Sistem pencernaan semua spesies telah melewati waktu evolusioner yang panjang. Namun semua sistem pencernaan pasti mencapai titik akhir yang sama. Semua vertebrata mencapai titik akhir yang sama, yaitu mengubah makanan menjadi molekul penyusun (yaitu asam lemak bebas, monosakarida, asam amino, dll.) yang dapat diserap untuk digunakan sebagai molekul struktural dan substrat energi dan untuk menyerap komponen penting lainnya, seperti vitamin dan ion.
Bagaimana masing-masing spesies mencapai titik akhir ini dan cara-cara di mana mereka meminta mikrobiota untuk membantu tugas berbeda-beda. Perbedaan dalam fisiologi pencernaan penting dalam menentukan, antara lain:
- Makanan yang sesuai dengan spesies tertentu
- Seberapa luas jangkauan makanan yang dapat dimakan hewan
- Efisiensi konversi
- Toleransi makanan
- Saluran pencernaan manusia relatif kecil. Dibandingkan dengan babi (omnivora), usus besar manusia jauh berkurang.
- Usus anjing (karnivora) itu luas tapi relatif pendek.
- Usus besar manusia juga lebih kecil dibandingkan dengan kera antropoid (orangutan).
- Kangguru, foregut fermentor nonruminant, memiliki perut sacculated (berkantung) yang besar
- Kuda, hindgut fermenter, memiliki usus besar multicompartment yang luas.
- Koala, yang hanya mengkonsumsi daun yang kaya akan tanin dan minyak atsiri, memiliki usus besar yang luas dan usus halus yang kecil.
Aspek Perbandingan: Strategi Yang Berbeda
Tidak ada mamalia yang telah berevolusi menjadi pencerna universal. Dalam mengekstrak nutrisi pada makanan, spesies dibagi menjadi:
- Foregut fermentor ruminansia (seperti sapi dan domba) dan forgut fermentor nonruminant (misalnya kanguru dan kera colobus), yaitu spesies yang mengandalkan peran mikroba dalam proses fermentasi pada usus bagian anterior atau foregut.
- Pencerna autoenzim (babi dan manusia), yaitu spesies yang memiliki ketergantungan yang cukup besar pada pencernaan foregut dan midgut, dengan memanfaatkan enzim sendiri daripada mengandalkan enzim bakteri.
- Hindgut fermentor (seperti kuda dan koala), yaitu spesies yang mengandalkan peran mikroba dalam proses fermentasi pada usus bagian posterior atau hindgut.
Ruminansia adalah pencerna yang efisien karena:
- Mampu mengelompokkan makanan menjadi komponen gas, cairan, dan partikel,
- Mempertahankan makanan untuk dicerna di foregut, mengembalikan makanan dari perut ke mulut untuk pengunyahan dan pemaparan enzim, dan melewatkan bahan yang lebih lengkap ke dalam abomasum dan duodenum,
- Memanfaatkan vitamin yang dihasilkan oleh bakteri, terutama vitamin B,
- Protein yang dikonsumsi dipecah oleh bakteri menjadi peptida, asam amino, dan amonia, dengan amonia menjadi sumber utama nitrogen dan menghasilkan beberapa glukosa dari konversi asam amino tersebut,
- Fermentasi foregut berkontribusi terhadap detoksifikasi.
Pencerna autoenzim: Melakukan pemecahan makanan enzimatik nonbakteri dalam foregut juga mendapatkan nutrisi dari fermentasi hindgut. (Proses pencernaan secara umum)
*Cucinivora. Manusia telah mengkonsumsi makanan yang dimasak. Manusia dapat diklasifikasikan sebagai cucinivora, bukan omnivora. Manusia memulai pemecahan makanan melalui penyimpanan dan proses yang berkepanjangan.
Saluran pencernaan manusia sangat berbeda dari yang diharapkan pada primata antropoid. Pada manusia, usus besar hanya mewakili 20% dari total volume saluran pencernaan, sedangkan pada kera sekitar 50%. Perbedaan ini tercermin pada ketergantungan yang lebih besar pada makanan olahan bagi manusia.
Contoh Ekstrem dari Keberagaman
Koala, seekor mamalia arboreal (mamalia yang menghabiskan waktu hidupnya diatas pohon) yang makan secara eksklusif daun kayu putih/ eucalyptus, memiliki sejumlah adaptasi hosting anatomi, fisiologis, dan mikrobial. Organ pencernaan utamanya adalah hindgut.
Sekum koala adalah yang terbesar diantara mamalia lain yang berhubungan dengan ukuran tubuh, dan waktu retensi gastrointestinalnya adalah yang paling lama dikenal di kalangan mamalia. Daun eucalyptus mengandung tannin tingkat tinggi, dan pakan daun eucalyptus murni akan menjadi racun bagi mamalia lainnya. Namun, usus besar koala dijajah oleh bakteri pencerna tannin, termasuk Lonepinella koalarum, sehingga koala memiliki toleransi terhadap kadar tannin tersebut.
Aspek Perbandingan: Proses dan Susunan yang Serupa
Meskipun ada perbedaan dalam proses dimana makanan dipecah menjadi molekul yang dapat diserap, fungsi pencernaan, struktur, enzim pencernaan, transporter nutrisi, sistem kontrol saraf, dan hormon gastrointestinal, serta sistem penginderaan dan reaksi terhadap kehadiran makanan sangat mirip di antara hewan.
Semua vertebrata memiliki saluran tubular berotot yang dilapisi dengan satu lapisan sel epitel untuk sebagian besar panjangnya, gunakan enzim dan pengangkut pencernaan yang terkait erat, dan kontrol proses pencernaan melalui hormon serupa dan jalur saraf yang terorganisasi dengan baik. Misalnya, enzim pencernaan, seperti amilase, sangat dilestarikan, dari serangga hingga mamalia. Demikian pula, transporter nutrisi, seperti transporter terkait natrium-glukosa (sGlT1) dan Glut1 (transporter glukosa 1), sangat dilestarikan, bahkan antara vertebrata dan invertebrate. Pada semua spesies, pengendalian saraf terpadu yang melibatkan sistem saraf enterik (dua jaringan atau pleksus neuron, yang keduanya tertanam dalam dinding saluran pencernaan dan memperpanjang dari esofagus ke anus), sistem saraf pusat, dan jalur refleks yang melewati ganglia simpatik mengatur aspek fungsi sistem pencernaan.
Penginderaan komponen makanan menyebabkan pelepasan hormon usus dan aktivasi saraf, yang pada gilirannya mengubah fungsi pencernaan dan kapasitas serapnya. Sistem peginderaan dan reaksi terhadap kehadiran makanan melibatkan 3 serangkai tahap yang sama, yaitu:
- Reseptor kontak dengan lumen usus
- Sel usus spesifik/ sel enteroendokrin mengekspresikan reseptor pada domain apikal
- Hormon usus yang dikeluarkan sel endokrin masuk ke dalam lamina propria
Sumber:
Furness, J. B., et al. 2015. Comparative Physiology of Digestion. Journal of Animal Science. 93.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar