Diposting Kamis, 21 Oktober 2010 jam 5:28 am oleh Gun HS

Revolusi Energi Kunci bagi Kehidupan Kompleks

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Kamis, 21 Oktober 2010 -


Evolusi kehidupan yang kompleks benar-benar tergantung pada mitokondria, pembangkit listrik kecil yang ditemukan di semua sel yang kompleks, demikian menurut sebuah studi terbaru yang dihasilkan oleh Dr Nick Lane, dari UCL (University College London), dan Dr William Martin, dari Universitas Dusseldorf.

“Prinsip-prinsip yang mendasarinya adalah bersifat universal. Energi sangat penting, bahkan dalam bidang penemuan evolusi,” kata Dr Lane, dari Departemen Genetika, Evolusi dan Lingkungan UCL. “Bahkan mahkluk asing pun akan membutuhkan mitokondria.”

Selama 70 tahun, para ilmuwan telah beralasan bahwa evolusi nukleus merupakan kunci kehidupan yang kompleks. Saai ini, dalam sebuah karya yang diterbitkan di Nature, Lane beserta Martin mengungkapkan bahwa mitokondria sebenarnya bersifat fundamental bagi pengembangan inovasi kompleks seperti nukleus karena fungsinya sebagai pembangkit listrik dalam sel.

“Ini menjungkirbalikkan pandangan tradisional bahwa melompat ke sel ‘eukariotik’ yang kompleks hanya memerlukan jenis mutasi. Ini benar-benar memerlukan semacam revolusi industri dalam hal produksi energi,” jelas Dr Lane.

Pada tingkatan sel-sel kita, manusia memiliki jauh lebih banyak kesamaan dengan jamur, magnolia dan marigold daripada  dengan bakteri. Alasannya, sel-sel yang kompleks seperti pada tumbuhan, hewan dan jamur tersebut memiliki spesialisasi kompartemen yang meliputi pusat informasi, nukleus, dan pembangkit listrik – yaitu, mitokondria. Sel-sel yang mengalami kompartementalisasi disebut ‘eukariotik’, dan mereka semua berbagi nenek moyang yang sama, yang hanya muncul sekali dalam empat miliar tahun evolusi.

Para ilmuwan kini tahu bahwa nenek moyang yang sama, eukariot pertama, adalah jauh lebih canggih daripada bakteri yang diketahui. Ia memiliki ribuan gen dan protein lebih banyak dari bakteri apapun, meskipun berbagi fitur-fitur lainnya, seperti kode genetik. Tapi apa yang memungkinkan eukariota mampu mengumpulkan semua gen tambahan dan protein? Dan mengapa bakteri sepertinya enggan repot-repot akan hal itu?

Dengan berfokus pada energi yang tersedia pada tiap gen, Lane dan Martin menunjukkan bahwa rata-rata sel eukariotik dapat mendukung gen 200.000 kali lebih banyak dari bakteri.

“Ini memberi eukariota bahan baku genetik yang memungkinkan mereka mengumpulkan gen baru, keluarga gen besar dan sistem peraturan pada skala yang sama sekali tidak terjangkau oleh bakteri,” kata Dr Lane. “Inilah dasar kompleksitas, meskipun tidak selalu digunakan.”

“Bakteri berada di dasar jurang yang mendalam dalam hal lanskap energi, dan mereka tidak pernah menemukan jalan keluarnya,” jelas Dr Martin. “Mitokondria memberikan eukariota empat atau lima perintah untuk memperbesar lebih banyak energi bagi tiap gen, memungkinkan mereka menerobos lurus melalui dinding jurang.”

Para penulis berlanjut untuk mengatasi pertanyaan kedua: mengapa bakteri tidak bisa melakukan kompartementalisasi diri untuk memperoleh semua keuntungan dengan memiliki mitokondria? Mereka sering memulainya tetapi tidak pernah mampu mencapai lebih jauh lagi.

Jawabannya terletak pada genom mitokondria kecil. Gen ini diperlukan untuk respirasi sel, dan tanpa mereka, sel-sel eukariotik akan mati. Jika sel menjadi lebih besar dan lebih energik, mereka membutuhkan lebih banyak salinan gen-gen mitokondria ini untuk tetap hidup.

Bakteri menghadapi masalah yang sama persis. Mereka dapat mengatasinya dengan membuat ribuan salinan dari seluruh genom mereka – sebanyak 600.000 salinan dalam kasus sel bakteri raksasa seperti Epulopiscium, sebuah kasus ekstrim yang hidup hanya pada keberanian ikan jalu yang tidak biasa. Tapi semua DNA ini memiliki biaya energik besar yang melumpuhkan, bahkan terhadap bakteri raksasa – menghentikan mereka dari perubahan menjadi eukariota yang lebih kompleks. “Satu-satunya jalan keluar,” kata Dr Lane, “adalah jika salah satu sel masuk ke dalam satu sel lainnya – sebuah Endosimbiosis.

Sel bersaing di antara mereka sendiri. Ketika hidup di dalam sel lain, mereka cenderung mengambil jalan pintas, dengan sedapat mungkin mengandalkan pada sel inang mereka sendiri. Seiring masa evolusi, mereka kehilangan gen yang tidak perlu dan menjadi efisien, akhirnya meninggalkan gen-gen dengan fraksi kecil, mereka memulai dengan: hanya yang benar-benar mereka butuhkan.

Kunci kompleksitasnya, gen-gen yang tersisa ini hampir tidak memiliki berat. Menghitung energi dibutuhkan untuk mendukung genom bakteri normal dalam ribuan salinan, biayanya cukup mahal. Namun melakukan hal ini pada genom mitokondria kecil, biayanya mudah terjangkau, seperti yang ditunjukkan pada makalah Nature. Perbedaannya adalah jumlah DNA yang dapat mendukung di dalam nukleus, bukan sebagai pengulangan salinan gen tua yang sama, melainkan sebagai bahan baku untuk evolusi baru.

“Jika evolusi bekerja seperti seorang tukang reparasi, maka evolusi dengan mitokondria bekerja seperti satuan insinyur,” kata Dr Martin.

Masalahnya, sementara sel di dalam sel adalah umum pada eukariota, di mana sel sering menelan yang lainnya, maka mereka menjadi langka di dalam bakteri yang lebih kaku. Dan itu mungkin menjelaskan mengapa kehidupan yang kompleks – eukariota – hanya berkembang sekali dalam segala sejarah di bumi, demikian kesimpulan Lane dan Martin.

Sumber Artikel: eurekalert.org

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.