Volume 10: Biologi, Biologi Eksperimental, Biologi Evolusioner, Rekayasa Genetik, Kedokteran, dan Psikologi

Daftar Isi

1. Penyebab Keliatan Otak
2. Lebah Bisa Mengenal Wajah Manusia
3. Teori Evolusi Darwin Makin Berkembang
4. Hutan di AS yang Diubah Secara Genetik
5. Penyebab Kurangnya Rentang Perhatian Anak
6. Kecemburuan Berkaitan dengan Perbedaan Jenis Kelamin

BIOLOGI

Penyebab Keliatan Otak

Mutasi ekstra (perubahan tambahan dalam bahan genetik) dalam neuron (sel saraf) bisa menolong dalam menjelaskan keliatan otak (brain plasticity).

 

Otak manusia

Para periset di Lembaga Salk untuk Penelitian Biologis di Amerika Serikat baru-baru ini menemukan bahwa urutan DNA dalam neuron manusia bisa bervariasi dalam urutan neuron dari bagian lain tubuh dan juga dari satu sel otak ke sel otak yang lain.

Apa penyebab variasi urutan DNA dalam neuron manusia? “Gen-gen yang melompat”. Ini adalah unsur-unsur DNA yang bisa menyalin dan menyelipkan dirinya kembali di tempat-tempat yang berbeda dalam genom manusia. Mutasi ini meningkatkan jumlah total DNA dalam setiap neuron. Ahli genetika Fred H. Gage dan timnya pada Salk meneliti sejenis unsur bergerak bernama LINE-1 yang ada dalam semua sel tubuh manusia. Para periset menemukan bahwa, meskipun LINE-1 ada dalam sel-sel tubuh, unsur-unsur ini tampak aktif dalam mengembangkan sel-sel otak.

Gage berspekulasi bahwa gen-gen yang melompat itu menghasilkan keanekaragaman neuronal (yang menunjukkan sifat-sifat sel otak) yang barangkali menolong otak beradaptasi. “Banyak dari hal-hal yang dihadapi selama hidup kita tidak diantisipasi,” jelasnya. Semakin tinggi keanekaragaman neuronal di otak, semakin besar peluang bahwa otak berisi beberapa sel yang mampu menghadapi tantangan-tantangan kognitif.

(Nicole Branan, “Jumping Neural DNA Key to Brain Plasticity?” Scientific American Online January 2010 dan sumber lain)

BIOLOGI EKSPERIMENTAL

Lebah Bisa Mengenal Wajah Manusia

Suatu laporan dalam Journal of Experimental Biology mengatakan bahwa lebah bisa dilatih untuk mengenal wajah manusia. Otak lebah bisa memberi informasi pada upaya-upaya melalui pemrograman komputer untuk mengenal wajah manusia.

Seekor lebah

Makanan sehari-hari lebah adalah madu bunga. Tapi lebah bisa membedakan bunga dengan wajah manusia. Pada tahun 2005, Arian Dyer dari Universitas Monash di Australia menunjukkan bahwa lebah bisa mengenal orang yang mereka asosiasikan dengan hidangan ringan yang mengandung gula. Tapi apakah lebah mengenal manusia, atau mereka melihatnya sebagai setangkai bunga yang aneh?

Martin Giurfa dari Universitas de Toulouse di Perancis menghubungi Dyer untuk mencari jawaban atas pertanyaan tadi. Mula-mula, Giurfa dan Dyer menggambar citra-citra sederhana dari ciri-ciri wajah manusia: titik menandakan mata, garis miring menandakan hidung dan mulut. Lebah-lebah dilatih untuk membuat pembedaan antara suatu citra dengan ciri-ciri yang lebih sempit dan citra lain dengan ciri-ciri yang lebih lebar.

Lalu, kedua ilmuwan itu mencari tahu apakah serangga-serangga itu bisa membedakan ciri-ciri mirip manusia dengan ciri-ciri bukan manusia. Lebah-lebah itu diberi manisan sebagai ganjaran ketika mereka memilih wajah-wajah yang berbeda dengan gambar-gambar yang memiliki hanya titik-titik dan garis-garis lurus yang diacak.

 Seekor lebah yang mengenal wajah seorang wanita.

Akhirnya, lebah-lebah itu dihadapkan pada tugasnya yang terakhir: memilih wajah-wajah sesungguhnya dari ciri-ciri yang sudah diacak. Lebah-lebah itu memang bisa membedakan wajah manusia dengan wajah bukan manusia. Para ilmuwan berharap otak lebah bisa menjadi suatu model bagi pengenalan wajah manusia secara otomatis melalui program komputer khusus. Pengenalan melalui teknik ini diharapkan bisa menolong polisi mengidentifikasi wajah-wajah penjahat.

(Cynthia Graber, “Bees Can Recognize Human Faces,” Scientific American Online February 1, 2010 dan sumber lain)

BIOLOGI EVOLUSIONER

Teori Evolusi Darwin Makin Berkembang

Charles Darwin mengakui cara bentuk-bentuk hidup beradaptasi dan bertahan hidup. Akan tetapi, masa kini, para ilmuwan tengah menyingkapkan banyak dari rahasia-rahasia paling dalam dari evolusi.

Buku karya Carl Zimmer

Dalam rangka memperingati ulang tahun ke-200 Charles Darwin (dibayangkan sebagai masih hidup) pada tanggal 12 Februari 2009, dan ulang tahun ke-150 pada 24 November 2009 dari karya besarnya, On the Origin of Species, Carl Zimmer (lahir di AS 1966) menulis suatu artikel dalam mingguan Time. Artikel ini dirangkum dari bukunya yang kemudian terbit Oktober 2009: The Tangled Bank: An Introduction to Evolution. Artikel Zimmer kini diringkaskan untuk Anda.

Carl Zimmer

Para ahli biologi masa kini tengah menjelajahi evolusi pada tahap yang berkembang jauh lebih tinggi dari yang bisa dilakukan Darwin. Mereka menemukan bahwa evolusi terkadang berlangsung menurut cara yang tidak pernah dibayangkan Darwin. Masa kini, masalah-masalah biologis yang ditangani jauh lebih rumit dari masa sebelumnya dan masa Darwin.

Dulu, Darwin mengembangkan teorinya dengan mengumpulkan informasi sebanyak-banyaknya tentang hidup. Dia mengumpulkan informasi itu melalui pelayaran, dengan meneliti informasi itu melalui mikroskop di Inggris, dan dengan menjalin korespondensi global. Masa kini, para ahli biologi bisa memanfaatkan data yang sangat besar. Pada zaman Darwin, catatan fosil sedikit; sekarang, catatan itu sudah mendorong bukti tentang adanya hidup di Bumi ke belakang sejauh sekurang-kurangnya 3,4 miliar tahun. Lalu, Darwin mengakui bahwa variasi dan warisan keturunan adalah mesin kembar yang memungkinkan adanya evolusi, tapi dia tidak tahu apa yang memungkinkan mesin kembar itu ada. Hampir seratus tahun sesudah penerbitan On the Origin of Species barulah para ahli biologi menemukan jawabannya: mesin kembar itu adalah DNA.

DNA mirip suatu buku masakan genetik. Buku itu memakai empat “huruf” molekuler untuk mengeja apa saja dari hormon ke katup jantung. Para ahli biologi masa kini tengah membaca 3,5 miliar huruf dalam genom manusia dan DNA dari ribuan spesis. Mereka juga sudah menumpuk databeis yang luar biasa besarnya tentang informasi genetik yang bisa diobrak-abrik untuk memelajari bagaimana hidup berkembang.

Darwin mengatakan evolusi adalah cara yang terbaik untuk menjelaskan pola-pola alami. Berkali-kali, para ahli biologi masa kini menemukan bahwa kata-kata Darwin benar. 

Darwin juga mengajukan pandangan bahwa seleksi alami bisa secara berangsur-angsur mentransformasi suatu spesis. Para ilmuwan masa kini sudah mengamati ribuan kasus seleksi alami yang benar-benar terjadi. Mereka sudah mencatat bahwa paruh sejenis kutilang di Kepulauan Galapagos (di Samudera Pasifik sebelah barat Ekuador) makin tebal ketika musim kering memaksa burung-burung itu untuk memecahkan biji-biji sebagai makanan demi bertahan hidup. Mereka juga mengamati bahwa kuman-kuman mengembangkan penolakan terhadap obat-obatan yang sebelumnya dipercaya memiliki khasiat yang tidak bisa dikalahkan. 

Para ahli biologi masa kini menemukan juga bahwa populasi manusia dan hewan tidak hanya beradaptasi pada lingkungan hidupnya. Mereka juga bisa secara berangsur-angsur berkembang menjadi spesis yang baru. Darwin membuat sedikit dobrakan ke dalam adaptasi dan perubahan biologis ini.

Kleim utama lain dari Darwin mengatakan bahwa spesis yang berbeda-beda berbagi suatu leluhur yang sama. Para ahli biologi masa kini sudah menemukan juga banyak bukti yang mendukung kleim ini. Misalnya, selama 15 tahun terakhir, para ahli paleontologi sudah menemukan beberapa fosil ikan paus yang berkaki, dan mengaitkan ikan paus modern pada leluhurnya di bumi. Selain meneliti fosil, para ahli biologi masa kini bisa menemukan silsilah spesis dengan memelajari DNA mereka. Lalu, DNA manusia berisi petunjuk bahwa kita terikat pada bentuk-bentuk hidup lainnya; misalnya, kita menjadi kerabat yang lebih dekat pada cendawan dibanding menjadi kerabat bunga matahari.

Kekerabatan itu berlangsung selama sekitar 1,5 miliar tahun lalu bercabang dari cendawan sebagai sepupu kita. Bagaimanakah genom leluhur kita berubah supaya ia bisa menghasilkan primata berkaki dua? Suatu jawaban mengatakan mutasi selama kurun waktu tertentu mengubah gen-gen yang menyandikan protein, dan beberapa di antara perubahan itu disukai oleh seleksi alami. Genom – jumlah total DNA manusia – tersebar hanya melalui keadaan kebetulan atau peluang-peluang. Sebanyak 98,8% genom kita tidak dibentuk oleh gen-gen yang menyandikan protein. Sebagian dari persentase tadi terdiri dari “gen-gen semu” – gen-gen yang di masa lampau menyandikan protein tapi yang kemudian tidak bisa melakukannya karena mutasi yang melumpuhkannya. 

Para ahli biologi masa kini belum memahami seluruh genom. Sejauh ini, mereka tahu lebih baik tentang bagian-bagian tertentu genom. Berdasarkan pengetahuannya, mereka tengah memperoleh suatu pemahaman yang tepat tentang ciri-ciri paling penting dari evolusi: bagaimana organ-organ yang rumit berkembang. Darwin belum memahami proses ini secara mendalam. Dia belum memahami sepenuhnya bagaimana mata bisa berkembang menjadi demikian rumit. Dia menulis bahwa  proses berkembangnya mata seperti itu “sangat aneh”. Tapi dia berargumentasi bahwa organ-organ rumit yang baru bisa berkembang melalui suatu rangkaian bentuk-bentuk perantara.

Fosil-fosil sudah mendokumentasi beberapa langkah itu dalam susunan seperti batang tubuh dan telinga. Kemudian, penelitian tentang DNA sudah menunjukkan bagaimana gen-gen yang membangun organ-organ yang tua sudah “dipinjam” untuk menolong membentuk organ-organ yang baru.

Bagaimana tentang gagasan Darwin yang memakai metafora evolusinya yang paling terkenal: pohon kalpataruh (tree of life)?  Menurut Darwin, spesis berbagi suatu leluhur yang sama, mirip cabang-cabang sebatang pohon. Masa kini, penelitian genetik memberi pengukuhan bahwa spesis-spesis yang berbeda berkembang dari leluhur yang sama. Tapi DNA juga sudah melompat dari satu spesis ke spesis lain dan mengubah bagian-bagian pohon kalpataruh menjadi suatu jaringan hidup.

Masih ada lagi suatu gagasan utama Darwin: leluhur mirip kera dari manusia. Darwin mengatakan manusia berkembang dari primata mirip kera di Afrika. Gagasannya dikukuhkan para ahli biologi masa kini melalui bukti-bukti yang berasal dari DNA. Bukti-bukti ini menunjukkan bahwa simpanse dan bonobo (sejenis simpanse yang langka di Afrika Barat) yang masih hidup adalah kerabat paling dekat dari manusia. Fosil-fosil mendokumentasikan bahwa perjalanan evolusi manusia yang dimulai di Afrika selama 7 juta tahun terakhir berasal dari leluhur mirip kera.

Teori evolusi Darwin yang sudah mendapat banyak dukungan ilmiah dari para ahli biologi masa kini tampaknya akan makin berkembang. Pertengahan 1990-an, para ahli biologi berhasil menggabungkan perkembangan biologis terbaru pada dasawarsa itu menjadi suatu visi evolusi yang baru yang dikenal sebagai Sintesis Modern. Masa kini, sejumlah ahli biologi berargumentasi bahwa ada suatu pemahaman evolusi yang baru yang dinamakan Sintesis Evolusioner yang Diperluas. 

(Carl Zimmer, “Evolving Darwin”, Time February 23, 2009 halaman 28-30 dan sumber lain)

REKAYASA GENETIK

Hutan di AS yang Diubah Secara Genetik

Rekayasa genetik dipakai untuk mengubah hutan di Amerika Serikat. Beberapa perusahaan atau peneliti sudah berani menerapkan rekayasa genetik pada tumbuhan, khususnya pohon, suatu andalan penting ekonomi AS.

Penerapan mereka sudah menarik perhatian beberapa perusahaan raksasa di AS. Dua raksasa industri di negara itu, International Paper Co. dan MeadWestVaco Corp., tengah berencana mentransformasi hutan perkebunan besar AS bagian tenggara. Kedua-duanya akan menggantikan pohon-pohon pinus asli dengan pohon-pohon eukaliptus, sejenis pohon tinggi yang daunnya berbau harum, menghasilkan kayu, damar, dan minyak untuk pengobatan, berasal dari Australia, dan mendominasi industri kayu tropis.

Pohon eukaliptus yang sudah dewasa

Kedua perusahaan tadi bergabung membentuk suatu usaha bioteknologi gabungan, ArborGen LLC, dan memasuki bisnis pohon-pohon yang dimodifikasi secara genetik. 

Bagaimanakah bisnisnya dilakukan? Perusahaan gabungan ini tengah berharap sekali untuk mengatasi beberapa hambatan terhadap bisnisnya. Pertama, mereka berusaha mengatasi kontroversi seputar  perkawinan atau persilangan gen. Persilangan ini membatasi kemampuan pohon yang dimodifikasi untuk berbiak. Tujuan mereka mengatasi hambatan ini adalah untuk menghilangkan kecemasan bahwa pohon eukaliptus yang dibiorekayasa bisa berubah menjadi penyerbu dan menguasai hutan-hutan asli di AS. 

Pohon eukaliptus tergolong pada tumbuhan yang tetap hijau (evergreen)  selama empat musim (semi, panas, gugur, dan dingin) selama lebih dari satu tahun. Modifikasi genetik pohon-pohon eukaliptus sebagai tumbuhan yang tetap hijau sudah lama menimbulkan minat pengusaha dan pemerintah AS, termasuk Departemen Energi AS. Departemen ini sudah bekerja sama dengan ArborGen. Selain pohon eukaliptus, banyak tanaman rumput yang juga tetap hijau ditargetkan sebagai etanol selulosik. (Etanol adalah cairan dalam minuman alkoholik sementara selulosik mengacu pada sifat komponen dinding sel tumbuhan.) Tanaman rumput itu bisa dipanen ketika dibutuhkan dan, dengan mempertimbangkan daya tahannya, bertumbuh di tanah pinggiran.

Ada hambatan-hambatan lain yang harus diatasi ArborGen. Di antaranya, efektivitas sistem pemupukan.

Kalau ArbonGen berhasil mengatasi hambatan-hambatan tadi, perusahaan gabungan ini boleh jadi akan menimbulkan revolusi dalam industri kayu di kawasan bagian Selatan AS. Menurut para pengamat, ia  akan menjadi perusahaan pertama yang begerak dalam usaha biorekayasa pohon-pohon secara besar-besaran.

Berdasarkan skenario yang paling prospektif, penanam yang memakai biji-biji yang diduga mahal dari ArborGen bisa membayangkan keuntungan yang sangat besar dalam produktivitas. Selain itu, para penanam akan memperoleh persediaan pohon-pohon yang lebih disukai bagi suatu generasi baru penyulingan bioenergi.  Industri kayu hasil rekayasa genetik oleh ArborGen akan mengakibatkan AS bagian Selatan berkembang pesat.

(Paul Vosen, “Genetically Modified Forest Planned for U.S. Southeast”, Scientific American Online, January 29, 2010 dan sumber lain)

KEDOKTERAN

Penyebab Kurangnya Rentang Perhatian Anak

Anak-anak yang terekspos pada phtalait (phthalates) dalam rahim ibunya berpeluang mengalami masalah kurangnya rentang perhatian (attention deficiency disorder) mereka.

 Seorang anak yang mengalami kurangnya rentang perhatian

Phtalait adalah istilah teknis untuk zat-zat kimiawi yang berciri esterogenik, ciri yang berhubungan dengan hormon kelamin yang terutama dihasilkan oleh indung telur. Zat kimiawi ini dipakai sebagai suatu peluruh plastik dan dalam banyak produk perawatan kecantikan. Anak-anak yang terekspos dalam rahim ibunya kepada zat-zat kimia dalam bahan-bahan kosmetik dan wewangian berpeluang mengalami masalah perilaku yang lazim ditemukan dalam anak-anak yang mengalami kekacauan mental berupa kurangnya rentang perhatian mereka. Ini suatu hasil penelitian tentang anak-anak berusia sekolah di Kota New York dan diterbitkan 28 Januari 2010. 

Para ilmuwan di Fakultas Kedokteran Mount Sinai, AS, melaporkan bahwa ibu-ibu dengan kadar phtalait yang tinggi selama kehamilannya memiliki peluang lebih besar melahirkan anak-anak yang prestasinya rendah dalam bidang rentang perhatian. Selain itu, anak-anak ini menunjukkan agresi dan perilaku yang tidak lazim.

Penelitian tadi menemukan bahwa peluang anak-anak untuk menunjukkan masalah kurangnya rentang perhatian 2,5 kali lebih besar dan “secara klinis signifikan” kalau ibu-ibu mereka tergolong yang paling banyak terekspos pada phtalait. Jenis perilaku yang meningkat ditemukan pada anak-anak yang mengalami dua jenis  kekacauan mental  yang lain. Yang pertama diistilahkan Attention Deficit Hyperactivity Disorder (Kekacauan Hiperaktivitas Karena Kurangnya Rentang Perhatian) dan yang kedua dinamakan kekacauan perilaku disruptif (yang mengganggu). 

Semakin banyak phtalait, semakin banyak masalah perilaku anak-anak. Kaitan ini hanya ditemukan untuk jenis-jenis phtalait yang dipakai dalam parfum, syampu, cat kuku, semprotan rambut, dan produk-produk perawatan tubuh yang lain. Tidak ada akibat-akibat perilaku yang ditemukan untuk phtalait yang dipakai dalam mainan vinil (dibuat dari senyawa kimiawi yang dipakai dalam plastik) dan plastik-plastik lunak lainnya.

(Maria Cone and Environmental Health News, “Chemical Exposure Linked to Attention Deficit Disorder in Children”, Scientific American Online, January 29, 2010)

PSIKOLOGI

Kecemburuan Berkaitan dengan Perbedaan Jenis Kelamin

Suatu riset baru-baru ini berupaya memberikan suatu pengamatan yang lebih bernuansa tentang pandangan yang bertahan lama bahwa lelaki lebih cemburu terhadap kedurhakaan seksual (sexual infidelity) dibanding kedurhakaan emosional (emotional infidelity).

Kecemburuan seksual

Laporan penelitian dari manca negara sudah menyatakan bahwa lelaki lebih cemburu karena kedurhakaan seksual dibanding kedurhakaan emosional. Sebaliknya, wanita lebih cemburu terhadap kecurangan emosional dibanding kecurangan seksual. 

Para pakar sering cenderung pada pandangan bahwa  perbedaan kecemburuan antara lelaki dan wanita disebabkan perbedaan evolusioner dari  jender atau jenis kelamin. Berdasarkan sejarah evolusinya, lelaki tidak pernah bisa memastikan bahwa mereka adalah ayah bagi bayi sementara wanita paling kuatir tentang jaminan adanya ayah yang benar-benar setia untuk merawat atau membesarkan anak-anak.

Benarkah hasil penelitian dan pandangan tadi? Baru-baru ini, para peneliti yang menerbitkan hasil-hasil penelitiannya dalam majalah Psychological Science mempertanyakan kekuatan teori evolusioner tadi. Menurut mereka, ada lelaki yang mengatakan ketaksetiaan emosional jauh lebih buruk dari ketaksetiaan seksual. Penelitian mereka melaporkan bahwa pola kepribadian yang dibentuk oleh sejarah seseorang bisa berdampak pada kecemburuannya. 

Sebanyak 400 peserta mengikuti suatu survei untuk mengukur tipe kecemburuan mereka. Survei itu bertujuan untuk mengetahui mana yang lebih bermasalah bagi mereka: kesetiaan seksual atau emosional. Lalu, mereka menyelesaikan suatu tes yang secara khusus mengukur gaya terikatan mereka dalam hubungan antar-pribadi; gaya itu mencakup rasa aman, rasa cemas, kemampuan menarik dan mengikat perhatian, dan sikap menolak.

Para peneliti menemukan bahwa 65 persen dari peserta itu  otonom dan cenderung menolak komitmen. Mereka mengalami  stres yang lebih besar karena ketaksetiaan seksual dibanding ketaksetiaan emosional. Selain itu, 77 persen dari peserta lebih terikat secara aman dan berkomitmen dalam hubungannya dengan lawan jenisnya. Meskipun demikian, para peneliti menemukan bahwa persentase peserta ini mengalami pengkhianatan emosional yang lebih buruk daripada pengkhianatan seksual.

Bahkan setiap jender yang diteliti memberikan hasil-hasil yang mengherankan. Wanita yang bersikap menolak berpeluang empat kali lebih besar untuk melaporkan kecemburuan seksual dibanding wanita yang berkomitmen secara aman. Kemudian, lelaki yang bersikap menolak berpeluang lima puluh kali lebih besar untuk melaporkan kecemburuan seksual dibanding lelaki yang berkomitmen secara aman.

Jadi, para penulis memperingatkan bahwa teori dan pandangan evolusioner lama tentang kecemburuan seksual antara lelaki dan wanita kurang memadai. Menurut hasil penelitian mereka baru-baru ini, perbedaan seks dalam kecemburuan jauh lebih bernuansa daripada yang barangkali disiratkan oleh suatu penjelasan evolusioner.

(Christie Nicholson, “Sex Differences in Jealousy”, Scientific American Online, January 28, 2010)