MISTAR.ID–Untuk satu sel, tubuh manusia adalah labirin jaringan, bahan kimia, dan pembuluh kapiler raksasa, yang dipenuhi triliunan sel lain yang semuanya sibuk seperti penumpang di stasiun kereta tersibuk di dunia. Entah bagaimana, di tengah semua keriuhan ini, sebagian besar sel masih berhasil mencapai tujuan mereka.
Bagaimana mereka melakukannya? Banyak sel memiliki trik yang dikenal sebagai kemotaksis – pada dasarnya, kemampuan untuk menavigasi dengan merasakan ada atau tidak adanya atraktan kimiawi di lingkungan. Sel sperma menggunakan kemotaksis untuk menemukan telur, sel darah putih menggunakannya untuk berkumpul di sekitar tempat infeksi dan sel kanker menggunakannya untuk bermetastasis melalui jaringan yang rentan.
Jadi, dapatkah amuba menggunakan kemotaksis untuk memecahkan labirin pagar paling terkenal di dunia? Itulah yang terjadi dalam studi baru yang diterbitkan hari Kamis (27 Agustus) di jurnal Science.
Baca Juga:Â Elon Musk Demonstrasikan Teknologi Otak-Komputer Pada Hewan
Untuk menguji kekuatan bentuk tertentu dari kemotaksis yang digunakan oleh sel yang melakukan perjalanan terjauh, para peneliti membuat versi miniatur dari labirin pagar di Hampton Court Palace (pernah menjadi kediaman Raja Henry VIII dan keturunannya) ditambah lusinan labirin mikroskopis dengan berbagai kompleksitas. .
Hebatnya, ketika amuba dilepaskan di labirin ini, mereka melesat ke pintu keluar dengan akurasi yang luar biasa, menggunakan kemotaksis untuk secara efektif “melihat sekeliling” dan menghindari jalan buntu bahkan sebelum mereka mencapai mereka, kata penulis studi Robert Insall.
“Sel tidak menunggu seseorang untuk memberi tahu mereka apa yang harus dilakukan,” Insall, seorang profesor matematika dan biologi sel komputasi di Universitas Glasgow di Skotlandia, mengatakan kepada Live Science.
Baca Juga:Â Ilmuwan Mencari Tahu Apa Yang Terjadi di Kulit Saat Anda Mengalami Eksim
“Dengan memecah bahan kimia di depan mereka, mereka tahu cabang labirin mana yang mengarah ke jalan buntu dan mana yang mengarah [ke pintu keluar]. Ini benar-benar tidak bisa dipercaya.”
Dalam studi baru mereka, para peneliti berfokus pada bentuk spesifik dari navigasi sel yang disebut kemotaksis “yang dihasilkan sendiri”.
Ini bergantung pada filosofi sederhana: sel ingin berpindah dari area dengan konsentrasi atraktan yang lebih rendah (dalam hal ini, larutan asam yang disebut adenosin monofosfat) ke area dengan konsentrasi yang lebih tinggi.
Baca Juga:Â Mengapa Hanya 10 Persen Orang yang Kidal, Ini yang Diketahui Ilmuwan
“Ini seperti pepatah lama, ‘rumput selalu lebih hijau di sisi lain pagar,'” kata Insall. “Sapi-sapi itu telah memakan semua rumput di tempat mereka berada, dan mereka ingin pergi ke lapangan di sekitar tempat rumput itu masih tumbuh.”
Namun terkadang ada beberapa “bidang” untuk dipilih, yang diilustrasikan dalam studi ini oleh beberapa jalur percabangan dari sebuah labirin. Untuk menentukan cabang mana yang memiliki konsentrasi atraktan yang lebih tinggi, sel memecah molekul di depannya, menyebabkan atraktan dari area terdekat berdifusi ke arahnya.
Saat sel bergerak maju, atraktan di depannya semakin menipis; akhirnya, cabang-cabang labirin yang pendek dan buntu benar-benar kehabisan atraktan, bahkan sebelum sel mencapai jalan keluar menuju jalan buntu. Ketika dihadapkan dengan cabang pendek, habis dan cabang panjang berisi atraktan, sel tidak akan pernah mengambil jalan buntu, kata Insall.
“Mereka benar-benar bisa melihat sekeliling,” kata Insall.
Para peneliti mengilustrasikan fenomena ini dengan model komputer pada awal studi mereka, tetapi ingin melihatnya juga beraksi. Jadi, mereka menciptakan lebih dari 100 labirin mikroskopis dengan mengetsa alur ke dalam chip silikon, dengan setiap jalur berukuran lebar antara 10 dan 40 mikron. (Sebagai perbandingan, rambut manusia tertipis berukuran lebar sekitar 20 mikron).
Labirin berkisar dari mudah (hanya jalan beberapa percabangan sebelum pintu keluar) untuk sulit (dengan panjang jalur buntu, seperti Hampton Court replika hedge labirin) tidak mungkin (menurut insall, replika Skotlandia Traquair House labirin harus dibatalkan , karena semua amuba terus mati sebelum mereka memecahkan teka-teki).
Para peneliti melemparkan labirin kecil ini ke dalam karet, kemudian membanjirinya dengan atraktan cairan yang disalurkan dari pintu keluar labirin. Di awal setiap labirin, amuba tanah yang disebut Dictyostelium discoideum berbaris dan mulai berenang ke depan, memecah molekul cairan di depannya.
Labirin terpanjang membutuhkan waktu sekitar 2 jam untuk diselesaikan oleh sel cerdas, kata Insall, sedangkan labirin yang lebih pendek hanya membutuhkan waktu 30 menit.
Sel kehidupan nyata bekerja persis seperti yang diprediksi model tim; ketika dihadapkan pada pilihan antara jalan buntu pendek dan jalan panjang menuju pintu keluar, sel selalu memilih jalan panjang.
Dalam labirin yang lebih sulit, yang mencakup jalur buntu yang sepanjang jalur yang benar, sekitar 50 persen sel memilih dengan benar.
Dalam kedua kasus tersebut, sel yang pertama kali memasuki labirin adalah yang paling mungkin mencapai pintu keluar; Sel-sel yang tersesat menemukan bahwa setiap jalur, bahkan yang benar, telah dihilangkan atraktannya oleh pesaing mereka, sehingga yang tersesat tidak memiliki informasi tentang ke mana harus pergi.
“Jumlah sel informasi yang dapat dibaca dengan memecah bahan kimia jauh lebih canggih daripada yang diperkirakan orang,” kata Insall. “Itu membuat kami berpikir bahwa sebagian besar masalah biologis, di mana sel harus menemukan jalannya dari satu tempat ke tempat lain, hampir pasti menggunakan mekanisme seperti ini.”
Meskipun penelitian difokuskan pada amuba, para peneliti percaya bahwa hasilnya harus benar untuk sejumlah sel tubuh manusia – baik itu sel darah yang menembus jaringan untuk mencapai infeksi, atau sel glioblastoma kanker yang berenang di saluran materi putih otak.
Jenis atraktan mungkin berbeda dalam setiap situasi (dan, dalam banyak kasus, masih belum diketahui oleh para ilmuwan), tetapi untuk sel yang menavigasi labirin berliku di tubuh kita, mencari tahu di mana rumput lebih hijau mungkin merupakan cara terbaik untuk pergi.(ScienceAlert/ja/hm02)
