Metamorfosis adalah suatu proses biologi di mana hewan secara fisik mengalami perkembangan biologis setelah dilahirkan atau menetas, melibatkan perubahan bentuk atau struktur melalui pertumbuhan sel dan differensiasi sel. Metamorphosis berasal dari bahasa Yunani yaitu Greek = meta (diantara, sekitar, setelah), morphe` ( bentuk), osis (bagian dari), jadi metamorphosis merupakan perubahan bentuk selama perkembangan post-embrionik. Hewan yang mengalami metamorfosis cukup banyak, di antaranya adalah katak, kupu-kupu dan serangga.
Jenis - jenis Metamorphosis
Jenis-jenis metamorphosis adalah sebagai berikut :
1. Metamorphosis tidak sempurna merupakan metamorphosis yang melewati 2 tahapan yaitu dari telur menjadi nimfa kemudian menjadi hewan dewasa. Biasanya metamorfosis ini terjadi pada serangga seperti capung, belalang, jangkrik dan lainnya.Berikut adalah proses metamorfosis tidak sempurna :
Metamorfosis tidak sempurna pada capung.
2. Metamorphosis sempurna merupakan metamorphosis yang melewati tahapan-tahapan mulai dari telur-larva-pupa-imago (dewasa). Contoh metamorphosis sempurna terjadi pada katak dan kupu-kupu. Berikut adalah proses metamorfosis sempurna :
Pada awalnya, katak betina dewasa akan bertelur, kemudian telur tersebut akan menetas setelah 10 hari. Setelah menetas, telur katak tersebut menetas menjadi Berudu. Setelah berumur 2 hari, Berudu mempunyai insang luar yang berbulu untuk bernapas. Setelah berumur 3 minggu insang berudu akan tertutup oleh kulit. Menjelang umur 8 minggu, kaki belakang berudu akan terbentuk kemudian membesar ketika kaki depan mulai muncul. Umur 12 minggu, kaki depannya mulai berbentuk, ekornya menjadi pendek serta bernapas dengan paru-paru. Setelah pertumbuhan anggota badannya sempurna, katak tersebut akan berubah menjadi katak dewasa. Selain pada katak, metamorphosis sempurna juga terjadi pada kupu-kupu.
Pertama-tama, kupu-kupu akan bertelur. Telur tersebut akan menetas menjadi Larva (ulat), ulat tersebut akan berubah bentuknya menjadi panjang. Ulat tersebut nantinya akan menempel pada pohon dan daun-daunan sehingga menjadi kepompong. Setelah beberapa lama, dari kepompong tersebut akan keluar seekor kupu-kupu yang masih muda. Kemudian tidak berapa lama menjadi kupu-kupu dewasa.
Metamorfosis Katak
Pada metamorfosis amphibi banyak sekali mengalami perubahan baik secara morfologi maupun fisiologi.
a. Proses Morfologi
Pada amphibi, metamorfosis umumnya digabungkan dengan perubahan persiapan yang mana dari organisme aquatik untuk menjadi organisme daratan. Pada urodela (salamander), perubahan ini meliputi berkurangnya ekor dan rusaknya insang bagian dalam dan berubahnya struktur kulit. Pada anura, perubahan metamorfosis berlangsung secara dramatis dan kebanyakan organ-organnya telah termodifikasi. Perubaan ini meliputi hilangnya gigi dan insang internal pada anak katak, seperti hilangnya ekor, kemudian akan terjadi proses pembentukan seperti berkembangnya anggota tubuh dan morfogenesis kelenjar dermoid. Perubahan lokomosi terjadi dari pergerakan ekor menjadi terbentuknya lengan depan dan lengan belakang. Gigi yang digunakan untuk mencabik tanaman hilang dan digantikan dengan perubahan bentuk baru dari mulut dan rahangnya, otot dari lidah juga berkembang, insang mengalami degenerasi, paru-paru membesar, otot dan tulang rawan berkembang untuk memompa udara masuk dan keluar pada paru-paru. Mata dan telinga berdiferensiasi. Telinga bangian tengah berkembang dan membran timfani terletak pada bagian telinga luar.
b. Proses Biokimia
Penambahan secara nyata pada perubahan morfologi, yang terpenting adalah terjadinya transformasi biokimia selama metamorfosis. Pada berudu, fotopigmen ratina yang utama adalah porphyropsin. Selama metamorfosis, pigmen ini merubah karakterisik fotopigmen dari darat dan vertebrata perairan. Pengikatan hemoglobin (Hb) dengan O2 juga mengalami perubahan. Enzim yang terdapat pada hati juga mengalami perubahan, hal ini disebabkan adanya perubahan habitat. Kecebong bersifat ammonotelik yaitu mensekresikan amonia, sedangkan katak dewasa bersifat ureotelic yaitu mensekresikan urea. Selama metamorfosis, hati mensintesis enzim untuk siklus urea agar dapat membentuk atau menghasilkan urea dari CO2 dan amonia.
c. Perubahan spesifik
organ tubuh yang berbeda juga akan merespon beda pada stimulasi hormon. Stimulus yang sama menyebabkan beberapa jaringan degenerasi dan menyebabkan diferensiasi dan perkembangan yang berbeda. Respon hormon thyroid lebih spesifik pada bagian-bagian tubuh tertentu. Pada ekor, T3 menyebabkan kematian dari sel-sel epidermal. Meskipun terjadi kematian dari sel-sel epidermal pada ekor, kepala dan epidermis tubuh tetap melanjutkan fungsinya.
Hormon yang berperan dalam metamorfosis katak
Metamorfosis ini dikontrol hormon thyroid. Perubahan metamorfosis dari perkembangan katak dengan mensekresikan hormon thyroxin (T4) dan triiodothronine (T3) dari thyroid selama metamorfosis. Peranan hormon T3 lebih penting, hal ini disebabkan perubahan metamorfosis pada thyroidectomized berudu memiliki konsentrasi yang lebih rendah bila dibandingkan dengan hormon T4.
Koordinasi dari perubahan perkembangan dan respon molekul hormon thyroid. Salah satu masalah utama dari metamorfosis adalah koordinasi saat perkembangan. Pada dasarnya, ekor tidak mengalami degenerasi sampai terbentuk dan berkembangnya organ-organ lokomosi. Seperti berkembangnya kaki dan tangan untuk pergerakan dan insang tidak akan mengalami perubahan fungsi sampai berkembang otot paru-paru. Hal ini menunjukkan bahwa koordinasi metamorfosis yang berbeda pada jaringan dan organ akan memberikan respon yang berbeda pada hormon. Untuk menjamin sistem kerja ini, 2 organ yang sensitif terhadap thyroksin yaitu thyroid dan kelenjar pituitary, akan meregulasi produksi hormon thyroid. Hormon thyroid berfungsi untuk membentuk hubungan timbal balik dengan kelenjar pituitary yang menyebabkan interior pituitary menginduksi thyroid untuk menghasilkan T3 dan T4 lebih banyak. Selain itu, hormon thyroid juga berfungsi untuk transkripsi dan mengaktivasi transkripsi pada beberapa gen. Seperti transkripsi gen untuk albumin, globin dewasa, keratin kulit dewasa diaktivasi oleh hormon thyroid. Respon T3 adalah aktivasi transkripsi gen reseptor hormon thyroid (TR). TR berikatan dengan sisi yang spesifik pada kromatin sebelum hormon thyroid dibentuk. Ketika T3 dan T4 masuk kedalam sel, dan berikatan dengan ikatan reseptor kromatin, hormon reseptor kompleks dirubah dari aktivator transkripsi. Belum diketahui mekanisme dari hormon thyroid dengan respon yang berbeda pada jaringan yang berbeda (proliferasi, diferensiasi, kematian sel). Pembentukan anggota tubuh tidak tergantung hormon thyroid, hal ini terjadi pada pembelahan holoblastic dimana gastrulasi diawali pada posisi subequatorial, pembentukan neural dibagian permukaan dan kuncup anggota tubuh juga terbentuk dibagian permukaan. Pembentukan anggota tubuh tidak tergantung pada hormon thyroid.
Metamorfosis Kupu - kupu
Metamorfosis pada insekta sering kali diikuti dengan pengerusakan pada jaringan-jaringan pada fase larva digantikan dengan jaringan-jaringan dari sel-sel yang baru yang telah berdiferensiasi. Insekta tumbuh dengan cara molting yaitu pertumbuhan kutikula baru dengan meningkatkan ukuran tubuh. Ada tiga jenis pertumbuhan pada insecta:
1. Ametabola, yaitu tahapan yang tidak melalui tahap larva, contoknya pada ngengat dan kutu loncat.
2. Hemimetabola, yaitu metamorfosis yang melalui tahapan pro-nimpha yang terjadi persis setelah penetasan. Setelah itu, insekta mengalami tahap nimpha. Pada metamorfosis hemimetabola, sayap rudimen, organ genitalia, dan struktur ciri-ciri perkembangan lainnya sudah terbentuk tapi belum sempurna. Namun, organ-organ ini tumbuh dengan sempurna pada akhir molting. Contohnya dapat ditemui pada belalang dan kutu busuk.
3. Holometabola, yaitu metamorfosis yang dimulai dengan tahapn larva setelah penetasan. Larva yang mengalami molting akan tumbuh dan berukuran besar. Tahapan diantara larva yang mengalami molting dinamakan instar. Setelah tahap instar tahapan yang terakhir terbentuk pupa. Selama pembentukan pupa, terjadi proses pembentukan struktur hewan dewasa.
Hormon yang berpengaruh pada metamorfosis kupu – kupu
Molting dan metamorfosis dikontrol oleh beberapa hormon efektor diantaranya yaitu:
a) Juvennile hormon, disekresikan oleh corpora allata. Sel sekretori corpora allataaktif selama larva molting. Selama hormon juvennil terbentuk hidroksi ekdison menstimulasi molting dan menghasilkan larva instar yang baru.hormon juvennil juga berungsi untuk mencegah perubahan induksi ekdison pada ekspresi gen yang penting saat terjadi metamorfosis
b) 20-hidroxyecdysone, berfungsi untuk menginisiasi dan mengkordinir atau mengatur tiap tahapan molting dan meregulasi perubahan ekspresi gen yang terjadi selama metamorfosis melalui proses ekdisis.
c) Prothoracicotropic (PTIH), proses molting diinisiasi di otak, dimana sel neurosekretori menghasilkan hormon Prothoracicotropic (PTIH) yang merespon neural, hormonal, atau sinyal lingkungan. PTIH adalah hormon peptida yang menstimulasi ekdison dari kelenjar prothoracic.
3. Metagenesis pada hewan pada dasarnya sama dengan metagenesis pada tumbuhan. Hewan mengalami pergiliran generasi, yaitu fase generatif (seksual) dan fase vegetatif (aseksual) secara bergantian.
Hewan yang mengalami metagenesis misalnya golongan Cnidaria. Contoh hewannya yaitu Hydra dan Ubur-ubur.
Hewan yang mengalami metagenesis misalnya golongan Cnidaria. Contoh hewannya yaitu Hydra dan Ubur-ubur.
Metagenesis pada Obelia
KESIMPULAN
Metamorphosis pada katak dan kupu-kupu merupakan metamorphosis sempurna dimana metamorphosisnya melewati tahapan-tahapan mulai dari telur-larva-pupa-imago (dewasa). Hormon yang berpengaruh pada metamorfosis katak adalah hormon thyroid dengan mensekresikan hormon thyroxin (T4) dan triiodothronine (T3) dari thyroid selama metamorfosis. Hormon yang berpengaruh pada metamorfosis kupu – kupu antara lain Juvennile hormon, 20-hidroxyecdysone, dan prothoracicotropic (PTIH).
