PROSES REGENERASI SIRIP EKOR IKAN ZEBRA (Danio rerio) DAN GATUL (Poecilia sp)
Yunita Nur Agustiningsih
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang
Abstrak
Regenerasi merupakan proses pembentukan kembali struktur yang rusak atau hilang dengan sempurna atau mendekati sempurna seperti bentuk semula dan secara tepat diatur oleh suatu mekanisme seluler dan molekuler.pada percobaan ini yaitu menggunakan sirip ikan zebra dan ikan gatul. Sirip ekor zebra dapat digunakan sebagai model untuk mempelajari regenasi baik dalam hal proses maupun studi analisis molekuler. Proses regenerasi sirip ekor zebra dan gatul terjadi secara alami .
Pada pengamatan sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul menggunakan 4 ekor ikan zebra dan 3 ekor ikan gatul. Proses regenerasi sirip ekor ikan zebra dan gatul diamati dengan menggunakan mikroskop stereo dengan satu cara pemotongan yaitu dengan memotong secara vertical. Parameter yang digunakan pada percobaan ini yaitu (1) mengukur panjang sirip ekor pada ikan, (2) mengetahui pembentukan dari jari-jari sirip ekor pada ikan, (3) mengetahui proses pembentukan pulau-pulau darah pada bagian sirip ekor ikan. Data yang diperoleh berupa proses regenerasi mulai dari penyembuhan luka sampai dengan diperoleh panjang semula dikumpulkan dalam bentuk foto digital. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa regenerasi pada ikan gatul lebih cepat daripada regenerasi pada ikan zebra. Proses regenerasi pada ikan zebra dan ikan gatul melalui beberapa tahap yaitu: 1. Penyembuhan luka, 2.
Pembentukan blastema, 3. Diferensiasi, dan 4. Perkembangan regenerative. Proses regenerasi ikan berlangsung selama 2 minggu hingga sirip ekor ikan yang telah dipotong membentuk kembali sirip kaudalnya hingga ke bentuk dan ukuran semula.
Kata Kunci: Regenerasi, tahap regenerasi.
I. PENDAHULUAN
Regenerasi merupakan proses pembentukan kembali struktur yang rusak atau hilang dengan sempurna atau mendekati sempurna seperti bentuk semula dan secara tepat diatur oleh suatu mekanisme seluler dan molekuler (Poss et al., 2003). Berdasarkan mekanisme seluler, regenerasi terdiri dari dua macam yaitu morphallaxis dan epimorphosis (Agata et al., 2007). Morphallaxis yaitu jenis regenerasi dimana bagian tubuh yang hilang akan diganti oleh renovasi jaringan yang tersisa. Pada jenis ini hanya ada sedikit atau tidak ada proliferasi seluler yang terjadi selama proses regenerasi. Contoh organisme yang mengalami regenerasi dengan mekanisme ini yaitu Hydra. Epimorphosis merupakan jenis regenerasi yang memerlukan proliferasi seluler aktif sebelum penggantian bagian tubuh yang hilang. Regenerasi ini melibatkan struktur khusus yang disebut blastema.
Regenerasi terjadi pada organ-organ yang yang mempu melakukan regenerasi misalnya terjadi pada jantung, hati, otot, rangka, pancreas, sirip, lensa dan ekor pada amphibi, ikan dan reptile (Gurley & Sanchez, 2008). Pada umunya ikan zebra yang memiliki warna tubuh antara lain merah muda, kuning dan hijau, sedangkan pada ikan gatul betina memiliki pola warna yang polos. Pada ikan gatul jantan memiliki pola warna yang beragam, terdapat spot hitam dari melanofor, spot orange kemerahan dan warna metalik (Poeser et al.,2005). Selain itu ikan gatul yang digunakan memiliki pigmen beupa spot hitam yang dibatasi oleh warna perak metalik disekelilingnya.
Ikan Zebra dan Ikan Gatul memiliki struktur morfologi sirip yang sama. Pada ikan Zebra sirip ikan terdiri dari 5 bagian yaitu sirip anal, sirip punggung, sirip dada, sirip perut dan sirip ekor (Poss et al, 2003), sedangkan pada ikan Gatul juga terdiri dari 5 bagian yaitu sirip anal, punggung, ekor, dada, dan perut. Sirip-sirip tersebut memiliki bentuk yang sederhana yaitu berbentuk simetris. Struktur sirip kaudal dengan tipe sel yang terbatas, tidak berisi otot rangka, atau tulang endokondral yang dinentuk oleh mineral dari tulang rawan (Poss et al., 2003). Sirip kaudal ikan gatul yang dipotong memiliki 2 tipe sirip ekor yaitu membulat dan membulat dengan pedang. Pulau-pulau darah, saraf, fibroblas dan pigmen berada didalam jaringan mesenkim yang berada diantara jari-jari. Sirip ekor adalah model utama yang digunakan untuk mempelajari regenerasi, karena organ ini mudah untuk dilukai dan tidak membahayakan kelangsungan hidup ikan tersebut (Puspitarini et al., 2009).
II. METODE PENELITIAN
Pengamatan regenerasi ini dilaksanakan di Laboratorium Struktur Perkembangan Hewan Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang. Pada pengamatan regenerasi ekor ikan menggunakan 3 ikan zebra dan 3 ikan Gatul. Serta alat-alat yang digunakan seperti akuarium, scapel, mikroskop strereo, kamera digital dan millimeter blok.
Pengamatan dilakukan dengan metode pengamatan proses regenerasi pada sirip ekor ikan. Pengamatan proses regenerasi ikan zebra dan ikan gatul ini dilakukan selama 2 minggu. Langkah yang dilakukan mengukur panjang awal dari ikan zebra dan ikan gatul.
Selanjutnya memotong sedikit bagian sirip ekor dari ikan zebra dan ikan gatul secara vertikal. Setelah itu mengukur kembali panjang ikan setelah dipotong. Ikan kembali di masukkan ke dalam akuarium untuk proses regenerasi sirip ekor ikan. Selanjutnya melakukan pengamatan selama 2 minggu untuk mengamati perubahan regenerasi sirip kaudal ikan Zebra dan Gatul. Untuk pengambilan data dari proses regenerasi ini dilakukan setiap hari dengan menggunakan mikroskop cahaya dan millimeter blok. data yang digunakan hanya satu namun pada saat percobaan kami menggunakan beberapa ikan karena ada ikan yang mati sehingga dapat mengisi kekosongan data.
Parameter yang digunakan dalam percobaan ini yaitu mengukur panjang pada setiap ikan, mengetahui pembentukan dari sirip ekor ikan, mengetahui pembentukan dari jari- jari sirip ekor pada ikan, dan mengetahui proses pembentukan pulau-pulau darah pada bagian sirip ekor ikan, dan mengetahui pembentukan pigmen-pigmen pada sirip ekor.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Regenerasi merupakan proses pembentukan kembali struktur yang rusak atau hilang dengan sempurna atau mendekati sempurna seperti bentuk semula dan secara tepat diatur oleh suatu mekanisme seluler dan molekuler (Poss et al., 2003). Pada percobaan ini menggunakan sistem model regenerasi pada sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul. Ikan zebra telah digunakan sebagai model untuk mempelajari regenerasi. Ikan zebra dan ikan gatul memiliki beberapa karakter yang mendukung untuk digunakan sebagai hewan model seperti kemampuan untuk menunjukkan mutagenesis, memiliki waktu regenerasi yang pendek, dapat dipelihara dalam jumlah yang cukup banyak dan membutuhkan biaya yang murah.
Berdasarkan hasil pengamatan, panjang ikan gatul pertama sebelum memotong secara vertical yaitu 2,2 cm, sedangkan setelah dipotong panjang ikan menjadi 2 cm.
Panjang awal ikan kedua yaitu 2,3 cm, sedangkan setelah dipotong panjang ikan menjadi 1,9 cm. Panjang awal ikan ketiga yaitu 2,4 cm, sedangkan setelah dipotong panjang ikan menjadi 1,8 cm. Panjang awal ikan zebra pertama yaitu 3,9 cm sedangkan seteleah dipotong panjang ikan menjadi 3,2 cm. panjang awal ikan zebra kedua yaitu 3,5 cm, sedangkan panjang ikan setelah dipotong yaitu 3,2 cm. Panjang awal ikan ketiga yaitu 2,8 cm, sedangkan setelah dipotong panjang ikan menjadi 2,5 cm.
Berdasarkan hasil pengamatan, proses regenerasi sirip ikan zebra dan ikan gatul mengalami tahap yang sama. Tahap regenerasi sirip kaudal pada ikan terdiri dari 4 tahap yaitu 1. Tahap penutupan luka (wound healing), 2. pembentukan blastema (blastema formation), 3. Proliferasi dan differensiasi yang terjadi secara berurutan dan 4.
perkembangan regeneratif (regenerative outgrowth), (Johnson & Weston, 1995; Poss et al., 2003).
Gambar 1. Pengukuran Panjang Awal Ikan Gatul (1-3). Pengukuran Panjang Awal Ikan Zebra (4-6)
Pada 2 hari pertama setelah pemotongan sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul mulai terjadi proses penutupan luka setelah sirip kaudal dipotong secara vertical. Proses penyembuhan luka ini diawali dengan migrasi beberapa sel epidermis pada bagian yang luka, hingga pada batas daerah pemotongan segera tertutup oleh lapisan sel epidermis (Poss et al., 2002, Poss et al., 2003; Rawls & Johnson, 2000). Namun tahap penutupan
1 2 3
4 5 6
luka pada ikan gatul lebih cepat daripada ikan zebra. Pada tahap penutupan luka ini ditunjukkan dengan munculnya lapisan tipis transparan di sepanjang bidang pemotongan.
Selanjutnya akan terjadi pembentukan blastema yang terjadi pada hari ke 4 pada ikan zebra ditunjukkan dengan adanya penebalan pada lapisan di sepanjang bidang pemotongan. Penebalan lapisan menandakan bahwa terjadinya pembentukan blastema oleh proliferasi sel pada bagian distal dari bidang pemotongan (Poss et al., 2003). Selain itu blastema terbentuk dari dediferensiasi sel-sel mesenkim (Poleo et al., 2001). Pada pemotongan secara vertical terjadi lekukan secara medial. Kemudian terjadi pembentukan bakal jari-jari yang ditunjukkan dengan adanya degenerasi warna antara bakal jari-jari dengan membrane di sepanjang regenerat. Bakal jari-jari tersebut berwarna lebih gelap daripada membrane. Pada hari ke 4 blastema ikan gatul semakin tebal dan jari-jari baru mulai terbentuk dengan warna yang lebih pucat dibandingkan jari-jari sebelum dipotong.
Selain itu pada bagian sirip lain masih terjadi pembentukan pulau-pulau darah dan terjadi distribusi pigmen melanosit pada bagian medial berupa spot hitam.
Tahap selanjutnya yaitu hari ke 6 pada ikan zebra terjadi tahap diferensiasi yang ditandai dengan terjadinya proses angiogenesis yang ditunjukkan dengan terbentuknya pulau-pulau darah berupa gumpalan yang berwarna merah yang terdapat pada bakal-bakal jari-jari di bagian proksimal.proses angiogenesis yaitu pembentukan pembuluh darah kapiler baru yang merupakan proses alami dalam tubuh yang penting digunakan untuk penyembuhan luka selama regenerasi (Li et al., 2009). Kemudian pulau-pulau darah pada bagian proksimal tersebut akan bermigrasi kearah bagian distal yang melingkupi ujung bakal jari-jari regenerat. Sedangkan pada ikan gatul hari ke 6 terjadi dari pembentukan pulau-pulau darah pada bagian distal menuju proksimal akan bersambung dengan pembuluh darah lama.
Pada ikan gatul pada hari ke 9 sudah tidak terlihat adanya pulau-pulau darah dujung jari-jarinya, terdapat pigmen karotenoid pada nagian medial berupa spot orange yang menyebar diantara jari-jari. Pada hari ke 9 pada ikan zebra sudah terjadi migrasi pulau-pulau darah di ujung distal dan ruas pada percabangan jari-jari. Pada hari ke 12 pada ikan gatul pigmen hitam berupa spot sudah menyebar rata hingga pada bagian perifer dorsal dan terdapat pigmen coklet berupa semir. Pada pengamatan jari-jari yang terbentuk masih terlihat ramping jika dibandingkan dengan jari-jari semula. Sirip kaudal ikan gatul terus mengalami pertumbuhan pemanjangan hingga mencapai ukuran semula.
Sedangkan pada ikan zebra terjadi pembentukan ruas jari-jari regenerat di bagian
proksimal. Namun juga terdapat bagian jari-jari yang belum beruas, membrane ini dibedakan berdasarkan degradasi warna.
Setelah terbentuknya pulau-pulau darah maka tahap selanjutnya akan terjadi tahap perkembangan regenerative. Perkembangan ini dimulai dengan bakal jari-jari regenerat menjadi semakin panjang. Pada tahap ini terjadi pada hari ke 14 pada ikan zebra dan ikan gatul, sirip yang telah dipotong akan mengalami pemanjangan ke bentuk semula. Pada bagian ini ruas jari tersebut terbentuk di bagian proksimal hingga sampai bagian yang lebih distal. Pada tahap sirip kaudal bagian atas mengalami pemanjangan lebih cepat daripada bagian bawah. Selain itu pada ikan zebra sudah terjadi lekukan yang membelah daerah perifer sirip ekor. Hal ini menunjukkan bahwa daerah perifer yang lebih panjang dipotong maka akan mengalami pertumbuhan lebih cepat daripada pertumbuhan daerah medial. Setelah mengalami beberapa tahap maka sirip ikan gatul dan zebra akan terus mengalami pemanjangan hingga menyerupai keadaan semula. Perkembangan selanjutnya yaitu akan terjadi pembentukan cabang jari-jari regenerat dan pigmen mencapai ujung regenerat sehingga struktur regenerat sirip ekor hampir sempurna seperti semula.
Gambar 2. Proses Regenerasi Sirip Ikan Zebra. Tahap Pemotongan (A) Tahap Penyembuhan Luka (B). Tahap Pembentukan Blastema dan Pemanjangan Blastema (C). Tahap Deferensiasi (D). Tahap Perkembangan Regeneratif (E).
A C
D
B
E
Gambar 3. Proses Regenerasi Sirip Ekor Ikan Gatul. Tahap Pemotongan (A) Tahap Penyembuhan Luka (B). Tahap Pembentukan Blastema dan Pemanjangan Blastema (C). Tahap Deferensiasi (D). Tahap Perkembangan Regeneratif (E).
Pada percobaan ini berlangsung selama 2 minggu (14 hari), karena disebabkan beberapa faktor seperti matinya ikan akibat pemotongan sirip kaudal, suhu, pengamatan yang dilakukan setiap hari membuat pertumbuhan regenerat menjadi terganggu. Selain itu pengamatan diluar habitatnya dapat membuat pertumbuhan regenerat menjadi terganggu.
Perlakuan tiap hari berupa pengamatan pertumbuhan regenerat yang dilakukan diluar habitatnya dengan menggunakan mikroskop dapat mengganggu proses fisiologi secara umum, namun sudah di upayakan perlakuan yang sangat hati-hati dan secepat mungkin.
Pada rendah yaitu 22-310C juga dapat mempengaruhi proses regenerasi karena pembentukan blastema bekerja maksimal pada suhu 330C (Jonshon & Weston, 1995).
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa proses regenerasi sirip kaudal ikan gatul dan ikan zebra termasuk jenis regenerasi epmorphosis. Hal ini ditunjukkan oleh pertumbuhan dan perkembangan pada ruas jari-jari sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul yang terpotong. Selain itu, pada awal proses regenerasi sirip ekor ikan zebra dan ikan 1
4
2 3
5
gatul telah berbentuk blastema, yaitu massa proliferative dan mengandung banyak sel progenitor yang merupakan salah satu ciri regenerasi secara epimorphosis (Dimitrakopoulos, 2004).
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian pada proses regenarasi sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul diketahui bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mencapai bentuk dan ukuran semula oleh sirip ekor ikan gatul lebih cepat daripada ikan zebra. Proses regenerasi antara ikan gatul dan ikan zebra sama yaitu terjadi melalui 4 tahap yaitu : 1. Tahap penyembuhan luka, 2. Tahap pembentukan blastema dan pemanjangan blastema 3. Tahap deferensiasi, dan 4. Tahap perkembangan regenerative. Terbentuknya blastema dan ruas-ruas baru pada sirip ekor yang terpotong menunjukkan bahwa jenis regenerasi pada sirip ekor yang terpotong menunjukkan bahwa jenis regenerasi pada sirip ekor ikan zebra dan ikan gatul adalah epimorphosis.
DAFTAR RUJUKAN
Agata, K., Saito, Y. & Nakajima, E. 2007. Unifying Principles of Regeneration I:
Epimorphosis Versus Morphallaxis. Development 49: 73-78.
Dimitrakopoulos, A.F. 2004. Cellular Mechanisms Of Regeneration. (Online).
http://odelberglab.genetic.utah.edu /index.htm, diakses 29 November 2015.
Gurley, K.A & Alvarado, A.S. 2008. Stem Cells in Animal Models of Regeneration.
(Online). http://www.stembook.org/node/533, diakses 29 November 2015.
Jonshon, L.S., & Weston, A.J. 1995. Temperature Sensitive Mutation That Cause Stage Specific Defects in Zebrafish Fin Regeneration. Genetic 141: 1583-1595.
Li, W., Smith, R., & Li, V. 2009. Understanding Angiogenesis. (Online). http://www.
angio.org/index.php, diakses 29 November 2015
Poeser, F.N., Kempkes, M. & Isbrucker, I.J.H. 2005. Description of Poecilia (Acanthophacelus) wingei n.sp. from the Paria Peninsula, Venezuela, including notes on Acanthophacelus Eigenmann, 1907 and other subgenera of Poecilia Blich and Schneider, 1801 (Teleostei, Cyptrinodontiformes, Poecilidae). Contributions to Zoology 74: 97-115.
Poleo, G., Brown, C.W., Laforest,L., & Akimenko, M.A. 2001. Cell Proliferation and Movement During Early Fin Regeneration In Zebrafish. Developmental Dynamics 221: 380-390.
Poss, K.D., Keating, M.T., Nechiperuk, A., Hillam, A., Johnson, S.L. & Keating, M.T.
2002. Mps 1 Defines a Proximal Blastemal Proliverative Compartment Essential for Zebrafish Fin Regeneration. Developmental 129: 5141-5149.
Poss, K.D., Keating, M.T., & Nechiporuk, A. 2003. Tales of Regenation in Zebrafish.
Developmental Dynamics 226: 202-210.
Puspitarini, D., Farichah, Gofur, A., Listyorini, D. & Lestari, U. 2009. Ikan Gatul Sebagai Kandidat Hewan Model: Identifikasi Morfologi dan Taksonomi. Seminar Nasional Biologi XX UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.
