Sabtu, 24 Maret 2012

EVOLUSI BISA ULAR

Penelitian terbaru mengenai evolusi bisa ular secara molekuler memberikan bukti gambaran evolusi keseluruhan dimana beberapa bisa berevolusi lebih awal sebagai bentuk adaptasi dan semakin menjadi bisa terspesialisasi kemudian, setelah diversifikasi silsilah ular. Evolusi bisa ular adalah kasus menarik karena bisa berperan ekologis khusus yang kritis bagi kelangsungan hidup. Beberapa silsilah (viper dan elapsid, lihat Gambar 1) telah mengevolusikan sistem pengiriman taring depan dan kelenjar bisa yang lebih besar untuk meningkatkan efektivitas bisa. Kedua silsilah ini mencakup lebih banyak lagi mahluk berbisa yang lebih mengerikan, seperti ular kerincing punggung perak Amerika, taipan Australia dan kobra Afrika. Dengan peran yang dimainkan bisa sekarang pada ekologi dalam dua silsilah ular ini, kapan arsenal bisa berevolusi?

Untuk membingkai masalah pengujian mereka, Fry dan kawan-kawan membuat tiga asumsi utama berdasarkan biologi ular. Pertama, mereka berasumsi kalau arsenal bisa berevolusi umumnya lewat seleksi alam. Analisis mengungkapkan variasi besar dalam komposisi bisa. Bisa ular bukanlah satu kimiawi tunggal namun campuran dari berbagai protein yang menunjukkan keanekaragaman tinggi sepanjang silsilah. Lain bisa lain pula pengaruh yang didapatkan mangsa. Satu set racun dapat sangat efektif pada burung namun tidak efektif sama sekali pada amfibi atau mamalia. Lebih jauh, keberadaan mekanisme fisiologis yang kompleks, teliti dan mahal (dalam hal energi) untuk produksi dan pengiriman bisa menyarankan kalau sifat ini adalah adaptasi untuk menangkap mangsa atau pertahanan. Informasi latar ini tidak menjadikan adaptasi merupakan sesuatu yang pasti, karena untuk memastikan ini diperlukan uji hipotesis adaptif dengan analisa fungsional dan bukti pada ekologi historik, namun ini memang membantu membenarkan penggunaan klaim tersebut sebagai bagian dari argumen pengerangkaan (framing) mereka.


Aspek argumen pengerangkaan evolusi bisa ini memunculkan point umum mengenai pembenaran penarikan pengerangkaan. Asumsi mengenai seleksi alam berasosiasi dengan adaptasionisme, dan dalam program penelitian adaptasionis dibutuhkan sedikit, bila pun ada, pembenaran independen. Bertopang semata pada prinsip metodologis untuk membenarkan penarikan pengerangkaan itu problematis. Asumsi tanpa bukti empiris meragukan keseluruhan kasus, khususnya saat mereka menghapus lawan-lawan yang punya alasan empiris untuk dipertimbangkan. Dalam kasus adaptasi, kita tahu kalau genetika, kendala perkembangan dan lingkungan yang bergejolak dapat menghambat seleksi alam dan karenanya kita tidak dapat membuang begitu saja hipotesis non adaptif tanpa setidaknya beberapa bukti kalau faktor-faktor ini tidak signifikan. Dalam kasus bisa, mereka memiliki dukungan yang mereka butuhkan untuk mengasumsikan adaptasi, dan ahli biologi juga berhati-hati untuk menunjukkan kalau ini adalah asumsi yang tidak mereka uji. Tidak semua prinsip metodologis menjadi tersangka; sebagian memang memiliki perannya dalam sains. Contohnya asumsi matematis yang berperan penting dalam fisika. Keabsahan mereka akan tergantung pada dukungan keseluruhan yang kita miliki untuk memeluk kerangka latar belakang.

Kedua, sebagian karena berlebihnya campuran dan sebagian karena fisiologi keseluruhan ular, biologiwan menganggap bisa sebagai sesuatu yang sangat modular. Ini artinya, perubahan komposisi bisa dapat terjadi tanpa pengaruh penurunan utama pada perkembangan individu. Selain itu, karena keberlebihan arsenalnya, racun bisa dapat berevolusi dengan cepat. Membuang satu komponen campuran bisa biasanya memiliki efek kemunduran yang relatif kecil karena racun lainnya tetap berfungsi secara normal. Lebih tepatnya, Fry berpendapat kalau data barisan memberikan bukti model “lahir dan mati” pada evolusi keluarga gen, kurang lebih sama seperti evolusi MHC pada vertebrata. Menurut model ini, keluarga racun berevolusi dengan cepat lewat peristiwa duplikasi banyak gen. Sebagian besar duplikasi ini menjadi non fungsional karena mutasi dan terbukti dalam genom sebagai pseudogen (kematian gen). Sebagian berevolusi menjadi versi fungsional baru dengan pengaruh racun berbeda pada mangsa, dan karenanya meningkatkan ukuran keluarga racun (kelahiran gen).

Ketiga, mereka berasumsi kalau kalau filogeni klad ular telah tersusun berdasarkan data berbeda dari studi terpisah. Filogeni ini memberikan landasan yang perlu untuk menguji hipotesis mengenai keadaan karakter purba, dan asumsi ini tidak diuji oleh data barisan bisa apapun. Justru, masalah pengujian fokus yang terlibat menggunakan data molekul untuk meletakkan peristiwa-peristiwa evolusioner pada pohon yang ada.

Penarikan kerangka menghapus dua skenario evolusi yang mungkin. Modularitas bisa menghapus hipotesis kendala selektif kuat. Pada evolusi molekuler, kesamaan antara barisan gen atau protein dapat sering dijelaskan oleh kendala (fungsional) selektif. Sebagai contoh, barisan protein Sitokrom C, sebuah enzim yang penting bagi metabolisme sel, menunjukkan kesamaan besar di dunia biologis, dari ragi hingga manusia. Kesamaan ini karena kendala fungsional kuat yang membuat sebagian besar substitusi asam amino potensial bersifat menghapus. Selain itu, banyak substitusi yang terdeteksi pada Sitokrom C adalah sama secara fungsional dan karenanya netral secara efektif.

Filogeni yang diasumsikan menghapus hipotesis homologi asal usul akhir. Cara lain untuk menjelaskan kesamaan barisan memberikan hubungan filogenetik dekat antara spesies. Pada hipotesis ini, gen diajukan sebagai milik leluhur bersama yang baru, dan waktu divergensi yang singkat menjelaskan kesamaan. Banyak senyawa bisa dalam penelitian merupakan milik dari viper dan elapsid, dua silsilah yang memisah jauh di masa lalu. Proses pengerangkaan menyisakan dua hipotesis lawan untuk senyawa bisa yang sama dalam arsenalnya: satu asal usul awal bisa sebelum pemisahan viperelapsid (homologi awal) melawan dua asal usul akhir independen pada tiap silsilah (evolusi konvergen).

Untuk menguji homologi awal melawan evolusi konvergen bisa ular, Fry dan kawan-kawan membandingkan barisan protein berbagai racun bisa sepanjang silsilah ular, dan menyelidiki apakah bisa dapat ditemukan pada silsilah lainnya.

Jarak evolusi – ukuran berapa panjang dua silsilah telah berevolusi secara mandiri – dapat diperkirakan dengan memeriksa perbedaan antara barisan gen atau protein. Bukti hipotesis asal usul bisa mereka bertopang terutama pada data barisan. Sebagai contoh adalah perbandingan barisan satu keluarga racun khusus pada campuran bisa, keluarga “racun tiga jari “ (3FTx). Perbandingan 3FTx memberikan bukti asal usul awal dan evolusi cepat racum lewat dua metode berbeda rekonstruksi filogenetik (parsimoni maksimum dan penyatuan tetangga). Mereka meletakkan titik asal usul segera setelah pemisahan viper, silsilah ular tertua, dan ular lainnya. Sebagai dukungan lebih jauh untuk asal usul awal 3FTx, mereka mengisolasi bisa dari silsilah Colubrinae (dari spesies yang diduga tidak berbisa karena tidak adanya sistem pengiriman terspesialisasi) yang memiliki barisan 3FTx inti yang baik. Pengisolasian barisan 3FTx yang baik dari silsilah ini menunjukkan kalau keluarga 3FTx berasal jauh sebelum sebagian besar pemisahan. Studi yang lebih luas membandingkan berbagai barisan racun. Data barisan memberikan bukti kalau banyak komponen arsenal bisa berevolusi sekali di awal dan sistem pengiriman taring depan terspesialisasi, ditemukan hanya pada beberapa silsilah, berevolusi beberapa kali setelah itu.

Studi-studi ini membandingkan berbagai silsilah ular berbeda untuk menguji hipotesis-hipotesis berlawanan dari homologi versus evolusi konvergen pada beberapa bisa ular. Selain itu, mereka menggunakan beberapa alat statistik berbeda untuk merekonstruksi keadaan karakter purba dari data barisan punah. Ini adalah strategi umum dalam rekonstruksi filogenetik dan menunjukkan kalau ada lebih banyak penarikan statistik daripada menggunakan alat statistik yang “benar”. Penarikan pengerangkaan membatasi ruang kemungkinan. Dalam ruang lawan lokal, berbagai alat statistik memusat, jelas mendukung satu pihak dari pihak lainnya.

Sumber: Faktailmiah.com



MENGURUSKAN CACING GEMUK DAN MENGGEMUKKAN CACING KURUS

Para peneliti di University of California, San Francisco (UCSF), yang mengeksplorasi metabolisme manusia, telah menemukan beberapa senyawa kimia yang mengatur penyimpanan lemak pada cacing. Hal ini menawarkan sebuah tool baru untuk memahami obesitas dan menemukan perawatan masa depan untuk penyakit yang berhubungan dengan obesitas.

Seperti yang dideskripsikan dalam sebuah makalah pada jurnal Nature Chemical Biology, tim UCSF menggunakan pasukan cacing mikroskopis yang disebut C.elegans dan memberikan mereka ribuan senyawa kimia yang berbeda. Dengan memberikan senyawa ini pada cacing, para peneliti mampu membuat mereka kurus atau gemuk tanpa mempengaruhi bagaimana mereka makan, tumbuh, atau bereproduksi.

Penemuan ini memberikan para ilmuwan cara-cara baru untuk menyelidiki metabolisme, dan akhirnya bisa mengarah pada pengembangan obat baru untuk mengatur akumulasi lemak yang berlebihan dan mengatasi masalah metabolik yang mendasari sejumlah besar masalah kesehatan manusia, termasuk obesitas, diabetes dan beberapa jenis kanker.


Karya ini juga mendemonstrasikan nilai “pemindaian cacing” sebagai cara untuk menemukan target baru bagi penyakit manusia, menurut para ilmuwan UCSF, yang pekerjaannya  dipelopori oleh sesama pasca-doktoral George Lemieux, PhD, di laboratorium Profesor Zena Werb, PhD, wakil ketua Departemen Anatomi di UCSF.

Pekerjaan ini adalah kolaborasi yang mengikutsertakan Kaveh Ashrafi, PhD, seorang profesor di Departemen UCSF Fisiologi, dan Roland Bainton, MD, PhD, seorang profesor di  Department of Anesthesia & Perioperative Care UCSF.

Mengapa Worms Menjadi Gemuk?
Ketertarikan tim UCSF pada bagaimana cacing menangani lemak dimulai dengan suatu ketertarikan yang lebih mendasar pada metabolisme manusia. Cacing membuat molekul lemak untuk alasan yang sama dengan manusia – lemak berguna untuk menyimpan energi dan merupakan blok bangunan dasar bagi jaringan tubuh. Banyak gen dan mekanisme cacing yang digunakan untuk mengatur akumulasi lemak memiliki sistem serupa pada manusia, dan tidak semua dari mereka benar-benar dipahami.

Dimulai dengan 3.200 senyawa kimia yang berbeda dan 3.200 kolam cacing kecil, tim UCSF menggunakan pewarna merah yang ditempelkan pada molekul lemak untuk menentukan bahan kimia mana yang membuat cacing gemuk (lebih merah) atau kurus (kurang merah) di bawah mikroskop. Mereka mengidentifikasi beberapa lusinnya, dan melakukan tes tambahan, menyempitkannya hingga sekitar 10 senyawa yang diyakini mengatur metabolisme lemak. Senyawa-senyawa itu bukan hanya mengubah penyimpanan lemak pada cacing namun juga pada serangga dan pertumbuhan sel-sel manusia dalam tabung reaksi, yang membuat Lemieux memberikan komentar bahwa mereka “mungkin berguna untuk memahami metabolisme pada organisme lain.”


Salah satu senyawanya yang memodulasi kompleks molekular disebut sebagai AMP-activated kinase, yang menyensor ketersediaan energi sel. Versi kompleks kinase terdapat pada cacing maupun manusia, dan beberapa di antaranya sudah menjadi target utama untuk desain obat oleh perusahaan farmasi. “Senyawa yang kami peroleh dari pindaian cacing dapat bertindak pada kinase kompleks ini sama halnya jika tidak lebih baik dari apapun yang ada di tempat lain,” kata Ashrafi.

Kekuatan sebenarnya dari pekerjaan ini adalah bahwa ini menunjukkan nilai baru pindaian cacing dengan adanya peralatan pemindai untuk mengidentifikasi gen, protein dan pemain molekul lainnya yang terlibat dalam kesehatan manusia.


Sebagian besar penemuan obat melibatkan identifikasi pemain-pemain ini dan merancang cara untuk mengobati penyakit yang muncul ketika mereka tidak bekerja dengan tepat. Namun mengidentifikasi target hanyalah awal. Merancang obat melibatkan pengatasan daftar panjang rintangan lainnya, kata Ashrafi, dan garis bawahnya adalah bahwa sebagian besar obat potensial yang tampaknya bekerja dengan baik dalam tabung tes telah gagal bekerja pada manusia.

Nilai pindaian cacing memungkinkan para ilmuwan memilih senyawa untuk studi lebih lanjut yang telah bekerja secara efektif dalam seluruh organisme. “Banyak obat yang digunakan dan dikembangkan secara klinis saat ini atau ditemukan pada dasarnya secara kebetulan,” kata Ashrafi. “Jika kita memahami segala sesuatu tentang segala sesuatu, kita mungkin bisa merancang senyawa yang tepat. Namun pada kenyataannya, pemahaman kita pada banyaknya prinsip biologis dan prinsip kimia masih dalam tahap pengembangan.”

Sumber: Faktailmiah.com



UNICORN LAUT JULUKAN BAGI MAMALIA NARWHAL

Narwhal diberi julukan unicorn laut, dengan warna pucat seperti lumba-lumba dapat ditemukan di perairan pesisir pantai Artic atau sungainya. Hewan legendaris ini mempunyai dua gigi. Gigi pejantannya tumbuh lebih menonjol seperti pedang, gading berbentuk spiral ini panjangnya bisa mecapai 8,75 kaki ( 2,7 meter ). Gigi gading ini tumbuh menembus bibir atasnya. Para ilmuan belum tahu secara pasti kegunaan gading ini, tetapi beberapa percaya gigi ini digunakan untuk ritual perkawinan, mungkin untuk menarik perhatian sang betina atau untuk mengusir saingan lain dalam memperebutkan betina. Betina kadang menumbuhkan gading kecil sesuai keinginan mereka, tetapi tidak menonjol seperti pejantannya.

Narwhal masih berkerabat dengan lumba-lumba hidung botol, paus beluga, lumba-lumba pelabuhan dan paus pembunuh. Seperti lumba-lumba lainya, mereka berpergian dalam kelompok dan memakan ikan, udang, cumi-cumi dan makanan laut lainya. Mereka sering terlihat berenang dalam group yang berjumlah 15 sampai 20 ekor, tetapi perkumpulan dalam jumlah ratusan bahkan ribuan pernah dilaporkan. Kadang kelompok ini terjebak oleh bongkahan es yang berjatuhan dan menjadi korban pemburu yang tidak bertanggung jawab, beruang kutub atau singa laut.


Narwhal atau Monodon monoceros merupakan paus tanduk dari kutub utara. Jenis paus tanduk ini, paling tidak di ketahui oleh manusia dan dalam bahasa Norse Kuno, nama “narwhal” memiliki arti “paus mayat” karena kebiasaannya yang kadang-kadang berenang tak bergerak di permukaan laut dengan posisi perut menghadap ke atas dan warna tubuhnya yang bertotol-totol kelabu seperti pelaut yg tenggelam. Narwhal di ketahui hanya hidup di seluruh perairan Kutub Utara, tepatnya di Samudera Arktik dengan memakan hewan-hewan laut seperti ikan, udang, atau cumi-cumi.

Narwhal memiliki tanduk spiral yang berfungsi sebagai sensor raksasa yang membantunya mengetahui kualitas air dan untuk “mencium” narwhal lainnya. Panjang tanduk paus narwhal bisa mencapai 2,4 meter, tanduk ini telah sejak lama menjadi teka-teki para ahli alam dan pemburu. Penjelasan mengenai fungsinya pun seringkali menimbulkan perdebatan, begitu kata Dr. Martin Nweeia, seorang peneliti Harvard School of Dental Medicine. Menurut Nweeia, tanduk tersebut sepertinya memiliki kemampuan penginderaan hidrodinamik. Ia mengungkapkan hal ini dalam prsentasi di Konferensi mengenai Biologi Mamalia Laut di San Diego.


Narwhal adalah sejenis paus yang termasuk sangat langka. Panjang tubuhnya mencapai 4 hingga 4,5 meter, dan kebanyakan dijumpai di perairan lautan Artik sekitar Kanada, tapi kadang juga terlihat jauh ke timur hingga Rusia.

Orang-orang yang tidak bertanggung jawab memburu narwal untuk gading meraka yang panjang dan kulitnya, juga sebagai sumber vitamin C yang penting dalam pola makan masyarakat Artic tradisional. Paus pembunuh juga memangsa narwhal di perairan terbuka. Ilmuwan kini berupaya melacak hewan ini untuk mempelajari hewan ini lebih lanjut guna mengetahui mengapa populasinya terus menurun.


“Meski kami berupaya keras lebih memahami narwhal selama tujuh atau delapan tahun terakhir, cara memasang radio satelit pada hewan ini baru saja ditemukan dan kita akan mengetahui tempat mereka pergi dan makan,” papar spesialis spesies Arktik Pete Ewins dari WWF. Dari data yang diperoleh, para ilmuwan mengaku akan menggunakannya untuk mengetahui ketebalan es Arktik mempengaruhi perilaku mereka.

Selasa, 20 Maret 2012

PERILAKU SIMPANSE MIRIP DENGAN MANUSIA SAAT BERMAIN

Dalam membandingkan perilaku-perilaku ini dengan studi sebelumnya yang dilakukan pada manusia, mereka menemukan bahwa kedua spesies ini menunjukkan perkembangan kuantitatif dan kualitatif yang signifikan dalam perilaku bermain dari bayi sampai usia muda.

Perilaku bermain tersebar luas pada mamalia, dan memiliki konsekuensi bagi perkembangan yang penting. Sebuah studi baru pada simpanse muda menunjukkan bahwa hewan ini bermain dan mengembangkan banyak cara yang sama seperti anak-anak manusia.

Studi ini, yang dipublikasikan dalam edisi 16 November jurnal PLoS ONE, dengan demikian dapat pula menjelaskan tentang peran perilaku bermain pada manusia. Para penulis studi ini, Elisabetta Palagi dan Giada Cordoni, dari Universitas Pisa di Italia, menemukan bahwa simpanse bermain soliter puncaknya pada masa bayi, sedangkan waktu yang dihabiskan dalam bermain sosial relatif konstan antara masa bayi dan remaja. Namun, jenis permainan sosial sedikit berubah seiring pertumbuhannya, dalam hal langkah-langkah seperti pilihan kompleksitas dan teman bermainnya. Dalam membandingkan perilaku-perilaku ini dengan studi sebelumnya yang dilakukan pada manusia, mereka menemukan bahwa kedua spesies ini menunjukkan perkembangan kuantitatif dan kualitatif yang signifikan dalam perilaku bermain dari bayi sampai usia muda.


Selain itu, baik simpanse dan manusia secara konsisten menggunakan ekspresi wajah yang menyenangkan untuk berkomunikasi dan membangun jaringan sosial. Mereka juga menganalisis pilihan teman bermain dan menemukan bahwa baik manusia maupun simpanse lebih memilih rekan-rekan untuk mitra bermain. Dr. Palagi menjelaskan bahwa ini adalah penelitian pertama yang membandingkan ontogeni perilaku bermain pada simpanse dengan manusia, dalam cara yang standar. Hal ini penting, karena jenis ini pada data manusia seringkali berasal dari penelitian psikologis, bukan dari penelitian etologis.

Sumber: Faktailmiah.com

Senin, 19 Maret 2012

IKAN MENGGUNAKAN ALAT UNTUK MENGHANCURKAN KERANG

Video pertama penggunaan alat oleh ikan telah dipublikasikan dalam jurnal Coral Reefs oleh Giacomo Bernardi, profesor ekologi dan biologi evolusi di University of California, Santa Cruz.

Dalam video tersebut, seekor tuskfish berbintik oranye tengah menggali pasir dan mengeluarkan kerang dari dalamnya, membawa kerang itu ke sebuah batu, lalu berulang kali melempar kerang ke arah batu untuk menghancurkannya. Bernardi merekam kejadian tersebut di Palau pada tahun 2009.

“Apa yang ditunjukkan film ini sangatlah menarik. Hewan ini menggali pasir untuk mendapatkan kerang, kemudian berenang dalam waktu yang lama untuk menemukan daerah yang tepat di mana ia bisa meretakkan kerang itu,” kata Bernardi. “Ini membutuhkan banyak pemikiran ke depan, karena terdapat sejumlah langkah yang terlibat. Bagi seekor ikan, itu adalah urusan yang cukup besar.”

Aksi yang terekam dalam video ini sangat mirip dengan laporan sebelumnya tentang penggunaan alat oleh ikan. Setiap kasus melibatkan spesies wrasse dalam menggunakan batu sebagai landasan untuk menghancurkan kerang. Laporan yang dipublikasikan dalam Coral Reefs ini termasuk foto-foto perilaku pada tuskfish berbintik hitam di Great Barrier Reef, Australia. Bernardi pertama kali mendengar fenomena tersebut pada tahun 1994, ketika seorang rekan (Yakobus Coyer) mengamati wrasse berkepala kuning di Florida melakukan hal yang sama. Perilaku serupa juga dilaporkan pada wrasse bergaris enam dalam suasana akuarium. “Wrasse adalah hewan yang sangat ingin tahu,” kata Bernardi. “Mereka semua karnivora, dan mereka sangat sensitif terhadap bau dan penglihatan.”


Wrasse adalah salah satu keluarga ikan laut terbesar dan paling beragam. Bernardi mencatat bahwa beberapa spesies yang terobservasi menggunakan peralatan tidak berelasi erat satu sama lain, namun mencakup berbagai sejarah evolusi dalam keluarga wrasse. “Mereka berada pada ujung-ujung pohon filogenetik, jadi ini mungkin merupakan sifat perilaku yang mendalam pada semua wrasse,” katanya.

Penggunaan alat pernah dianggap sebagai sifat eksklusif manusia, dan laporan Jane Goodall tentang penggunaan alat pada simpanse di tahun 1960 hadir sebagai wahyu yang menakjubkan. Sejak saat itu, banyak hewan lain yang telah terobservasi menggunakan alat, termasuk berbagai primata, beberapa jenis burung, lumba-lumba, gajah, dan hewan-hewan lainnya.

Bernardi, yang mempelajari genetika ikan, mengatakan mungkin ada contoh lain penggunaan alat pada ikan yang belum terobservasi. “Kami tidak menghabiskan banyak waktu untuk mengamati ikan di bawah air,” katanya. “Mungkin semua wrasse melakukannya. Ini terjadi sangat cepat, sehingga sulit sekali menemukannya.”

 Sumber: Faktailmiah.com


Minggu, 18 Maret 2012

UNTUK MENARIK PLANKTON TERNYATA BAKTERI LAUT MENGGUNAKAN CAHAYA

Tidak semua cemerlang itu emas. Kadang hanya bakteri yang mencoba hidup. Banyak mahluk laut bersinar dengan cahaya yang dihasilkan secara biologis. Fenomena ini, yang disebut bioluminesensi, diamati, diantaranya, pada beberapa bakteri laut yang memancarkan cahaya tetap segera mereka mencapai tingkat konsentrasi tertentu (fenomena yang disebut “penginderaan kuorum”) pada partikel organik di air samudera. Walaupun hal ini diketahui, manfaat menghasilkan cahaya masih belum jelas.

Sekarang, dalam sebuah artikel yang baru diterbitkan dalam  Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), para peneliti dari Universitas Hebrew Yerusalem mengungkapkan misteri mengapa bakteri laut berpendar. Ini ada hubugannya dengan kelangsungan hidup yang paling terang.


 Artikel ini berdasarkan penelitian ynag dilakukan di  Interuniversity Institute for Marine Sciences di Eilat oleh mahasiswa pascasarjana Margarita Zarubin, dalam arahan Prof. Amatzia Genin, kepala jurusan Evolusi, sistematika, dan ekologi universitas Hebrew Yerusalem, bekerjasama dengan   Prof. Shimshon Belkin dan mahasiswanya Michael Ionescu dari Silberman Institute of Life Sciences Universitas Hebrew.

Temuan mereka menunjukkan kalau cahaya yang dipancarkan bakteri ini menarik predator, umumnya zooplankton, yang mencerna bakteri   namun tidak mampu mencernanya. Bakteri, yang terus bersinar didalam perut zooplankton, mengungkapkan keberadaan zooplankton yang sekarang bercahaya, yang pada gilirannya, diserang oleh predatornya sendiri – ikan- yang dapat menandakan mereka ada dalam gelap.

Dalam eksperimen yang dilakukan oleh para peneliti dalam kegelapan total, mereka menemukan kalau ikan malam mudah mendeteksi zooplankton yang berpendar dan memakannya, sementara, di sisi lain, ikan itu tidak tertarik pada zooplankton yang telah menelan bakteri yang mengalami mutasi genetik sehingga tidak berpendar.

 Penyelidikan lebih jauh pada ikan malam yang telah memakan zooplankton menunjukkan kalau bakteri pendar ini juga bertahan melewati perut ikan. “Sejauh kita memperhatikan bakterinya, akses mereka pada system pencernaan ikan seperti mencapai ‘surga’ – sebuah tempat yang aman, penuh nutrisi, dan juga alat transportasi ke samudera luas,” jelas  Prof. Genin.

Di sisi lain, temuan kalau sebagian zooplankton tertarik dengan pendaran bakteri dan memakan materi pendar terlihat bertentangan dengan naluri bertahan hidup mereka sendiri, karena ini meningkatkan kemungkinan zooplankton tersebut diserang dan dimakan ikan. Fenomena pencitraan quorum yang mengatur bioluminosensi bakteri dapat menjelaskan temuan ini, kata para peneliti. Zooplankton “tahu” kalau sebuah cahaya di air menunjukkan banyaknya bahan organic dimana bakteri dapat tumbuh.

  

 “Dalam samudera dalam yang gelap, jumlah makanan sangat terbatas, karenanya pantas bagi zooplankton untuk mengambil resiko menerangi dirinya sendiri saat menemukan dan memangsa partikel dengan bakteri pendar, karena manfaat menemukan makanan langka lebih besar daripada bahaya memaparkan dirinya sendiri pada keberadaan ikan predator yang relatif langka,” jelas  Prof. Genin.

Sumber: Faktailmiah.com

Sabtu, 17 Maret 2012

CARA BAKTERI BERKOMUNIKASI YAITU LEWAT SENTUHAN

Ternyat bukan hanya manusia atau mahluk hidup besar yang mampu berkomuniasi. Bakteripun mampu melakukan komunikasi, yaitu dengan sentuhan. Bagaimana jika bakteri dapat bicara satu sama lain? Bagaimana jika mereka punya indera sentuhan? Sebuah studi terbaru dari para peneliti UC Santa Barbara menunjukkan keduanya benar, dan berteori kalau sel demikian, pada faktanya, perlu berkomunikasi untuk melakukan fungsi tertentu.

Penemuan ini muncul baru saja dalam jurnal  Genes & Development. Christopher Hayes, asisten professor biologi molekuler, seluler, dan perkembangan UCSB, bekerjasama dengan mahasiswa pasca sarjana  Elie Diner, Christina Beck, dan Julia Webb untuk mempelajari  uropathogenic E. coli (UPEC), yang menyebabkan infeksi saluran kemih pada manusia. Mereka menemukan hubungan mirip saudara antara system sel yang telah lama diduga sebagai musuhnya.

 Makalah mereka menunjukkan kalau bakteri menunjukkan sebuah system hambat pertumbuhan tergantung kontak (Contact–Dependent Inhibition – CDI) yang dapat menghambat bakteri tanpa system demikian hanya bila bakteri targetnya memiliki CysK, sebuah enzim metabolic yang dibutuhkan untuk sintesis asam amino cysteine. CysK ditunjukkan berikatan dengan racun CDI — sebuah enzim yang memecah  RNA รณ dan mengaktifkannya.


Untuk sebuah system sel yang diduga hanya ada untuk membunuh bakteri lain – seperti diduga pada CDI – hasil ini mengejutkan, kata Hayes, karena ini berarti sel penghambat CDI+ harus mendapatkan izin dari targetnya sebelum melakukan tugasnya.

 “Ini pada dasarnya bermakna sel penghambat bertanya pada sel target, “bolehkah saya menghambat anda?” jelas beliau. “Ini tidak masuk akal. Mengapa menambah lapisan kompleksitas baru? Mengapa menambah factor izin? Ini temuan yang tidak biasa.

 “Kami pikir sekarang system CDI tidak dibuat semata karena sel-sel ini ingin keluar dan membunuh sel lain,” lanjut Hayes. “Hasil kami menunjukkan kemungkinan kalau sel-sel ini menggunakan CDI untuk berkomunikasi sebagai saudara dan bekerjasama; misalnya, dalam membentuk biofilm, yang memberikan kekuatan dan kelangsungan hidup yang lebih baik pada bakteri.”

 Studi ini menunjukkan enzim CysK sebagai katalis potensial untuk komunikasi bakteri tersebut – seperti jabat tangan rahasia, atau sebuah password. Secara sederhana, kata Hayes, “Jika anda memiliki sandi yang tepat, anda diizinkan bergabung; sebaliknya, anda akan diusir.”


Walaupun hanya UPEC yang dipelajari dalam makalah ini, Hayes mengatakan kalau temuan ini berpotensi untuk berlaku pada pathogen lainnya mulai dari meningitis bakteri hingga wabah, serta bakteri berbasis tanaman yang dapat merusak pertanian. David Low, Profesor biologi molekuler, seluler, dan perkembangan serta pengarang kedua dalam makalah ini, menjelaskan karya laboratorium Hayes sebagai terobosan penting dalam bagaimana bakteri berkomunikasi – dan penerapan praktisnya yang suatu saat dapat diwujudkan.

 “Kita baru saja mulai mendapatkan petunjuk kalau bakteri mungkin bicara satu sama lain dengan bahasa yang tergantung kontak,” kata Low. Mereka bersentuhan dan merespon satu sama lain dalam cara berbeda tergantung system CDI dan factor genotype lainnya. Harapan kami adalah pada puncaknya karya ini dapat membantu pengembangan obat yang memblokir atau meningkatkan komunikasi tergantung sentuhan, untuk bakteri berbahaya ataupun yang menguntungkan.”  Penelitian ini didukung oleh dana dari  National Institutes of Health dan National Science Foundation.

Sumber: Faktailmiah.com

GEROMBOLAN ATAU PERILAKU KOLEKTIF

Tidak kelahiran tidak pula kematian menghentikan gerombolan organisme. Mereka terus bergerak, kata fisikawan teoritis John J. Toner dari Universitas Oregon. Pemikiran ini katanya, memiliki implikasi dalam biologi dan pada gilirannya memberikan bantuan terapi kanker jenis baru.

Gambaran scenario dimana organisme yang mendorong dirinya sendiri – hewan, burung, bakteri, molekul dalam sel, sel kanker, ikan, dan bahkan batang plastik kecil di atas meja yang bergetar – bergerak sebagai gerombolan dalam arah yang sama. Delapan belas tahun lalu, Toner dkk mengenmbangkan dua persamaan yang memberikan teori lengkap pengerumunan untuk gerombolan “abadi” – yaitu dimana anggotanya tidak dilahirkan dan mati saat bergerak. Sekarang ia mengembangkan karyanya untuk melibatkan dampak kelahiran dan kematian.


 Persamaan baru tentang deskripsi kerumunan ini sama lengkapnya dengan persamaan Navier-Stokes dalam dinamika fluida. Persamaan ini, dinamakan untuk fisikawan dan insinyur Prancis,  Claude-Louis Navier dan ilmuan Inggris,  George Gabriel Stokes berlaku sama dengan semua fluida: udara, air, madu, dan minyak dari bencana Teluk Meksiko semua dapat dijelaskannya. Semua perbedaan antara fluida yang sangat berbeda ini dapat dimasukkan ke dalam persamaan Navier-Stokes dengan mengubah nilai satu bilangan, yaitu viskositas. Nilai besar berarti fluida lebih kental, seperti madu dan minyak, sementara nilai kecil menunjukkan udara dan air.

 Persamaan Navier-Stokes telah berhasil dipakai selama lebih satu abad dalam desain pesawat, mobil, perpipaan, dan pembangkit listrik. Persamaan Toner begitu pula berlaku untuk semua kerumunan, dan mengandung beberapa bilangan yang harus ditala untuk mempertimbangkan perbedaan antar berbagai jenis gerombolan. Karya awalnya pada gerombolan abadi telah diterapkan pada perilaku gerombolan burung, khususnya studi pada burung jajak di Roma oleh   Andrea Cavagna dan Irene Giardina.


Dalam sebuah makalah baru — “Birth, Death, and Flight: A Theory of Malthusian Flocks,” diterbitkan tanggal 24 Februari dalam jurnal  Physical Review Letters – Toner menunjukkan kalau gerombolan bahkan lebih kaku terhadap kelahiran dan kematian. Temuannya, kata beliau, khususnya penting bagi banyak organisme yang menggerombol, khususnya bakteri, yang dapat mengandung jutaan individu yang terus mati dan hidup digantikan reproduksi yang lain seiring bergeraknya kerumunan.

“Sebuah gerombolan dapat terus bergerak pada arah yang sama dalam waktu lebih panjang dari usia hidup setiap anggota individual,” kata Toner, anggota dari Lembaga Sains Teoritis UO dan seorang professor di jurusan Fisika. “Individu dilahirkan dan mati namun arah dan gerakan dapat bertahan jauh lebih lama daripada usia setiap individu.”

Kedua, tambahnya, perubahan kepadatan “gerombolan fana” tersebut – dimana sebagian anggotanya pergi karena mati dan bergabung karena lahir – menciptakan gejolak berkelanjutan namun terprediksi. “Kelahiran dan kematian sangat penting dalam gerombolan biologis, seperti kerumunan bakteri atau dalam kumpulan molekul pendorong diri yang menggerombol dalam sebagian besar sel hidup.”

Pengetahuan baru dasar ini telah berlaku bagi pemahaman gerakan molekul dalam sel – khususnya, simpul mitotik yang meluncurkan permesinan perkembangan dan pembelahan sel, kata Toner. Pada simpul mitotik, molekul individual hidup hanya selama sekitar 20 menit, namun simpul hidup dan terus bekerja selama berhari-hari, katanya. “Gerakan ini terus berlangsung ketika molekul-molekul mati digantikan dengan molekul yang baru disintesis, begitu juga oleh molekul yang berimigrasi ke dalam untuk mengambil tempat kosong.”

 Lewat penerapan teori barunya pada studi simpul mitotik, kata Toner, mungkin untuk merancang terapi sel yang ditargetkan khusus yang, berbeda dengan kemoterapi saat ini, hanya akan membunuh sel menyimpang atau sakit, dan memperbolehkan sel yang sehat dan diinginkan untuk hidup. “Pada kenyataannya, penerapan demikian masih jauh dari mungkin,” kata Toner, yang penelitiannya didukung oleh   National Science Foundation.

“Studi ini menunjukkan kita bagaimana fisika dan matematika dasar berlaku untuk menjelaskan kemunculan sehari-hari di alam yang dapat memberikan penerapan medis yang menyelamatkan jiwa,” kata  Kimberly Andrews Espy, wakil presiden penelitian dan inovasi UO. “Penelitian mutakhir lain yang dilakukan di Universitas Oregon adalah contoh lain penyebaran penerapan dan manfaat potensial penelitian dasar tersebut dan janji yang diberikannya untuk mengalamatkan masalah hari ini dan masa depan.”

Bulan September, Toner akan berangkat untuk satu tahun penelitian lanjutan mengenai gerombolan, atau perilaku kolektif, di   IBM Yorktown Heights dan University of California, Berkeley, di bawah beasiswa dari Yayasan Simons New York City.

Sumber: Faktailmiah.com

Kamis, 09 Februari 2012

Manfaat Tanaman Air Eceng Gondok

Tanaman mengambang di kolam adalah tambahan paling disukai karena mereka menyediakan penutup permukaan, menaungi air kolam dan menyediakan tempat bagi ikan untuk kabur dari panas matahari.

Eceng Gondok berasal dari Brazil dan entah kapan sampai ke Indonesia. Tanaman ini sebenarnya tanaman air terburuk karena tumbuh begitu cepat sehingga memblokir aliran air dan merusak pelayaran.

Walau begitu, daun eceng gondok itu cantik. Belum lagi bila ketika ia berbunga. Bunganya ungu dan menambah keindahan kolam. Salah satu cara untuk mencegah ia berkembang luas adalah membatasinya dengan tali di sekitarnya, pasang sekitar 5 cm di atas permukaan air. Sebelum bepergian lama, beberapa eceng gondok harus dibuang dari kolam, jika tidak begitu pulang, eceng gondok sudah mengambil alih seluruh permukaan kolam.

Cara menanamnya cukup letakkan eceng gondok di atas permukaan air kolam. Tanaman ini akan menyebar begitu saja di sana seiring waktu.

Sistem akarnya bercabang panjang dan berat seperti ditutupi kumis hitam. Ia efektif untuk membuang kotoran ikan dari air. Akar yang tua berwarna hitam dan muda berwarna putih. Akarnya dapat tumbuh hingga 45 cm. Kalau dasar kolamnya lumpur dan akarnya sudah sampai kesana, ia akan tumbuh lebih cepat lagi.


Lebih dari 30 tahun lalu, NASA melihat potensi besar dari eceng gondok untuk memurnikan air pada perjalanan luar angkasa yang panjang dan melakukan penelitian pada tanaman ini. Hasil dari studi ini ditemukan kalau tanaman ini dapat menghemat jutaan dolar jika digunakan dalam fasilitas pemurnian air untuk memurnikan air. Hal ini terkait dengan kekuatan luar biasa sistem akar eceng gondok untuk menyerap kotoran. Saat ini ia sudah banyak digunakan di banyak pusat penanganan limbah di kota besar di AS. Jadi ia juga bagus untuk kolam.

Selain itu, eceng gondok juga mengendalikan pertumbuhan ganggang, sang pemangsa oksigen kolam. Mereka mengurangi jumlah sinar matahari yang masuk ke kolam sehingga ganggang sesak napas. Mereka juga menyedot nutrisi yang dibutuhkan ganggang untuk tumbuh dengan baik.

Tapi kalau dibiarkan, eceng gondok bisa tumbuh ke samping dan keatas juga. Ia bisa mencapai tinggi 1 meter. Anak Koi senang tinggal di daerah akarnya karena menjadi perlindungan dari predator. Tapi karena Koi senang makan daun, koi juga memangsa eceng gondok. Jadi, eceng gondok juga berfungsi sebagai makanan sekaligus benteng bagi Koi, asal tidak terlalu banyak di kolam.

Sumber : FaktaIlmiah.com 


Mahluk Hidup Terbesar di Dunia “Populus tremuloides:”


Quaking aspen adalah anggota keluarga willow. Ia dapat bereproduksi secara aseksual dan seksual. Quaking aspen mengubah pandangan kalau pohon tidak dapat melihat seluruh hutan. Apa yang tampak sebagai hutan dengan banyak pohon individual sebenarnya satu pohon klon raksasa dengan ‘cabang-cabang’ yang terlihat sebagai pohon individual namun sesungguhnya perpanjangan klon yang masih terhubung secara fungsional sebagai rumpun. Ukuran organisme ini relatif dengan pemahaman kita yang biasa mengenai pohon lain membuat kita tercengang. Klon/rumpun aspen terbesar diyakini ada di Utah. Michael C Grant (1993) menjelaskan rumpun yang ia namakan Pando (bahasa Latin untuk ‘Saya menyebar’) ini : “Tersusun dari 47 ribu tunggul pohon, masing-masing dengan perangkat pohon biasanya seperti daun dan cabang, Pando mencakup daerah seluas 106 akre dan beratnya melebihi 6.5 juta kg, membuatnya 15 kali lebih berat dari jamur Washington dan hampir 3 kali lebih berat dari Sequoia besar terbersar.”

Seperti Jeffrey B Mitton dan Michael C Grant (1996) catat, sebagian akar quaking aspen, Populus tremuloides, dapat mencapai usia lebih dari satu juta tahun. Apa yang lebih menarik lagi adalah siklus reproduksinya. Seperti dalam banyak tanaman, quaking aspen dapat bereproduksi seksual (dalam kasus aspen lewat biji) dan aseksual (lewat pembelahan sel, menciptakan pelari).



Aspek reproduksi seksual quaking aspen dilakukan dengan mengirim benihnya dan sesuai dengan pandangan umum teori evolusi. Secara teori aspen dapat berevolusi lewat kesuksesan reproduktif diferensial benih ini, namun seperti ditunjukkan Mitton dan Grant, mayoritas benihnya mati sebelum penyerbukan terutama karena kurangnya air dan sinar matahari yang tidak cukup. Quaking aspen sangat intoleran terhadap bayangan.

Kesuksesan aspen tergantung pada penyedotan dan tipe variasi yang ia sediakan. Penyedotan terjadi saat pertumbuhan klonal aspen. Setiap sistem akar batang dapat memunculkan apa yang disebut pelari atau penyedot di bawah tanah yang pada saatnya akan menusuk ke permukaan dan tumbuh sebagai batang baru di atas tanah. Menurut Grant, sebuah akar dapat berjalan 100 kaki sebelum muncul menjadi batang baru walaupun jarak tertentu (yang berarti kepadatan ramet) bervariasi tergantung pada lingkungan selektifnya.

Masalah konseptualnya adalah individuasi (dan karenanya, pada akhirnya, ini dapat dipandang sebagai pertanyaan metafisika). Bila sebuah batang semata menumbuhkan batang lainnya dan mereka masih saling ketergantungan secara struktur, haruskah kita menyebutnya sebagai satu individu besar atau populasi dari banyak individu yang lebih kecil? Klonalitas atau reproduksi aseksual tidak selalu jadi masalah bagi teori evolusi (lagipula, banyak tanaman menggunakan reproduksi aseksual dalam sebagian besar hidupnya); namun, masalahnya adalah memahami dan menjelaskan sifat perubahan evolusi ketika klon-klon tetap terintegrasi secara struktur.

Berdasarkan penamaan pada umumnya, individu genetik disebut genet, sementara individu morfologis tampak disebut ramet. Masalahnya adalah bahasa genet-ramet tidak benar-benar membedakan antara ramet yang berbeda secara fungsional, morfologis dan fisiologis dan ramet yang saling berhubungan saling tukar air dan nutrisi. Beragam istilah telah digunakan ahli botani untuk menjelaskan berbagai hubungan ontologis antara ramet dan genet, namun tidak ada yang benar-benar diterima umum.

Sebagian merujuk genet sebagai pembelah ketika genet memecah menjadi individu klonal, atau sebagai integrator permanen jika semua ramet tetap terintegrasi secara fungsional lewat sistem perakaran umum.

Integrator permanen adalah genet yang menarik secara filsafat sains. Lewat pertumbuhan klonal, sebuah akar dapat memastikan kalau ia memaksimalkan pemanfaatan sebuah jalur, membuat pembenihan spesies lainnya menjadi lebih sulit. Quaking aspen meningkatkan kemungkinan kalau ia tidak diambil alih oleh spesies lain lewat pertumbuhan bukannya menciptakan akar lain lewat pembenihan.


Bukan hanya pembenihan yang berhasil langka, namun ia lambat, sementara sebuah ramet yang terintegrasi tumbuh bagi ukuran dewasa menggunakan sumberdaya yang dapat membantu benih otonom mengalahkan tekanan selektif dari merumputnya ungulata (yaitu merumputnya moose dan rusa). Pada dasarnya akar lebih baik dengan tumbuh lebih besar daripada memproduksi anak. Akarnya, dengan menggantikan bagiannya yang mati, meningkatkan kapasitasnya untuk bertahan hidup.

Klonalitas tidak selalu berujung pada pertumbuhan terintegrasi sebuah genet raksasa. Pelajaran disini bukanlah kalau reproduksi aseksual tidak pernah cukup diperhitungkan untuk pandangan yang diterima. Ketika para klon tidak terintegrasi, kesuksesan reproduktif diferensial sudah cukup. Namun, kasus seperti aspen menunjukkan kalau sebagian organisme menggunakan pertumbuhan klonal dan tetap kohesif secara struktural tidak benar-benar bereproduksi namun terlihat melakukan sesuatu yang benar, dan kita perlu cara baru menjelaskan evolusinya.

Integrator permanen adalah genet yang menarik secara filsafat sains. Lewat pertumbuhan klonal, sebuah akar dapat memastikan kalau ia memaksimalkan pemanfaatan sebuah jalur, membuat pembenihan spesies lainnya menjadi lebih sulit. Quaking aspen meningkatkan kemungkinan kalau ia tidak diambil alih oleh spesies lain lewat pertumbuhan bukannya menciptakan akar lain lewat pembenihan.

Bukan hanya pembenihan yang berhasil langka, namun ia lambat, sementara sebuah ramet yang terintegrasi tumbuh bagi ukuran dewasa menggunakan sumberdaya yang dapat membantu benih otonom mengalahkan tekanan selektif dari merumputnya ungulata (yaitu merumputnya moose dan rusa). Pada dasarnya akar lebih baik dengan tumbuh lebih besar daripada memproduksi anak. Akarnya, dengan menggantikan bagiannya yang mati, meningkatkan kapasitasnya untuk bertahan hidup.

Klonalitas tidak selalu berujung pada pertumbuhan terintegrasi sebuah genet raksasa. Pelajaran disini bukanlah kalau reproduksi aseksual tidak pernah cukup diperhitungkan untuk pandangan yang diterima. Ketika para klon tidak terintegrasi, kesuksesan reproduktif diferensial sudah cukup. Namun, kasus seperti aspen menunjukkan kalau sebagian organisme menggunakan pertumbuhan klonal dan tetap kohesif secara struktural tidak benar-benar bereproduksi namun terlihat melakukan sesuatu yang benar, dan kita perlu cara baru menjelaskan evolusinya.

Sumber: Faktailmiah.com


Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Powerade Coupons