Tag Archives: kehidupan

Sel yang Dapat Diprogram Ulang Bisa Jadi Kunci Penciptaan Bentuk Kehidupan Baru

 

Para ilmuan dari Universitas Nottingham memimpin sebuah proyek penelitian ambisius untuk mengembangkan sel biologi in vivo yang setara dengan sistem operasi komputer.


 Kesuksesan proyek ini menciptakan sel yang dapat diprogram ulang dapat merevolusi biologi sintetis dan akan memberi jalan para ilmuan menciptakan bentuk kehidupan yang sepenuhnya baru dan berguna menggunakan pendekatan yang relatif bebas hambatan.

Professor Natalio Krasnogor dari Sekolah Ilmu Komputer Universitas tersebut, yang memimpin Tim Penelitian Sistem Kompleks dan Komputasi Lintas Disiplin, mengatakan: “Kami melihat penciptaan sebuah sel yang setara dengan sistem operasi komputer ini sedemikian hingga sekelompok sel dapat diprogram ulang untuk melakukan fungsi apapun tanpa butuh modifikasi pada hardwarenya.”

 “Kami bicara tentang tujuan yang sangat ambisius membawa pada terobosan dasar yang akan – pada akhirnya, memungkinkan kita dengan cepat membuat prototipe, mengimplementasi, dan menurunkan entitas hidup yang sepenuhnya baru dan tidak ada di alam, mengadaptasi mereka sehingga mereka memberikan fungsi baru yang bermanfaat.”

 Teknologi pengubah permainan ini dapat mempercepat penelitian dan pengembangan Biologi Sintesis, yang berhubungan dengan banyak penerapan – dari pembuatan sumber makanan baru dan solusi lingkungan baru hingga sejumlah terobosan medis baru seperti obat yang dirancang untuk pasien individual dan pertumbuhan organ baru untuk pasien transplan.

 Proyek lintas disiplin ini, didanai dengan beasiswa kepemimpinan untuk  Professor Krasnogor senilai lebih dari  £1 juta dari  Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), melibatkan ilmuan komputer, ahli biologi, dan kimiawan dari Nottingham serta kolega akademis dari universitas lain di Skotlandia, Amerika Serikat, Spanyol, dan Israel.

 Proyek ini –   Towards a Biological Cell Operating System (AUdACiOuS) – berusaha melebihi biologi sistem – ilmu dibalik memahami bagaimana organisme hidup bekerja – untuk memberi para ilmuan kekuatan untuk menciptakan sistem biologis. Para ilmuan akan mulai bekerja berusaha membuat bakteri  e.coli jauh lebih mudah diprogram.

Professor Krasnogor menambahkan: “  EPSRC Leadership Fellowship ini akan membuat saya mentransfer keahlian saya dalam Ilmu Komputer dan informatika ke laboratorium basah.”

“Saat ini, tiap kali kita membutuhkan sel yang akan melakukan fungsi baru tertentu kami harus menciptakannya ulang dari rongsokan yang merupakan proses panjang dan penuh kerja keras. Sebagian besar orang berpikir yang cukup kami lakukan adalah memodifikasi perilaku DNA sel namun tidak sesederhana itu – kami biasanya mendapatkan perilaku yang salah dan kami harus kembali mengulang lagi. Bila kami berhasil dengan proyek  AUdACiOuS ini, dalam waktu lima tahun, kami akan memprogram sel bakteri di komputer dan mengkompilasi serta menyimpan programnya dalam sel baru ini sehingga mereka dapat siap menjalankannya.”

 “Seperti sebuah komputer, kami mencoba menciptakan sistem operasi dasar untuk sebuah sel biologi.”

 Diantara tantangan paling mendasar yang dihadapi para ilmuan adalah mengembangkan model komputer baru yang lebih akurat memprediksi perilaku sel di laboratorium.

 Para ilmuan dapat siap memprogram sel individual untuk menyelesaikan tugas tertentu namun memperbesarnya ke organisme yang lebih besar itu sulit.

 Pembuatan program model komputer yang memuaskan dan sel yang dapat diprogram untuk mengisi fungsi apapun tanpa harus kembali ke papan gambar tiap kali dapat membuang pendekatan trial error yang saat ini digunakan dan memungkinkan penelitian biologi sintesis mengambil langkah maju yang penting.

 Teknologi ini dapat digunakan dalam sejumlah besar penerapan dimana mampu memodifikasi perilaku organisme dapat bermanfaat. Dalam jangka panjang, hal ini mencakup pembentukan mikroorganisme baru yang dapat membantu membersihkan lingkungan misalnya dengan menangkap karbon dari bahan bakar fosil yang terbakar atau membuang limbang, misalnya arsenik dari sumber air. Selain itu, efektivitas obat dapat ditingkatkan dengan merancangnya sesuai kebutuhan pasien secara pribadi untuk memaksimalkan pengaruh obat dan mengurangi efek samping yang berbahaya.

 Rekan dalam proyek ini adalah Universitas Nottingham dan Universitas Edinburgh di Inggris; Arizona State University, Massachusetts Institute of Technology, Michigan State University, New York University, University of California Santa Barbara, University of California, San Francisco di Amerika Serikat; Centro Nacional de Biotecnologia di Spanyol; dan Weizmann Institute of Science di Israel.

sumber:faktailmiah.com

Iklan

Teori Asal-usul Kehidupan

Ada dua teori utama tentang asal-usul makhluk hidup di bumi, yaitu teori evolusi kimia dan teori evolusi biologi…

1. Teori Evolusi Kimia

Ahli biokimia berkebangsaan Rusia (1894) A.l. Oparin adalah orang pertama yang mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia telah terjadi jauh sebelum kehidupan ini ada. Dia mengemukakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi serta atmosfirnya. Atmosfir bumi mula-mula memiliki air, CO2, metan, dan amonia namun tidak memiliki oksigen. Dengan adanya panas dari berbagai sumber energi maka zat-zat tersebut mengalami serangkaian perubahan menjadi berbagai molekul organik sederhana. Senyawa – senyawa ini membentuk semacam campuran yang kaya akan materi-materi, dalam lautan yang masih panas; yang disebut primordial soup. Bahan campuran ini belum merupakan makhluk hidup tetapi bertingkah laku mirip seperti sistem biologi. PrimodiaL soup ini melakukan sintesis dan berakumulasi membentuk molekul. organik kecil atau monomer. misalnva asam amino dan nukleotida. Monomer – monomer lalu bergabung membentuk polimer, misalnya protein dan asam nukleat. Kemudian agregasi ini membentuk molekul dalam bentuk tetesan yang disebut protobion. Protobion ini memiliki ciri kimia yang berbeda dengan lingkungannya. Kondisi atmosfer masa kini tidak lagi memungkinkan untuk terbentuknya sintesis molekul organik secara spontan karena oksigen di atmosfer akan memecair ikatan kimia dan mengekstraksi elektron. Polimerisasi atau penggabungan monomer ini dapat dibuktikan oleh sydney Fox.Sydney Fox melakukan percobaan dengan memanaskan larutan kental monomer organik yang mengandung asam amino, asam amino pada suhu titik leburnya. Saat air menguap, terbentuklah lapisan monomer – monomer yang berpolimerisasi. Polimer ini oleh Sydney Fox disebut proteinoid. Dalam penelitian di laboratorium bila proteinoid dicampur dengan air dingin akan membentuk gabungan proteinoid yang menyusun tetesan kecil yang disebut mikrosfer. Mikrosfer diselubungi oleh membran selektif permeabel. Tahun lima puluhan hipotesis tentang evolusi kimia rnendapat dukungan dari Stanley Miller dan gurunya Harold Urey (1953). Teori Urey didasari atas pemikiran bahwa bahan orqanik merupakan bahan dasar organism yang pada mulanya dibentuk sebagai reaksi gas yang ada di alam denqan bantuan energi.

Menurut Teori Urey, konsep tersebut dapat di jabarkan atas 4 fase:

  • Fase 1. Tersedianya molekul metan, ammonia, hidrogen . dan uap air yag sangat banyak didalam atmosfer.
  • Fase 2. Energi yang timbul dari aliran listrik halilintar dan radiasi sinar – sinar kosmis merupakan energy pengikat dalam reaksi – reaksi molekul – molekul metan, ammonia, hydrogen dan uap air.
  • Fase 3. Terbentuknya zat hidup yang paling sederhana
  • Fase 4. Zat hidup yang terbentuk berkembang denqan waktu berjuta – juta tahun menjadi sejenis organism yang lebih kompleks.

Miller berhasil membuktikan teori Urey dalam laboratorium. dengan alat, seperti pada Gambar 8.2. Alat ini disimpan pada suatu kondisi yang diperkirakan sama dengan kondisi pada waktu sebelum ada kehidupan. Ke dalam alat tersebut dimasukkan bermacam-macarn gas seperti uap air yang dihasilkan dari air yang dipanaskan, hidrogen, metan, dan amonia. Selanjutnya pada alat tersebut diberikan aliran listrik 75.000 volt (sebagai pengganti kilatan halilintar yang selalu terjadi di alam pada waktu tersebut). Setelal seminggu ternyata Miller mendapatkan zat organik yang berupa asam amino. Asam amino merupakan komponen kehidupan. Selain asam amino diperoleh tiga asam hidroksi. HCN, dan urea. Pemikiran selanjutnya adalah bagaimana terbentuknva protein dari asam amino ini. Melvin Calvin dari Universitas California menunjukkan bahwa radiasi sinar dapat mengubah metana, amonia, hidrogen dan air menjadi molekul-rnolekul gula, dan asam amino. Dan juga pernbentukan purin dan pirimidin, yang merupakan zat dasar pembentukan DNA, RNA, ATP dan ADP. Kehidupan yang bersarna-sama dengan partikel debu alam disebarkan dari satu tempat ke tempat lain, di bawah pengaruh sinar matahari. Tetapi teori ini tidak memperhitungkan adanya temperatur yang begitu dingin dan juga sangat panas dan sinar – sinar yang mematikan yang terdapat di angkasa luar, seperti sinar kosmis, sinar ultra violet dan sinar infra merah.

Harold Urey

2. Teori Kosmozoa

Arrhenius ( 191 I ) menyatakan bahwa kehidupan pertama dimulai dari spora-spora kehidupan yang bersarna-sama dengan partikel debu alam disebarkan dari satu tempat ke tempat lain, di bawah pengaruh sinar matahari. Tetapi teori ini tidak memperhitungkan adanya temperatur yang begitu dingin dan juga sangat panas dan sinar – sinar yang mematikan yang terdapat di angkasa luar, seperti sinar kosmis, sinar ultra violet dan sinar infra merah.

3. Teori Generatio Spontanea atau Abiogenesis

Pada zaman Aristoteles lebih dari 2000 tahun yang lalu, muncul konsep, kehidupan berasal dari benda mati. Teori ini kita kenal denqan nama Generatio Spontanea atau teori Abiogenesis. Contoh orang yang percaya abiogenesis adalah Nedham, ilmuwan Inggris pada tahun (1700). Nedham, melakukan penelitian dengan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit lalu menutup dengan tutup botol dari gabus. Setelah beberapa hari ternyata tumbuh bakteri dalam kaldu tersebut. Oleh karena itu Nedham menyatakan bahwa bakteri berasal dari kaldu. Namun, teori Nedham ini lalu dipatahkan oleh L. Spallanzani.

a.) Percobaan Francesco Redi

Fancesco Redi (1668), seorang fisikawan Italia merupakan orang pertama yang melakukan penelitian untuk membantah teori generatio spontanea. Dia melakukan serangkaian penelitian menggunakan daging segar. Redi memperhatikan bahwa ulat akan menjadi lalat dan lalat selalu terdapat tidak jauh dari sisa-sisa daging. pada penelitiannya Redi menggunakan 2 kerat daging segar yang diletakkan dalam 2 wadah.
Wadah yang satu ditutupi kain yang tembus udara dan yang satu tidak ditutupi. Setelah beberapa hari, pada daging yang tidak tertutup mulailah keluar belatung-belatung, sementara itu pada daging yang tertutup tidak tumbuh belatung. Tujuan penelitian Redi adalah untuk menjelaskan bahwa setiap makhluk hidup perlu asal-usul dari mana dia berasal. Teori Abiogenesis juga ditentang pula oleh L. Spallazani dan L. pasteur dengan percobaan mereka masing-masing.

Francesco Redi

b.) Percobaan Spatlanzani

Pada tahun 7765, seorang biologiwan Italia yang bernama Lazzaro Spallaizani, melakukan percobaan yang berlawanan dengan teori Nedham. Spallanzani menyatakan bahwa Nedham tidak merebus tabung cukup lama sampai semua organism terbunuh dan Nedham juga tidak menutup leher tabung dengan rapat sekali sehingga masih ada organisme yang masuk dan tumbuh.
Perhatikan percobaan Spallanzani.

 

Lazzaro Spallanzani

 

c.) Percobaan Louis pasteur

Akhirnya seorang biologiwan bernama Louis Pasteur pada tahun 1864 melakukan percobaan menggunakan tabung berleher angsa. Pasteur sendiri meyakini bahwa sebuah sel pasti berasal dari sel lainnya.
Dalam percobaannya menggunakan tabung berleher angsa, pasteur merebus kaldu hingga mendidih kemudian mendiamkannya. Pada prinsipnya udara mampu masuk ke dalam tabung, namun partikel
debu akan menempel pada lengkungan leher tabung. Setelah sekian lama, ternyata tidak ada bakteri yang tumbuh. Namun setelah
Pasteur mematahkan tabung leher angsa tersebut air kaldu di dalam tabung itu kemudian ditumbuhi oleh mikroba. Hal ini membuktikan bahwa kehidupan.juga berasal dari kehidupan.

 

Louis Pasteur

Berdasarkan hasil-hasil percobaan ilmuwan di atas maka muncullah teori biogenesis atau mahkluk hidup berasal dari mahkluk hidup. Selain itu, ada pula istilah omne vivum ex ovo atau mahluk hidup berasal dari telur.

3. Teori Generatio Spontanea atau Abiogenesis

%d blogger menyukai ini: