Diperkirakan pertama kali berkaitan erat dengan kepiting, lobster, dan krustasea lainnya, pada tahun 1881, ahli biologi evolusi E. Ray Lankester menempatkan kepiting tapal kuda secara kuat dalam kelompok yang lebih mirip dengan laba-laba dan kalajengking. Sejak itu kepiting tapal kuda dianggap sebagai nenek moyang arakhnida, tetapi data urutan molekuler yang jarang ditemukan cukup untuk menimbulkan keraguan.
Ahli biologi evolusi dari University of Wisconsin–Madison, Jesús Ballesteros dan Prashant Sharma berharap, jika demikian, penelitian terbaru mereka yang diterbitkan dalam jurnal Systematic Biology membantu dengan kuat memasukkan kepiting tapal kuda kuno ke dalam pohon keluarga arakhnida.
Dengan menganalisis kumpulan data genetik dan mempertimbangkan sejumlah besar cara yang mungkin untuk memeriksanya, para ilmuwan sekarang memiliki tingkat kepercayaan yang tinggi bahwa kepiting tapal kuda memang termasuk dalam arakhnida (laba-laba / serangga berkaki delapan).
“Dengan menunjukkan bahwa kepiting tapal kuda adalah bagian dari radiasi arakhnida, alih-alih garis silsilah yang terkait tetapi tidak tergantung pada arakhnida, semua hipotesis sebelumnya tentang evolusi arakhnida perlu direvisi,” kata Ballesteros, seorang peneliti di laboratorium Sharma. “Ini adalah perubahan besar dalam pemahaman kita tentang evolusi arthropoda.”
Arthropoda (serangga, laba-laba, udang, lipan, dan hewan sejenis lainnya) sering dianggap sebagai hewan paling sukses di planet ini karena mereka menempati tanah, air dan langit dan termasuk lebih dari satu juta spesies. Pengelompokan ini termasuk serangga, krustasea, dan arakhnida.
Kepiting tapal kuda telah menantang untuk dikelompokkan dalam arthropoda karena analisis genom hewan telah berulang kali menunjukkan mereka terkait dengan arakhnida seperti laba-laba, kalajengking, tungau, kutu dan makhluk yang kurang dikenal seperti vinegaroons. Namun, “para ilmuwan berasumsi itu adalah kesalahan, bahwa ada masalah dengan data,” kata Ballesteros.
Selain itu, kepiting tapal kuda memiliki campuran karakteristik fisik yang diamati di antara berbagai arthropoda. Mereka bercangkang keras seperti kepiting tetapi merupakan satu-satunya hewan laut yang diketahui bernapas dengan insang buku, yang menyerupai buku yang digunakan paru-paru laba-laba dan kalajengking untuk bertahan hidup di darat.
Hanya empat spesies kepiting tapal kuda yang hidup hari ini, tetapi kelompok itu pertama kali muncul dalam catatan fosil sejak sekitar 450 juta tahun yang lalu, bersama dengan garis keturunan misterius dan yang telah punah seperti kalajengking laut. Fosil-fosil hidup ini telah selamat dari peristiwa kepunahan massal besar dan hari ini darah mereka digunakan oleh industri biomedis untuk menguji kontaminasi bakteri.
Umur hanyalah salah satu masalah yang melekat dalam melacak evolusi mereka, kata Ballesteros dan Sharma, karena mencari kembali ke masa lalu untuk menemukan leluhur bersama tidaklah mudah untuk dicapai. Dan bukti dari catatan fosil dan genetika menunjukkan bahwa evolusi terjadi dengan cepat di antara kelompok-kelompok hewan ini, saling melilit hubungan satu sama lain.
“Salah satu aspek paling menantang dalam membangun pohon kehidupan adalah membedakan radiasi tua, semburan spesiasi kuno ini,” kata Sharma, seorang profesor biologi integratif. “Sulit untuk diselesaikan tanpa sejumlah besar data genetik.”
Bahkan kemudian, perbandingan genetik menjadi sulit ketika melihat sejarah gen yang dapat menyatukan atau memisahkan spesies. Beberapa perubahan genetik dapat menyesatkan, menunjukkan hubungan di mana tidak ada atau mengabaikan koneksi yang ada. Ini disebabkan oleh fenomena seperti penyortiran garis keturunan yang tidak lengkap atau transfer gen lateral, di mana bermacam-macam gen tidak secara mulus dibuat melintasi evolusi spesies.
Ballesteros menguji hubungan rumit antara gen yang paling sulit dengan membandingkan genom lengkap tiga dari empat spesies kepiting tapal kuda yang hidup terhadap urutan genom 50 spesies arthropoda lainnya, termasuk kutu air, kelabang dan laba-laba penuai.
Menggunakan serangkaian matriks yang kompleks, dengan teliti untuk tidak memasukkan bias dalam analisisnya, ia dengan susah payah menyelisik data secara terpisah. Namun, tidak peduli ke arah mana Ballesteros melakukan analisisnya, ia menemukan kepiting tapal kuda bersarang di dalam pohon keluarga arakhnida.
Dia mengatakan pendekatannya berfungsi sebagai kisah peringatan bagi ahli biologi evolusi lain yang mungkin cenderung memilih data yang tampaknya paling dapat diandalkan, atau membuang data yang tampaknya tidak cocok. Para peneliti dapat, misalnya, “memaksa” data mereka untuk menempatkan kepiting tapal kuda di antara krustasea, kata Sharma, tetapi itu tidak akurat. Tim peneliti mencobanya dan menemukan ratusan gen yang mendukung pohon yang salah.
Ballesteros mendorong orang lain untuk memberikan data evolusi mereka pada metodologi yang ketat ini, karena “evolusi itu rumit.”
Mengapa kepiting tapal kuda adalah penghuni air sedangkan arakhnida lainnya di daratan tetap menjadi pertanyaan terbuka. Hewan-hewan ini termasuk kelompok yang disebut Chelicerata, yang juga termasuk laba-laba laut. Laba-laba laut adalah arthropoda laut seperti kepiting tapal kuda, tetapi mereka bukan arakhnida.
“Apa yang disimpulkan studi ini adalah bahwa penaklukan daratan oleh arakhnida lebih kompleks daripada peristiwa tradisi tunggal,” kata Ballesteros.
Mungkin saja leluhur arakhnida yang umum berevolusi dalam air dan hanya kelompok seperti laba-laba dan kalajengking yang berhasil mendarat. Atau, nenek moyang yang sama mungkin telah berevolusi di darat dan kemudian kepiting tapal kuda mengolonisasi kembali laut.
“Pertanyaan besar yang kita kejar adalah sejarah kolonisasi daratan oleh hewan-hewan perairan,” kata Sharma.
“Saya bisa melihat dengan rasa ingin tahu yang kekanak-kanakan dan bertanya: ‘Bagaimana semua keragaman ini terjadi?’” Katanya. “Luar biasa atas apa yang ada, dan saya tidak pernah berpikir akan memiliki hak istimewa untuk dapat melakukan ini.”
