Artikel Biologi

Penemuan Gen Baru yang Memungkinkan Ikan Bisa ‘Menghilang’

 

Sabtu, 30 Oktober 2010 - Pekerjaan saat ini menunjukkan bahwa protein agouti juga terlibat dalam mekanisme kamuflase yang digunakan oleh ribuan spesies ikan.

---

Para peneliti yang dipimpin oleh Roger Cone, Ph.D. Vanderbilt, telah menemukan anggota baru dari keluarga gen yang memiliki pengaruh kuat pada pigmentasi dan pengaturan berat badan.

Gen ini merupakan anggota ketiga dari keluarga agouti. Dua gen agouti telah diidentifikasi sebelumnya terdapat pada manusia. Satu membantu menentukan warna kulit dan rambut, dan yang lain mungkin memainkan peran penting dalam obesitas dan diabetes.

Gen baru, yang disebut agrp2, telah ditemukan secara eksklusif di dalam tulang ikan, termasuk ikan zebra, trout dan salmon. Protein itu memungkinkan ikan mengubah warna secara dramatis untuk menyesuaikan lingkungan mereka, demikian laporan para peneliti minggu ini dalam edisi awal Prosiding National Academy of Sciences (PNAS).

“Ketika mahasiswa pascasarjana saya, Youngsup Song, menemukan sebuah protein agouti ketiga di kelenjar pineal ikan, organ yang mengatur ritme sehari-hari sebagai respon terhadap cahaya, pada awalnya kami pikir kami telah menemukan jalur yang mengatur rasa lapar harian,” kata Cone, ketua Departemen Fisiologi & Biofisika Molekuler dan direktur dari Institut Vanderbilt untuk Obesitas dan Metabolisme.

“Itu merupakan mekanisme yang membuat Anda lapar pada siang hari, tetapi tidak pada malam hari,” lanjutnya. “Namun, Chao Zhang, seorang mahasiswa pascasarjana yang menindaklanjuti penelitian, akhirnya menemukan bahwa protein agouti ini … terlibat dalam perubahan pigmen secara cepat yang memungkinkan ikan beradaptasi terhadap lingkungannya.”

Fenomena ini, yang disebut adaptasi latar belakang, juga telah diamati berada pada mamalia. Mantel dari kelinci Arktik, misalnya, berubah dari cokelat pada musim panas untuk menyamarkan diri dengan putih salju musim dingin.

Berbeda dengan mamalia yang harus menumbuhkan mantel baru untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan, ikan, amfibi dan reptil dapat mengubah warna kulitnya dalam hitungan menit.

Gen agouti pertama, yang menghasilkan pola bergaris “agouti” pada berbagai mamalia, ditemukan pada tahun 1993. Pada tahun yang sama, Cone beserta rekan-rekannya di Universitas Oregon Health Sciences di Portland melaporkan penemuan gen yang mengkodekan reseptor melanocortin-1, pemain kunci dalam kisah pigmentasi.

Mereka menunjukkan bahwa protein agouti mencegah reseptor melanocortin-1 pada melanosit (sel pigmen) di kulit dari pergantian pada produksi pigmen hitam-coklat, dan malah menggeser pigmen ke warna kuning-merah.

Gen agouti kedua mengkodekan protein kerabat agouti (AgRP), yang menghambat reseptor melanocortin di otak. Ini mencegah reseptor melanocortin-4 dari asupan makanan menghambat, dan dengan demikian merangsang rasa lapar.

Dalam makalah saat ini, kelompok Cone melaporkan bahwa protein yang baru ditemukan, AgRP2, mengatur ekspresi gen prohormon pmch dan pmchl, prekursor untuk hormon berkonsentrasi melanin, yang memiliki efek pencerahan pigmen.

“Secara bersamaan, protein agouti serbaguna dan reseptor melanocortin bertanggung jawab mengatur berat badan, pola berkelompok pada mantel mamalia, dan bahkan rambut merah pada kebanyakan orang,” kata Cone. Pekerjaan saat ini menunjukkan bahwa protein agouti juga terlibat dalam mekanisme kamuflase yang digunakan oleh ribuan spesies ikan.

Cone, yang datang ke Vanderbilt pada tahun 2008, telah menghabiskan sebagian besar karirnya mempelajari bagaimana reseptor melanocortin di otak mengatur berat badan. Dia beserta rekan-rekannya telah mempublikasikan lebih dari tiga lusin makalah yang mengelusidasi unsur-unsur dari sistem sinyal yang kompleks.

Zhang merupakan penulis pertama dari makalah PNAS, upaya kolaborasi para ilmuwan dari Institut Salk untuk Sains Biologi, Universitas California di Santa Cruz, Universitas Oregon, serta Vanderbilt.

Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional dan Yayasan Bristol-Myers Squibb.

Sumber Artikel: mc.vanderbilt.edu

 

Artikel Biologi

Penemuan Protein Tanaman Baru Berikan Kemudahan dalam Hal Pangan dan Biofuel

Baru-baru ini akhirnya muncul lagi sebuah penemuan baru, penemuan tersebut didapat dari pengamatan yang membahas tentang caraa tanaman mengangkut zat penting yang melintasi membrane biologis serta untuk melawan logam beracun dan hama, meningkatkan garam dan toleransi kekeringan. Selain itu, tanaman juga dapat mengontrol persediaan air dan gula untuk meningkatkan persediaan pangan dan energi dalam tumbuhan.
Hasil kesimpulan dari 12 ahli biologi tanaman terkemuka di dunia yang telah menemukan sifat penting dari protein transportasi tanaman yang secara kolektif bisa memiliki pengaruh besar dalam pertanian global. Mereka melaporkan dlaam jurnal Nature bahwa dalam edisi 2 Mei bahwa penerapan temuan mereka dapat membantu dunia memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk makanan dan bahan bakar karena populasi global tumbuh dari tujuh miliar prang menjadi sekitar sembilan miliar pada tahun 2050 mendatang.
Julian Schroeder, seorang professor biologi di UC San Diego mengatakan bahwa transpoter membran ini adalah kelas protein khusus yang digunakan tanaman untuk mengambil nutrisi dari tanah, transportasi gula, dan melawan zat-zat beracun seperti garam dan aluminium. Julian Schroeder sendiri telah bersama-sama dengan 11 ilmuwan lainnya yang berasal dari Australia, Jepang, Meksiko, Inggris, Taiwan, dan Amerika Serikat untuk berkolaborasi dalam menjelaskan bagaimana penemuan mereka secara kolektif dapat digunakan untuk meningkatkan pangan yang berkelanjutan serta dalam produksi bahan bakar.
Schroeder yang juga berperan sebagai wakil direktur pada badan penelitian baru di UC San Diego menerapkan penelitian dasar pada tanaman untuk pangan yang berkelanjutan dan produksi bahan bakar. Ia juga mengatakan bahwa banyak penemuan baru dalam bukunya yang ia lakukan di laboratorium lain di seluruh dunia dan itu hanya diketahui oleh sekelompok kecil para ahli biologi tanaman. Namun, dengan menyebarkan temuan ini secara luas, maka para ahli biologi berharap untuk mendidik para pembuat kebijakan dan mempercepat pengaplikasian penemuan mereka dalam bidan pertanian global.
Dalam makalah mereka, para ahli biologi menuliskan bahwa dari populasi global yang mencapai tujuh miliar, kini hampir satu miliar orang mengalami kekurangan gizi dan kekurangan cukup protein serta karbohidrat dalam diet mereka. Kekurangan makanan memiliki dampak luar biasa negatif terhadap kesehatan global dan itu akan meningkatkan kerentanan terhadap infeksi dan penyakit, serta meningkatkan resiko gangguan mental yang signifikan. Selama empat decade mendatang, diharapkan ada tambahan dua miliar manusia yang membutuhkan makanan bergizi. Seiring dengan meningkatnya urbanisasi, permintaan protein di negara berkembang akan semakin meningkat, apalagi dengan adanya perubahan iklim yang akan datang.
Salah satu kemajuan dari penelitian Schroeder adalah penemuan dari transporter natrium yang memainkan peran penting dalam melindungi tanaman dari stress garam, yang mana akan menyebabkan kerugian tanaman utama dalam bidang irigasi. Ilmuwan pertanian di Australia yang dipimpin oleh Munns Rana dan rekan-rekannya  telah memanfaatkan jenis transporter natrium dalam pemuliaan penelitian untuk tanaman gandum yang lebih toleran terhadap garam dalam tanah.
Penemuan lain yang dipimpin oleh Emanuel Delhaize yang berasal dari Australia dan Leon Kochian dari Cornell University membuka potensi 30 persen lebih besar padat tanaman yang berada dalam tanah asam yang umumnya tidak dapat digunakan untuk produksi pertanaian namun kini dapat digunakan sebagai produksi pertanian yang ideal.

Artikel Biologi

Manusia Bisa Melihat Medan Magnet

Tanpa disadari, manusia sebenarnya bisa melihat medan magnet bumi karena adanya suatu senyawa dalam mata. Ada kemungkinan, nenek moyang manusia dulu punya kemampuan tersebut. Sebuah studi menunjukkan bahwa ada kemungkinan protein bernama cryptochrome terdapat pada retina. Protein tersebut banyak didapati pada hewan dan tumbuhan sehingga beberapa spesies bisa menggunakan medan magnet bumi untuk melakukan navigasi.

Cryptochrome

Elektron dalam molekul cryptochrome saling terkait. Medan magnet bumi menyebabkan elektron bergoyang. Reaksi kimiawi untuk merespons goyangnya elektron tersebut membuat burung dapat melihat medan maget dalam warna-warni. Para peneliti sebelumnya mengira cryptochrome tidak memiliki banyak keuntungan bagi manusia sehingga tidak dapat mengenali medan magnet seperti burung. Karenanya, manusia butuh patokan atau perangkat GPS untuk mengetahui arah.
Sangkaan ini yang sepertinya harus diubah setelah para ahli saraf dari University of Massachusetts melakukan penelitian. Mereka mengambil cryptochrome dari manusia dan memberikannya pada lalat buah yang kehilangan kemampuan melihat medan magnet. Hasilnya, seperti dilaporkan Wired Science, lalat buah kembali memiliki kemampuan melihat medan magnet. Sayangnya pada manusia, cara kerja cryptochrome tidak seperti pada lalat. "Kami tidak tahu apakah kerja molekul itu sama pada retina manusia. Tapi kemungkinan itu ada," kata Steven Reppert, ahli saraf dari University of Massachusetts.
Saat ini ilmuwan mengetahui bahwa cryptochrome pada manusia berfungsi sebagai jam molekul, bukan sebagai kompas. Tapi para peneliti menduga bahwa nenek moyang manusia terbantu dengan adanya protein tersebut untuk menentukan arah. Jika suatu saat para peneliti berhasil mengembalikan kemampuan tersebut... selamat tinggal perangkat GPS.

sumber : http://www.forumsains.com/artikel/manusia-bisa-melihat-medan-magnet/

Artikel Biologi

Ribuan Spesies Ditemukan dalam Lingkungan Ekstrim Danau di Kedalaman Es Antartika

Sabtu, 6 Juli 2013 - Keberadaan spesies laut dan air tawar mendukung hipotesis bahwa danau tersebut pernah terhubung ke laut, dan bahwa air tawar tersimpan ke dalam danau oleh gletser yang tergeser ke dalam.

            Danau Vostok, terpendam di bawah gletser di Antartika, sebuah kawasan yang begitu gelap, dalam dan dingin, yang dijadikan oleh para ilmuwan sebagai model untuk kondisi ekstrim di planet lain, tempat yang diduga tak mungkin ditempati organisme apapun untuk hidup. Namun, penelitian dari Dr. Scott Rogers, seorang profesor ilmu biologi di Bowling Green State University, bersama rekan-rekannya, secara mengejutkan telah menyingkap berbagai bentuk kehidupan yang bersemayam dan bereproduksi dalam lingkungan yang paling ekstrim tersebut. Sebuah makalah yang dipublikasikan dalam jurnal PLoS ONE (Public Library of Science) edisi 26 Juni, merinci ribuan spesies yang teridentifikasi melalui pengurutan DNA dan RNA.

            “Batas-batas pada apa yang layak huni dan apa yang tidak berubah,” umbar Rogers. Hasil studi kini menjadi artikel keempat yang dipublikasikan tim riset dalam menginvestigasi Danau Vostok. Riset yang memakan biaya lebih dari 250 ribu dolar ini terwujud berkat dukungan beberapa pendanaan: dua hibah di antaranya berasal dari National Science Foundation, satu dari U.S. Department of Agriculture dan satu lagi dari Komite Riset Fakultas Bowling Green State University.

Saat berpikir tentang Danau Vostok, Anda harus berpikir besar. Selain sebagai yang terdalam keempat di dunia, danau ini juga yang terbesar dari sekitar 400 danau subglasial yang ada di Antartika. Es yang menutupinya selama 15 juta tahun kini memiliki kedalaman sejauh lebih dari dua mil, menciptakan tekanan yang besar pada danau. Beberapa nutrisi tersedia di sana. Danau ini terletak jauh di bawah permukaan laut dalam sebuah tekanan yang sudah terbentuk sejak 60 juta tahun yang lalu di saat lempeng benua bergeser dan terpecah-pecah. Iklim di sana begitu keras dan sulit ditebak sehingga, untuk mengunjunginya, para ilmuwan harus berbekal peralatan khusus dan pelatihan bertahan hidup.

Tidak hanya dianggap sebagai tak layak huni, Danau Vostok bahkan diduga sebagai lingkungan yang steril. Namun apa yang ditemukan Roger lewat penelitian ini jauh di luar dugaan. Bekerja dengan menyingkirkan bagian-bagian inti dari lapisan dalam es yang menggumpal dari air danau yang membeku hingga ke bagian dasar gletser yang berhimpitan dengan danau, Rogers meneliti es semurni berlian yang terbentuk dalam tekanan besar dan suhu relatif hangat yang bisa ditemukan pada kedalaman seperti itu. Tim riset mengambil sampel berupa beberapa inti dari dua area di danau tersebut; cekungan utama sebelah selatan dan area dekat teluk di ujung barat daya danau.

“Kami menemukan kompleksitas lebih dari yang dipikirkan siapapun,” seru Rogers, “Ini sungguh menunjukkan kegigihan hidup, juga menunjukkan bagaimana organisme dapat bertahan hidup di tempat yang mana beberapa tahun lalu sempat kami kira takkan ada yang bisa bertahan hidup.”

Dengan mengurutkan DNA dan RNA dari sampel gumpalan es, tim riset mengidentifikasi ribuan bakteri, termasuk beberapa yang biasanya ditemukan dalam sistem pencernaan ikan, krustasea dan cacingAnnelida, selain jamur dan dua spesies archaea, atau organisme bersel-tunggal yang cenderung hidup di lingkungan ekstrim. Spesies lain yang teridentifikasi berhubungan dengan habitat berupa sedimen danau atau laut. Psychrophiles, atau organisme yang hidup di lingkungan dingin yang ekstrim, ditemukan bersamaan dengan penghuni lingkungan panas, thermophiles, menunjukkan adanya ventilasi hidrotermal di danau tersebut. Menurut Rogers, keberadaan spesies laut dan air tawar ini mendukung hipotesis bahwa danau tersebut pernah terhubung ke laut, dan bahwa air tawar tersimpan ke dalam danau oleh gletser yang tergeser ke dalam.

Jumlah spesies secara keseluruhan paling banyak ditemukan di area dekat teluk, termasuk yang umumnya hidup di lingkungan air tawar, serta spesies laut, psychrophiles dan thermophiles. Sejumlah besar spesies lain yang ditemukan masih belum teridentifikasi. Teluk di area danau tersebut tampaknya banyak berisi aktivitas biologis.

“Banyak dari spesies yang kami urutkan merupakan jenis yang bisa kita temukan di sebuah danau,” ungkap Rogers, “Sebagian besar organisme tampaknya mahkluk air (air tawar), dan banyak spesies yang biasanya hidup di sendimen laut atau danau.”

Bagi Yury Shtarkman, salah satu bagian dari tim riset, proyek ini terbukti sangat mengasyikkan, dan bahkan berhasrat untuk seumur hidup bisa terlibat dalam studi semacam ini. “Ini adalah proyek yang sangat menantang dan semakin Anda mempelajarinya, semakin Anda ingin tahu,” ujarnya, “Setiap hari Anda menemukan hal yang baru dan menggiring ke arah lebih banyak pertanyaan yang harus dijawab. Dalam mempelajari DNA dan RNA lingkungan, kami memeriksa pada seberapa miripkah urutan-ururtan ini dengan urutan-urutan organisme yang sudah diidentifikasi dalam database nasional. Kami menelusuri evolusi dan ekologi danau itu sendiri.

Sebelum 35 juta tahun yang lalu, Antartika merupakan kawasan beriklim   hangat yang dihuni oleh beragam tanaman dan hewan. Kemudian, sekitar 34 juta tahun lalu, “terjadilah penurunan suhu secara besar-besaran” dan es menutupi kawasan danau di saat danau itu mungkin masih terhubung dengan Samudera Selatan. Peristiwa ini menurunkan tingkat permukaan laut hingga sekitar 300 meter, yang serta merta memotong Danau Vostok dari lautan lepas. Lapisan es mengalami turun naik hingga akhirnya kembali terjadi penurunan suhu besar-besaran sekitar 14 juta tahun yang lalu, menyebabkan permukaan laut mengalami tingkat penurunan yang jauh lebih rendah dari sebelumnya.

Seiring merambatnya es hingga ke seberang danau, kawasan danau itu kian jatuh ke dalam kegelapan total dan terisolasi dari atmosfer, menyebabkan meningkatnya tekanan dari bobot berat gletser. Mungkin banyak spesies yang menghilang dari danau tersebut, namun tampaknya banyak pula yang mampu bertahan seperti yang ditunjukkan Rogers dalam penelitian ini.

Selama bertahun-tahun tim Rogers bekerja untuk mengidentifikasi dan mempelajari organisme dalam gumpalan es Vostok dengan menggunakan prosedur yang melibatkan koloni bakteri dan jamur yang terkultur, namun prosesnya sangat lambat, terutama bagi mahasiswa pascasarjana yang membutuhkan hasil untuk tesis.

“Kami mulai berpikir untuk melakukannya dengan cara yang berbeda,” tutur Rogers. Alih-alih menggunakan organisme hidup yang terkultur, mereka berkonsentrasi pada pengurutan DNA dan RNA di dalam es. Metode ini, yang disebut metagenomics dan metatranscriptomics, menghasilkan ribuan urutan dalam sekali waktu untuk kemudian dianalisis menggunakan komputer – prosedur yang secara kolektif disebut sebagai metode “Big Data”. Sebaliknya, dengan prosedur lama biasanya dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk menghasilkan organisme berkultur yang cukup untuk beberapa lusin urutan.

Masalahnya jadi berubah, dari yang tadinya memiliki terlalu sedikit urutan menjadi memiliki terlalu banyak urutan untuk dianalisis, kata Rogers. Setelah dua tahun analisis komputer, hasil akhir menunjukkan bahwa Danau Vostok berisi serangkai ragam mikroba, termasuk beberapa organisme multiseluler.
Jauhsebelum mulaimenggunakan metagenomics dan metatranscriptomics untuk mempelajari es, Rogers dan timnya sempat mengembangkan sebuah metode untuk memastikan kemurnian es. Bagian inti es direndam ke dalam larutan natrium hipoklorit (pemutih), kemudian dibilas tiga kali dengan air steril, menyingkirkan lapisan luarnya. Dalam kondisi yang sangat steril, inti es yang tersisa kemudian meleleh, tersaring dan membeku-ulang.

“Dengan menggunakan metode ini, kami dapat menjamin kehandalannya hampir 100 persen,” kata Rogers. Pada akhirnya, proses dalam metode ini menghasilkan pelet asam nukleat yang mengandung DNA dan RNA, saatnya untuk bisa diurutkan.

Rogers merasa bahwa timnya melakukan kesalahan besar dari sisi konservatif dalam melaporkan hasil-hasil riset tersebut, termasuk berupa urutan-urutan yang bisa saja hanya berasal dari gumpalan es, namun banyak pula urutan lain yang ia rasa mungkin berasal dari danau, membuka jalan awal untuk penyelidikan tambahan.Urutan DNA yang sudah mereka hasilkan kini tersimpan dalam database National Center for Biotechnology GenBank, dan tersedia bagi para peneliti lain yang melakukan studi lebih lanjut.

Sumber : http://www.faktailmiah.com/2013/07/06/ribuan-spesies-ditemukan-dalam-lingkungan-ekstrim-danau-di-kedalaman-es-antartika.html

PKM - KC

Denah FMIPA dan Mading 3D

PKKM DAN PKKP

hubungan IMTAQ dan IPTEK

Tugas PPT & atribut PKKMB