Para peneliti di Francis Crick Institute telah membuat kemajuan signifikan dalam memahami bagaimana jaringan genetik berevolusi untuk menghasilkan beragam pola perkembangan di seluruh spesies. Dipimpin oleh Dr. Zena Hadjivasiliou, Pemimpin Kelompok Laboratorium Biologi Matematika dan Fisika, tim ini telah menerbitkan temuan mereka di jurnal PRX Life.
Studi ini mendalami evolusi jaringan pengatur gen yang menentukan perkembangan seluler. Dengan mensimulasikan jaringan ini, para peneliti mengidentifikasi mutasi spesifik yang dapat menghasilkan pola-pola baru, seperti munculnya bintik mata pada sayap kupu-kupu. Temuan mereka menunjukkan bahwa sementara penyesuaian kecil dapat menyempurnakan pola yang ada, inovasi yang signifikan memerlukan perubahan substansial dalam jaringan genetik.
Dr. Hadjivasiliou menekankan pentingnya penelitian ini dalam memahami prediktabilitas hasil evolusi. "Model kami membuat kemajuan dalam menjelaskan bagaimana peristiwa kecil yang tampaknya tidak penting dalam sejarah evolusi dapat memiliki dampak abadi pada perkembangan dan keragaman bentuk hewan," katanya. Penelitian ini menjawab pertanyaan mendasar tentang bagaimana keragaman bentuk kehidupan muncul, sebuah topik yang telah lama direnungkan oleh para ilmuwan.
Seperti yang disinggung oleh pemikiran Stephen Jay Gould tentang memutar ulang "rekaman kehidupan", evolusi kemungkinan besar akan menghasilkan jalur yang berbeda jika diulang, menyoroti peran peristiwa acak dan spesifik dalam membentuk keragaman yang kita lihat saat ini. Pola pada sayap kupu-kupu, dengan kerumitannya yang luar biasa, berfungsi sebagai contoh utama bagaimana jaringan pengatur gen yang sudah ada sebelumnya dapat digunakan kembali untuk menciptakan ciri-ciri baru yang kompleks, seperti bintik mata yang khas.
Penulis pertama studi ini, Dr. Harry Booth, seorang matematikawan dan ilmuwan komputer di Crick Institute, menggunakan simulasi komputer ekstensif untuk memodelkan evolusi jaringan gen. Dengan menjalankan lebih dari 100.000 simulasi, tim ini mampu membangun gambaran statistik tentang bagaimana evolusi cenderung berlangsung dalam pencarian pola baru. Dr. Booth mencatat, "Setelah Anda mencapai skala semacam ini, semua fitur acak evolusi mulai menghilang dan apa yang tersisa mewakili sifat umum dari jenis proses ini."
Analisis lebih lanjut dari penelitian serupa menunjukkan bahwa arsitektur jaringan genetik, bersama dengan mutasi dan seleksi, secara kolektif mendorong evolusi dan prediktabilitas pola perkembangan. Temuan ini menunjukkan bahwa sementara perubahan genetik kecil dapat menyempurnakan pola yang sudah ada, inovasi yang signifikan seringkali membutuhkan perubahan yang lebih mendasar dalam susunan jaringan genetik. Penelitian ini memberikan wawasan berharga ke dalam mekanisme perkembangan evolusioner dan dapat menginformasikan studi di masa depan tentang keragaman genetik dan adaptasi.