Pembauran Genetika Menjadi Kunci Adaptasi Manusia

KOMPAS/AHMAD ARIF

Dua penduduk Kampung Saga, Sorong Selatan, memanen ulat sagu. Tambahan gen purba Denisovan telah menjadi kunci kemampuan adaptasi orang Papua selama puluhan ribu tahun, tetapi hal itu kini menghadapi perubahan lingkungan dan pola hidup.

Tubuh orang Papua saat ini ternyata memiliki gen Neanderthal dan Denisovan dengan kadar tertinggi. Tambahan gen manusia purba ini menjadi kunci adaptasi terhadap lingkungan tropis yang kaya sumber daya pangan, tetapi juga dihuni parasit dan virus mematikan. Rantai gen purba itu kini menghadapi perubahan lingkungan dan pola hidup yang berbeda.

​Sebelumnya, kita mengira sebagai satu-satunya kelompok hominin yang masih bertahan hidup di muka Bumi. Namun, pada Agustus 1856 atau tiga tahun sebelum Charles Darwin menerbitkan bukunya On the Origin of Species, ditemukan fosil manusia arkaik di Lembah Neanderthal, Jerman. Fosil manusia yang kemudian diketahui sebagai sepupu jauh manusia ini kemudian diberi nama Neanderthal.

​Penemuan-penemuan berikutnya, mengonstruksi hubungan manusia modern (Homo sapiens) dengan Neanderthal. Salah satu teori menyebutkan, Neanderthal dan Sapiens keturunan manusia purba Homo heidelbergensis yang tinggal di Afrika. Sekitar 500.000 hingga 600.000 tahun lalu, sekelompok H heidelbergensis meninggalkan Afrika.

​Satu cabang berkelana ke Asia Barat dan Eropa, berevolusi menjadi Neanderthal. Cabang keturunan lain dari H heiberlgensis menjadi Denisovan, yang fosilnya baru ditemukan sekitar satu dekade lalu di Goa Denisova, Siberia. Viviane Slon (2018) menyebutkan, percabangan evolusi Neanderthal dan Denisovan terjadi sejak sekitar 380.000 tahun lalu meski ada beberapa temuan hibrid keduanya.

​Sekitar 250.000 tahun lalu, H heidelbergensis yang masih tinggal di Afrika berkembang menjadi Homo sapiens. Beberapa kelompok nenek moyang manusia modern ini kemudian eksodus dari Afrika (Out of Africa) sekitar 70.000 tahun yang lalu dan sebagian di antaranya tiba di Nusantara sejak sekitar 50.000 tahun lalu. Mereka kemudian menjadi leluhur orang Papua saat ini.

​Setelah pada 2005, The Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology memulai proyek pengurutan genom Neanderthal, akhirnya pada tahun 2010 ditemukan bukti adanya pembauran Sapiens dengan Neanderthal. Serangkaian penelitian berikutnya menemukan bahwa semua manusia modern di luar Afrika ternyata memiliki gen manusia purba Neanderthal dengan kadar bervariasi.

​Tak hanya Neanderthal, manusia modern ternyata juga memiliki jejak gen Denisovan. Sementara orang-orang asli Afrika tidak memiliki bauran gen Neanderthal ataupun Denisovan. Ini menunjukkan bahwa penambahan gen purba Neanderthal dan Denisovan terjadi setelah leluhur kita keluar dari Afrika.

Komposisi DNA

​Kajian ahli genetik David Reich dari Harvard Medical School dan tim yang dipublikasikan di jurnal Current Biology 2016 berhasil memetakan, populasi Papua dan pulau-pulau sekitarnya memiliki komposisi DNA Neanderthal tertinggi, yaitu 1,54 persen.

Komposisi ini lebih tinggi dibandingkan populasi di Asia Tengah yang memiliki gen Neanderthal 1,4 persen dan Eropa yang hanya 1,06 persen. Papua, termasuk Papua Niugini, dan populasi lain di sekitarnya, yaitu Maluku, Nusa Tenggara Timur (NTT), memiliki rantai DNA Denisovan hingga 5 persen, sedangkan populasi lain di dunia rata-rata kurang dari 3 persen.

​Penelitian terbaru kolaborasi peneliti Lembaga Biologi Molekuler Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi, Eijkman, dengan peneliti sejumlah negara yang diterbitkan di jurnal Cell pada 11 April 2019 melengkapi kajian Reich dengan pengetahuan baru: DNA orang Asia Tenggara memiliki gen manusia purba paling beragam, yang disebut sebagai D0, D1, dan D2. Satu varian di antaranya, yaitu D1, hanya ditemukan pada orang Papua dan sekitarnya, yang menyebabkan populasi di timur Indonesia ini memiliki komposisi Denisovan paling lengkap dan tertinggi.

​Pradiptajati Kusuma, peneliti genetika Lembaga Eijkman yang terlibat dalam studi ini, mengatakan, orang Papua mengalami dua kali pembauran genetik dengan Denisovan. ”Introgresi (masuknya) gen Denisovan D1 di Papua terjadi sekitar 30.000 tahun lalu, dan Denisovan D2 sekitar 46.000 tahun lalu,” ungkapnya.

Introgresi (masuknya) gen Denisovan D1 di Papua terjadi sekitar 30.000 tahun lalu, dan Denisovan D2 sekitar 46.000 tahun lalu.

Kompas

Proses pembauran gen Denisovan pada populasi manusia modern. Sumber: Eijkman, Cell, 2019

​Karena sejak 50.000 tahun lalu leluhur Papua sudah tiba di Nusantara, sangat mungkin pembauran itu terjadi di Nusantara. Ahli genetika dari Massey University, New Zealand, Murray Cox, yang turut dalam studi bersama tim Eijkman itu mengatakan, ”Sekarang bisa dikristalisasi bahwa pusat keragaman manusia purba adalah Kepulauan Asia Tenggara (Nusantara).”

Pusat keragaman

​Keberlimpahan sumber daya hayati di sabuk tropis kemungkinan yang menarik penghunian kawasan ini sejak purba. Kepulauan Nusantara merupakan sumber asal dan pusat keberagaman sejumlah tanaman pangan penting yang bisa mendukung kehidupan berburu dan meramu awal, seperti sagu, pisang, sukun, hingga umbi-umbian, selain aneka jenis hewan buruan.

​Namun, di tengah keberlimpahan sumber hidup ini, hutan hujan tropis juga menjadi surga bagi berbagai patogen mematikan, di antaranya adalah parasit malaria yang disebarkan nyamuk Anopheles.

​Pembauran leluhur kita dengan gen manusia purba ternyata menjadi kunci penting untuk beradaptasi dengan lingkungan. Sejumlah studi menunjukkan, alel manusia purba yang ditemukan memiliki frekuensi tinggi pada manusia modern terkait erat dengan imunitas, metabolisme, dan kemampuan beradaptasi terhadap kondisi lingkungan tertentu, seperti suhu, sinar matahari, dan ketinggian.

​Karena Neanderthal dan Denisovan telah menghuni kawasan di luar Afrika setidaknya 300.000 tahun sebelum manusia modern tiba, mereka cenderung lebih dulu beradaptasi dengan nutrisi lokal, patogen, dan kondisi lingkungan sekitarnya.

​Kajian dari Reich (2014) menemukan, rantai gen BNC2 dari Neanderthal telah membantu leluhur orang Eropa tinggal di udara dingin. Sementara kajian Sánchezyang yang dipublikasikan di jurnal Nature (2014) menunjukkan, varian genEPAS1 yang didapatkan dari Denisovan membantu manusia Tibet saat ini beradaptasi terhadap hipoksia pada ketinggian tinggi.

​Pradiptajati menyebutkan, timnya menemukan rantai gen Denisovan yang jadi kunci adaptasi leluhur orang Papua di masa lalu. Dua rantai gen Denisovan yang ditemukan pada orang Papua itu adalah TNFAIP3 dan WDFY2.

​Kajian secara terpisah oleh Nathan W Zammit dari Garvan Institute of Medical Research, Australia, dan timnya yang diterbitkan di jurnal bioRxiv pada Maret 2019 menemukan, rantai gen Denisovan TNFAIP3 terbukti mampu meningkatkan daya tahan terhadap virus dan bakteri tertentu.

​Eksperimen terhadap tikus yang diberikan rantai gen ini telah meningkatkan kekebalan terhadap virus coxsackie, yang bisa menyebabkan radang meningitis hingga kelumpuhan. Rantai gen TNFAIP3 yang diperoleh dari Denisovan ini membantu leluhur Papua beradaptasi dengan kondisi lingkungan kaya namun keras di Nusantara.

​Sementara rantai gen WDFY2 berperan penting meningkatkan metabolisme lipid atau lemak menjadi energi. ”Rantai gen ini kemungkinan yang membantu leluhur Papua menjadi pemburu ulung di masa lalu, terutama untuk beradaptasi dengan pola hidup berpindah-pindah dan pola diet tinggi protein hewani dan rendah karbohidrat,” ungkapnya.

​Namun, rantai gen purba ini yang berperan penting bagi adaptasi orang Papua di masa lalu, kini menghadapi perubahan pola hidup dan pola makan. Konsumsi protein hewani juga menurun, seiring terdesaknya pola hidup berburu, digantikan karbohidrat.

​Apalagi, karbohidrat mereka, yang semula ditopang oleh sagu dan umbi-umbian yang berserat tinggi, digantikan beras, bahkan mi instan. Beras diketahui memiliki indeks glikemik dan protein tinggi dibandingkan sagu, sedangkan mi dari gandum merupakan sumber gluten. Perubahan ini pastinya membawa dampak signifikan terhadap metabolisme tubuh.

​Patut dikaji lebih mendalam, implikasi kekhasan struktur genom orang Papua, termasuk NTT, terhadap buruknya profil kesehatan dan tingginya gizi buruk di kawasan ini. Bauran gen purba yang di masa lalu menjadi kunci kekuatan mereka beradaptasi, bisa jadi sekarang menjadi limbung karena menghadapi perubahan lingkungan dan pola hidup yang begitu tiba-tiba.