pan, dibanding dengan genus lain dalam ordo Primata seperti Pongo dan Gorilla. 2. Konstruksi pohon filogeni dengan program Mega 4 pada situs-situs penyandi protein dan pengaturan metabolisme primer dapat digunakan sebagai acuan taksonomi Primata secara genomik. DAFTAR PUSTAKA
Fleagle, J.G. 1988. Primate Adaptation and Evolution. Academic Press: New York. Goodman M. 1999. The natural history of the primates. American Journal of Human Genetics 64:31-39. Napier JR, Napier PH. 1985. The Natural History of the Primates. MIT Press, Cambridge, Massachusetts, USA. Schwartz J, Tattersall I, Eldredge N. 1978. Phylogeny and Classification of the Primates Revisited. Yearbook of Physical Anthropology 21:95-133. Simons, E. 1972. Primate Evolution. Macmillan: New York. Szalay F, Delson E. 1979. Evolutionary History of the Primates. Academic Press: New York. Nowark RM. 1991. Walker's Mammals of the World, fifth edition, vol I. The Johns Hopkins University Press. Baltimore. Wilson DE, Reeder DM. 1993. Mammal Species of the World. Smithsonian Institution Press, Washington. Tamura K, Dudley J, Nei M dan Kumar S. 2008. MEGA: A biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences. Briefings In Bioinformatics 9: 299-306. Tamura K, Dudley J, Nei M dan Kumar S. 2007. MEGA4: Molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology Evolutionary 24: 15961599. www.mac.com/wis/primatetaxonomy/ www.ncbi.nlm.nih.gov/ www.primates.co.uk www.umanitoba.com
