Struktur Perkembangan Hewan ; REGENERASI & METAMORFOSIS PDF

Preview

Summary

REGENERASI DAN METAMORFOSIS Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Kelompok Pada Mata Kuliah Struktur dan Perkembangan Hewan Nur Eka Kusuma Hindrasti, M. Pd. Disusun Oleh: Ardin Majid (1503-8420-5001) Desti Indriyanti (1503-8420-5032) Nolis Febry Anggraini (1503-8420-5048) Yuli Hartini (1503-8420-5067) PROGR...

Description

REGENERASI DAN METAMORFOSIS Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Kelompok Pada Mata Kuliah Struktur dan Perkembangan Hewan Nur Eka Kusuma Hindrasti, M. Pd.

Disusun Oleh: Ardin Majid

(1503-8420-5001)

Desti Indriyanti

(1503-8420-5032)

Nolis Febry Anggraini (1503-8420-5048) Yuli Hartini

(1503-8420-5067)

PROGRAM STUDI PNDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MARITIM RAJA ALI HAJI TANJUNGPINANG 2018

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Regenerasi ialah memperbaiki bagian tubuh yang rusak atau lepas kembali seperti semula. Menurut Adnan et all., (2007), regenerasi merupakan suatu peristiwa yang terjadi atas beberapa tahap, yaitu : Penyembuhan luka, Penyembuhan jaringan, Pembentukan blastoma, Morfologi dan redeferensiasi. Regenerasi bias terjadi pada tumbuhan maupun hewan. Pada hewan terdiri dari regenerasi invertebrate dan vertebrata. Ada tiga tipe regenerasi yaitu regenerasi morfolaksis, intermediet, dan epimorfik. Metamorphosis berasal dari bahasa Yunani (Greek), Meta yang berarti di antara, sekitar, setelah, Morphe yang berarti bentuk, dan Osis yang berati bagian dari. Metamorfosis adalah suatu proses biologi dimana seekor hewan secara fisik mengalami perkembangan biologis setelah dilahirkan atau menetas yang melibatkan perubahan bentuk atau struktur melalui pertumbuhan sel dan differensiasi sel. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada makalah ini, yaitu : 1) Apa yang dimaksud dengan Regenerasi? 2) Bagaimana mekanisme Regenerasi? 3) Bagaimana Regenerasi hewan Invertebrata dan Vertebrata? 4) Apa saja Tipe Regenerasi? 5) Apa yang dimaksud Metamorfosis? 6) Bagaimana metamorphosis sempurna dan tidak sempurna? 7) Bagaimana Metamorfosis progressive dan regressive? 8) Bagaimana Metamorfosis serangga? 9) Bagaimana Metamorfosis amphibia ?

1.3 Tujuan Adapun tujuan penulisan pada makalah ini, yaitu : 1) Untuk mengetahui yang dimaksud dengan Regenerasi 2) Untuk mengetahui mekanisme Regenerasi 3) Untuk mengetahui Regenerasi hewan Invertebrata dan Vertebrata 4) Untuk mengetahui Tipe Regenerasi 5) Untuk mengetahui yang dimaksud Metamorfosis 6) Untuk mengetahui metamorphosis sempurna dan tidak sempurna 7) Untuk mengetahui Metamorfosis progressive dan regressive 8) Untuk mengetahui Metamorfosis serangga 9) Untuk mengetahui Metamorfosis amphibia

BAB II

PEMBAHASAN 2.1

Regenerasi

A. Pengertian Regenerasi

Regenerasi ialah memperbaiki bagian tubuh yang rusak atau lepas kembali seperti semula. Kerusakan itu bervariasi. Ada yang ringan, seperti luka dan memar; ada yang sedang, yang menyebabkan ujung sebagian tubuh terbuang; dan ada yang berat yang menyebabkan suatu bagian besar tubuh terbuang. Menurut Balinsky (1981), suatu organisme khususnya hewan memiliki kemampuan untuk memperbaiki struktur atau jaringan yang mengalami kerusakan akibat kecelakaan yang tidak disengaja karena kondisi natural atau kerusakan yang disengaja oleh manusia untuk keperluan penelitian atau eksperimen. Hilangnya bagian tubuh yang terjadi ini setiap saat dapat muncul kembali, dan dalam kasus ini proses memperbaiki diri ini kita sebut sebagai regenerasi.

Sedangkan menurut Adnan et all., (2007), regenerasi merupakan suatu peristiwa yang terjadi atas beberapa tahap, yaitu : 1. Penyembuhan luka. 2. Penyembuhan jaringan. 3. Pembentukan blastoma. 4. Morfologi dan redeferensiasi. Dapat disimpulkan bahwa regenerasi adalah kemampuan untuk memperbaiki sel, jaringan atau bagian tubuh yang rusak, hilang atau mati. Pada hewan tingkat tinggi proses regenerasi hanya terbatas pada jaringan saja, namun pada hewan tingkat rendah proses regenerasi dapat sampai pada tingkat organ. B. Mekanisme Regenerasi Pembentukan kembali proses-proses morfogenetik pada tahap lanjut dari siklus ontogenetik adalah dengan cara destruksi sebagian sistem yang telah berkembang sebagai hasil perkembangan sebelumnya. Organisme khususnya golongan hewan memiliki kemampuan untuk memiliki dan memperbaiki kerusakan-kerusakan bagian tubuh secara ekstensif baik akibat kecelakaan pada kondisi alamiah maupun akibat disengaja dalam suatu percobaan. Kerusakan yang diperbaiki itu mungkin berupa pemulihan kerusakan akibat hilangnya bagian tubuh utama umpamanya anggota badan mungkin hanya berupa penggantian kerusakan-kerusakan terjadi dalam proses fisiologi biasa. Dalam peristiwa tersebut nampak adanya suatu kemampuan organisme untuk memperbaharui kembali bagian tubuh yang terganggu/rusak dan proses perbaikan tersebut dengan regrenasi kembali. Peristiwa regenerenasi bagi organisme merupakan hal yang sangat penting karena proses yang esensial selama perjalanan hidup organisme. Adanya bagian tubuh yang lepas akibat ketuaan atau kecelakaan dengan proses regrenasi bagian tubuh yang lepas akan diganti kembali dengan jaringan baru kembali. Dan juga

beberapa organisme proses regenerasi merupakan hal yang sangat penting dalam reproduksi secara aseksual (Philip, 1978). Menurut sejarahnya kerangka filosofis untuk studi regenerasi sebagian besar telah dirumuskan oleh Morgan secara aktif terus dilakukan penelitianpenelitian hingga sampai sekarang. Adanya regenerasi pada organisme dewasa mununjukkan suatu bukti bahwa medan morfogenesis tetap terdapat setelah periode embrio, umpamanya regenerasi anggota badan yang hilang, dalam proses regenerisasi melibatkan berbagai proses yang serupa dengan yang terjadi pada perkembangan embrionik, seperti bagaian yang rusak muncul sel-sel, kemudian memperbanyak diri berhimpun menjadi jaringan dan akhirnya mencapai keadaan yang berbeda. Lagi pula pada beberapa species regenerasinya hanya terjadi hanya terjadi pada hewan dewasa saja, embrionya sama sekali tidak memiliki kemampuan regenerasi, umpamanya suatu telur Ascida yang kehilangan blastometernya akan berkembang menjadi larva yang tidak lengkap, misalnya lagi Annelida yang kehilangan sel 4 d nya, akan kehilangan sebagian besar mesodermnya, pada hal Ascida dan Annelida dewas sama-sama memiliki daya regenerasi yang tinggi selama kehidupan dewasanya. Seperti halnya pertumbuhan dan perkembangan embrionik pada proses regenerasi pun melibatkan pula ekspresi pengaturan kemampuan perkembangan yang diatur secara genetis. Oleh karena itu regenerasi merupakan bidang yang bermanfaat karena memberikan pandangan baru untuk pengertian yang lebih mendalam mengenai mekanisme umum dalam pengaturan pertumbuhan dan diferiansiasi. 1) Regenerasi Anggota Tubuh Amfibia Jenis amfibia yang sering digunakan sebagai objek studi regenerasi adalah salamander dewasa dan larvanya, terutama spesies-spesies Ambystoma dan Triturus, juga regenerasi anggota tubuh telah banyak dilakukan pada tingkat larva anura terutama dari genus Rana dan Xenopus, telah dipelajari secara seksama dan sekaligus merupakan subjek terkenal dalam memperbaiki dan mempelajari regenerasi anggota tubuh.

Menurut Singer dalam Browder (1984), bahwa proses-proses yang terlibat dalam regenerasi anggota tubuh Cristurus cristatus, setelah diamputasi meliputi hal-hal sebagai berikut : a. Periode penyembuhan luka Tahap penyembuhan luka ini diawali dari tepi luka dengan penyebaran epidermis dari tepi luka yang akan menutupi permukaan yang terluka. Penyebarannya dengan cara gerakan amoeboid sel-sel yang tidak melibatkan pembelahan mitosis sel. Akan tetapi sekali penutupan selesaikan sel-sel epidermis berproliferasi untuk menghasilkan masa sel yang berlapis-lapis dan membentuk sebuah tudung berbentuk kerucut pada ujung anggota badan. Struktur

tersebut

dikenal

dengan

“Apical

epidermis

cap”.

Waktu

penyembuhan luka relatif cepat, namun tergantung juga pada ukuran hewan yang beregenerasi dan ukuran luka serta faktor-faktor eksternal seperti suhu. Pada salamander proses penutupan luka setelah anggota badan diamputasi berlangsung kira-kira satu atau dua hari. b. Periode penghancuran jaringan (histolisis) Setelah proses penutupan luka, proses lain yang sangat penting dalam regenerasi adalah terjadinya dediferensiasi jaringan-jaringan yang berdekatan dengan permukaan luka, dediferensiasi didahului dengan histolisis jaringanjaringan didalam puntung secara besarbesaran. Jaringan yang telah terdiferensiasi seperti otot, tulang rawa, tulang ikat, matriks, interselulernya hancur dan melepaskan individu sel-sel mesenkhim yang merupakan sel-sel awal dari jaringan yng telah berdiferensiasi tersebut. c. Periode pembentukan blastema Sel-sel mesenkhim yang dilepaskan selama diferensiasi tertimbun di bawah epidermis, sel-sel berproliferasi cepat dan menyebabkan epidermis menjadi semakin menonjol. Masa sel-sel mesenkhim ini dinamakan blastema regenerasi.

d. Diferensiasi dan morfogenesis Jaringan pertama yang berdiferensiasi dari blastema adalah tulang rawan. Mula-mula muncul pada ujung tulang sejati dan terjadi penambahan secara progresif pada distal bagian ujungnya, ketika konstruksi tulang menjadi sempurna rangka yang telah beregenerasi berubah menjadi tulang. Berikutnya otot terbentuk disekitar tulang rawan. Sedangkan pembuluh darah tidak jelas pada tahap konstruksi awal, serabut saraf yang terpotong pada saat amputasi segera aksonnya tumbuh ke daerah luka dan merekontruksi pola-pola persarafan. Dibagian luar terjadi perubahan bentuk puntung anggota yang semula menyerupai kerucut, selanjutnya mulai memipih dorsoventral pada bagian ujungnya, bagian pipih menunjukkan tanda-tanda jari awal yakni korpus atau tarsus rudimen yang dinamakan plat kaki atau tangan. Selanjutnya pola-pola pembentukan jari-jari yang progresif dimana segera jari-jari sederhana muncul, terpisah satu sama lainnya. Akhirnya anggota tubuh sempurna terbentuk dan berfungsi normal.

2) Asal Sel yang Beregenerasi Darimanakah sel-sel yang beregenerasi itu berasal pada uraian sebelumnya bahwa sel-sel blastema yang terlibat yang terlibat dalam regenerasi anggota tubuh berasal dari hasil diferensiasi selama penghancuran jaringan (histolisis). Alternatif lain menyatakan bahwa sumber sel-sel blastema berasal dari sel-sel cadangan yang bergerak dari wilayah lain sebagai akibat amputasi. Mengenai asal sel lokal yang bergerak dalam ikut serta dalam regenerasi anggota tubuh amfibia telah diketahui oleh Hertwig (1927) dalam eksperimennya yaitu, suatu anggota tubuh haploid (n) yang diamputasi, selanjutnya dicangkokkan di salamander diploid (2n). Hasil pencangkokan ini dibiarkan sampai sembuh, berikutnya dilakukan amputasi pada bagian lengan atas dari anggota badan haploid (n) yang telah sembuh. Setelah dibiarkan beberapa saat telah muncul blastema, dan hasil eksperimen menunjukkan bahwa semua sel-sel yang beregenerasi adalah haploid (n). Sebenarnya asal blastema dari anggota badan yang beregenerasi asalnya heterogen muncul dari diferensiasi jaringan-jaringan otot, tulang, tulang rawan, ikat, dimana wujud tersebut merupakan hal yang sangat penting dalam analisis regenerasi anggota badan vertebrata. Suatu eksperimen standar telah dilakukan dengan menggunakan radiasi sinar-X yaitu sebuah anggota badan amfibia

diiradiasi sinar-X sebelum amputasi ternyata mencegah terjadinya regenerasi yakni jaringan puntung diiradiasi tidak sanggup berproliferasi membentuk blastema regenerasi. Kejadian ini dimungkinkan sebagai akibat adanya iradiasi sinar-X merusak kemampuan mitosis dari jaringan yang diradiasi. 3) Pengaturan Dan Pemeliharaan Polaritas Pengaturan dan pemeliharaan polaritas dari suatu organisme adalah ciri umum semua pola regenerasi baik pada tumbuhan maupun hewan. Contoh jelas dipertahankannya polaritas diperlihatkan pada anggota badan Urodella. Menurut Dent dan Butler dalam Spratt (1971) apabila anggota badan Urodella diamputasi kemudian puntungnya disipkan kedalam otot punggung yang telah disayat dan dibiarkan. Setelah puntung sembuh dimana sudah tersedia pembuluh darah dan saraf. Kemudian anggota dari tubuh diamputasi melalui bagian lengan atas/humerusnya ternyata blastemanya selalu membentuk bagian-bagian distal dari anggota badan, yang dimulai dengan pembentukan bagian yang sesuai dengan tempat terjadinya amputasi. Walaupun bagian anggota badan dalam posisi terbalik. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa suatu pembalikan dari polaritas telah terjadi pada anggota badan sifat informasi dalam bentuk pertumbuhan. 4) Peranan Apical Cap Dalam Suatu Faktor Setelah anggota badan diamputasi segera apidermis kulit menutup luka dan berproliferasi untuk membentuk struktur Apical Epidermal Cap (AEC), yang berlapis banyak (multilayer). Telah dibuktikan bahwa AEC telah jika ditransplasi kebagian dasar suatu blastema anggota badan, menginduksi pertumbuhan sekunder dan perlengkapan anggota badan. Pada waktu AEC dicangkokkan ke lokasi yang baru, indeks mitosis pada tempat asal AEC menjadi berkurang. Sekurang-kurangnya dalam hal peranan AEC, program embrionok diulangi selama regenerasi karena AEC merangsang pertumbuhan mesoderm (Phillip, 1978).

Eksperimen lain yang dilakukan Goss (1956) yakni suatu anggota badan yang diamputasi disisipkan kedalam rongga badan ternyata regenerasi tidak berlangsung, akan tetapi bila bagian anggota badan yang diamputasi itu dibiarkan sembuh terlebih dahulu dengan ditutupi AEC sebelum disisipkan kedalam rongga badan, ternyata anggota badan membentuk blastema dan beregenerasi didalam rongga badan. C. Regenerasi Invertebrata dan Vertebrata 1) Regenerasi Pada Invertebrata a. Hydra (Coelenterata) Hydra dapat dipotong-potong sampai kecil sekali dan 1/200 bagian dari tubuhnya dapat menjadi individu baru yang sempurna. Hewan ini memiliki sel induk yang menyebar merata di seluruh tubuhnya. Pada Hydra, hanya terdapat satu jenis sel induk, yang dapat melakukan segala pekerjaan dan fungsi. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Prof. Roland Peter, peneliti regenerasi biologi dari Universitas Salzburg, menunjukan bahwa pada hydra, sekitar 40% sel tubuhnya terdiri dari sel induk. Jadi, dalam penelitian tersebut menunjukan bahwa hanya diperlukan sekitar 10.000 sel untuk melakukan regenerasi secara lengkap menjadi seekor hydra yang sempurna. b. Planaria (platyhelminthes) Planaria merupakan hewan yang paling tinggi daya regenerasinya, 1/300 dari bagian tubuhnya dapat menjadi individu baru yang sempurna. Misalnya apabila cacing gepeng itu dipotong dua secara melintang, akan terbentuk dua cacing yang identik.

c. Echinodermata Apabila seekor bintang laut kalau dicincang oleh nelayan lalu dilemparkan lagi ke laut tiap cincangan kecil dapat lagi tumbuh jadi individu baru. Teripang (Holothuroidea),

bisa

melepaskan

sendiri

alat-alat

dalamnya

(misalnya

alat pernapasan dan saluran pencernaan), keluar lewat anus, untuk diganti dengan yang baru. d. Annelida Annelida mempunyai daya regenerasi terbatas, apabila tubuhnya dipotong, maka setiap potongan tubuh tersebut dapat tumbuh lagi menjadi individu baru yang sempurna, tetapi segmennya tidak selengkap semula, alat genitalia tidak ikut beregenerasi. Pacet dan lintah (Hirudinea) tidak beregenerasi. e. Mollusca Mollusca memiliki daya regenerasi yang kecil. f. Arthropoda Crustacea termasuk ke dalam hewan yang tinggi daya regenerasinya di dalam phylum ini, baik tingkat larva maupun dewasa. Akan tetapi, pada insekta terbatas pada waktu larvanya saja. Pada laba-laba dan kepiting melepaskan sendiri ruasruas kaki (disebut autotomy).

2) Regenerasi Pada Vertebrata a. Aves Pada aves, daya regenerasi hanya terjadi pada sebagian kecil paruh. b. Amphibia Jenis amfibia yang sering digunakan sebagai objek studi regenerasi adalah Salamander. Dipakai contoh salamander (Urodela) dalam penelitian (eksperimen) untuk meneliti proses regenerasi. Satu kaki salamander ini dipotong dekat pangkal lengan. Terjadilah proses berikut: Darah mengalir menutupi permukaan luka, lalu membeku, membentuk “scab” yang sifatnya melindungi. Epitel kulit menyebar di permukaan luka, di bawah “scab”. Sel epitel itu bergerak secara amoebid. Dan sel epitel tersebut memerlukan waktu dua hari untuk menutupi luka secara sempurna. (Pada evertebrata otot bawah kulit ikut berkerut untuk mempercepat epitel menutupi luka). Dedifferensiasi sel-sel jaringan sekitar luka, sehingga jaringan-jaringan tersebut akan bersifat muda kembali dan pluripotent untuk membentuk berbagai jenis jaringan baru. Matrix tulang dan tulang rawan melarut, sel-selnya lepas dan bersebar di bawah epitel. Pembentukan blastema, yakni kuncup regenerasi pada permukaan bekas luka. “Scab” mungkin sudah lepas pada proses ini. Blastema berasal dari penimbunan sel-sel yang berdifferensiasi. Proliferasi sel-sel dedifferensiasi secara mitosis. Proliferasi ini serentak dengan proses differensiasi, dan memuncak pada waktu blastema dalam besarnya yang maksimal, dan waktu itu tak membesar lagi. Redifferensiasi sel-sel dedifferensiasi, serentak dengan berhentinya proliferasi sel-sel blastema itu (Yatim, 1984).

Secara experimental dilakukan pula amputasi terhadap ekor salamander. Ternyata hasil regenerasi itu tidak sama seperti semula. Ekor baru tidak itu tidak mengandung notochord lagi, dan vertebrae yang baru hanya terdiri dari ruas-ruas tulang rawan (Carlson, 1998). Ruas-ruas itu hanya menyelaputi batang saraf (medulla spinalis). Jumlah ruas vertebrae itu pun tidak selengkap asal. Membuktikan

bahwa

sel

dedifferensiasi

bisa

pluripotent,

yakni

dapat

menumbuhkan jaringan yang bukan dari mana dia berasal, dilakukan experiment amputasi lensa salamander. Lensa baru terbentuk dengan proses yang disebut regenerasi Wolffian. Artinya lensa baru terbentuk dari sel-sel dari pinggir dorsal iris, yang berasal dari mesoderm. Padahal embryologis lensa itu tumbuh dari epidermis (Jasin, 1984).

c. Reptil Reptilia hanya terbatas pada ekor, yang seperti kepiting juga untuk melepaskan diri dari tanggapan musuh, ekor dibiarkan lepas. Proses regenerasi pada reptil berbeda dengan pada hewan golongan amfibi. Regenerasi tidak berasal dari proliferasi atau perbanyakan sel-sel blastema. Regenerasi pada reptil diketahui bahwa ekor yang terbentuk setelah autotomi menghasikan hasil dengan catatan khusus karena baik secara struktur maupun cara regenerasinya berbeda (Balinsky, 1983).

Cicak mempunyai daya regenerasi pada bagian ekor yang putus dengan cukup kokoh. (Kaltroff, 1996). Ekor cicak memiliki bentuk yang panjang dan lunak yang memungkinkan untuk bisa memendek dan menumpul. Ekor akan mengalami regenerasi bila ekor tersebut putus dalam usaha perlindungan diri dari predator. Regenerasi tersebut diikuti oleh suatu proses, yaitu autotomi. Autotomi adalah proses adaptasi yang khusus membantu hewan melepaskan diri dari serangan musuh. Jadi, autotomi merupakan perwujudan dari mutilasi diri. Cicak jika akan dimangsa oleh predatornya maka akan segera memutuskan ekornya untuk menyelamatkan diri. Ekor yang putus tersebut dapat tumbuh lagi tetapi tidak sama seperti semula (Strorer, 1981). Ekor cicak yang dipotong sel epidermisnya menyebar menutupi permukaan luka dan membentuk tudung epidermis apikal. Semua jaringan mengalami diferensiasi dan generasi membentuk sel kerucut yang disebut blastema regenerasi di bawah tudung. Berakhirnya periode proliferasi, sel blastema mengadakan rediferensiasi dan memperbaiki ekornya. Ketika salah satu anggota badan terpotong hanya bagian tersebut yang disuplai darah dan dapat bergenerasi. Hal inilah yang memberi pertimbangan bahwa bagian yang dipotong selalu bagian distal (Kalthoff, 1996). Secara eksperimental pada ekor cicak yang telah dipotong, ternyata hasil regenerasinya tidak sama dengan semula. Pertambahan panjang tidak sama dengan ekor yang dipotong. Ekor baru tidak mengandung notochord dan vertebrae yang baru hanya terdiri dari ruas-ruas tulang rawan. Ruas-ruas ini hanya meliputi batang syaraf (medula spinalis), jumlah ruas itu pun tidak lengkap seperti semula. Proses perbaikan pertama pada regenerasi ekor cicak adalah penyembuhan luka dengan cara penumbuhan kulit di atas luka tersebut. Kemudian tunas-tunas sel yang belum berdiferensiasi terlihat.Tunas ini menyerupai tunas anggota tubuh pada embrio yang sedang berkembang.

Berdasar...