Volume 13: Biologi, Geofisika, Olahraga, dan Sejarah Iptek

Daftar Isi:

1. BIOLOGI: Gara-Gara Parasit, Lahir Melalui Perawan
2. GEOFISIKA: Gempa Bumi Cili 2010 Mengubah Sumbu dan Mempersingkat Hari Bumi
3. OLAHRAGA: Lari dengan Kaki Telanjang Lebih Baik
4. SEJARAH IPTEK:  Thales dari Miletus (sekitar 624-546 s.M.)

BIOLOGI

Gara-Gara Parasit, Lahir Melalui Perawan

Spesis parasit yang menyebar cepat memaksa perubahan seks pada korbannya, dan menyebarkan kelahiran melalui perawan (tanpa hubungan seksual). Cara penyebaran ini mengubah hewan-hewan menjadi “monster-monster kasar” – salah satu kengerian yang timbul dari proses tadi.

Baru-baru ini, suatu penelitian yang baru sudah menguraikan cara bakteri mampu menimbulkan kerusakan, yaitu, dengan menutup sistem kekebalan tubuh.

Bintik-bintik putih menandakan telur seekor tawon yang dipenuhi bakteri Wolbachia.

Foto:  Merijn Salverda dan Richard Stouthamer via NSF

Parasit dari genus (sekelompok spesis yang berkaitan erat) bakteri Wolbachia menyebabkan suatu gen dalam tawon melumpuhkan “alarm-alarm” berdasarkan protein terhadap serbuan bakteri. Demikian kata para periset yang memetakan untuk pertama kali genom tiga spesis tawon Nasonia.

Tawon betina Nasonia. Foto: Peter Koomen dan Mathijs Zwier, Universitas Groningen, Belanda

Sebagai akibatnya, pertahanan anti-bakterial tawon itu tidak pernah disebarkan. Tiadanya pertahanan ini membiarkan Wolbachia memulai perusakannya.

Mekanisme ini bisa disebarkan juga pada serangga dan tungau lainnya, laba-laba, dan cacing nematoda (sejenis cacing yang sangat kecil) yang sudah dimasuki Wolbachia. Bagi semua makhluk ini, sistem reproduktif dari organisme yang terinfeksi (host) diperbaiki dengan hasil yang aneh yang mencakup suatu agenda anti-jantan yang jelas.

Kelamin jantan diubah sehingga ia menjadi betina yang subur atau dibunuh. Jantan yang menjadi betina yang subur itu masih perawan tapi melahirkan keturunannya – tanpa membutuhkan peranan ayah untuk kelahiran itu! Sang jantan mendapat perlakuan yang kasar karena spermanya terinfeksi dan dibuat tidak berguna dalam betina yang tidak terinfeksi.

Sang jantan memperoleh perlakuan yang kasar itu karena Wolbachia bisa hidup dalam telur tapi tidak dalam sperma. Hanya betina yang terinfeksi yang bisa meneruskan bakteri itu kepada keturunannya.

“Bagi dunia manusia, ini adalah fiksi ilmiah, tapi dalam dunia serangga, ini benar-benar suatu realitas,” kata Seth Borderstein, seorang profesor biologi pada Universitas Vanderbilt di Tennessee, AS. Borderstein seorang anggota suatu konsorsium internasional di balik penelitian baru itu, yang diterbitkan dalam edisi 15 Januari 2010 jurnal Science.

“Monster-monster kasar”

Borderstein menjuluki bakteri-bakteri Wolbachia sebagai “dalang-dalang seks.” Semua tindak-tanduknya yang mirip Frankenstein (pencipta sesuatu yang merusak) memberi dalang-dalang seks tadi suatu keuntungan di antara parasit-parasit. Mereka bisa bereproduksi tanpa membunuh organisme tumpangannya (host); jadi, bakteri itu memiliki suatu peluang yang lebih baik untuk menyebarkan generasi berikut sementara organisme tumpangan itu sendiri bereproduksi.

Sesungguhnya, bakteri-bakteri itu sudah demikian terlatih dengan pekerjaannya sehingga mereka “salah satu dari parasit-parasit paling berhasil dalam dunia hewan.” Wolbachia bersembunyi di dalam sekitar 70 persen antropoda, suatu kelompok yang mencakup laba-laba dan tungau, kata Borderstein.

“Setiap kali seorang melihat seekor lalat menghinggapi buah yang busuk atau seekor lalat hinggap di bahu . . ., lalat itu boleh jadi mempunyai parasit Wolbachia,” kata Borderstein.

Ini tidak berarti pekerjaan Wolbachia selalu betul atau ideal. Terkadang, bakteri itu tidak bisa menyelesaikan pekerjaannya, dan menimbulkan “monster-monster kasar” , setengah jantan setengah betina, kata Borderstein.

Dia dan koleganya tidak tahu persis bagaimana Wolbachia melakukan sabotase genetiknya. Tapi mereka memang tahu bahwa bakteri itu bertindak selangkah lebih jauh dan sebenarnya mengalihkan beberapa dari gennya ke dalam genom tawon.

Proses itu masih belum jelas. Tapi Borderstein percaya bahwa, dengan menjangkiti sistem reproduksi organisme tumpangannya, Wolbachia meningkatkan peluang bagi gen-gennya untuk diserap ke dalam gen-gen tawon.

Malaria Dikecoh

Kata Borderstein keberhasilan Wolbachia menyebar melalui organisme tumpangannya – terutama, keturunan organisme itu – akhirnya bisa mendorong para ahli genetika memikirkan cara memerangi penyakit-penyakit yang dibawa serangga-serangga. Ini mencakup penyakit malaria dan demam berdarah.

Misalnya, para ilmuwan sudah membayangkan bagaimana menambah gen-gen pada nyamuk yang mengakibatkan hama kebal terhadap bakteri yang menimbulkan malaria. Tapi para periset belum memikirkan suatu cara yang efektif untuk menyebarkan gen-gen yang memberantas malaria melalui suatu populasi nyamuk.

Kalau suatu gen anti-malaria ditambahkan pada genom Wolbachia, parasit-parasit ini diperkirakan akan membentuk suatu “mekanisme pendorong otomatik” yang menyebarkan gen penangkal malaria dari nyamuk ke nyamuk.

(Christine Dell’ Amore, “’Sex Puppeteers’ Force Sex Change, Virgin Birth in Bugs via Genes”, National Geographic News January 20, 2010)

GEOFISIKA

Gempa Bumi Cili 2010 Mengubah Sumbu dan Memperpendek Suatu Hari Bumi

Gempa bumi Cili (Amerika Selatan) yang terjadi Sabtu 27 Februari 2010 begitu hebat sehingga ia diperkirakan menggeser sumbu dan mempersingkat suatu hari Bumi, demikian diumumkan NASA Senin (1/3/2010).

Gempa bumi Cili berkekuatan 8,8 pada Skala Richter (SR). Ia dipandang gempa bumi terkuat kelima yang pernah dicatat. Gempa sekuat ini diperkirakan mempercepat rotasi Bumi dan mempersingkat suatu hari Bumi sebanyak 1,26 per juta dari satu detik. Perkiraan ini berdasarkan suatu kalkulasi komputer menurut suatu model baru oleh Richard Gross, seorang ahli geofisika pada Laboratorium Propulsi Jet NASA di Kalifornia (AS).

Sebagai suatu perbandingan, model komputer yang sama memperkirakan bahwa gempa bumi yang memporak-porandakan Aceh di Sumatra Utara Desember 2004 berkekuatan 9.0 SR dan mempersingkat suatu hari Bumi menjadi 6,8 per juta dari satu detik. Gross juga memperkirakan bahwa gempa bumi Cili menggeser sumbu Bumi sejauh sekitar delapan sentimeter.

Bagaimana Hari Bumi Dipersingkat?

Gempa bumi Cili tergolong pada gempa bumi hunjaman (thrust earthquake). Ia timbul ketika suatu bagian besar dari permukaan Bumi – dalam hal ini, lempengan tektonik Nasca – menghunjam suatu lempengan yang berdekatan. Proses ini, disebut subduksi, bisa menimbulkan gempa bumi dan letusan-letusan gunung berapi dan mempersingkat hari Bumi. Hari Bumi dipersingkat oleh gerak gempa bumi hunjaman ke arah dalam Bumi.

Jenis-jenis gempa bumi yang lain tidak memengaruhi rotasi Bumi. Ini mencakup gempa bumi yang disebabkan dua lempengan yang saling meluncur dan lewat secara horisontal.

Sejauh ini, para ilmuwan bisa mengukur panjangnya suatu hari Bumi dengan suatu kecermatan sekitar hanya 20 per juta dari satu detik. Jadi, hari yang dipersingkat oleh gempa bumi Cili bisa diperkirakan tapi tidak diukur.

Pergeseran sumbu dan penyingkatan hari Bumi itu bersifat sementara. Meskipun demikian, efek-efek itu nyata. Tapi berapa lama penyingkatan hari Bumi itu tidak bisa dipastikan.

Gempa bumi hunjaman bukanlah satu-satunya gejala geofisikal yang bisa mempersingkat, atau memperpanjang, hari-hari Bumi. Letusan-letusan gunung berapi atau gelombang-gelombang pasang yang dipengaruhi gravitasi Bulan pun bisa menimbulkan akibat-akibat yang sama.

Gempa Bumi Cili 2010 Lahir 1960

Pergeseran sumbu Bumi karena gempa bumi Cili diperkirakan berasal dari peningkatan tekanan dari suatu gempa bumi berkekuatan 9,5 SR yang melanda Cili tahun 1960. Demikian diumumkan para ilmuwan dalam suatu penelitian yang terpisah 1 Maret 2010.

Mengapa gempa bumi Cili membutuhkan 50 tahun untuk muncul sementara gempa bumi Sumatra 2005 membutuhkan hanya tiga bulan sesudah gempa bumi Sumatra 2004? Para ilmuwan belum menemukan jawabannya.

Gempa bumi Sumatra dengan kekuatan 9,0 SR yang terjadi 26 Desember 2004 disusul suatu gempa bumi berkekuatan 8,7 SR 28 Maret 2005. Berbeda dengan gempa bumi ini, gempa bumi Cili 2010 membutuhkan 50 tahun sejak retakan karena gempa bumi 1960 sementara retakan lempengan bagian selatan Sumatra membutuhkan hanya tiga bulan.

(Ker Than, “Chile Earthquake Altered Earth Axis, Shortened Day,” National Geographic News, March 2, 2010)

OLAHRAGA

Lari dengan Kaki Telanjang Lebih Baik

Kaki telanjang manusia lebih baik untuk lari dibanding kaki yang memakai sepatu khusus untuk lari. Demikian hasil suatu penelitian baru yang diterbitkan secara online oleh jurnal Nature 27 Januari 2010.

Pelari bersepatu dan berkaki telanjang

Sejauh ini, orang mengira berlari dengan kaki telanjang berbahaya dan menyakitkan. Anggapan ini dibantah hasil penelitian tadi. Menurut penelitian itu, berlari dengan kaki telanjang pada permukaan yang paling keras sekalipun sesungguhnya tidak menimbulkan sedikit pun rasa tidak nyaman dan rasa sakit. Berlari dengan kaki telanjang malah dipandang kurang menyakitkan dibanding berlari dengan bersepatu.

Penemuan ini berasal dari penelitian Daniel Lieberman dan koleganya dari Universitas Harvard, AS. Lieberman adalah seorang profesor biologi evolusioner pada universitas itu.

Penelitian mereka memakai penjejakan inframerah 3 dimensi (3 D) untuk merekam dan meneliti gaya lari dan ayunan (langkah kaki dan tangan) dari tiga kelompok pelari. Pertama, mereka yang selalu lari dengan kaki telanjang; kedua, mereka yang selalu lari dengan bersepatu; dan, ketiga, mereka yang berganti-gantian memakai atau tidak memakai sepatu ketika berlari.

Para peneliti menemukan bahwa pelari yang bersepatu dan mulai mengayunkan langkahnya mendaratkan telapak kakinya pertama kali dengan tumitnya sebanyak 75 dan 80 persen. Sementara itu, pelari berkaki telanjang biasanya mendaratkan telapak kaki ke arah tengah atau depan. Pelari berkaki telanjang menunjukkan gaya ayunan yang secara mengherankan berbeda dengan mereka yang bersepatu sambil berlari.

Tanpa sepatu, mendarat dengan tumit menimbulkan rasa sakit dan bisa menghasilkan suatu forsa tabrakan sebesar 1,5 sampai dengan 3 kali berat badan. Pelari berkaki telanjang lebih sering mendarat dengan ujung jari kakinya; ini menolong mereka mengurangi dampak tabrakan tadi dengan mengurangi massa efektif dari kaki yang berhenti secara tiba-tiba ketika pelari itu mendaratkan telapak kakinya.

(Katherine Harman, "”Running barefoot is better, researchers find,” November 2009 Scientific American Mind)

SEJARAH IPTEK

Mulai nomor volume ini, kami memuat kilasan sejarah ke-100 ilmuwan paling berpengaruh di dunia, satu demi satu atau beberapa di antaranya sekaligus untuk setiap volume terbitan, dari abad ke-7 sebelum Masehi sampai dengan awal  abad ke-21. Para tokoh iptek ini adalah lelaki dan wanita yang sudah mengubah cara kita memandang dunia, alam semesta, dan diri kita sendiri. Sejarah sains yang di dalamnya mereka menunjukkan peranannya yang berpengaruh adalah kisah hebat dari penemuan, percikan-percikan intuisi yang sudah mengubah cara kita melihat dunia, kerja keras, dan kalkulasi yang sulit di laboratorium. Kilasan sejarah para ilmuwan paling berpengaruh di dunia bersumber pada The 100 Most Influential Scientists (dengan kata pengantar oleh John Gribbin) terbitan Encyclopaedia Brittanica, Inc., London, 2008.

Thales dari Miletus (sekitar 624-546 s.M.)

Thales dari Miletus adalah seorang ilmuwan Yunani kuno. Dia adalah salah satu dari Tujuh Lelaki Bijaksana, atau Sophoi, yang legendaris dari dunia kuno. Dia diingat terutama untuk kosmologinya.

Tidak ditemukan tulisan-tulisannya. Sebagai salah satu dari Tujuh Lelaki Bijaksana legendaris dunia kuno, dia diingat untuk berbagai kata bijaknya. Dua contoh mencakup “Kenalilah dirimu sendiri” dan “Tidak ada yang berlebihan.”

Thales dihubungkan dengan penemuan lima dalil geometrik. Pertama, suatu lingkaran dibagi dua oleh diameternya. Kedua, dalam suatu segi tiga, sudut-sudut yang berlawanan pada dua sisi dengan ukuran panjang yang sama adalah sama. Ketiga, sudut-sudut berlawanan yang dibentuk oleh garis-garis lurus yang saling memotong adalah sama. Keempat, sudut yang digoreskan di dalam suatu setengahlingkaran adalah suatu sudut kanan. Kelima, suatu segi tiga ditetapkan kalau dasarnya dan kedua sudut di dasarnya diberikan.

Menurut Aristoteles (384-322 s.M.), seorang pemikir Yunani kuno, Thales pendiri filsafat Eropa. Thales adalah ilmuwan pertama yang menunjukkan bahwa air, atau kelembaban, adalah suatu lapisan bawah material tunggal bagi alam semesta. Air menunjukkan gerak karena mampu menjadi uap – karena apa yang berubah atau bergerak sendiri dekat dengan hidup sendiri. Bagi Thales, seluruh alam semesta adalah suatu organisme yang hidup, yang dihidupkan oleh pernapasan keluar dari air. Sumbangan Thales bagi ilmu pengetahuan terletak pada upayanya menjelaskan alam melalui penyederhanaan gejala dan pada pencariannya akan penyebab-penyebab di dalam alam sendiri. Thales penting dalam menjembatani dunia mitos dan nalar.