Slamet Samsoerizal
Sel Tunggal Menunjukkan Perilaku Belajar Seseorang
Info Terkini | 2024-11-20 06:16:07
Sel-sel individu tampaknya mampu belajar. Perilaku yang dulunya dianggap eksklusif untuk hewan dengan otak dan sistem saraf yang kompleks. Temuan yang yang dipimpin oleh para peneliti di Pusat Regulasi Genom (CRG) di Barcelona dan Harvard Medical School di Boston dan dipublikasikan lewat jurnal Current Biology ini dapat mewakili pergeseran penting dalam cara pandang kita terhadap unit-unit dasar kehidupan.
"Mengikuti instruksi genetik yang telah diprogram sebelumnya, sel meningkat menjadi entitas yang dilengkapi dengan bentuk pengambilan keputusan yang sangat mendasar berdasarkan pembelajaran dari lingkungannya," kata Jeremy Gunawardena, Profesor Biologi Sistem di Harvard Medical School, dan salah satu penulis studi tersebut.
Penelitian ini mengamati pembiasaan, proses organisme secara bertahap berhenti merespons stimulus yang diulang-ulang. Inilah sebabnya mengapa manusia berhenti memperhatikan detak jam atau tidak lagi terganggu oleh lampu yang berkedip-kedip. Bentuk pembelajaran terendah ini telah dipelajari secara ekstensif pada hewan dengan sistem saraf yang kompleks. Apakah perilaku yang mirip pembelajaran seperti pembiasaan ada pada skala seluler adalah pertanyaan yang masih penuh dengan kontroversi.
Mengutip dari laman neurosciencenews.com, eksperimen awal abad ke-20 dengan ciliata bersel tunggal Stentor roeselii pertama kali menjelaskan perilaku yang menyerupai pembelajaran, tetapi penelitian tersebut diabaikan dan diabaikan pada saat itu. Pada tahun 1970-an dan 1980-an, tanda-tanda pembiasaan ditemukan pada ciliata lain, dan eksperimen modern terus menambah bobot pada teori tersebut.
"Makhluk-makhluk ini sangat berbeda dengan hewan yang memiliki otak. Untuk belajar berarti mereka menggunakan jaringan molekuler internal yang entah bagaimana menjalankan fungsi yang mirip dengan yang dilakukan oleh jaringan neuron di otak. Tidak ada yang tahu bagaimana mereka dapat melakukan hal ini, jadi kami pikir ini adalah pertanyaan yang perlu dieksplorasi," kata Rosa Martinez, salah satu penulis studi dan peneliti di Pusat Regulasi Genom (CRG) di Barcelona.
Sel bergantung pada reaksi biokimia sebagai sarana untuk memproses informasi. Sebagai contoh, penambahan atau penghilangan penanda fosfat dari permukaan protein menyebabkan protein tersebut hidup atau mati.
Untuk melacak bagaimana sel memproses informasi, alih-alih bekerja dengan sel dalam cawan laboratorium, para peneliti menggunakan simulasi komputer berdasarkan persamaan matematis untuk memantau reaksi-reaksi ini dan menerjemahkan bahasa sel. Hal ini memungkinkan mereka untuk melihat bagaimana interaksi molekuler di dalam sel berubah ketika terpapar dengan rangsangan yang sama berulang kali.
Secara khusus, penelitian ini mengamati dua sirkuit molekuler yang umum - loop umpan balik negatif dan loop umpan maju yang tidak koheren. Dalam umpan balik negatif, output dari suatu proses menghambat produksinya sendiri, seperti termostat yang mematikan pemanas ketika ruangan mencapai suhu tertentu. Dalam loop umpan maju yang tidak koheren, sebuah sinyal secara simultan mengaktifkan proses dan penghambatnya, seperti lampu yang diaktifkan dengan gerakan dengan pengatur waktu.
Setelah mendeteksi gerakan, lampu secara otomatis mati setelah jangka waktu tertentu. Simulasi menunjukkan bahwa sel menggunakan kombinasi dari setidaknya dua sirkuit molekuler ini untuk menyempurnakan respons mereka terhadap rangsangan dan mereproduksi semua ciri khas pembiasaan yang terlihat pada bentuk kehidupan yang lebih kompleks. Salah satu temuan utama adalah adanya persyaratan untuk pemisahan skala waktu dalam perilaku sirkuit molekuler, di mana beberapa reaksi terjadi lebih cepat daripada yang lain.
"Kami pikir ini bisa menjadi jenis 'memori' di tingkat sel, yang memungkinkan sel untuk bereaksi dengan segera dan memengaruhi respons di masa depan," jelas Dr.Temuan ini juga dapat menjelaskan perdebatan yang telah berlangsung lama antara ahli saraf dan peneliti kognitif.
Selama bertahun-tahun, kedua kelompok ini memiliki pandangan yang berbeda tentang bagaimana kekuatan pembiasaan berhubungan dengan frekuensi atau intensitas stimulasi. Ilmuwan saraf berfokus pada perilaku yang dapat diamati, mencatat bahwa organisme menunjukkan pembiasaan yang lebih kuat dengan rangsangan yang lebih sering atau kurang intens. Akan tetapi, para ilmuwan kognitif bersikeras untuk menguji keberadaan perubahan internal dan pembentukan memori setelah pembiasaan terjadi.
Ketika mengikuti metodologi mereka, pembiasaan tampaknya lebih kuat untuk rangsangan yang lebih jarang atau lebih intens. Penelitian ini menunjukkan bahwa perilaku model-model tersebut sejalan dengan kedua pandangan tersebut. Selama pembiasaan, respons akan semakin berkurang dengan semakin seringnya rangsangan atau semakin kecilnya intensitas rangsangan, tetapi setelah pembiasaan, respons terhadap rangsangan yang sama juga akan semakin kuat pada kasus-kasus ini.
Penelitian ini memperdalam pemahaman kita tentang bagaimana pembelajaran dan memori beroperasi pada tingkat yang paling dasar dalam kehidupan. Jika sel tunggal dapat "mengingat", maka hal ini juga dapat membantu menjelaskan bagaimana sel kanker mengembangkan resistensi terhadap kemoterapi atau bagaimana bakteri menjadi kebal terhadap antibiotik - situasi di mana sel tampaknya "belajar" dari lingkungannya.
Namun, prediksi tersebut perlu dikonfirmasi dengan data biologis dunia nyata. Penelitian ini menggunakan pemodelan matematika untuk mengeksplorasi konsep pembelajaran dalam sel karena memungkinkan mereka menguji berbagai skenario yang berbeda dengan cepat untuk melihat skenario mana yang layak untuk diteliti lebih lanjut dalam eksperimen nyata.
Penelitian ini dapat menjadi dasar bagi para ilmuwan eksperimental untuk merancang eksperimen laboratorium dan menguji prediksi-prediksi ini. ***
Disclaimer
Retizen adalah Blog Republika Netizen untuk menyampaikan gagasan, informasi, dan pemikiran terkait berbagai hal. Semua pengisi Blog Retizen atau Retizener bertanggung jawab penuh atas isi, foto, gambar, video, dan grafik yang dibuat dan dipublished di Blog Retizen. Retizener dalam menulis konten harus memenuhi kaidah dan hukum yang berlaku (UU Pers, UU ITE, dan KUHP). Konten yang ditulis juga harus memenuhi prinsip Jurnalistik meliputi faktual, valid, verifikasi, cek dan ricek serta kredibel.
