BAB IIKAJIAN TEORI2.1 Pengertian Stadium Larva pada Perkembangan Suatu IndividuPada bagian yang lalu telah dipelajari perkembangan embrio mulai dari fertilaisasi sel telur hingga pembentukan organ tubuh yang merupakan turunan turunan dari tiga lapisan lembaga yang dikenal sebagai organogenesis. Pada saat ini ada kelompok hewan yang mengalami pertumbuhan langsung dan hewan yang mengalami pertumbuhan tidak langsung (Surjono,2001: 9.4).Perkembangan langsung adalah perkembangan pasca lahir tanpa melalui stadium larva. Contoh hewan yang perkembangannya langsung ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Hewan dengan Perkembangan Langsung

3Sumber: Campbell, 2010

4Perkembangan secara langsung ini melibatkan semacam perpanjangan periode pertumbuhan yang mungkin berlangsung dengan lancar dan cepat sekali. Selama periode ini, pada umumnya berlangsung pula perubahan-perubahan proporsi tubuh, serta maturasi gonad yang terjadi secara bertahap, dan awal perilaku berkembang biak (Saunders, 1980). Hewan-hewan yang melaksanakan perkembangan secara langsung antara lain dari kelompok mamalia dan aves.Sebaliknya, yang dimaksud dengan perkembangan tidak langsung adalah pasca lahir yang melalui satu atau lebih stadium larva, sebelum mencapai keadaan dewasanya. Salah satu contoh kelompok hewan yang melakukan perkembangan secara tidak langsung yaitu serangga yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 (Saunders,1980).

Gambar 2.2 Hewan dengan Perkembangan Tidak LangsungSumber: Campbell, 2010Dari bentuk individu muda ini menjadi bentuk dewasa pada kebanyakan hewan yang mengalami pertumbuhan langsung hanya terjadi pertumbuhan yang pesat tanpa perubahan bentuk yang berarti. Pada kelompok hewan yang mengalami pertumbuhan tidak langsung,hasil dari proses organogenesis ini adalah suatu individu yang dikenal sebagai larva (Surjono,2001: 9.4).Larva ini umumnya bergerak bebas , hidup bebas dari induknya , mampu mencari makan sendiri dan bentuknya berbeda dengan bentuk dewasanya.Dari bentuk larva menjadi bentuk dewasa harus terjadi perubahan bentuk yang sangat drastis yang dikenal sebagai metamorfosis. Contoh klasik proses metamorfosis yang terjadi pada katak dan kupu kupu (Surjono,2001: 9.4). Larva kupu-kupu bisa dilihat pada Gambar 2.3.

5

Gambar 2.3 : Larva dari Kupu-kupuSumber : Purba et al., 2005Larva memiliki nama nama khusus yang berbeda pada setiap jenis hewan misalnya pada Coelenterata, larvanya dinamakan planula, sedangkan pada anelida larvanya disebut trochopore, Crustacea larvanya disebut dengan nama nauplius (Balinsky, 1981).Sedangkan pada serangga terdapat bermacammacam larva yang namanya berbeda-beda seperti, nimfa, naiad, tempayak, belatung, pupae (beruga) dan ulat. Nimfa dan naiad adalah bentuk larva pada serangga-serangga yang melaksanakan metamorfosis sempurna, sedangkan tempayak, belatung dan pupae (beruga) dan ulat merupakan larva bagi serangga-serangga yang metamorfosisnya tidak sempurna (Saunders,1980). Beberapa bangsa hewan dan nama larva ditunjukkan pada Tabel 2.1.Tabel 2.1 Beberapa bangsa hewan dan nama larva yang mengalami metamorfosis No NamaNama / jenis larva

1.23

4567

8

91011121314PoriferaCoelenteratePlatyhelminthesTurbellaria polycladidaTrematoda Cestoda Nemertinea Annelida Mollusca Crustacea Entomostraca Malacostraca Insects

Bryozoa ectoprota Echinodermata Enteropneustra Asiciacea Gylostomata Amfibia Amfiblastula Planula

Mullers larva Mirasidium,serkaria,redia,sporosit Onkospera Pilidium Trokofora Trokofora dan veliger

Nauplius Zoea Nymf serangga yang belum megalami metamorfosis secara lengkap ,ulat,tempayak,dllLarva cyfonautaPluteus,bipinaria,aurikalariaLarva tornariaLarva berudu Ammocoete Berudu katak , larva salamander

2. 2 Metamorfosis pada Serangga2.2.1 Ganti Kulit (Molting) dan Hubungannya dengan Metamorphosis pada SeranggaMetamorfosis pada serangga bersifat spesifik karena melibatkan pergantian kulit. Pergantian kulit adalah suatu kejadian yang biasa dialami hewan yang memiliki kulit dari bahan tanduk atau kutikula karena kulit tersebut tidak dapat bertambah besar ketika hewan tersebut tumbuh membesar.Selama proses pergantian kulit, bentuk ini lepas terikut dengan kutikula yang dibuang. Untuk membentuk karakter luardari seekor serangga, maka kutikula dengan pola yang baru atau tetap seperti sebelumnya harus dibuat setiap kali ganti kulit. Kutikula ini keras dan umumnya berukuran lebih besar. Kutikula yang baru disekresikan oleh epidermis kulit dan lapisan inilah yang berperan dalam menetukan karakter luar seekor serangga melalui mekanisme ganti kulit. Apakah serangga tersebut akan merupakan copy dari serangga sebelumnya dengan ukuran yang lebih besar atau membentuk karakter yang baru.

7Proses ganti kulit merupakan suatu proses yang kompleks. Di antara dua tahap ganti kulit, sel-sel epidermis diam, berbentuk rata dan lapisannya lebih tipis/sedikit. Sel-sel epidermis pada lapisan terluar berlekatan dengan permukaan dalam dari kutikula. Sebelum ganti kulit, sel-sel ini mengalami aktivasi, yaitu mengalami pemisahan sendiri dari kutikula dan memasuki fase penumbuhan dan pembelahan yang sangat cepat. Sejumlah mitosis dapat dilewati dengan baik. Jumlah dari sel epidermis yang dihasilkan dari mitosis ini mungkin sesuai dengan kebutuhan dan sebagian dari sel-sel itu kemudian mengalami degenerasi melalui piknosis. Disamping mengalami degenerasi, lapisan sel-sel epidermis ini juga mengalami perubahan bentuk menjadi lapisan epitel berbentuk kolumnar/silindris. Permukaan epitel ini memberi bayangan bentuk serangga yang sedang ganti kulit. Pada bagian tubuh yang mengalami pembesaran akibat ganti kulit, epidermis tumbuh sebagai lipatan-lipatan yang kemudian akan membuka saat serangga keluar dari kulit lamanya. Lipatan itu umumnya indah sekali pada saat baru dan melebar dengan cepat (misalnya sayap) serta harus tumbuh.Pada permukaan sel-sel epidermis itu kemudian dihasilkan lapisan sekresi yang kemudian mengeras menjadi lapisan luar kutikula baru, disebut epikutikula, yang terdiri dari substansi lipoprotein alami, disebut kutikulin. Suatu cairan yang dihasilkan oleh kelenjar khusus kemudian disekresikan diatas lapisan kutikula yang baru dan dibawah kutikula yang lama. Cairan ini berisi enzim yang memangkas lapisan dalam dari lapisan kutikula yang lama hingga hanya sedikit saja lapisan kutikula yang masih melekat tertinggal. Cairan yang digunakan untuk memangkas lapisan kutikula lama ini kemudian akan direabsorbsi kembali oleh tubuh serangga. Pada saat yang sama lapisan kutikula lama dipangkas dan dihancurkan., epidermis menghasilkan lapisan-lapisan baru di bawah epikutikula, disebut eksokutikul, yang beisi banyak kutikulin dan substansifenolik yang kemudian mengoksidasi lapisan itu sehingga kutikula menjadi berwarna gelap, dan kemudian dibentuk lapisan endokutikula, yang terdiri dari khitin, suatu polisakarida yang mengandung nitrogen (Surjono, 2003).

8Ketika lapisan kutikula yang lama telah menjadi tipis, maka pada bagian belakang kepala dan tubuh akan terlepas dan serangga kemudian keluar dari kulit tuanya. Kutikula baru sekarang terbentuk dengan lengkap setelah ganti kulit, maka kutikula mengalami pengerasan dan pigmen warna warni kemudian terbentuk dari prekursornya. Lapisan-lapisan endokutikula dibentuk oleh sel-sel epidermis dan dideposisikan pada permukaan dalam kutikula beberapa hari atau bahkan beberapa minggu setelah ganti kulit selesai.beberapa elemen dari metamorfosis amfibia, disebut proses destruksi ( berupa resorpsi dari kutikula lama, nekrosis dari sebagian sel-sel epidermis) seperti juga proses konstruksi ( perubahanbentuk sel-sel epidermis, pembentukan kutikula baru) juga terjadi pada proses ganti kulit serangga ini. Keadaan ini sangat tergantung apakah hasil ganti kulit ini akan membentuk kulit yang sama dan sebangun bentuknya dengan kulit yang lama atau akan berbeda seluruhnya. Apabila sama dan sebangun dengan bentuknya yang lama, maka ganti kulit ini berperan dalam penumbuhan dari hewan yang bersangkutan, tetapi apabila berbeda sama sekali dengan aslinya, maka proses ini menjadi suatu mekanisme perkembangan yang progressif. Apabila perubahan yang dihasilkan dan proses ganti kulit ini sangat nyata bedanya., maka hasilnya adalah metamorfosis (Surjono, 2003). Pada Apterygota, insekta yang tidak bersayap, serangga muda yang menetas dari telur sebenarnya sudah sama bentuknya dengan serangga dewasa, hanya berbeda pada ukurannya dan tingkat kematangan organ seksual. Ganti kulit pada serangga ini tidak berkaitan dengan proses ganti kulit, bahkan ganti kulit dan tumbuh tetap terjadi meskipun ia sudah dewasa secara seksual (Surjono, 2003).Pada serangga yang lebih primitive sayap mungkin tumbuh secara gradual dari sayap rudiment. Sayap tersebut tumbuh dari badian dorsal segmen torax kedua dan ketiga yang sudah tampak sejak stadium akhir larva atau disebut stadium nympha. Sayap tersebut bertambah besar setiap serangga megalami ganti kulit, tetapi pada proses ganti kulit terakhir ukuran sayap bertambah dengan pesat dan fungsional. Hanya pada Ephemeroptera memiliki 2 pasang sayap membraneus, terjadi pada stadium sayap pertama (subimago) kemudian mengalami molting hingga menjadi imago (Surjono, 2003).

9Pada kelompok Exopterigota (kelompok serangga paling maju, termasuk kecoa, capung dan belalang) sayap telah tumbuh secara internal sebagai lipatan anggota gerak yang tumbuh selama stadium larva di dalam suatu kantong pada epidermis. Epidermis yang menutup sayap rudimenter ini membawa sifat embrionik sepanjang masa larva. Bagian epidermis tidak ikut berperan dalam pada pembentukan kutikula eksternal dan baru ikut bereaksi ketika fase larve berakhir. Reorganisasi terjadi selama masa istirahat (kepmpong atau pupa) (Surjono, 2003).Pada kelompok Endopterigota (termasuk kupu-kupu, lebeh, nyamuk dan lalat) sayapnya tumbuh secara internal. Bagian rudimenter tersimpan di bawah permukaan tubuh pada stadium larva dan mengalami diferensiasi penuh menjadi imago disebut imarginal disc. Pada kelomopok Endopterigota perbedaan antara medium larva dan dewasa sangat mencolok. Pada stadium larva mulut, antenna, kaki tumbuh, kaki anggota gerak tidak ada (Surjono, 2003).Metamorfosis yang melibatkan stadium pupa disebut metamorfosis lengkap dan serangga yang memiliki stadium itu disebut holometabola. Sementara serangga yang tidak melalui stadium pupa mengalami metamorfosis tidak lengkap disebut hemimetabola.2.2.2 Penyebab terjadinya ganti kulit dan metamorfosis pada seranggaDalam proses pergantian kulit biasa (larva molt), seluruh bagian tubuh harus terlibat dan menyelesaikannya dalam waktu yang bersamaan agar proses ganti kulit menjadi sempurna.ini memberikan gambaran bahwa satu penyebab harus ada agar semua bagian tubuh serangga terlibat. Keberadaan satu penyebab utama ini bahkan menjadi semakin nyata pada serangga-serangga yang mengalami perubahan radikal pada bentuk organ-organ eksternal dan internal. Pada beberapa kasus yang terjadi secara alami, dapat dipelajari dengan mudah bahwa suatu faktor eksternal diperlukan untuk terjadinya suatu pergantian kulit adalah pada Rhodnius (kutu penghisap darah) dan pupa ngengat Platysamia cecropia. Pada Rhodnius (kutu penghisap darah) adalah contoh dari hewan yang mempunyai faktor eksternal berupa makanan yang masuk untuk terjadinya suatu pergantian kulit sehingga ia akan menghisap darah sebanyak-banyaknya pada interval dua pergantian kulit sehingga ukuran tubuhnya mengembang menjadi besar beberapa kali lipat. Pergantian kulit akan terjadi secara regular setiap 12-15 hari setelah makan pertama (pada 4 stadium pertama larva) dan pada stadium larva terakhir interval waktunya lebih lama kira-kira 28 hari dan hasilnya akan berbeda. Setelah ganti kulit maka ia akan berubah dari larva menjadi imago yang bersayap. Pada pupa ngengat Platysamia cecropia setelah membentuk pupa maka ia akan memasuki tahap diapause. Tahap ini adalah tahap dimana serangga memasuki masa diam dengan laju metabolisme yang tereduksi. Tahap ini akan terhenti ketika diperlakukan pada suhu dingin (30-50 C). Pperbandingan temporer ini merupakan proses vital bagi pupa dan sekembalinya pada lingkungan yang lebih hangat pupa mengalami ganti kulit, dan saat itulah perkembangan terjadi dengan lengkap dan serangga memasuki tahap imago (Surjono, 2003)

10Pada kebanyakan serangga, jarang sekali ditemukan faktor eksternal yang dapat menyebabkan terjadinya ganti kulit dan proses ganti kulit yang satu mengikuti proses sebelumnya pada interval yang tampaknya ditentukan oleh faktor internal. Pada kebanyakan serangga, berat badan meningkat sampai mencapai proporsi yang pasti antara dua ganti kulit, sering ditentukan oleh satu atau dua faktor dan akan tampak bahwa sejumlah sintesis harus dilakukan sebelum stimulus stimulus untuk melakukan ganti kulit berikutnya dihasilkan di dalam organisme tersebut. Pada kasus faktor eksternal memicu terjadinya proses ganti kulit sekalipun, dapat diamati bahwa faktor luar itu tidak berpengaruh pada tubuh secara langsung tetapi dikendalikan oleh otak. Apabila seekor larva Rhodnius dipotong bagian lehernya (dekapitasi) setelah satu atau dua hari menghisap darah maka proses ganti kulit tidak akan terjadi tetapi bila dekapitasi dilakukan pada lima hari setelah menghisap darah maka ganti kulit akan terjadi. Hal ini terjadi karena stimulus yang dikirimkan oleh otak telah melewati bagian leher yang dipotong dan dapat menyebabkan seluruh tubuh dan menyebabkan terjadinya pergantian kulit. Percobaan serupa juga dilakukan terhadap pupa ngengat Platysamia cecropia yang telah diaktivasi pada suhu rendah dan kemudian dicangkokkan pada pupa yang tidak diberi perlakuan suhu dingin. Pencangkokan otak dari pupa yang sudah diberi perlakuan suhu dingin akan memberi stimulus kepada pupa yang tidak diberi perlakuan suhu dingin untuk ganti kulit berikutnya dan imago akan keluar dari pupa. Kejadian tersebut tidak akan terjadi jika yang dicangkokkan bukanlah otak. Hal itu menunjukkan bahwa suhu dingin secara langsung mempengaruhi otak memberikan stimulus untuk melakukan itu (Surjono, 2003).Ganti kulit dan metamorfosis yang terjadi pada serangga dikontrol oleh hormon-hormon yang disekresikan oleh tiga jenis organ, yaitu: otak (protoserebrum), korpora alata, dan kelenjar protoraks. Di dalam otak sebuah hormon protorasikotropik diproduksi oleh sel-sel neurosekretoris yang teratur dalam empat kelompok. Dua kelompok dekat garis tengah dan dua kelompok yang lain di masing-masing sisi. Di belakang protoserebrum, sepanjang aorta dorsal, terdapat dua pasang badan yang dihubungkan dengan protoserebrum oleh serabut-serabut saraf yaitu korpora kardiaka. Badan tersebut adalah ganglion dari korpora alata yang terdiri dari sel-sel sekretoris. Pada beberapa jenis serangga, korpora alat mungkin bersatu dengan badan. Kelenjar protoraks yang merupakan kumpulan sel-sel kelenjar yang membentuk percabangan tidak teratur dan terletak di bagian dada berhubungan dekat dengan tabung trakea. Sel-sel dari ketiga kelenjar ini menunjukkan adanya siklus sekresi yang teratur untuk setiap terjadinya kulit. Ppergantian kulit dimulai dari sekresi kelenjar pada protoserebrum yaitu hormon protorasikotropik yang berfungsi mengaktifkan kelenjar protoraks. Kemudian kelenjar protoraks akan mensekresikan hormon yang disebut ekdison. Ekdison merupakan prohormon yang harus diaktifkan terlebih dahulu sebelun berfungsi. Pengubahan ini terjadi karena adanya oksidase yang mengandung hemin yang terdapat di dalam mitokondria dari jaringan-jaringan seperti lemak tubuh. Di sini ekdison diubah menjadi hormon ekdisteron yang mempengaruhi terjadinya prooses ganti kulit pada epidermis, seperti: pertumbuhan dan pembelaha sel-sel epidermis, pemisahan kutikula lama, dan produksi kutikula yang baru. Salah satu variasi percobaan yang sama telah dilakukan untuk membukikan bahwa sekresi sel-sel otak tidak berperan langsung tetapi melalui aktivasi sel-sel kelenjar protoraks. Percobaan itu tidak mencangkokkan sel-sel otak kepada satu pupa yang utuh, melainkan hanya kepada bagian posterior dari seekor pupa yang dipotong di tengahnya dan dipisahkan dengan menggunakan lilin. Dalam kondisi ini maka sel-sel otak yang dicangkokan tersebut tidak dapat menstimulus terjadinya ganti kulit dan metamorfosis. Hal ini dikarenakan kelenjar protoraks tidak terdapat pada bagian tubuh ini (Surjono, 2003).Percobaan yang serupa juga dilakukan pada kepinding Rhodnius. Setelah sel-sel nurosekretoris dari otaknya diaktivasi. Karena kepinding itu telah menghisap darah, otak itu kemudian dicangkokkan pada badan seekor kepinding lain yang telah didekapitasi. Larva kepinding ini tetap memiliki kelenjar protoraks yang fungsional yang kemudian bereaksi dan proses ganti kulit ini masih tetap terjadi. Tetapi apabila otak tersebut dicangkokkan pada potongan perut larva, maka proses ganti kulit tidak akan terjadi. Peristiwa sebaliknya terjadi apabila pada potongan tersebut juga dicangkokkan kelenjar protoraks (Surjono, 2003).Peranan otak dan kelenjar protoraks sebagai agen penyebab proses ganti kulit juga dapat dipelajari pada serangga-serangga yang mengalami proses ganti kulit tanpa dipengaruhi oleh faktor luar. Apabila otak dibuang dari seekor ulat sebelum waktu yang diperkirakan akan terjadinya proses ganti kulit atau membentuk pupa. Pencangkokan otak dari ulat yang lain mengembalikan kemampuan ulat yang sudah tanpa otak tersebut unuk menyelesaikan proses perkembangannya. Seklai kelenjar protoraks telah mengalami aktivasi, otak tidak lagi diperlukan untuk memulai terjadiinya proses ganti kulir. Dengan demikian hanya hormon dari kelenjar protoraks yang sangat berperan dalam proses ganti kulit. Apabila seekor ulat yang telah mencapai stadium akhir masa larva diisolasi bagian posterior otaknya maka bagian tubuh yang akan berkembang menjadi pupa hanyalah bagian anterior sedangkan bagian posterior yang tidak dapat dijangkau oleh hormon ganti kulit tetap dalam kondisis larva. Beberapa saat kemudian apabila hormon tersebut telah tersebar ke seluruh tubuh, maka pemisahan transversal ini tidak dapat mencegah proses terjadinya pupa dari bagian proses ulat tersebut (Surjono, 2003).Hormon-hormon yang dihasilkan oleh sel-sel neurosekrotis protoserebrum dan kelenjar-kelenjar protoraks menginduksi serangga untuk ganti kulit, tetapi hormon-hormon ini tidak, dapat mendeterminasi apakah serangga itu akan menjad larva pupa ganti kulit, mengubah larva menjadi pupa atau imago ganti kulit atau berubah menjadi imago saja. Kelenjar endokrin ketiga adalah korpora alata yang mengontrol terjadinya perubahan pada setiap kali prosses ganti kulit. Sel-sel neurosekrotis protoserebrum dan kelenjar protoraks apabila beraksi sendiri dapat menyebabkan terjadinya ganti kulit, yaitu terjadinya pupa pada kelompok yang termasuk serangga holometaboola (Surjono, 2003)

13Rasanya tidak mungkin kita dapat menghilangkan korpora alata pada ulat kaper. Secara umum pada setiap stadium dimana operasi dilakukan, ulat akan segera berubah menjadi pupa pada proses ganti kulitberikutnya. Kadang-kadang seekor kaper akan keluar dari pupa, meskipun ukurannya haya setengah dari ukuran normal. Dengan demikian korpora alata diperlukan oleh serangga untuk mencegah serangga mengalami metamorfosis dan menahan serangga agar tetap pada stadium larva. Oleh karena itu, sekret dari korpora alata disebut hormon juvenl. Sel-sel korpora alata menunjukkan tanda-tanda adanya sel kelenjar (sel-selnya membengkak, kenampakan dan dan pelepasan vakuola, dll).pada setiap ganti kulit pada stadium larva sampai mencapai akhir stadium larva. Aktivitas ini tidak lagi tampak apabila serangga sudah mencapai ganti kulit menjadi pupa atau imago. Kenyataannya, setiap kali terjadi proses ganti kulit, korpora alata tidak bersekresi atau tampak kurang aktif dibandingkan pada keadaan sebelumnya. Hal ini membuktikan ketidak hadiran hormon juvenil atau ada dalam kosentrasi sangat rendah sehingga protoserebrum dapat melaksanakan protosikotropik yang memicu terjadinya metamorfosis. Pembuktian dilakukan dengan cara mencangkokkan korpora alata dari seekor larva muda kepada larva stadium akhir yang seharusnya sudah mengalami metamorfosis pada proses ganti kulit, berikutnya, larva tersebut tetap mengalami proses ganti kulit, tetapi dibawah pengaruh hormon juvenil yang disekresikan oleh kelenjar yang dicangkokkan , maka serangga itu tidak diubah menjadi bentuk imago (hal ini terjadi pada serangga hemimetabola) atau meghasilkan larva yang besarnya abnormal (Surjono, 2003).Pada serangga yang bentuknya holometabola, keadaanyang terjadi jauh lebih kompleks karena terjadi dua kali, proses ganti kulit dengan prubahan morfologis yaitu gati kulit menjadi pupa dan ganti kulit menjadi imago. Penghilangan korpora alata dari ulat akan menyebabkan ulat berubah menjadi pupa. Beberapa percobaan mengindikasikan bahwa sebagian dari peristiwa transformasi bentuk ini berkaitan dengan menurunnya kadar hormon juvenil di dalam darah dari hewan yang bersangkutan. Settellah penghancuran kelenjar. Hormon juvenil masih tersisa dalam kadar yang rendah di dalam peredaran darah dan tetap digunakan hingga waktu terjadinya proses ganti kulit kedua (Surjono, 2003).

142.2.3 Faktor-Faktor yang mengontrol terjadinya proses Molting dan Metamorfosis pada Serangga Ketika proses molting atau metamorphosis terjadi, tidak hanya seluruh bagian tubuh dari serangga itu yang bereaksi bersama-sama, melainkan juga bagian-bagian yang dicangkokkan kepadanya melalui hal yang sama. Imaginal disc dan bagian-bagian lain dari tubuh yang dicangkokkan diantara hewan-hewan pada medium yang berbeda, akan mengalami proses ganti kulit dan metamorphosis secara bersamaan dengan semua bagian dari hewan yang sedang mengalaminya (Surjono, 2003).Sebuah percobaan yang sangat menarik telah dilakukan pada perkembangan kaper Ephestia kubneilla, yaitu dengan transplantasi dalam rongga tubuh individu lain. pinggiran dari tiap-tiap potongan kulit yang dicangkokkan menggulung seperti akan membentuk kista dengan permukaan kulit yang beraasal dari posisi distal melengkung ke dalam. Permukaan proksimal dari epidermis dibasahi oleh cairan tubuh semangnya dan juga oleh hormon yang terkandung didalam cairan tubuh semang tersebut (Surjono, 2003).Setiap kali serangga semang mengalami proses ganti kulit, maka potongan-potongan kulit ini juga mengalami proses yang sama, terjadi pergantian kutikula, kutikula yang lama dilepaskan dan dimasukkan dalam rongga kista. Selain proses molting yang sama antara semang dan transplan, keadaan alami kutikula yang baru dibentuk juga mengalami proses yang sama antara semang dan transplan (Surjono, 2003).Apabila suatu proses molting larva terjadi, maka kista epidermis menghasilkan suatu kutikula yang tipis. Apabila semang menjadi pupa, kista epidermis ini juga akan menghasilkan kutikula yang tebal. Apabila semang bermetamorfosis menjadi hewan dewasa, kista epidermis akan membentuk suatu imaginal kutikula dengan sisik-sisik (Surjono, 2003). Gambar 2.4 menunjukkan gambar pengaruh hormon terhadap perkembangan kulit.

15Gambar 2.4 Pengaruh Hormon terhadap Perkembangan KulitSumber: Surjono, 2003Meskipun telah mencapai stadium untuk memproduksi kutikula dari hewan dewasa, epidermis tetap tidak kehilangan kapasitasnya untuk berganti kulit, ini membuktikan bahwa ekdison (hormon penyebab terjadinya molting) dan juvenile terdapat di dalam larutan yang mengitarinya (Surjono, 2003). Metamorfosis adalah suatu proses perubahan yang reversible, dalam hal ini minimal pada epidermis kulit dan kondisi alami diferensiasi yang dihasilkan oleh proses selanjutnya secara terpisah, tergantung pada keseimbangan hormon-hormon yang terdapat dalam darah. Kebalikan metamorphosis, meskipun hanya sebagian, dapat terjadi dalam kondisi eksperimental. Pada keadaaan normal, dari seekor serangga, metamorfosis menjadi pertanda berakhirnya masa pertumbuhan dan perkembangan (kecuali perkembangan gonad yang masih akan berlanjut sampai masa dewasa penuh) (Surjono, 2003).Terjadinya penghentian pertumbuhan dikarenakan terjadinya degenerasi kelenjar protoraks dan mengalami kerusakan setelah menyebabkan proses ganti kulit yang terakhir. Dengan hilangnya kelenjar protoraks, maka tidak ada lagi faktor-faktor lain yang dapat menghidupkan kembali proses morfogenesis dari epidermis dan tidak ada lagi proses ganti kulit (Surjono, 2003).Hormon juvenile memiliki pengaruh tidak langsung terhadap pertumbuhan. Pada imago, setelah metamorphosis, korpora alata melanjutkan aktivitas sekresinya dan sekresi ini sangat diperlukan untuk pertumbuhan ovarium dan sel-sel telur. Pada vertebrata, struktur kimia dari agen yang disekresikan oleh kelenjar-kelenjar endokrin dapat dibuktikan dengan membuat ekstraksi bahan aktif dari kelenjar-kelenjar. Struktur hormon juvenile ditunjukkan pada Gambar 2.5.

16Gambar 2.5 Struktur Hormon JuvenileSumber: Gilbert dalam Surjono, 20032.2.4 Mekanisme Aksi Hormon-Hormon Metamorfosis SeranggaKelenjar ludah dari beberapa jenis serangga yang termasuk ordo Diptera terdapat beberapa sel yang tumbuh menjadi relative besar ukurannya, dan kromosom sel-sel tersebut juga menjadi lebih besar bahkan dapat diamati meskipun sel-sel tersebut juga menjadi lebih besar bahkan dapat diamati meskipun sel-sel itu tidak sedang mempersiapkan dan untuk melakukan mitosis. Kromosom raksasa pada beberapa sel ini adalah hasil duplikasi ADN yang berulang-ulang dan dengan demikian ratusan molekul ADN terletak berselisihan satu dengan yang lain. Terdapat penebalan pada kromosom raksasa tersebut, yang disebut cincin Balbiani dan uga disebut sebagai puff (Surjono, 2003).Suatu puff sebenarnya adalah bagian dari kromosom dimana sejumlah pita ADN yang menyusun kromosom raksasa tersebut, terpisash satu dengan yang lain dan membentuk lilitan (loop), melebar kea rah luar dari posisi normal dalam kromosom. Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa pembentukan puff selalu mengalami perubahan sesuai dengan perubahan yang terjadi pada stadium dari serangga tersebut. Stadium metamorphosis ditandai oleh pola spesifik dari pembentukan puff yang dapat dipelajari dengan baik apabila struktur kromosom raksasa secraa rinci dari satu spesies dapat dibuat (Surjono, 2003).

17 Kemungkinan besar ekspresi, gen-gen yang terdapat di kromosom pasti berhubungan dengan proses terjadinya transformasi bentuk dan organisasi pada binatang tersebut. Hormon berperan mempengaruhi gen-gen yang terdapat di dalam kromosom dan mengubah aktivitasnya sehingga menyebabkan terjadinya perubahan tingkah laku dari sel-sel dan jaringan (Surjono, 2003).Bukti-bukti telah diketemukan bahwa lokus yang berbeda pada kromosom tidak melakukan reaksi yang sama terhadap hormon ekdison. Terdapat satu atau dua lokus yang membentuk puff segera setelah dilakukan injeksi ekdison. Lokus-lokus yang lain dimana puff mungkin mengalami perbesaran pada tahap berikutnya, diperkirakan sanga tergantung pada aksi dari gen-gen yang diaktivasi pada sat permulaan. Sampai kondisi ini tampak bahwa aksi ekdison terdiri dari aktivasi satu atau dua gen (tampakya hanya satu) dan ini kemudian memulai reaksi berantai yang melibatkan aktivitas gen-gen lain yang berakhir pada proses ganti kulit dari metamorfosis (Surjono, 2003).

2.3 Mekanisme Metamorfosis pada Amphibia2.3.1 Perubahan Organisasi Selama Proses MetamorfosisPada amphibia, metamorfosis selalu dikaitkan antara larva dengan perubahan lingkungan hidupnya, yaitu dari lingkungan perairan (akuatik) menjadi individu yang dapat hidup di darat (terestrial). Sejalan dengan perubahan ini, pada suku anura (katak dan kodok) juga terjadi perubahan jenis makanan. Berudu katak dan berudu kodok memakan materi tumbuhan yang ada di perairan dengan bantuan gigi tanduk yang tumbuh di sekitar mulut. Beberapa bahkan memakan bahan organik sisa hancuran yang ada di dasar perairan dengan cara menelan lumpur dasar perairan tersebut dan sebagian lagi (berudu Xenopus) memakan fitoplankton. Sementara itu, katak dewasa adalah karnivora yang memakan serangga, cacing,dan bahkan beberapa jenis katak dapat memangsa sesama katak yang berukuran lebih kecil, burung, dan hewan pengerat yang ditangkap dan ditelannya. Pada urodela, perubahan jenis makanan ini tidak terjadi karena larva urodela memang sudah karnivora (sama dengan urodela dewasa) dengan memakan hewan yang lebih kecil, terutama cacing dan crustasea (Surjono, 2001: 9.5).Perubahan pola organisasi hewan selama proses metamorfosis ada yang berjalan secara progresif dan ada pula yang regresif. Oleh karena itu, hal ini digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu:1. Struktur atau organ yang diperlukan selama masa larva tetap terdapat organ lain yang memiliki struktur atau fungsi sama pada hewan dewasa mungkin hilang.2. Beberapa organ tumbuh dan berkembang selama masa sebelum dan setelah proses metamorfosis3. Organ yang ada dan berfungsi selama masa sebelum dan setelah metamorfosis mengalami perubahan sesuai model dan kebutuhan hidup dari individu dewasanya (Surjono, 2001: 9.6).Pada hewan anura, antara masa larva dan dewasa kebutuhan hidupnya sangat berbeda. Oleh karena itu, perubahan yang terjadi lebih ekstensif dan mudah diamati dibandingkan dengan urodela. Proses metamorfosis yang terjadi pada katak dapat dilihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Metamorfosis KatakSumber: Shobah, 2008Proses regresif selama metamorfosis berudu katak adalah sebagai berikut:- Ekor yang panjang dan semua strukturnya mengalami resorpsi sempat habis. - Insang luar juga mengalami resorpsi, penutup insang akan menutup, dan rongga peribrankia juga menghilang - Gigi-gigi tanduk yang ada disekitar mulut akan mengalami penataan kembali menjadi gigi-gigi yang terletak pada permukaan rahang, sementara bentuk mulutnya mengalami perubahan- Bumbung kloaka mengalami pemendekan dan reduksi- Beberapa pembuluh darah juga mengalami reduksi, termasuk bagian-bagian dari arkus aortikus (Surjono, 2001: 9.6).Selama proses metamorfosis, jumlah lapisan epidermis meningkat sehingga terjadi penebalan dan pada permukaannya akan mengalami penandukan. Kelenjar-kelenjar mukosa dan serosa akan tumbuh pada epidermis dan kemudian tenggelam sampai jaringan ikat pada lapisan dermis. Organ-organ sensori yang terdapat sepanjang alteral tubuh pada masa larva akan hilang selama proses metamorfosis. Warna pigmen kulit juga mengalami perubahan, baik pola maupun warnanya. Saluran pencernaan yang sebelumnya sangat panjang dan melingkar-lingkar pada saat larva, seperti dijumpai pada kebanyakan herbivora, mengalami pemendekan ke depan dan menjadi relatif lurus pada hewan dewasa. Proses-proses ini terjadi dengan sangat cepat dan hanya memerlukan waktu beberapa hari saja (Surjono, 2001: 9.7).Perubahan struktur selama proses metamorfosis pada urodela tidaklahsedramatis pada katak. Ekornya masih tetap ada, hanya lipatan-lipatan siripekornya yang menghilang. Insang luarnya mengalami resorpsi dan celah insangakan menutup. Tulang-tulang viseral mengalami pengecilan. Kepalanya berubahbentuk, menjadi lebih lonjong. Perubahan-perubahan progresif yang terjadi jauhlebih kecil dibandingkan metamorfosis pada berudu katak. Perubahan-perubahanitu terutama terjadi pada perubahan struktur kulit dan mata. Kedua mata bergeserletaknya dan lebih ke arah dorsal kepala dan lipatan penutup mata tumbuh. Kulitmengalami penandukan dan banyak kelenjar kulit yang tumbuh. Pigmentasi kulitmengalami perubahan. Bentuk kaki dan saluran pencernaan tampaknya tidakmengalami perubahan. Proses metamorfosis pada urodela ini terjadi selamabeberapa minggu (Surjono, 2001: 9.7). Perbedaan bentuk larva dan dewasa urodela yang dicontohkan dengan hewan salamander disajikan pada Gambar 2.7

20Gambar 2.7 Larva salamander dan salamander dewasaSumber: Moriarty, 2001Pertumbuhan paru-paru pada urodela dan anura tidak sedrastismetamorfosis itu sendiri. Paru-paru pada kedua kelompok hewan ini telah tumbuhdan berfungsi secara pasti sejak masa larva. Sebelumnya telah dijelaskanbahwa sebelum masa metamorfosis, berudu katak dan larva salamander sudahharus sering muncul ke permukaan air untuk mengambil udara bebas gunamembantu pernafasan insang mereka. Hal ini mungkin sangat penting artinya bagikatak yang hidup diperairan yang cepat kering atau tingkat pencernaan airmeningkatkan, sehingga mereka tetap dapat melewati masa larva dengan aman(Surjono, 2001: 9.8).Sejalan dengan proses metamorfosis yang tampak pada perubahan bentukdan struktur morfologis, pada katak juga terjadi perubahan fisiologis. Fungsiendokrin pankreas katak mulai terjadi selama proses metamorfosis yangberkaitan dengan perubahan atau peningkatan fungsi hati dalam mengubah glukosa menjadi glikogen. Perubahan lain yang sangat penting adalah pada sistemekskresi. Pada berudu produksi ekskresi berupa amoniak dapat dengan mudahdibuang kelingkungan tubuh (air) melalui proses difusi dari tubuh. Tetapi padahewan dewasa hal ini tidak mudah dilakukan. Sementara itu, deposit amoniak didalam tubuh yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya keracunan. Seekorkatak mengekskresikan urea dan sedikit sekali dalam bentuk amoniak. Perubahanini terjadi pada masa akhir metemorfosis yaitu ketika hati mengalami perubahan

21fungsi dan membentuk sintesis urea dan amoniak yang dihasilkan. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.8 (Surjono, 2001: 9.8).

Gambar 2.8 Stadium MetamorfosisSumber: Surjono, 2001Proses reduksi insang dan ekor berudu dipengaruhi oleh autolisis darikomponen-komponen jaringan organ tersebut, dibantu oleh sel-sel makrofag yangmemakan sisa-sisa sel yang mengalami kematian. Mekanisme yang serupa jugaditemukan pada terjadinya reduksi lipatan-lipatan ekor dan insang pada urodela(Surjono, 2001: 9.9).Selama proses metamorfosis berudu katak, proses penghancuran beberapaorgan tubuh terjadi sangat nyata, perubahan-perubahan pada sistem penceranaanmakanan mungkin akan mengganggu pola konsumsi berudu tersebut, maka katakyang baru saja selesai mengalami metamorfosis umumnya berukuran lebih kecildibandingkan bentuk dan ukuran berudu sendiri. Pernyusutan tidak hanya terjadipada berat individu sebelum dan sesudah metamorfosis, tetapi juga pada ukurankepala dan badan dari individu tersebut (Surjono, 2001: 9.9).

2.3.2 Penyebab terjadinya Metamorfosis pada AmfibiPenyebab metamorfosis salah satunya adalah terjadinya pelepasanhormone dalam jumlah besar dari kelenjar tiroid pada hewan yang sedangmemasuki masa metamorfosis. Hormon tiroid sebagai pemicu terjadinyametamorfosis diketahui setelah dilakukannya beberapa penelitian, diantaranyaadalah apabila kelenjar tiroid diambil dari seekor berudu dengan cara operasi,maka berudu yang tidak memiliki kelenjar tiroid ini tidak mengalami

22metamorfosis ketika dipelihara lebih dari setahun, berudu tanpa kelenjar tiroidini terus tumbuh besar. Percobaan ini membuktikan bahwa metamorfosis tidakdapat terjadi tanpa stimulus dari hormone yang dihasilkan kelenjar tiroid. Daripercobaan lain diketahui pula bahwa memelihara berudu dengan diberi makana-makanan yang mengandung dari hormone dari kelenjar tiroid atau memeliharaberudu di dalam larutan yang mengandung hormone tiroid , berudu dengan diberiperlakuan seperti itu akan cepat mengalami metamorfosis selain itu jugamembuktikan bahwa kelenjar tiroid hewan itu sendiri bukanlah satu-satunyasumber pemicu terjadinya metamorfosis selain itu ada yang dipengaruhilingkungan juga (Surjono, 2001 : 9.10).Selain dipicu oleh kelenjar tiroid, larutan garam tiroglobulin juga dapatmemicu terjadinya metamorfosis. Larutan ini berasal dari merendam kelenjartiroid di dalam larutan garam fisiologi. Hal ini akan mengakibatkan hormonedalam kelenjar tiroid akan terlarut ke dalam garam fisiologi tersebut. Hormoneyang terlarut ini berupa protein tiroglobulin. Karakter khas tiroglobulin adalahmengandung gugus yodium atau iodine yang merupakan bagian penting darihormone tiroid. Tiroglobulin ini mempercepat metamorfosis karena tiroglobulin memiliki berat molekul sekitar 675.000 Dalton, merupakan sebuah molekul yangbesar dan dapat menembus dinding-dinding sel dalam proses meninggalkankelenjar tiroid menuju sel-sel target. Komponen- komponen yodium ini nantinyadipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang merupakan gabungan darikomponen-komponen asam amino tirosin dengan gugus iodine. Dua komponenyang terpenting adalah tri-iodotironin dan tiroksin. Tiroksin dihasilkan lebihbanyak dari pada tri-iodotironin tetapi tri iodotironin terlihat lebih aktif denganjaringan (Surjono, 2001: 9.11).Dari penelitian diketahui bahwa iodine juga dapat mempercepat terjadinyametamorfosis hal ini dapat dilakukan dengan cara menginjeksi menginjeksikanlarutan iodine ke dalam tubuh berudu atau dengan cara menanamkan Kristalyodium pada tubuh berudu. Dari penelitian ini diketahui bahwa yodium dapatmenstimulus terjadinya metamorfosis pada axolotl yang telah diambil kelenjartiroidnya. Dari penelitian juga diketahui bahwa tri-iodotironin memiliki aktivitasuntuk menstimulus metamorfosis 3-5 kali lebih tinggi dari pada tiroksin

23(Surjono, 2001 : 9.11).Kelenjar lain yang juga memicu untuk terjadinya metamorfosis adalahkelenjar hipofisis. Hal ini diketahui dari percobaan apabila kelenjar hipofisis dariseekor berudu di hancurkan maka berudu tersebut tidak dapat melakukanmetamorfosis. Tetapi hipofisis tidak berperan langsung pada prosesmetamorfosis melainkan melalui stimulus pada kelenjar tiroid. Agenesia yangdiperlukan untuk mengaktifkan kelenjar tiroid dihasilkan pada lobus anteriorhipofisis disebut hormone tirotropik. Pada larva amfibi, hipofisis tidakmemproduksi hormone tirotropik sampai saat normal untuk terjadinya prosesmetamorfosis. Hipofisis berudu menghasilkan hormone lain yang bekerja secaraantagonis untuk dengan hormone tiroksin selama masa berudu. Hormone inimencegah terjadinya metamorfosis (Surjono, 2001 : 9.12).Berdasarkan hal diatas dapat disimpukan bahwa metamorfosis dimulai apabila bagian anterior hipofisis menghasilakn hormone tirotropik sampai kadar tertentu sehingga dapat menstimulus kelenjar tiroid untuk menghasilkan hormone-hormonnya terutama tiroksin. Konsenterasi hormone tiroksin yang tinggi akanmenutupi aktivitas yang bekerja secara antagonis yaitu hormone yang miripprolaktin dan mempengaruhi jaringan secara langsung. Hal ini mengakibatkanterjadinya degenerasi dan nekrosi (kematian sel) sel-sel target dan juga memicuterjadinya deferensiasi dan pertumbuhan sel-sel lain (Surjono, 2001 : 9.12).

2.3.3. Reaksi Jaringan Tubuh Amfibia Terhadap Proses MetamorfosisPenyebab utama terjadinya proses metamorfosis itu adalah hadirnyahormon hormon kelenjar tiroid. Misalnya bagaimana hanya sel sel tertentu(insang dan ekor saja) yang mengalami degenerasi sedangkan bakal kaki depandan belakang malah tumbuh, suatu sistem yang bekerja secara antagonis. Padapercobaan kali ini apabila semua sebagian dari ekor berudu di cangkokkan padatubuh berudu yang lain dan berudu itu mengalami resorpsi. Sebaliknya apabilasatu mata berudu dicangkokkan pada ekor berudu yang siap bermetamorfosis,apabila satu mata pada ekor itu tidak akan ikut diresorpsi setelah masametamorfosis terjadi. Ketika ekor mengalami pemendekan, maka mata pada ekor

24itu akan terbawa mendekat dan tetap hidup pada bagian sakral katak tersebut. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.9. Percobaan tersebut menunjukkan bahwa karakter reaksi jaringan terhadap stimulus dari kelenjar tiroid tidak tergantung pada tempat tetapi pada keadaan alami dari organ itu sendiri (Surjono, 2001 : 9.12-9.13).

Gambar 2. 9 Kekhususan Organ selama Metamorfosis KatakSumber: Surjono, 2001Pada bagian tubuh yang berbeda bereaksi tidak saat terhadap dosishormon kelenjar tiroid. Bila hormon tiroid diberikan pada berudu dengan dosisyang sangat rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya pertumbuhan kakibelakang dan pemendekan saluran pencernaan. Pemberian dosis yang lebih tinggidapat memicu munculnya kaki depan. Dosis yang lebih besar diperlukan kelipatan dosis yang berbeda pula. Bagian ujung ekor tampak lebih relatif dibandingkanpangkal ekor. Secara umum tampak sensitivitas terhadap hormon hormonkelenjar tiroid direfleksikan oleh bagian bagian tubuh yang dipengaruhinyaselama perkembangan normal. Bagian yang memiliki sensitivitas tinggi (kadarhormon rendah, misalnya pertumbuhan kaki) merespon lebih dahuludibandingkan dengan bagian bagian tubuh yang memiliki sensitivitas rendah(memerlukan konsentrasi hormon tinggi, misalnya reduksi ekor) (Surjono, 2001: 9.14).

25 2.3.4 Proses Proses Induksi selama Metamorfosis AmfibiaMeskipun secara umum tampak bahwa proses metamorfosis adalah reaksilangsung terhadap hormon kelenjar tiroid yang mencapai jaringan yangbersangkutan, kulit yang menutup ekor berudu seharusnya ikut mengalaminekrosis selama proses metamorfosis, tetapi kenyataannya tidak mengalaminekrosis apabila kulit ekor itu di cangkokkan pada tubuh tanpa sel sel otot ekoryang ada di bawahnya. Apabila pada kulit ekor itu masih terdapat sel sel ototekor yang ikut dicangkokkan ke bagian tubuh manapun, maka kulit itu akan tetapmengalami nekrosis, hal ini membuktikan bahwa hormon kelenjar tiroid itu hanyamempunyai efek langsung kepada jaringan otot apabila kulit yang melingkupinyaikut menalami resorpsi maka ini disebut akibat sekunder (Surjono, 2001: 9.14).Sebuah kejadian yang lebih kompleks pada proses ini adalah terbentuknyamembran timpani pada katak. Telinga yang berupa rongga berhubungan denganrongga mulut melalui saluran eustakhius merupakan salah satu struktur yangtumbuh secara progresif selama proses metamorfosis. Diferensiasi membrantimpani terjadi menjelang berakhirnya masa metamorfosis. Di mulai denganterbentuknya rawan yang membentuk cincin (rawan timpani) yang berkembangsebgai penonjolan dari rawan kuadrat. Kulit yang kemudian tumbuh menjadimembran timpani semula, tampak tidak berbeda dengan kulit yang ada di sekitar.Selama masa metamorfosis, jaringan ikat di daerah yang akan menjadi membrantimpani mengalami reorginisasi. Lapisan serabut terpecah karena aktifitas sel sel fagositas dan sebuah lapisan jaringan ikat baru yang lebih tipis kemudian dibangun di tempat ini. Pada membran timpani yang sudah sempurna, ketebalankulitnya akan menjadi kurang dari setengah ketebalan kulit normal, tetapi lebihkompak dan berbeda pigmentasinya (Surjono, 2001: 9.14-9.15).Oleh karena itu di ketahui bahwa diferensiasi membran timpani bukanlahsebagai akibat langsung dari hormon kelenjar tiroid tetapi di induksikan olehrawan timpani. Apabila rawan timpani dihilangkan sebelum masa metamorfosis,maka membran timpani tidak akan berkembang. Apabila daerah ditutupi olehkulit yang bersal dari bagian tubuh yang lain, maka membran timpani akan tetapberkembang. Sebaliknya apabila rawan timpani dicangkokkan di bawah kulit

26pada bagian tubuh mana saja sebelum berudu mengalami metamorfosis, makakulit di atas rawan timpani itu akan mengalami diferensiasi menjadi membrantimpani (Surjono, 2001: 9.15). Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Perkembangan Membran Timpani yang Tergantung Rawan TimpaniSumber: Surjono,2001