ANATOMI SERANGGA: Eksoskeleton, Kutikula, proses molting.2

Integumen Serangga

Integumen serangga terdiri dari lapisan kutikula yang memiliki fungsi diantaranya:

- Sebagai penutup luar tubuh dan berperan penting dalam menentukan bentuk, ukuran, dan warna tubuh;

- kutikula merupakan salah satu faktor utama yang mendukung keberhasilan adaptasi serangga dalam berbagai lingkungan; 

- lapisan ini menyediakan kerangka luar yang kuat bagi tubuh dan anggota tubuh lainnya, serta menjadi penyangga internal (apodem) untuk perlekatan otot dan sayap. Selain itu, kutikula berperan sebagai penghalang pelindung antara jaringan hidup serangga dengan lingkungan luar.

Kutikula serangga terbagi menjadi beberapa lapisan penting, yaitu epikutikula, eksokutikula, dan endokutikula. 

-Epikutikula berfungsi untuk sifat impermeabiliti, dan kemampuanya dalam mencegah hilangnya air melalui penguapan (evaporasi) sehingga membantu serangga mempertahankan kelembaban tubuh. 

-Eksokutikula memberikan sifat kekakuan pada bagian tubuh yang keras, seperti pada kapsul kepala, sehingga mampu melindungi organ-organ penting. 

-Endokutikula berperan dalam memungkinkan pembesaran integumen serta menyediakan keseimbangan antara kekerasan dan fleksibilitas pada tubuh serangga.

Dinding tubuh serangga  (integumen) terdiri dari tiga komponen dasar yaitu:

- non-seluler kutikula yang kokoh dan terletak paling luar

- epidermis yang terdiri dari satu lapisan sel

- membran dasar yang merupakan bagian terdalam dari jaringan ikat. 

- Kutikula terdiri dari beberapa lapisan, termasuk epikutikula yang memiliki ketebalan sekitar 1 hingga 4 μm (mikrom meter). Epikutikula ini tersusun dari lapisan dalam hingga luar, meliputi epikutikel dalam, epikutikel luar (atau lapisan kutikulin), lapisan lipid atau lilin, serta lapisan semen yang bervariasi.

Di bawah epikutikula terdapat prokutikula, dengan ketebalan yang berbeda-beda dari 10 μm hingga 0,5 mm, yang sebagian besar tersusun dari kitin yang berikatan dengan protein. 

Kutikula ini dihasilkan oleh lapisan epidermis tunggal, yang disebut juga hipodermis karena letaknya di bawah kutikula. Struktur ini memberikan kekuatan, fleksibilitas, dan perlindungan bagi tubuh serangga, membantu mereka bertahan dalam berbagai kondisi lingkungan.

Cuticular sensilla

Sensillia adalah unit struktural dan fungsional dasar dari mekanoreseptor dan kemoreseptor pada kutikula. Sensilla ini terdiri dari komponen kutikula, seperti seta yang terbentuk dari lapisan kutikula, dan saraf sensorik atau neuron yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal ke sistem saraf. Setiap sensilla memiliki peran khusus dalam mendeteksi rangsangan mekanis atau kimia dari lingkungan eksternal, yang kemudian diproses sebagai respons sensori. 

Kandungan Kutikula

Serangga mengandung berbagai komponen penting seperti kitin, protein seperti sklerotin dan resilin, serta senyawa lain seperti lime. 

- Kitin merupakan komponen kutikula paling besar yang mencapai 50% dari kandungannya; 

- Kitin tersusun dari polisakarida yang mengandung nitrogen dan memiliki sifat fleksibel (tidak menyebabkan pengerasan pada kutikulas), terutama ditemukan di endokutikula yang mudah membesar, sedangkan hanya sedikit ditemukan di eksokutikula dan tidak ada di epikutikula; 

- di endokutikula, kitin membentuk fibril yang orientasinya bervariasi pada setiap jenis serangga, dengan fibril-fibril yang diikat oleh matriks protein;

kitin adalah senyawa yang ditemukan sebagai elemen pendukung utama pada dinding sel jamur dan eksoskeleton arthropoda. Kitin merupakan polimer tak bercabang dengan berat molekul tinggi, yang termasuk dalam kategori polisakarida amino. Struktur kimianya sebagian besar terdiri dari unit-unit N-asetil-D-glukosamin yang saling terkait melalui ikatan β-(1,4). Secara umum, kitin tersusun dalam bentuk mikrofibril yang membentuk lembaran, di mana setiap mikrofibril tersusun sejajar satu sama lain, memberikan kekuatan dan stabilitas struktural pada organisme yang memilikinya.

- Selain kitin, kutikula serangga juga mengandung sklerotin, protein yang mengalami pengerasan sehingga membentuk struktur yang lebih keras pada eksokutikula;

- Resilin, komponen protein elastis, memungkinkan fleksibilitas tinggi karena memiliki rantai protein yang membentuk struktur tiga dimensi seperti karet. Resilin ini umumnya ditemukan di antara lamela kitin, pada dasar sayap, atau sebagai tendon elastis yang menghubungkan otot dan sayap serangga;

- Sementara itu, lime ditemukan pada beberapa larva akuatik Diptera, yang membantu dalam adaptasi lingkungan air.

Fungsi Integumen

Integumen memiliki peran penting dalam kesuksesan adaptasi serangga di berbagai lingkungan, fungsi integumen dianaranya mencakup:

- perlindungan organ internal;

- sebagai tempat perlekatan otot;

- mendukung aktivitas vital seperti makan, pergerakan, dan reproduksi;

- integumen berfungsi mencegah hilangnya air tubuh;

- menjaga dari ancaman (masuknya) patogen dan efek insektisida, sehingga melindungi serangga dari dehidrasi dan infeksi; 

- Integumen juga membantu serangga dalam menghindari predator; 

- Beberapa struktur internal, seperti sistem trakea, foregut, dan hindgut, berasal dari invaginasi integumen, menunjukkan peran integumen dalam pembentukan sistem tubuh;

- integumen mendukung saluran reproduksi internal yang tidak hanya menyalurkan gamet, tetapi juga menghasilkan sekresi yang berfungsi untuk  perlindungan dan membantu transmisi;

- Kelenjar ludah juga merupakan contoh struktur yang berasal dari integumen, berfungsi untuk memproduksi cairan penting bagi proses pencernaan dan interaksi lingkungan.

Molting 

Molting adalah proses alami yang dialami oleh banyak hewan, di mana mereka melepaskan lapisan kulit, bulu, atau eksoskeleton lama untuk digantikan dengan yang baru.

- Proses molting pada serangga melibatkan penggantian hampir seluruh kutikula lama yang hancur. 

- Pada tahap ini, cairan molting yang mengandung enzim kitinase dan proteinase disekresikan melalui saluran pori untuk membantu menghancurkan kutikula lama. 

- Saat kutikula lama dilepaskan, kutikula baru yang terbentuk sangat lembut dan hampir tidak berwarna. Dalam waktu 1-2 jam setelahnya, kutikula baru akan mengalami pengerasan dan penggelapan. 

Proses Molting Terdiri Dari Beberapa Tahapan, Termasuk:

- apolysis (pemisahan epidermis dengan kutikula lama);

- ecdysis (pelepasan kutikula lama);

- pharate (keadaan kutikula baru sebelum ecdysis);

- Setelah ecdysis, kutikula lama yang terlepas disebut (exuvium);

- Pada tahap akhir, terjadi proses sklerotisasi yang menyebabkan kutikula mengeras secara kimiawi;

- diikuti oleh melanisasi yang menggelapkan warna kutikula baru.

Aspel Fisik Pada Molting

- Aspek fisik dalam proses molting pada serangga sangat dipengaruhi oleh tekanan darah dan atau tekanan udara yang membantu kontraksi tubuh selama molting. Pada beberapa serangga, udara dapat dimasukkan untuk menambah tekanan ini. Sebagai contoh, jika foregut pada nimfa kecoa tertusuk, maka molting tidak dapat berlangsung.

- Ecdysis, atau proses pelepasan kutikula lama, juga dipermudah oleh gravitasi, sehingga beberapa serangga akan menggantungkan diri secara terbalik selama proses ini. 

- Lalat memiliki struktur khusus di kepala yang disebut ptilinum, yang membantunya keluar dari pupa ketika mencapai fase dewasa, mempermudah transisi dari pupa ke serangga dewasa.

 

Kontrol Endokrin: Hormon Yang Terlibat

Kontrol endokrin memainkan peran penting dalam proses molting dan perkembangan serangga, dengan beberapa hormon utama yang berperan seperti:

- Juvenile hormone (JH), menentukan jenis perkembangan yang akan terjadi, seperti apakah serangga akan tetap dalam fase larva atau beralih ke fase dewasa. 

- ecdysone yang selanjutnya menstimulasi proses molting. 

- Prothoracicotropic hormone (PTTH) merangsang pelepasan hormon ecdysone.

- Pada saat molting berlangsung, eclosion hormone berperan dalam menginduksi perilaku yang terkait dengan molting itu sendiri, membantu serangga dalam melepaskan kutikula lama. 

- Setelah kutikula baru terbentuk, hormon bursicon merangsang proses sklerotisasi atau pengerasan kutikula, sehingga kutikula menjadi lebih kuat dan tahan lama.

Kontrol Endokrin Pada Molting dan Perkembangan

Proses molting pada serangga dipengaruhi oleh interaksi hormon yang kompleks. 

- Hormon PTTH (Prothoracicotropic Hormone) berperan penting dalam merangsang sintesis dan pelepasan hormon ecdysone dari kelenjar prothoracica. 

-Ecdysone kemudian berfungsi sebagai induktor utama dalam proses molting, atau pergantian kulit pada serangga. 

- Selanjutnya, kadar hormon Juvenile Hormone (JH) dalam tubuh menentukan hasil dari proses molting tersebut. 

- Titer JH (mendeterminasi produk dari molting), dimana titer JH yang tinggi akan mempertahankan ciri-ciri juvenil pada serangga, sementara titer JH yang rendah memungkinkan serangga untuk bermetamorfosis ke tahap perkembangan berikutnya.

 

Hormon Lain Yang Terlibat  

Selain peran hormon-hormon utama dalam molting, ada hormon lain yang turut mempengaruhi proses-proses penting pada serangga. 

- Hormon bursicon, yang diproduksi oleh sel-sel neurosekretori di otak atau di bagian lain dari sistem saraf pusat, berperan dalam serangkaian aktivitas enzimatis pada kutikula yang menyebabkan pengerasan dan penggelapan. Hormon ini bekerja langsung pada sel-sel epidermis, membantu memperkuat dan melindungi kutikula baru setelah molting. 

- Selain itu, hormon eclosion, yang juga disekresikan oleh sel-sel neurosekretori, menginduksi proses eclosion atau pecahnya telur, yang memungkinkan serangga untuk keluar dari telur.