Penelitian Stanford: Otak Ternyata Berasal dari Dua Sistem
ORBITINDONESIA.COM – Penelitian Stanford Medicine mengguncang asumsi lama tentang asal-usul otak manusia. Temuan baru menyebut otak bukan satu organ yang lahir dari satu jalur, melainkan gabungan dua sistem saraf purba yang berkembang terpisah selama ratusan juta tahun evolusi.
Implikasinya langsung menyentuh riset penyakit berat seperti ALS dan SMA, terutama karena ilmuwan kini bisa menumbuhkan neuron batang otak (hindbrain) di laboratorium. Kyle Loh menegaskan, “untuk pertama kalinya” mereka menunjukkan bagian depan dan belakang otak berasal dari sel progenitor yang berbeda.
Selama puluhan tahun, model dominan menyatakan seluruh otak berkembang dari satu populasi sel progenitor awal. Dalam kerangka itu, forebrain, midbrain, dan hindbrain dianggap berawal dari titik perkembangan yang sama.
Namun ada “anomali” yang lama mengganggu: neuron hindbrain manusia sangat sulit dibuat di laboratorium. Keterbatasan ini membuat studi penyakit yang merusak batang otak tertinggal, karena sampel batang otak manusia hampir mustahil diambil dari pasien hidup.
Hindbrain mengatur fungsi otomatis yang menentukan hidup-mati, seperti napas, tidur, detak jantung, dan rasa lapar. Ia juga mengendalikan otot wajah, lidah, dan tenggorok yang penting untuk bicara dan menelan.
SMA disebut sebagai penyebab genetik utama kematian pada anak di bawah 1 tahun. ALS umumnya didiagnosis usia 40–70 tahun dan memengaruhi forebrain serta hindbrain, lalu menggerus kemampuan menelan hingga bernapas.
Tim menyorot fase sangat awal perkembangan embrio, yakni gastrulasi, saat cetak biru tubuh mulai terbentuk. Di titik ini, hindbrain ternyata tidak muncul sebagai “cabang belakangan” dari jalur yang membentuk forebrain dan midbrain.
Rayyan Jokhai dan Carolyn Dundes menemukan hindbrain mengikuti jalur sendiri sejak awal, berjalan paralel dengan wilayah otak lain. Mereka memetakan dua populasi sel progenitor berbeda pada embrio tikus yang sedang berkembang.
Populasi pertama mengekspresikan gen Otx2 dan ditakdirkan menjadi forebrain serta midbrain. Populasi kedua mengekspresikan gen Gbx2 dan berkembang menjadi hindbrain, tanpa tumpang tindih sejak tahap paling dini yang diamati.
Pembeda itu makin tegas saat tim memeriksa kromatin, materi pengemas DNA yang menentukan gen mana bisa “dibuka” dan mana yang tetap tertutup. Ektoderm saraf anterior (calon forebrain-midbrain) dan ektoderm saraf posterior (calon hindbrain) memiliki konfigurasi kromatin yang berbeda secara fundamental.
Perbedaan kromatin ini berarti komitmen nasib sel terjadi sejak start, bukan hasil bujukan di tahap akhir. Jokhai menyimpulkan upaya lama membuat neuron hindbrain kemungkinan gagal karena mencoba “memaksa” progenitor forebrain-midbrain berubah menjadi hindbrain, sesuatu yang menurut studi ini tidak mungkin.
Setelah memahami peta asal-usulnya, tim berhasil mengarahkan sel punca pluripoten manusia menjadi neuron motorik hindbrain yang fungsional. Sel-sel ini menembakkan potensial aksi dan menghasilkan protein penanda wilayah hindbrain yang mengendalikan otot wajah dan menelan.
Riset kemudian melompat ke skala evolusi, menelusuri apakah “dua asal” ini hanya milik mamalia. Pola serupa ditemukan pada ayam, zebrafish, bahkan acorn worm, rentang lebih dari 550 juta tahun sejarah evolusi.
Tim juga mencatat ubur-ubur, yang berpisah dari garis manusia sekitar 600–700 juta tahun lalu, memiliki dua sistem saraf pada dua ujung tubuh. Ini menguatkan hipotesis bahwa otak vertebrata modern terbentuk ketika evolusi “mendekatkan” dua sistem saraf yang sebelumnya terpisah.
Kyle Loh menyebut evolusi seolah mendorong dua sistem yang sudah ada agar berdekatan secara spasial, lalu bekerja hampir seperti satu organ. Temuan ini akan terbit di Nature Neuroscience pada 18 September, dengan Loh sebagai penulis senior.
Temuan “otak dari dua sistem” bukan sekadar trivia evolusi, melainkan koreksi arah riset biomedis. Jika selama ini laboratorium mengejar neuron sebagai produk akhir, studi ini mengingatkan bahwa kesalahan bisa terjadi sejak memilih pintu masuk perkembangan yang keliru.
Di sini, kritiknya tajam: obsesinya sering pada hasil, bukan pada asal, padahal asal menentukan batas kemungkinan. Ketika kromatin sudah “mengunci” nasib sel sejak dini, pendekatan diferensiasi yang mengabaikan tahap awal akan seperti menulis ulang buku yang sudah disegel.
Nilai jurnalistiknya ada pada dampak praktis, terutama untuk ALS dan SMA yang menghantam neuron hindbrain secara progresif. Dengan model neuron hindbrain di cawan, peneliti bisa menguji mekanisme kerusakan dan kandidat terapi dengan presisi yang sebelumnya mustahil karena kelangkaan jaringan batang otak manusia.
Ada ironi yang produktif: kita menyebutnya “otak” seolah satu benda utuh, tetapi evolusi mungkin menyatukan dua warisan yang berbeda. Jokhai mengaku terkejut karena kata “brain” menyiratkan asal tunggal, padahal jejak pemisahan itu sudah ada setidaknya 500 juta tahun.
Dampak lain menyentuh isu publik yang lebih luas, yakni kontrol berat badan. Hindbrain memuat sirkuit lapar yang juga dipengaruhi obat penurun berat seperti semaglutide, sehingga pemahaman detail wilayah ini berpotensi memperhalus strategi terapi metabolik.
Penelitian Stanford Medicine menempatkan batang otak bukan sebagai “bagian belakang” yang terlupakan, melainkan sebagai sistem dengan sejarah dan aturan pembentukan sendiri. Di saat yang sama, temuan ini membuka jalan baru untuk memodelkan ALS dan SMA, dua penyakit yang sering berakhir pada hilangnya kemampuan menelan dan bernapas.
Namun pelajaran paling luasnya bersifat filosofis sekaligus ilmiah: tubuh manusia modern dibangun dari kompromi evolusi yang sangat tua. Jika otak ternyata hasil “penyatuan dua sistem,” mungkin pertanyaan berikutnya bukan hanya bagaimana kita menyembuhkan, tetapi juga bagaimana kita memahami diri sebagai makhluk yang disusun oleh dua warisan yang dipaksa bekerja sebagai satu.
(Orbit dari berbagai sumber, 23 September 2026)
