Phylogeny Of Sea Cucumbers Family Stichopodidae (Class Holothuroidea) Inferred From Morphological Characters

(1)

FILOGENI TIMUN LAUT FAMILI STICHOPODIDAE

(KELAS HOLOTHUROIDEA) BERDASARKAN KARAKTER

MORFOLOGI

ISMILIANA WIRAWATI

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

(3)

i

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis filogeni timun laut Famili Stichopodidae (Kelas Holothuroidea) berdasarkan karakter morfologi adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Juli 2012

Ismiliana Wirawati

(4)

(5)

iii

ABSTRACT

ISMILIANA WIRAWATI. Phylogeny of Sea Cucumbers Family Stichopodidae (Class Holothuroidea) Inferred from Morphological Characters. Undersupervision of RIKA RAFFIUDIN and PRADINA PURWATI

Stichopodidae is one of the commercial holothuroid families and distributes widely in tropical shallow waters around the world. External and internal morphology as well as spicules are used to differentiate holothuroid species. However, these characters possessed high similarity among the Stichopodidae members. Evolution based on morphological characters can be used to determine the character states that subsequently applied in the phylogenetic analysis. However, the evolutions of those characters are still under debatable. Based on the previous phylogenetic studies, there is still no morphological study of Stichopodidae. Therefore, this study was conducted to describe the phylogenetic relationship of Stichopodidae, to determine plesiomorph, synapomorph, homoplasy and key characters of species from Stichopus and Thelenota

(Stichopodidae). The specimens used in this study were derived from Oceanography Research Center-Indonesian Institute of Sciences (LIPI), collected from Indonesian shallow waters. They consisted of nine species from Family Stichopodidae (ingroup) and two species from Family Holothuriidae (outgroup). Maximum parsimony and PAUP 4.0b was applied to construct the phylogenetic tree based on 78 morphological characters. The result showed two phylogenetic trees which separate the genus of Stichopus and Thelenota into two consistent clades (bootstrap 99% and 100%, respectively). The species position of each genus was stable. The two genus from Stichopodidae had the same number of synapomorph characters, and four plesiomorph characters occurred in the family level. Stichopus had ten homoplasy characters, while Thelenota did not have this characters. Six of nine species had the autapomorph characters that was used in constructed the identification key of Stichopodidae.

Keywords: sea cucumber, Stichopodidae, Stichopus, Thelenota, morphological

(6)

(7)

v

RINGKASAN

ISMILIANA WIRAWATI. Filogeni Timun Laut Famili Stichopodidae (Kelas Holothuroidea) Berdasarkan Karakter Morfologi. Dibimbing oleh RIKA RAFFIUDIN dan PRADINA PURWATI

Stichopodidae merupakan salah satu famili timun laut komersial di perairan tropis. Timun laut termasuk Famili Stichopodidae merupakan deposit feeders

yang berperan dalam bioturbasi (pemindahan sedimen), yaitu mencegah penumpukan bahan organik dan sedimen.

Karakter timun laut yang digunakan untuk membedakan spesies sampai saat ini adalah morfologi eksternal, morfologi organ internal dan spikula. Akan tetapi dalam Famili Stichopodidae, ketiga komponen tersebut memiliki kemiripan yang sangat tinggi antara spesies dalam genus Stichopus dan Thelenota.

Kunci identifikasi untuk tingkat spesies dalam timun laut (Holothuroidea) menggunakan komposisi dan bentuk spikula (endoskeleton yang berukuran mikroskopis). Terdapat dua hipotesis mengenai perubahan spikula yang berhubungan dengan evolusi. Hipotesis pertama adalah spikula paling primitif, yaitu bentuk meja reguler (regular tables) dan kancing reguler yang halus

(regular smooth buttons), kemudian berevolusi menjadi kancing ireguler, mawar

(rosettes) dan meja yang termodifikasi. Hipotesis kedua adalah spikula yang

paling primitif, yaitu batang (rods) dan mawar, yang kemudian berevolusi menjadi lempeng berlubang (perforated plates) dan berubah menjadi meja dan kancing. Perubahan tersebut masih dalam perdebatan sampai saat ini.

Hubungan kekerabatan yang sudah dipelajari dari ketiga famili anggota Ordo Aspidochirotida adalah antara lain pada Famili Stichopodidae yang menggunakan DNA mitokondria dari Stichopodidae yang berada di indo-pasifik. Penelitian tersebut menunjukkan bahwa Thelenota lebih primitif (lebih dulu

muncul) dari Stichopus. Studi filogeni Famili Holothuriidae berdasarkan karakter dari morfologi eksternal, internal dan spikula menunjukkan bahwa genus

Labidodemas masuk kedalam rumpun genus Holothuria. Sedangkan dalam studi

filogeni Famili Synallactidae berdasarkan karakter morfologi menunjukkan bahwa hampir semua spesies pada masing-masing genus anggota Famili Synallactidae berada dalam satu rumpun, kecuali genus Paroriza dan Pseudostichopus.

Berdasarkan studi-studi filogeni tersebut, dapat dilihat bahwa studi filogeni Famili Stichopodidae berdasarkan karakter morfologi masih belum ada.

Studi ini menggunakan enam spesies anggota genus Stichopus dan tiga

spesies anggota Thelenota (Stichopodidae) sebagai ingroup. Outgroup digunakan

dua spesies, yaitu Holothuria scabra dan Actinopyga lecanora. Seluruh spesimen yang digunakan dalam studi ini merupakan koleksi Pusat penelitian Oseanografi-LIPI Jakarta. Karakter yang digunakan terdiri dari 10 karakter morfologi eksternal, tujuh karakter morfologi organ internal dan 61 karakter spikula.

Analisa filogeni mengikuti Appeltans (2002) yaitu menggunakan

maximum-parsimony dengan teknik heuristic. Dalam analisa, semua karakter diolah secara

(8)

vi

Rekonstruksi filogeni Stichopodidae menghasilkan dua pohon filogeni yang paling parsimony. Hubungan kekerabatan antara Stichopus dan Thelenota relative

stabil yang ditandai dengan nilai bootstrap 80%, yang menandakan bahwa

keduanya memiliki kekerabatan dekat dengan lima karakter synapomorf. Nilai ini menandakan bahwa posisi Stichopus dan Thelenota sebagai dua genus yang pemisahannya cukup stabil dan muncul bersamaan.

Hubungan kekerabatan antara spesies dalam genus Stichopus dan Thelenota

didukung nilai bootstrap yang tinggi, yaitu 99% dan 100%. Genus Stichopus

memiliki enam karakter synapomorf, begitu pula dengan genus Thelenota.

Karakter plesiomorf (primitif) yang dimiliki oleh seluruh anggota Ordo Aspidochirotida termasuk Famili Stichopodidae berasal dari morfologi eksternal tubuh. Famili Stichopodidae memiliki empat karakter plesiomorf.

Karakter synapomorf yang dimiliki genus Stichopus dan Thelenota

berjumlah enam. Enam karakter tersebut sebagian besar merupakan komposisi spikula.

Karakter homoplasi yang dimiliki keenam spesies dalam genus Stichopus

adalah 10 karakter yang sebagian besar merupakan karakter spikula. Sepuluh karakter homoplasi tersebut tidak dapat digunakan untuk membedakan spesies. Sedangkan di dalam rumpun genus Thelenota, tidak memiliki karakter homoplasi.

Akan tetapi jika dibandingkan antara tiga spesies Thelenota dan beberapa spesies

genus Stichopus, terdapat dua karakter yang homoplasi.

Dalam Famili Stichopodidae, enam spesies memiliki karakter autapomorf, yaitu S. chloronotus, S. pseudohorrens, S. quadrifasciatus, S. vastus, T. ananas

dan T. rubralienata. Untuk genus Stichopus, karakter kunci spesies terletak pada

spikula yang diambil dari papila dorsal dan kaki tabung, sedangkan pada

Thelenota adalah bentuk tuberkel di permukaan tubuh dan spikula bentuk butir.

Posisi spesies di dalam masing-masing genus dan pemisahan genus dalam Famili Stichopodidae cukup stabil, sehingga belum diperlukan perubahan dalam sistematika tingkat taksa yang dimaksud. Sementara hubungan kekerabatan yang masih perlu dikaji adalah posisi T. ananas yang lebih primitif dari dua spesies anggota Thelenota yang lain dan kekerabatan antar spesies dalam Stichopus yang tidak stabil (ditunjukkan dalam nilai bootstrap dibawah 50%). Kunci identifikasi dapat dibuat dengan berdasarkan karakter synapomorf dan autapomorf pada masing-masing cabang pohon filogeni.

Kata kunci: Holothuroidea, Stichopodidae, Stichopus, Thelenota, karakter

(9)

vii

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan kutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB

(10)

(11)

ix

FILOGENI TIMUN LAUT FAMILI STICHOPODIDAE

(KELAS HOLOTHUROIDEA) BERDASARKAN KARAKTER

MORFOLOGI

ISMILIANA WIRAWATI

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Mayor Biosains Hewan

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(12)

x

(13)

(14)

(15)

xiii

PRAKATA

Dengan rasa syukur yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2012 sampai April 2012 ini ialah Filogeni Timun Laut Famili Stichopodidae (Kelas Holothuroidea) Berdasarkan Karakter Morfologi.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ir. Rika Raffiudin, M.Si dan Ibu Pradina Purwati, M.Sc selaku pembimbing, serta Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA selaku penguji dan banyak memberi masukan. Terima kasih kepada Ana Setyastuti, S.Si, Yuliadi Zamroni, M.Si dan Dr. Karen von Jutterzenka atas saran dan masukannya. Terima kasih kepada Ibu Iin Inayat Al Hakim, M.Si yang telah membantu selama pengambilan data di Laboratorium Makrobentos Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta. Terima kasih juga kepada teman-teman Biosains Hewan, Jurusan Biologi, FMIPA, IPB angkatan 2010 atas dukungan dan semangat yang diberikan, serta kepada Ibu dan keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini dapat menambah informasi hubungan kekerabatan anggota Famili Stichopodidae berdasarkan karakter morfologi serta evolusinya.

Bogor, Juli 2012

(16)

(17)

xv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Surabaya pada tanggal 10 Mei 1983 dari bapak Drs. Moh. Rasyid Ridho dan ibu Sri Widiatun, SKM. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara.

Pada tahun 2001 penulis lulus dari SMA KORPRI Bekasi dan melanjutkan kuliah S1 di Universitas Negeri Jakarta. Penulis masuk pada Jurusan Biologi Program Studi Biologi Non Pendidikan, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta.

Penulis menjadi tenaga freelance di Laboratorium Makrobentos dan

Reference Collection Pusat Penelitian Oseanografi (P2O)-LIPI, Jakarta sejak

(18)

(19)

xvii

BAB I. PENDAHULUAN ………...………...1

A. Latar Belakang ………..……...1

B. Perumusan Masalah ………3

C. Tujuan ……….…………3

D. Manfaat Penelitian ………3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ………5

A. Sistematika Famili Stichopodidae……..………..………....5

B. Morfologi Famili Stichopodidae……..………..……...6

C. Evolusi Morfologi Spikula Stichopodidae ……….…………...8

D. Filogeni Famili Stichopodidae ………..9

BAB III. METODOLOGI ……….13

A. Waktu dan Lokasi Penelitian ….………13

B. Sampel……….…………13

C. Metode Penelitian ………...13

Alat dan Bahan ………..………..13

Teknik Pengamatan dan Identifikasi Analisa Filogeni …………...…...14

1. Pengamatan Morfologi Eksternal …..………...14

2. Pengamatan Morfologi Organ Internal ……… …...15

3. Isolasi dan Pengamatan Spikula ………...…………15

4. Pemilihan Karakter Morfologi ………16

5. An alis a Fi lo gen i … ………… ……… …… ………… ……19

6. Pembuatan Kunci Identifikasi ………..20

BAB IV. HASIL ………...…..21

A. Hasil Filogeni ……….……….……21

A.1. Topologi Pohon Filogeni Famili Stichopodidae ………...…….21

A.2. Karakter Autapomorf pada spesies anggota genus Thelenota dan Stichopus ………..…23

A.3. Kunci Identifikasi ……….24

B. Hasil penentuan karakter spesimen Famili Stichopodidae ……..……25

B.1. Variasi Morfologi Eksternal ………..…25

B.2. Variasi Organ Internal ………27

B.3. Variasi Spikula ………29

BAB V. PEMBAHASAN ………37

A. Famili Stichopodidae ……….………..…...37

B. G e n u s S t i c h o p u s… … … . . . … … … . … … … 4 0 C. Genus Thelenota ……….………...44

D. Karakter Kunci ………45

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN………..47

DAFTAR PUSTAKA ………...…………49

(20)

(21)

xix

DAFTAR TABEL

Halaman 1 Daftar spesimen koleksi Puslit Oseanografi-LIPI, Jakarta untuk

(22)

(23)

xxi

DAFTAR GAMBAR

Halaman 1 Morfologi eksternal Aspidochirotida secara umum ………...………6 2 Bentuk cincin kapur (calcareous ring) Holothuroidea ………...7

3 Morfologi internal atau organ dalam Holothuroidea secara umum……….7 4 Tipe spikula genus Stichopus & Thelenota secara umum……….8

5 Pohon filogeni dari Kelas Holothuroidea berdasarkan morfologi ……….……….10 6 Pohon filogeni Famili Stichopodidae berdasarkan DNA mitokondria ………....11 7 Perbandingan pohon 1 dan 2 hasil dari analisis maximum-parsimony

menggunakan program PAUP pada timun laut Famili Stichopodidae ..……..…….22 8 Bentuk tubuh dalam alkohol ………..………...26 9 Susunan papila dorsal Famili Stichopodidae dan Holothuriidae………..………..26 10 Susunan kaki tabung Famili Stichopodidae dan Holothuriidae ……….……27 11 Organ-organ internal Famili Stichopodidae………...………28 12 Bentuk cincin kapur genus Stichopus dan Thelenota………28

13 Jumlah gonad ……….28 14 Bentuk saluran batu dan madreporit pada genus Stichopus dan Thelenota………29

15 Variasi spikula tipe meja (tables) ………..……….30 16 Variasi spikula tipe mawar (rosettes) ……….……..…….31 17 Variasi spikula tipe batang (rods) ………..…………...32 18 Variasi spikula tipe lempeng (plates) ……….33 19 Variasi spikula tipe butir (miliary granules)…….. ………..……...33 20 Variasi spikula tipe kancing (buttons) pada H. (M.) scabra (outgroup)……….……34 21 Pohon filogeni Famili Holothuriidae berdasarkan karakter morfologi

(Appeltans 2002) ………38

22 Pohon filogeni Famili Holothuriidae berdasarkan karakter morfologi

(Samyn e t al . 2005) ………...38

23 Morfologi Stichopus dengan habitatnya berdasarkan asumsi Deichmann (1958)

… … … . . … … … … . . . 4 3 24 Perkembangan bentuk spikula dari juvenil sampai dewasa pada

(24)

(25)

xxiii

DAFTAR LAMPIRAN

(26)

(27)

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Filum Echinodermata terdiri dari lima kelas yang salah satunya adalah Kelas Holothuroidea (timun laut) (Janies 2001). Salah satu dari keenam ordo timun laut adalah Aspidochirotida yang terdiri dari tiga famili, yaitu Famili Stichopodidae, Holothuriidae dan Synallactidae (Kerr & Kim 2001). Studi ini difokuskan pada Famili Stichopodidae dengan sembilan genus, dua diantaragenus tersebut berada di perairan Indonesia dan Australia, yaitu Stichopus dan Thelenota (Rowe & Gates 1995; Wirawati et al. 2007).

Stichopodidae merupakan salah satu famili dari dua famili yang merupakan timun laut komersial di perairan dangkal tropis (Purwati 2005). Timun laut termasuk Famili Stichopodidae merupakan deposit feeders, sehingga hewan ini

berperan dalam bioturbasi (pemindahan sedimen), yaitu mencegah penumpukan bahan organik dan sedimen (Uthicke 1999; Purwati & Syahailatua 2008).

Koleksi timun laut Famili Stichopodidae di Indonesia terdapat kurang lebih 10 spesies (Purwati & Syahailatua 2008; Wirawati et al. 2007). Karakter yang

berlaku untuk membedakan spesies adalah morfologi eksternal, morfologi organ internal dan spikula (Massin 1999; Massin et al. 2002; Samyn et al. 2006). Akan

tetapi komponen dari ketiga karakter morfologi ini memiliki kemiripan yang sangat tinggi antar spesies-spesies dari genus Stichopus dan Thelenota dalam

Famili Stichopodidae (Massin et al. 2002).

Kunci identifikasi untuk spesies terdapat pada komposisi & bentuk spikula (endoskeleton yang berukuran mikroskopis) (Clark & Rowe 1971; Rowe 1969). Terdapat dua hipotesis mengenai perubahan spikula yang berhubungan dengan evolusi. Hipotesis pertama diajukan oleh Deichmann (1958), yang berhipotesis bahwa spikula paling primitif adalah bentuk meja reguler (regular tables) dan

(28)

2

dalam perjalanannya berubah menjadi lempeng berlubang (perforated plates) dan

berubah menjadi meja dan kancing. Perubahan tersebut masih dalam perdebatan sampai saat ini (Samyn et al. 2005).

Hubungan kekerabatan yang sudah dipelajari dari ketiga famili anggota Ordo Aspidochirotida adalah antara lain pada Famili Stichopodidae (Byrne et al.

2010), Famili Holothuriidae (Appeltans 2002; Samyn et al. 2005) dan Famili

Synallactidae (Solis-Marin 2003).

Hasil penelitian Byrne et al. (2010) berdasarkan DNA mitokondria dari

timun laut Stichopodidae yang berada di indo-pasifik menunjukkan bahwa

Thelenota lebih primitif (lebih dulu muncul) dari Stichopus. Di dalam Thelenota,

tiga spesies yang dianalisis muncul secara bersamaan (politomi). Sementara di dalam Stichopus, spesies yang paling primitif adalah S. chloronotus.

Filogeni Famili Holothuriidae menggunakan karakter dari morfologi eksternal, internal dan spikula yang menunjukkan bahwa terdapat dua kelompok besar yang memisahkan antara rumpun genus Actinopyga, Bohadschia dan

Pearsonothuria dengan rumpun genus Holothuria dan Labidodemas (Appeltans

2002; Samyn et al. 2005). Akan tetapi genus Labidodemas masuk ke dalam rumpun genus Holothuria.

Studi filogeni Famili Synallactidae yang dilakukan oleh Solis-Marin (2003) menggunakan karakter morfologi (eksternal, internal dan spikula). Studi ini menunjukkan bahwa hampir semua spesies pada masing-masing genus anggota Famili Synallactidae berada dalam satu rumpun, kecuali genus Paroriza dan

Pseudostichopus.

(29)

3

dan dapat dijadikan kunci identifikasi, sedangkan karakter homoplasi tidak dapat dijadikan karakter untuk identifikasi.

B. Perumusan Masalah

1. Famili Stichopodidae pada genus Stichopus memiliki kemiripan sekaligus

variasi bentuk morfologi eksternal dan bentuk spikula yang cukup tinggi, sehingga sulit dibedakan pada tingkat spesies.

2. Masih banyak perdebatan evolusi, terutama untuk karakter spikula dalam tingkat Ordo Aspidochirotida yang terjadi hingga saat ini.

3. Studi filogeni Famili Stichopodidae masih belum ada.

C. Tujuan Penelitian

1. Mempelajari filogeni spesies dalam genus Stichopus dan Thelenota dalam Famili Stichopodidae berdasarkan karakter morfologi dari spesimen yang dikoleksi di Pusat Penelitian Oseanografi – LIPI, Jakarta.

2. Menentukan karakter plesiomorf dalam Famili Stichopodidae.

3. Menentukan karakter synapomorf dalam genus Stichopus dan Thelenota

(Famili Stichopodidae).

4. Menentukan karakter homoplasi dalam genus Stichopus dan Thelenota

(Famili Stichopodidae).

5. Menentukan karakter kunci (autapomorf) dalam penentuan spesies dalam genus Stichopus dan Thelenota (Famili Stichopodidae).

D. Manfaat Penelitian

1. Menyumbang informasi kedekatan hubungan kekerabatan untuk kepentingan konservasi dan evolusi.

(30)

(31)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sistematika Famili Stichopodidae

Filum Echinodermata memiliki lima kelas yang salah satunya adalah Kelas Holothuroidea atau timun laut, sedangkan keempat kelas lainnya adalah Crinoidea, Asteroidea, Ophiuroidea dan Echinoidea (Janies 2001). Kelas Holothuroidea terdiri dari enam ordo, yaitu Ordo Apodida Brandt 1835; Elasipodida Théel 1882; Aspidochirotida Grube 1840; Molpadiida Haeckel 1896; Dendrochirotida Grube 1840 dan Dactylochirotida Pawson & Fell 1965 (Kerr & Kim 2001; Brusca & Brusca 2003).

Ordo yang paling banyak dikenal adalah Ordo Aspidochirotida yang terdiri dari tiga famili, yaitu Synallactidae Ludwig 1894; Holothuriidae Ludwig 1894 dan Stichopodidae Haeckel 1896 (Hyman 1955; Kerr & Kim 2001). Ketiga famili ini sebagian besar hidup di perairan dangkal, kecuali Famili Synallactidae yang hidup di perairan laut dalam (Deichmann 1958; Bluhm & Gebruk 1999; Solis-Marin 2003).

Famili Stichopodidae memiliki sembilan genus yang masih berlaku sampai saat ini, yaitu: Stichopus Brandt 1835; Thelenota Clark 1921; Parastichopus Clark

1922; Astichopus Clark 1922; Neostichopus Deichmann 1948; Isostichopus

Deichmann 1958; Apostichopus Liao 1980; Eostichopus Cutress & Miller 1982;

Australostichopus Levin 2004 (Byrne et al. 2010). Dari kesembilan genus tersebut,

yang terdapat di perairan Indonesia hanya Genus Stichopus dan Thelenota

(Wirawati et al. 2007).

Genus Thelenota hanya memiliki tiga spesies, yaitu Thelenota ananas

(Jaeger 1833); T. anax HL Clark 1921; T. rubralienata Massin & Lane 1991

(Clark 1922; Clark & Rowe 1971; Massin 1999; Massin & Lane 1999). Ketiga spesies tersebut terdapat di perairan Indonesia (Massin & Lane 1991). Spesies anggota genus Stichopus yang terdapat di perairan Indonesia adalah Stichopus

chloronotus Brandt 1835; S. herrmanni Semper 1868; S. horrens Selenka 1887; S.

quadrifasciatus Massin 1999; S. vastus Sluiter 1887 (Massin 1996; Massin 1999;

(32)

6

B. Morfologi Famili Stichopodidae

Famili ini pada umumnya memiliki bentuk tubuh silindris, memanjang dari ujung mulut ke arah anus (oral-aboral) dengan ukuran dari beberapa sentimeter

sampai satu meter panjangnya (Edgar 2000). Pentamerous radial symmetry yang

merupakan ciri timun laut (Kelas Holothuroidea) yang ditunjukkan dengan adanya 5 sumbu tubuh dan ditandai dengan ambulakral, yaitu tiga di ventral (trivium) dan dua di dorsal (bivium) (Lane & Vanderspiegel 2003).

Ordo Aspidochirotida memiliki bentuk tentakel perisai (peltate), bentuk tubuh pada bagian ventral rata dan bagian dorsal melengkung (Gambar 1), serta memiliki pohon pernapasan (respiratory tree) yang berkembang dengan baik (Hyman 1955; Rowe & Doty 1977). Cincin kapur (calcareous ring) pada ordo ini umumnya tidak memiliki perpanjangan di bagian posterior maupun anterior (Pearson 1914; Samyn et al. 2006) (Gambar 2).

Fokus pada penelitian ini adalah Famili Stichopodidae, yang merupakan timun laut berukuran besar (dewasa dapat mencapai panjang 90 cm) (Clark 1922). Famili ini memiliki penampang tubuh persegi atau trapesium, papila dorsal besar dan pada umumnya tersusun padat dalam dua baris (pada daerah ambulakral), kaki tabung di bagian ventral tersusun dalam tiga baris (pada daerah ambulakral), tentakel bentuk perisai, memiliki pohon pernapasan, dua rumbai pada gonad, serta tidak memiliki organ atau tubulus cuvier (Gambar 3) (Clark 1922; Hyman 1955; Deichmann 1958; Clark & Rowe 1971; Rowe & Doty 1977).

(33)

7

Spikula merupakan endoskeleton yang berukuran mikroskopis dan dimiliki oleh semua spesies timun laut (Hyman 1955). Spikula digunakan sebagai kunci identifikasi khususnya sampai spesies (Clark & Rowe 1971). Genus Stichopus

memiliki ciri khas spikula tipe meja dan tipe batang, yaitu bentuk seperti huruf C, sedangkan genus Thelenota memiliki ciri khas spikula tipe batang yang

percabangannya dikotom dan tipe butir (Clark 1922; Deichmann 1958; Massin 1999; Wirawati et al. 2007). Gambar tipe-tipe spikula yang pada umumnya

dimiliki Genus Stichopus dan Thelenota dalam Famili Stichopodidae dapat dilihat

pada Gambar 4.

Gambar 2. Bentuk cincin kapur (calcareous ring) Holothuroidea. A: bentuk secara umum Ordo Aspidochirotida, B: bentuk secara umum Ordo Dendrochirotida. R = bagian radial, IR = bagian interadial (Samyn et al. 2006).

(34)

8

C. Evolusi Morfologi Spikula Stichopodidae

Spikula pada Holothuroidea berasal dari evolusi kerangka ekstraksial, yaitu kerangka yang terletak diluar kelima sumbu tubuh (aksial) pada Echinodermata primitif (Mooi & David 1998). Spikula sangat penting untuk mengidentifikasi sampai tingkat spesies, karena karakter morfologi eksternal dan internal tidak dapat membedakan spesies (Massin et al. 2002).

Terdapat lima hipotesis tentang perkembangan evolusi spikula dalam Ordo Aspidochirotida, yaitu: (1) Hipotesis yang diajukan oleh Pearson (1914), yaitu spikula yang paling primitif adalah tipe batang (rods) dan mawar (rosettes), keduanya berevolusi menjadi tipe lempeng berlubang (perforated plates), yang kemudian berkembang menjadi menjadi tipe meja (tables) dan kancing (buttons). (2) Hipotesis yang diajukan oleh Panning (1928) adalah bentuk spikula tipe batang bercabang (branched rods) merupakan karakter primitif, yang kemudian

berevolusi menjadi spikula tipe mawar. (3) Hipotesis yang diajukan oleh Deichmann (1958) adalah spikula tipe meja reguler (regular tables) dan tipe

kancing reguler yang halus (regular smooth buttons) yang merupakan bentuk

Gambar 4. Tipe spikula genus Stichopus & Thelenota secara umum. a: tipe meja reguler (table), b: tipe meja bentuk roket, c: tipe meja dengan mahkota kecil, d: tipe lempeng (plate), e: tipe batang (rod), f: tipe mawar (rosette), g: tipe butir (grain), h: tipe meja semu (pseudo-table), i: tipe

(35)

9

paling primitif, kemudian berevolusi menjadi tipe kancing ireguler, mawar dan meja yang termodifikasi. Kemudian spikula tipe mawar, meja dan batang bentuk C tereduksi menjadi spikula tipe butir (miliary granules) dan batang bercabang

dikotom (dichotomous branched rods). (4) Hipotesis yang diajukan oleh Rowe

(1969) adalah spikula lempeng (plates) merupakan spikula yang paling primitif.

(5) Hipotesis yang diajukan oleh Massin et al. (2000) bahwa karakter yang paling

primitif adalah spikula meja dengan tiang tinggi dan tanpa kancing. Dari lima hipotesis tersebut, empat diantaranya merupakan studi dalam tingkat Famili Holothuriidae. Sedangkan satu hipotesis lainnya merupakan studi dalam tingkat Ordo Aspidochirotida. Perdebatan tersebut terus berlangsung hingga saat ini dan masih belum dapat terselesaikan (Samyn et al. 2005).

D. Filogeni Famili Stichopodidae

Hasil rekonstruksi pohon filogeni di tingkat Kelas Holothuroidea menjelaskan bahwa Famili Stichopodidae dan Holothuriidae berasal dari satu nenek moyang (monofiletik). Hubungan kekerabatan pada kedua famili tersebut dekat, dan merupakan sister group (Kerr & Kim 2001) (Gambar 5).

Studi filogeni yang menggunakan DNA mitokondria dari Famili Stichopodidae memperlihatkan bahwa genus Stichopus merupakan genus yang terdapat pada satu rumpun (clade) yang sama (monofiletik) (Byrne et al. 2010) (Gambar 6). Spesies S. chloronotus memiliki satu rumpun tersendiri dan berada di basal rumpun Stichopus. Sebaran spesies ini sangat luas yaitu dari Samudra Hindia bagian barat sampai Samudra Pasifik. Hal tersebut memperlihatkan bahwa

S. chloronotus tidak memiliki banyak variasi morfologi. Di dalam studi filogeni

DNA tersebut, genus Thelenota lebih primitif daripada Stichopus yang ditandai

(36)

10

(37)

11

(38)

(39)

13

BAB III

METODOLOGI

A. Waktu dan Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian dilakukan di Pusat Penelitian Oseanografi – LIPI, Jakarta. Pengamatan dan analisa dilaksanakan pada bulan Januari 2012 sampai April 2012. Spesimen yang diamati berupa awetan yang terendam alkohol 70% dan tersimpan dalam ruang koleksi P2O-LIPI, Jakarta.

B. Sampel

Sampel yang digunakan untuk penelitian filogeni timun laut anggota Famili Stichopodidae (Aspidochirotida, Holothuroidea, Echinodermata) adalah spesimen yang terkumpul dari perairan dangkal Indonesia dalam periode lebih dari 50 tahun yang disimpan di ruang koleksi P2O-LIPI, Jakarta. Beberapa spesimen yang digunakan telah dideskripsikan oleh Wirawati et al. (2007); Purwati & Wirawati (2009); Purwati & Wirawati (2011) (Tabel 1).

Studi ini menggunakan dua genus anggota Stichopodidae yang terdapat di ruang spesimen koleksi P2O-LIPI Jakarta, serta hidup di daerah tropis dan di perairan dangkal, yaitu Stichopus Brandt 1835 dan Thelenota HL Clark 1921

sebagai taksa ingroup. Dua genus anggota Holothuriidae, yaitu Holothuria

Linnaeus 1767 dan Actinopyga Bronn 1860 ditetapkan sebagai outgroup yang

merupakan kerabat terdekat dari famili Stichopodidae dan dapat digunakan sebagai akar (rooting) dalam pohon analisa filogeni yang sesuai dengan analisa

filogeni yang dilakukan oleh Samyn et al. (2005) dan Appeltans (2002) (Tabel 1).

C. Bahan dan Metode Penelitian Alat dan Bahan

(40)

14

Teknik Pengamatan dan Identifikasi untuk Analisa Filogeni 1. Pengamatan Morfologi Eksternal

Spesimen yang akan diamati merupakan spesimen awetan yang kondisinya masih bagus, yaitu spesimen yang bentuknya masih dapat diamati dan memiliki label yang lengkap (minimal tercantum tanggal koleksi dan lokasi). Morfologi eksternal yang diamati adalah bentuk penampang tubuh, panjang maksimal tubuh, susunan papila dan kaki tabung, ada tidaknya tuberkel pada papila, posisi mulut dan anus, ada tidaknya modifikasi anus dan jumlah tentakel.

Tabel 1 Daftar spesimen koleksi Puslit Oseanografi-LIPI, Jakarta untuk analisa filogeni

Famili Genus Spesies Jml spesimen Pustaka

Ingroup Famili Stichopodidae Hacckel, 1896

Genus

Stichopus Brandt, 1835 Stichopus chloronotus Brandt, 1835

5 (EH77, EH80, EH214, EH239, EH449)

[1]

S. herrmanni Semper, 1868 5 (EH26, EH92, EH217, EH357, EH431)

[1]

S. horrens Selenka, 1887 3 (EH222, EH450, EH451)

[1]

S. pseudohorrens Cherbonnier, 1967

1 (EH400) [4]

S. quadrifasciatus Massin, 1999 2 (EH249, EH250)

[1]

S. vastus Sluiter, 1887 5 (EH166, EH248, EH436, EH468, EH502)

[1]

Thelenota HL Clark, 1921 Thelenota ananas (Jaeger, 1833)

T. rubralienata Massin & Lane 1991

Holothuria Linnaeus, 1767 Holothuria (Metriatyla) scabra Jaeger, 1833

5 (EH16, EH72, EH119, EH206, EH271)

[2]

(41)

15

2. Pengamatan Morfologi Organ Internal

Untuk melakukan pengamatan morfologi internal dilakukan pembedahan terlebih dahulu. Metode kerja yang digunakan berdasarkan Solis-Marin (2003) dengan modifikasi, yaitu dinding tubuh spesimen bagian dorsal dibedah dari lubang anus sampai ke lubang mulut. Hal tersebut dilakukan agar dapat mengamati dengan lebih jelas organ-organ yang terdapat di dalam tubuh. Kemudian spesimen diletakkan di atas papan bedah untuk diamati dan difoto dengan kamera digital. Karakter morfologi internal yang diamati pada studi ini adalah bentuk dan perbandingan ukuran cincin kapur bagian radial dengan interadial, jumlah gonad, bentuk madreporit, jumlah dan panjang polian vesikel serta ada tidaknya organ cuvier.

3. Isolasi dan Pengamatan Spikula

(42)

16

4. Pemilihan Karakter Morfologi

Pemilihan karakter untuk analisa filogeni berdasarkan Appeltans (2002) dan Samyn et al. (2005), yaitu morfologi eksternal, morfologi organ internal, serta

morfologi spikula. Status karakter dibobotkan berdasarkan asumsi evolusi menurut Deichmann (1958); Appeltans (2002); Solis-Marin (2003) dan Samyn et

al. (2005) (Tabel 2).

Berdasarkan Tabel 2, terdapat tiga status karakter, yaitu nol (0) merupakan karakter yang paling primitif, kemudian berubah menjadi satu (1) dan seterusnya sampai tiga (3) yang merupakan karakter turunan yang paling maju. Kemudian dibuat matriks karakter yang akan digunakan untuk menganalisa filogeni.

Tabel 2 Daftar karakter morfologi eksternal, internal serta spikula.

No Karakter Status Karakter Pustaka

A MORFOLOGI EKSTERNAL

1 Bentuk penampang tubuh: (0) silindris atau konveks; (1) trapesium atau persegi.

[1]

2 Ukuran maksimal tubuh (0) besar (lebih dari 40 cm); (1) sedang (antara 30-40 cm); (2) kecil (kurang dari 30).

[4] &[5]

3 Susunan papila dorsal: (0) menyebar; (1) tersusun dalam 2 baris. [1] & [3] 4 Dasar papila yang

membesar (tuberkel):

(0) tidak ada; (1) ada. [1]

5 Bentuk tuberkel: (0) tidak ada; (1) tunggal; (2) bercabang. [4] 6 Susunan kaki tabung

ventral:

(0) menyebar; (1) tersusun dalam 3 baris. [2]

7 Posisi mulut: (0) terminal; (1) ventral. [1] & [2] 8 Posisi anus: (0) terminal; (1) dorsolateral. [1] & [2] 9 Modifikasi anus: (0) tidak ada; (1) ada, gigi pada lubang anus;

(2) ada, tuberkel di sekeliling anus.

[1] & [2]

10 Jumlah tentakel (0) 16; (1) 18 sampai 22. [2]

B MORFOLOGI INTERNAL 11 Perbandingan area cincin

kapur:

(0) radial = interadial; (1) radial > interadial. [1] & [2]

12 Tonjolan posterior pada cincin kapur radial

(0) tumpul, melebar; (1) meruncing, sempit. [1] & [2]

13 Jumlah gonad (0) 1 rumbai; (1) 2 rumbai. [1] 14 Bentuk madreporit (0) bulat; (1) oval; (2) tabung. [3] & [5] 15 Jumlah polian vesikel (0) satu; (1) lebih dari satu. [1] & [2] 16 Panjang polian vesikel (0) panjang (kurang dari 1/5 panjang tubuh);

(1) pendek (lebih dari atau sama dengan 1/5 panjang tubuh).

[2] & [5]

17 Organ cuvier (0) tidak ada; (1) ada. [1] & [2]

(43)

17

Spikula tipe meja (table)

18 Meja reguler: (0) ada; (1) tidak ada. [1] & [3] 19 Barisan lubang tepi

piringan meja reguler:

(0) lebih dari satu baris; (1) satu baris; (2) kurang dari satu baris.

[1] & [3]

20 Tiang meja reguler: (0) _{4 pilar tinggi (tinggi tiang ≥ diameter} piringan); (1) 4 pilar pendek (tinggi tiang < diameter piringan).

[1] & [3]

21 Bentuk mahkota meja reguler:

(0) lingkaran; (1) maltese. [1] & [2]

22 Duri pada mahkota meja reguler:

(0) tersebar; (1) hanya disudut. [1]

Spikula tipe mawar (rosette)

23 Mawar reguler: (0) tidak ada; (1) ada. [2] 24 Ujung percabangan

mawar reguler:

(0) membesar; (1) melengkung. [3] & [5]

25 Mawar ireguler: (0) tidak ada; (1) seperti batang; (2) seperti lempeng.

[1] & [3]

Spikula tipe batang (rod) [1] & [3]

26 Batang: (0) tidak ada; (1) ada. [1] & [3] 27 Lubang pada batang: (0) tidak berlubang; (1) di ujung & tengah;

(2) hanya ditengah.

[1] & [3]

28 Percabangan pada batang: (0) tidak becabang; (1) bercabang tidak dikotom; (2) bercabang dikotom.

[1] & [3]

29 Batang bentuk C & S: (0) tidak ada; (1) ada, ukuran seragam; (2) ada, ukuran bervariasi

[1] & [5]

Spikula tipe butir (miliary granule)

30 Butir: (0) tidak ada; (1) ada, bulat; (2) ada, seperti cacing

[1] & [3]

Spikula tipe kancing (button)

31 Kancing: (0) ada; (1) tidak ada. [1] & [3]

D MORFOLOGI SPIKULA PADA PAPILA DORSAL

[1] & [3]

34 Tiang meja reguler: (0) 4 pilar tinggi (tinggi tiang ≥ diameter piringan); (1) 4 pilar pendek (tinggi tiang < diameter piringan).

[1] & [3]

37 Meja ireguler: (0) tidak ada; (1) ada, tack-like; (2) ada,

mahkota kecil; (3) ada, reduksi

[3]

38 Barisan lubang tepi piringan meja ireguler:

[1] & [3]

39 Tiang meja ireguler: (0) 4 pilar; (1) 4 pilar menyatu di ujung; (2) 4 pilar tereduksi.

[3]

40 Bentuk mahkota meja ireguler:

(0) persegi; (1) meruncing; (2) tereduksi; (3) tidak ada.

[3]

(44)

18

41 Meja semu ( pseudo-table):

(0) tidak ada; (1) ada. [1] & [2]

mawar reguler:

(0) membesar; (1) melengkung. [4]

[1] & [3]

Spikula tipe batang (rod) [1] & [3]

(2) hanya ditengah.

[1] & [3]

[1] & [5]

Spikula tipe lempeng (plate)

49 Lempeng ireguler: (0) tidak ada; (1) ada [2]

[1] & [3]

E MORFOLOGI SPIKULA PADA KAKI TABUNG VENTRAL

[1] & [3]

54 Tiang meja reguler: (0) 4 pilar tinggi (tinggi tiang ≥ diameter piringan); (1) 4 pilar pendek (tinggi tiang < diameter piringan).

[1] & [3]

57 Meja ireguler: (0) tidak ada; (1) ada, tack-like; (2) ada, mahkota kecil; (3) ada, reduksi

[3]

58 Barisan lubang tepi piringan meja ireguler:

[1] & [3]

59 Tiang meja ireguler: (0) 4 pilar; (1) 4 pilar menyatu di ujung; (2) 4 pilar tereduksi.

[3]

60 Bentuk mahkota meja ireguler:

(0) persegi; (1) meruncing; (2) tereduksi; (3) tidak ada.

[3]

mawar reguler:

(0) membesar; (1) melengkung. [4]

[1] & [3]

(45)

19

Spikula tipe batang (rod)

(2) hanya ditengah.

[1] & [3]

[1] & [5]

Spikula tipe lempeng (plate)

68 Lempeng reguler: (0) tidak ada; (1) ada [2] 69 Lempeng ireguler: (0) tidak ada; (1) ada [2]

[1] & [3]

F MORFOLOGI SPIKULA PADA TENTAKEL

72 Meja reguler: (0) ada; (1) tidak ada. [1] & [3] 73 Meja ireguler: (0) tidak ada; (1) ada, tack-like; (2) ada,

mahkota kecil; (3) ada, reduksi

[3]

Spikula tipe batang (rod)

(2) hanya ditengah.

[1] & [3]

77 Batang masif: (0) tidak ada; (1) ada [1] & [5]

[1] & [3]

Keterangan: [1] = Samyn et al. (2005); [2] = Appeltans (2002); [3] = Deichmann 1958;

[4] = Solis-Marin (2003); [5] = modifikasi dalam studi ini

5. Analisa Filogeni

Metode yang digunakan untuk analisa filogeni berdasarkan Appeltans (2002) adalah maximum-parsimony dengan teknik heuristic yang dikondisikan

sebagai berikut: Menyimpan pohon yang terbaik (keep best trees only);

menggunakan TBR (tree bisection-reconnection) sebagai penentu cabang

algoritma; menyimpan pohon majemuk (save multiple trees); karakter multistate

diinterpretasikan sebagai polimorfisme. Karakter morfologi yang digunakan berjumlah 78, dengan 10 karakter morfologi eksternal, tujuh karakter morfologi organ internal, 61 karakter spikula. Dalam analisa, semua karakter diolah secara

(46)

20

acak (unordered). Pembobotan semua karakter setara (equal) yaitu bernilai 1.

Metode tersebut diolah dengan menggunakan program PAUP 4.0b 10 versi windows (Swofford 2002).

Nilai indeks yang digunakan untuk mengukur konsistensi suatu pohon yang dikonstruksi adalah dengan melihat nilai CI (consistency index), yaitu indeks

konsistensi yang digunakan sebagai parameter suatu topologi pohon. Nilai HI

(homoplasy index) adalah indeks banyak tidaknya karakter yang homoplasi.

Pohon yang tidak memiliki karakter homoplasi ditunjukkan dengan nilai CI = 1, sehingga makin baik suatu pohon ditandai dengan nilai indeks yang mendekati angka 1. Nilai RC (rescaled consistency index), yaitu menunjukkan tingkatan

yang sama dengan homoplasi indeks yang merupakan gabungan dari CI dan RI

(retention index). RI merupakan indeks kestabilan yang merupakan proporsi dari

karakter synapomorf yang dapat diterima sebagai karakter synapomorf sejati (Quicke 1993). Kualitas data dalam studi filogeni menggunakan parsimoni, dinilai dengan melakukan bootstrap sebanyak 1000 kali.

6. Pembuatan Kunci Identifikasi

Kunci identifikasi Famili Stichopodidae dibuat setelah melakukan rekonstruksi pohon filogeni. Karakter yang digunakan merupakan karakter synapomorf untuk pembeda Famili Stichopodidae dan Holothuriidae. Karakter synapomorf juga dapat digunakan untuk pembeda genus (Stichopus dan

Thelenota) dan spesies yang berjumlah sembilan. Karakter autapomorf digunakan

(47)

21

BAB IV

HASIL

A. Hasil Filogeni

A.1. Topologi Pohon Filogeni Famili Stichopodidae

Matriks Tabel 3 merupakan kumpulan sejumlah 78 karakter dan status karakter. Asumsi evolusinya adalah 0 (paling primitif) dan 3 (paling maju). Sedangkan kode minus (-) ditujukan untuk karakter yang hilang. Berdasarkan Tabel 3 tersebut, karakter yang memiliki status karakter binominal (0 dan 1) terdapat kurang lebih 70%. Taksa yang memiliki karakter yang hilang (-) pada hasil pengamatan studi ini terdapat kurang lebih 30%.

Tabel 3. Matriks karakter morfologi Stichopodidae. Hilangnya karakter tertentu ditandai dengan ‘-‘

Spesies 1-10 11-20 21-30 31-40

A.lecanora 0200001010 00020111-- --1000--00 11----0---

H.scabra 0200001000 0002001011 000-00--00 0011000---

S.chloronotus 1211111001 1110100020 111100--10 1020113222

S.herrmanni 1111111001 0110100011 111100--20 1011110---

S.horrens 1211111001 0110000010 111100--10 1010111011

S.pseudohorrens 1111111001 1110010010 111110--10 1010111011

S.quadrifasciatus 1211111001 1110000021 111120--20 1021112200

S.vastus 1111111001 1110110021 111120--10 1021110---

T.ananas 1001211001 10111001-- --0-010201 11----0---

T.anax 1001111001 10110101-- --0-010201 11----0---

T.rubralienata 1101111021 10110101-- --0-010202 11----0---

Spesies 41-50 51-60 61-70 71-78

A.lecanora 01000--000 11----0--- 1000--0100 11010000

H.scabra 00-0110000 0011000--- 0-01100101 01010000

S.chloronotus 0110120100 1021113203 1101201110 11310010

S.herrmanni 0110120200 1021113222 1101202110 11010010

S.horrens 0110120100 1021110--- 1101201110 11310110

S.pseudohorrens 0111120110 1010110--- 1111201110 10311110

S.quadrifasciatus 0112120210 1011113202 1121202110 10210010

S.vastus 0112120100 1011113223 1121201110 11010010

T.ananas 10-0102011 11----0--- 0-01020101 11010201

T.anax 10-0102001 11----0--- 0-01020101 11010201

T.rubralienata 10-0102002 11----0--- 0-01020102 11010202

(48)

22

Matriks Tabel 3 ini digunakan sebagai input data untuk filogeni yang

hasilnya ditunjukkan pada Gambar 7. Analis dengan program PAUP terhadap matriks tersebut menghasilkan dua pohon filogeni yang paling parsimony

(Gambar 7A dan 7B). Nilai indeks topologi pohon adalah CI (consistency index) =

0.7480; HI (homoplasy index) = 0.2520; RI (retention index) = 0.7328; RC

(rescaled consistency index) = 0.5481. Jumlah karakter yang informatif adalah 47

karakter, sedangkan karakter lainnya yang berjumlah 31 merupakan karakter yang tidak informatif.

Karakter turunan atau apomorf yang berbagi dalam genus Thelenota

(synapomorf) berjumlah enam karakter. Keenam karakter tersebut adalah bentuk madreporit oval (karakter 141), memiliki spikula tipe batang pada dinding tubuh (karakter 261), spikula batang dikotom pada dinding tubuh, papila dorsal, kaki tabung, tentakel (karakter 472, 662, 762) dan spikula meja semu pada papila dorsal (karakter 411).

Karakter synapomorf yang dimiliki genus Stichopus berjumlah enam, yaitu susunan papila dorsal padat dalam dua baris (karakter 31), tonjolan posterior cincin kapur bagian radial yang meruncing (karakter 121), spikula batang yang memiliki lubang ditengah pada papila dorsal, kaki tabung (karakter 462, 652),

Gambar 7. Perbandingan pohon filogeni 1 (A) dan pohon filogeni 2 (B) hasil dari analisi

maximum-parsimony menggunakan program PAUP pada timun laut Famili

(49)

23

spikula lempeng memanjang pada kaki tabung (karakter 691) dan spikula batang masif pada tentakel (karakter 771).

Karakter synapomorf yang dimiliki dalam rumpun S. horrens dan S.

pseudohorrens adalah spikula meja ireguler berbentuk tack-like pada papila dorsal

(karakter 371), spikula meja ireguler dengan barisan lubang tepi piringan yang lebih dari satu baris pada papila dorsal (karakter 380), spikula batang yang bercabang tidak dikotom pada tentakel (karakter 761).

Karakter tidak informatif yang dimiliki keenam spesies dalam genus

Stichopus adalah 10 karakter. Karakter tersebut sebagian besar dari karakter

spikula, diantaranya adalah spikula batang C & S yang bervariasi ukurannya pada dinding tubuh, papila dorsal dan kaki tabung (karakter 292, 482, 672), spikula meja ireguler dengan tiang tereduksi pada kaki tabung (karakter 592), spikula meja reguler pada tentakel (karakter 721), spikula tipe lempeng ireguler pada papila dorsal (karakter 491). Karakter yang tidak informatif pada morfologi eksternal dan organ internal antara lain ukuran maksimal tubuh yang berukuran sedang (karakter 21), polian vesikel yang berjumlah satu (karakter 150), ukuran polian vesikel yang pendek (karakter 161), perbandingan panjang area cincin kapur antara radial dan interadial yang sama (karakter 110).

A.2. Karakter Autapomorf pada spesies anggota genus Thelenota dan Stichopus

Karakter turunan yang hanya dimiliki oleh satu spesies (autapomorf) adalah

T. ananas dan T. rubralienata. Karakter autapomorf pada T. ananas adalah

tuberkel yang bercabang (karakter 52). T. rubralienata memiliki lima karakter

autapomorf, yaitu terdapat tuberkel disekeliling anus (karakter 92), spikula bentuk butir yang seperti cacing pada dinding tubuh, papila dorsal dan tentakel (karakter 302, 502, 702, 782).

Spesies yang memiliki karakter autapomorf dalam genus Stichopus adalah

empat spesies, yaitu S. chloronotus, S. pseudohorrens, S. quadrifasciatus dan S.

vastus. S. chloronotus memiliki lima karakter autapomorf, yaitu spikula meja

(50)

24

juga mahkota pada papila dorsal (karakter 373, 392, 402). S. pseudohorrens

memiliki enam karakter yang autapomorf, yaitu spikula mawar ireguler yang seperti batang pada dinding tubuh, papila dorsal dan kaki tabung (karakter 251, 441, 631), spikula meja reguler yang lubang tepi piringan satu baris pada kaki tabung (karakter 531), spikula meja reguler dengan tiang tinggi pada kaki tabung (karakter 540), spikula batang yang berlubang di ujung dan tengah pada tentakel (karakter 751). S. quadrifasciatus memiliki dua karakter yang autapomorf, yaitu spikula meja ireguler yang bermahkota kecil pada papila dorsal dan tentakel (karakter 372, 732). S. vastus memiliki satu karakter yang autapomorf, yaitu spikula meja ireguler yang tanpa mahkota pada kaki tabung (karakter 603).

A.3. Kunci Identifikasi

Di bawah ini adalah kunci identifikasi yang dapat dibuat berdasarkan karakter synapomorf dan autapomorf yang diperoleh dari pohon filogeni 1 (Gambar 7A).

1a. Bentuk penampang tubuh silindris, tanpa tuberkel, susunan kaki tabung menyebar, memiliki organ cuvier ……….………...… Famili Holothuriidae 1b. Bentuk penampang tubuh persegi, memiliki tuberkel, susunan kaki tabung

dalam tiga baris, tanpa organ cuvier …..……...…. Famili Stichopodidae (2) 2a. Bentuk madreporit oval, tonjolan posterior tumpul pada cincin kapur radial,

spikula batang bercabang dikotom pada seluruh bagian tubuh, spikula meja semu pada papila dorsal, tanpa spikula meja masif, tanpa lempeng ireguler ……….………... genus Thelenota (3) 2b. Bentuk madreporit bulat, tonjolan posterior runcing pada cincin kapur radial,

tanpa spikula batang bercabang dikotom, tanpa spikula meja semu, memiliki spikula meja masif pada tentakel, memiliki spikula lempeng ireguler pada papila dorsal ……….………….…….………..… genus Stichopus (5) 3a. Polian vesikel pendek dan jumlah lebih dari satu, tuberkel tidak

bercabang………..………. (4) 3b. Polian vesikel panjang dan jumlah satu, tuberkel bercabang

………... Thelenota ananas

(51)

25

4b. Spikula bentuk butir bulat …….……….………..… T. anax 5a. Lubang tepi piringan spikula meja reguler dalam satu baris pada kaki tabung,

spikula mawar ireguler seperti lempeng pada papila dorsal ……….... (6) 5a. Lubang tepi piringan spikula meja reguler lebih dari satu baris pada kaki

tabung, tanpa spikula mawar ireguler seperti lempeng pada papila dorsal ...……….……….... (7) 6a. Spikula meja ireguler dengan mahkota kecil pada papila dorsal dan tentakel

……….……… Stichopus quadrifasciatus 6b. Spikula meja ireguler tanpa mahkota pada kaki tabung ……....……. S. vastus 7a. Spikula meja reguler dengan tiang tinggi pada dinding tubuh dan papila

dorsal ………...………. (8) 7b. Spikula meja reguler tanpa tiang tinggi ……….……. S. herrmanni 8a. Spikula meja ireguler dengan tack-like dan lubang tepi piringan meja ireguler

yang lebih dari satu baris pada papila dorsal, spikula batang bercabang pada tentakel ……….……… (9) 8b. Spikula meja ireguler yang tereduksi tiang dan mahkotanya pada papila dorsal,

spikula meja reguler yang lubang tepi piringan kurang dari satu pada dinding tubuh dan papila dorsal ………. S. chloronotus 9a. Spikula meja reguler yang lubang tepi piringan lebih dari satu dan tiang tinggi

pada kaki tabung, spikula mawar ireguler yang seperti batang pada dinding tubuh, papila dorsal dan kaki tabung, spikula batang berlubang diujung dan tengah pada tentakel ……….… S. pseudohorrens 9b. Spikula tanpa meja reguler yang lubang tepi piringan lebih dari satu baris dan tiang tinggi, tanpa spikula mawar ireguler, tanpa spikula batang berlubang pada tentakel ……… S. horrens

B. Hasil penentuan karakter spesimen Famili Stichopodidae B.1. Variasi Morfologi Eksternal

(52)

26

horrens dan S. vastus; Massin (1999) untuk S. quadrifasciatus, T. ananas, A.

lecanora dan H. (M.) scabra; Samyn et al. (2006) untuk S. pseudohorrens dan T.

anax; Massin & Lane (1991) untuk T. rubralienata. Terdapat beberapa spesimen

yang posisi mulutnya berada di lateral karena pada saat pengawetan tidak diletakkan dengan benar di dalam toples penyimpanan spesimen, sehingga bentuk tubuh menjadi terlipat dan tidak lagi seperti bentuk asalnya. Ordo Aspidochirotida (termasuk Stichopodidae dan Holothuriidae) memiliki bentuk tentakel yang sama, yaitu berbentuk perisai (peltate), sehingga bentuk tentakel tidak digunakan

sebagai karakter dalam filogeni. Ukuran tentakel juga tidak digunakan dalam studi ini, karena ukuran tentakel spesimen yang telah diawetkan sangat menyusut. Jumlah tentakel bervariasi antar spesies, terutama pada anggota Stichopodidae, sehingga karakter untuk jumlah tentakel menggunakan kisaran (antara 18 sampai 22). Gambar 9-10 merupakan foto posisi dan bentuk papila pada bagian dorsal dan kaki tabung pada bagian ventral Famili Stichopodidae sebagai ingroup dan Holothuriidae sebagai outgroup.

Gambar 8. Bentuk tubuh timun laut dalam alkohol 70%. A: Famili Holothuriidae, B: Famili Stichopodidae. Skala: A = 30 mm, B = 20 mm

(53)

27

B.2. Variasi Organ Internal

Gambar 11 menunjukkan posisi organ-organ internal dalam rongga tubuh, seperti cincin kapur, polian vesikel, otot longitudinal, saluran pencernaan dan pohon pernapasan. Gambar 12 menunjukkan bentuk cincin kapur pada bagian anterior dan posterior lempeng radial. Gonad Kelas Holothuroidea pada umumnya sangat mudah dikenali karena pangkalnya melekat di cincin kapur pada saat spesimen tersebut memasuki masa matang gonad atau masa pemijahan (Gambar 13). Akan tetapi jika spesimen yang diamati belum atau tidak dalam masa pemijahan, maka akan sangat sulit untuk menemukan gonadnya karena ukuran yang sangat kecil atau bahkan sampai tidak terlihat. Madreporit berada di ujung saluran batu (stone canal) yang berfungsi untuk pintu penghubung antara sistem pembuluh air (water vascular system) dengan lingkungannya, tetapi pada Holothuroidea fungsi tersebut tidak berjalan dengan baik, yang ditandai dengan letak madreporit yang berada di dalam rongga tubuh. Bentuk madreporit berbeda-beda antar genus pada Stichopodidae maupun Holothuriidae (Gambar 14). Ukuran polian vesikel dapat menyusut drastis apabila telah terendam alkohol 70%, sehingga pengukuran dapat menjadi bias. Oleh karena itu pengukuran dilakukan dengan perbandingan panjang tubuh. Organ cuvier dikenal dengan sebutan tubulus cuvier yang hanya dimiliki oleh anggota Famili Holothuriidae,

yang melekat pada batang pohon pernapasan atau pangkal batang pohon pernapasan. Tubulus cuvier ini berfungsi untuk mengeluarkan benang cuvier

yang lengket sebagai alat pertahanan diri.

(54)

28

Gambar 13. Jumlah gonad. A: 2 rumbai pada Stichopodidae, B: 1 rumbai pada Holothuriidae. Skala: A-B = 1 mm

Gambar 11. Organ-organ internal Famili Stichopodidae. Skala = 30 mm

(55)

29

B.3. Variasi Spikula

Spikula tipe meja reguler merupakan meja yang memiliki kelengkapan bagian-bagiannya, yaitu mahkota (crown); tiang (spire) biasanya dengan empat

pilar; dan piringan (disc). Bentuk variasi mahkota dapat berupa maltese (bentuk mahkota persegi atau belah ketupat yang terdapat dua duri besar di keempat sudutnya dan tampak seperti persilangan) dan lingkaran yang durinya tersusun menyebar (pada mahkota dari Holothuria (Metriatyla) Scabra). Bentuk meja ireguler juga memiliki variasi yang cukup banyak, seperti meja yang memiliki mahkota yang sangat kecil yang dimiliki oleh S. quadrifasciatus (Gambar 15E); meja berbentuk tack-like (seperti roket) yang dimiliki oleh S. horrens dan S.

pseudohorrens (Gambar 15C & 15D); serta meja yang tereduksi baik

mahkotanya maupun tiangnya (Gambar 15F & 15G). Meja semu memiliki bentuk yang tidak teratur, ada yang memiliki 4 pilar tiang dan pelebaran pada dasarnya yang menyerupai piringan, ada pula yang memiliki tiang yang jumlah pilarnya kurang dari 4 (Gambar 15H). Kedua variasi meja semu tersebut tidak memiliki mahkota. Bentuk ini hanya dimiliki oleh anggota genus Thelenota.

Gambar 14. Bentuk saluran batu dan madreporit. A: Genus Stichopus, B: Genus

(56)

30

Spikula tipe mawar reguler merupakan ciri yang dimiliki genus Stichopus

(ingroup) dan Actinopyga (outgroup). Bentuk mawar reguler menyerupai spikula

tipe batang kecil yang bercabang pada kedua ujungnya dengan jarak percabangannya relatif dekat daripada spikula tipe batang yang bercabang, serta ujung percabangannya melengkung ataupun membesar. Bentuk ini memiliki perbedaan, yaitu pada Stichopus (ingroup) ujung percabangannya melengkung (Gambar 16A), sedangkan pada Actinopyga (outgroup) ujung percabangannya membesar (Gambar 16D). Bentuk mawar ireguler dapat berupa seperti lempeng (percabangannya sangat kompleks dan ujung-ujungnya menyatu satu sama lain) (Gambar 16C) dan seperti batang (jarang percabangan dari ujung satu ke ujung lainnya relatif jauh jika dibandingkan dengan bentuk mawar reguler) (Gambar 16B).

Gambar 15. Variasi spikula tipe meja (tables). A: meja reguler pendek pada

spesies anggota Stichopus; B: meja reguler tinggi pada S. chloronotus, S. horrens dan S. pseudohorrens; C: meja ireguler bentuk tack-like

pada S. pseudohorrens; D: meja ireguler bentuk tack-like pada S. horrens; E: meja ireguler bermahkota kecil pada S. quadrifasciatus; F: meja ireguler yang tereduksi pada S. vastus; G: meja ireguler yang

tereduksi pada S. chloronotus; H: meja semu pada Genus Thelenota.

(57)

31

Spikula tipe batang sering dijumpai di hampir seluruh bagian tubuh Famili Stichopodidae maupun Holothuriidae. Batang yang tidak bercabang cenderung memiliki banyak duri dan biasanya ditemukan pada tentakel dari genus Stichopus

(Gambar 17F). Batang yang percabangannya dikotom merupakan ciri khas dari genus Thelenota (Gambar 17E). Bentuk ini terdapat di seluruh bagian tubuh yang diamati, yaitu pada dinding tubuh (dorsal dan ventral), papila dorsal, kaki tabung maupun pada tentakel. Spikula batang yang bercabang tidak dikotom terdapat pada semua spesies anggota Stichopus terutama di dalam kaki tabung dan papila dorsal, serta terdapat di tentakel pada beberapa spesies, yaitu S. horrens dan S.

pseudohorrens (Gambar 17D). Bentuk ini juga dimiliki oleh spesies outgroup, A.

lecanora dan H. (M.) scabra di bagian tentakelnya. Batang bentuk C dan S

merupakan ciri khas dari genus Stichopus yang terdapat di hampir semua bagian tubuh, termasuk dinding tubuh (dorsal & ventral), papila dorsal dan kaki tabung (Gambar 17C). Bentuk ini memiliki ukuran yang bervariasi, baik dalam spesies yang berbeda maupun dalam satu spesies. Batang masif merupakan bentuk unik yang hanya terdapat di tentakel dari genus Stichopus (Gambar 17G). Bentuk ini

terdiri dari kumpulan batang kecil yang tersusun sangat padat dengan kedua ujungnya meruncing, bagian tengah melebar dan tepinya memiliki duri-duri kecil yang tersusun padat.

(58)

32

Spikula tipe lempeng reguler memiliki bentuk yang hampir sama pada semua spesies anggota ordo Aspidochirotida, termasuk famili Stichopodidae. Bentuknya relatif sama, yaitu bulat yang sangat besar ukurannya lebih dari 300

µm (lihat Gambar spikula H. erinaceus dalam Purwati & Wirawati 2009)

(Gambar 18A). Spikula lempeng ireguler memiliki duri-duri kecil pada tepinya, yang dapat disebut juga sebagai lempeng ireguler karena bentuk dan ukuran lubangnya sangat bervariasi (Gambar 18B & 18C). Lempeng ini terdapat di kaki tabung pada seluruh anggota Stichopus, dan pada beberapa spesies (S.

pseudohorrens, S. quadrifasciatus dan T. ananas) terdapat di dalam papila dorsal.

Spikula tipe butir ini hanya dimiliki oleh anggota genus Thelenota yang terdapat di seluruh bagian tubuh (dinding tubuh, papila dorsal, kaki tabung dan tentakel). Bentuknya bulat dan sangat kecil (± 0.5 µm) (Gambar 19A), kecuali pada T. rubralienata yang memiliki bentuk seperti cacing (Gambar 19B).

Gambar 17. Variasi spikula tipe batang (rods). A: batang berlubang ditengah pada

spesies anggota Stichopus; B: batang berlubang ditengah dan pinggir pada H. (M.) scabra (Outgroup); C: batang bentuk C dan S pada spesies anggota Stichopus; D: batang bercabang pada S. horrens dan S. pseudohorrens; E: batang bercabang dikotom pada spesies anggota Thelenota; F: batang tidak berlubang pada spesies anggota Stichopus;

G: batang masif pada spesies anggota Stichopus. Skala: A-C = 50 µm;

(59)

33

Spikula tipe kancing dimiliki oleh sebagian besar spesies anggota genus

Holothuria dan Labidodemas (famili outgroup Holothuriidae) (Rowe 1969,

Samyn et al. 2005, Appletans 2002). Studi ini hanya menggunakan H. (M.) scabra

sebagai salah satu taksa outgroup. Oleh karena itu, bentuk kancing yang dimiliki

H. (M.) scabra adalah bentuk kancing ber-knob dengan tepi bergelombang

(Gambar 20).

Tabel 4 berikut ini menggambarkan perkembangan evolusi dari ketiga karakter morfologi (eksternal, organ internal dan spikula) berdasarkan Tabel 2. Status karakter yang diamati disesuaikan dengan asumsi berdasarkan Deichmann (1958); Appeltans (2002); Solis-Marin (2003) dan Samyn et al. (2005).

Gambar 18. Variasi spikula tipe lempeng (plates). A: lempeng melebar atau reguler pada Stichopodidae dan Holothuriidae; B: lempeng memanjang atau ireguler pada S. pseudohorrens; C: lempeng memanjang atau ireguler pada S. herrmanni dan S. vastus. Skala: 50 µm.

(60)

34

Tabel 4. Karakter morfologi dan asumsi evolusi Famili Stichopodidae

Karakter Kode

karakter

Status karakter Asumsi primitif

Bentuk penampang Panjang polian vesikel B.16 0. Hsc, Sch, She, Sho, Squ,

Tas

(61)

35

Karakter Kode

karakter

Status karakter Asumsi primitif

piringan meja reguler E53 1. Hsc, She, Sho, Sps 2. Sch, Squ, Sva Tiang meja reguler C.20, D.34,

E54 Duri pada mahkota meja

reguler Meja ireguler D.37, E57,

F73 Mawar reguler C.23, D42,

E61 Mawar ireguler C.25, D44,

E63 Lubang pada batang C.27, D46,

(62)

36

Keterangan:

1. Deichmann (1958); 2. Appeltans (2002); 3. Solis-Marin (2003); 4. Samyn et al. (2005).

(63)

37

BAB V

PEMBAHASAN

A. Famili Stichopodidae

Dua pohon filogeni yang dihasilkan dari studi ini membentuk topologi pohon monofiletik yang cukup kuat (CI dan RI yang diatas 50%). Famili Stichopodidae langsung dapat dipisahkan dari outgroup (Famili Holothuriidae) dengan nilai bootstrap yang tinggi (80%). Perbandingan topologi famili ini sama antara pohon filogeni 1 dan 2 (Gambar 7A dan 7B). Rumpun Stichopodidae ini menghasilkan topologi monofiletik yang terdiri atas dua kelompok, yaitu kelompok genus Stichopus dan Thelenota. Hal ini menunjukkan bahwa pemisahan dua genus tersebut sudah stabil dan sesuai dengan taksonomi timun laut di tingkat Famili Stichopodidae yang diakui sampai saat ini (Massin 1999; Samyn et al.

2006). Pemisahan ini mendukung penelitian filogeni terdahulu melalui analisa DNA mitokondria (Byrne et al. 2010) yang ditunjukkan pada Gambar 6 dan karakter morfologi (Appletans 2002; Samyn et al. 2005) yang ditunjukkan pada

Gambar 21 dan 22. Lebih jauh pada studi Kerr & Kim (2001) menunjukkan bahwa Stichopodidae & Holothuriidae memiliki kekerabatan yang sangat dekat

(sister group). Penentuan kedudukan genus yang primitif dan maju masih belum

dapat diatasi karena antara lain catatan fosil Famili Stichopodidae tidak ada berdasarkan data fosil yang dikemukakan oleh Kerr & Kim (2001).

Jumlah karakter morfologi yang diamati pada studi ini adalah 78 karakter, yang 47 karakter diantaranya merupakan karakter yang informatif, yaitu karakter yang dapat dijadikan pembeda antar famili (ingroup dan outgroup), genus