Selama 500 juta tahun terakhir, vertebrata telah berevolusi menjadi berbagai bentuk yang menakjubkan, mulai dari burung kolibri hingga gajah, kodok lebull hingga hiu martil, tanpa menyebut spesies kera tegak yang aneh kita. Namun di balik keragaman itu, vertebrata memiliki beberapa fitur kunci yang sama.
Misalnya, kita semua memiliki tulang belakang yang terdiri dari vertebra, bersama dengan tengkorak yang menampung otak. Kami berbagi ciri-ciri ini karena kita semua berasal dari nenek moyang bersama: seekor ikan yang berenang di laut Kambrium.
Namun ketika para paleontolog melihat ke belakang ke zaman yang lebih jauh, ceritanya menjadi membingungkan. Fosil hewan-hewan primitif mengungkapkan berbagai makhluk aneh dengan tubuh yang membingungkan dan anggota tubuh yang tidak dikenal. “Mereka terlihat seperti makhluk-makhluk aneh,” kata Jakob Vinther, seorang paleontolog dari University of Bristol.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan pada hari Selasa, Dr. Vinther dan rekan-rekannya menawarkan teori provokatif tentang bagaimana beberapa makhluk aneh itu menjadikan kita. Pusat argumen mereka adalah makhluk berbentuk pita sepanjang satu inci yang hidup 508 juta tahun yang lalu. Para paleontolog telah membahas tentang penemuan berenang kuno itu selama beberapa dekade, yang dikenal sebagai Pikaia. Sekarang, Dr. Vinther dan rekan-rekannya berpendapat bahwa para peneliti sebelumnya salah melihat Pikaia karena dilihat terbalik.
Pikaia muncul pada tahun 1910, di antara sejumlah besar fosil hewan primitif yang ditemukan oleh Charles Walcott, seorang paleontolog Amerika, di Pegunungan Rocky Kanada. Walcott menyimpulkan bahwa Pikaia adalah polychaete, atau cacing laut, menunjukkan kepada anggota tubuh berbentuk daging pendek yang menjuntai dari ujung depan tubuhnya. Polychaete hidup memiliki anggota tubuh yang serupa sepanjang panjang tubuhnya, yang mereka gunakan untuk berenang atau merangkak.
Namun hampir tujuh dekade kemudian, Simon Conway Morris, seorang paleontolog Inggris, berargumen bahwa Pikaia bukanlah cacing. Dengan menunjukkan bungkus otot yang menjalari tubuh hewan itu, dia mengusulkan bahwa Pikaia sebenarnya adalah kerabat dekat vertebrata. “Pikaia mungkin tidak jauh dari ikan nenek moyang,” tulisnya pada tahun 1979.
Pikaia menjadi selebritas di lingkungan paleontologi. Dalam bukunya yang diterbitkan tahun 1989, biolog evolusi dari Harvard, Stephen Jay Gould memuji Pikaia sebagai “anggota pertama dari garis keturunan kita.”
Namun banyak pakar lain tetap skeptis. Mereka menunjukkan beberapa fitur aneh dari Pikaia yang kemudian diidentifikasi oleh Dr. Conway Morris dan Jean-Bernard Caron dari University of Toronto. Yang paling misterius adalah tabung lebar yang berjalan sepanjang tubuh belakang hewan itu, di mana orang mungkin mengharapkan jaringan saraf pada vertebrata. Dr. Conway Morris dan Dr. Caron memberi nama “organ dorsal” pada tabung tersebut, tetapi mereka tidak tahu fungsi sebenarnya.
”Organ ‘nenek moyang’ vertebrata ini yang panjang ikonik tetap menjadi misteri,” tulis paleontolog Prancis Philippe Janvier pada tahun 2015.
Beberapa tahun kemudian, setelah menemukan fosil mirip vertebrata di Greenland, Dr. Vinther memutuskan untuk memeriksa Pikaia dengan seksama untuk perbandingan. Ketika dia memeriksa foto beresolusi tinggi di komputernya, dia melihat sesuatu yang aneh tentang organ dorsal. Itu memiliki noda yang dikenali oleh Dr. Vinther sebagai sedimen dari dasar laut.
Satu-satunya cara agar sedimen bisa masuk ke dalam Pikaia adalah jika organ dorsal memiliki lubang ke luar tubuh hewan. Pada vertebrata, satu-satunya organ yang sesuai dengan deskripsi itu adalah saluran pencernaan.
Jadi Dr. Vinther membalikkan gambar di layarnya, sehingga organ dorsal sekarang berada di perut hewan itu, bukan di bagian belakang. Dengan perubahan ini, anatomi Pikaia tampaknya justru lebih masuk akal. Garis melintang di fosil yang diidentifikasi oleh Dr. Conway Morris dan Dr. Caron sebagai pembuluh darah sekarang tampaknya menjadi saraf.
”Saya pikir, ‘Ini jauh lebih masuk akal,”’ ingat kembali Dr. Vinther.
Dalam beberapa tahun berikutnya, Dr. Vinther dan rekan-rekannya menemukan lebih banyak jejak dari sistem saraf di Pikaia. Mereka melacak saraf baru ke kepala, di mana mereka melihat petunjuk tentang apa yang mungkin menjadi otak kecil. Mereka juga menemukan saraf yang bercabang keluar dari otak dan memanjang ke sepasang tentakel yang tumbuh dari kepala hewan itu.
Para peneliti sekarang membayangkan Pikaia sebagai hewan berenang yang mencari partikel makanan untuk dimakan. Tampaknya, hewan itu tidak memiliki mata, dan menggunakan tentakelnya untuk menyelidiki sekitarnya.
Adapun anggota tubuh yang dulunya dianggap menjulur dari kepala Pikaia, para peneliti sekarang melihatnya memanjang di atasnya. Mereka mungkin merupakan perpanjangan berserabut dari insang, yang Pikaia gunakan untuk menarik oksigen dari air.
Para peneliti kemudian membandingkan Pikaia dengan anatomi baru mereka dengan fosil-fosil aneh lain yang telah diusulkan terkait dengan vertebrata. Mereka akhirnya memiliki pohon keluarga baru — dan kontroversial.
Giovanni Mussini, seorang paleontolog dari University of Cambridge dan anggota tim penelitian, berpendapat bahwa Pikaia dan semua vertebrata berevolusi dari makhluk-makhluk benar-benar aneh yang disebut vetulicolians. Separuh depan tubuh mereka adalah keranjang raksasa, yang mengambil air dan menjebak sisa makanan yang terombang-ambing, sementara separuh belakangnya adalah ekor berotot yang berakhir dengan anus hewan.
Vetulicolians kemudian berevolusi menjadi ekor yang lebih besar dan lebih kuat, teori tersebut berlanjut, sementara keranjangnya menyusut menjadi mulut dan tenggorokan kecil yang menampung insang.
Lebih jauh lagi, leluhur terbaru dari vertebrata menjadi perenang yang lebih baik, kata Mr. Mussini dan rekannya. Berbeda dengan Pikaia, mereka memperpanjang ekor melewati usus mereka — ciri yang ditemukan pada semua ikan, serta vertebrata darat dengan ekor. Bahkan lebih lanjut, proto-ikan pertama berevolusi menjadi kasus kartilago di sekitar otak mereka, menghasilkan tengkorak pertama. Kemudian, mereka berevolusi menjadi kerangka yang utuh.
”Pola tubuh vertebrata mungkin memiliki perakitan yang lebih panjang dari yang kita perkirakan,” kata Mr. Mussini.
Karma Nanglu, seorang paleontolog dari Harvard yang tidak terlibat dalam studi baru ini, mengatakan bahwa memang mungkin Pikaia perlu dibalikkan. ”Hal-hal yang lebih gila terjadi dalam paleontologi sepanjang waktu,” katanya.
Meskipun membalikkan Pikaia mungkin telah memecahkan beberapa misteri, namun juga menciptakan beberapa misteri baru. Hewan-hewan dengan tentakel sensorik biasanya memiliki tentakel tersebut tumbuh dari bagian atas kepala mereka. Dalam rekonstruksi Mr. Mussini dan Dr. Vinther, mereka tumbuh dari bagian bawah. Jarang pula insang eksternal mengibaskan di atas kepala hewan.
”Saya kesulitan membayangkan itu berenang di dasar laut,” kata Dr. Nanglu.
Dr. Nanglu bahkan lebih kesulitan menerima bahwa nenek moyang kita adalah vetulicolians bermulut keranjang. Fosil hewan-hewan itu sulit diinterpretasikan dan memicu banyak perdebatan. Beberapa vetulicolian memiliki serangkaian lubang di sisi keranjang mereka, misalnya, yang beberapa peneliti percaya merupakan leluhur insang. Namun yang lain menganggap kemiripan itu hanya kebetulan.
Namun begitu, Dr. Nanglu menghargai tim peneliti karena cukup berani untuk kembali ke dalam debat yang dimulai bertahun-tahun yang lalu. ”Ini membuka area perdebatan baru, bukan menutup buku,” katanya.