Ketika sebuah sel telur dibuahi, terbentuk pula gelombang dari milyaran protein di permukaannya yang kemudian membentuk pusaran yang terus bergerak memutar dengan cepat. Arus pusaran ini yang pastinya sangat menarik jika bisa dilihat langsung, adalah salah satu bagian penting dari proses pembelahan sel.
Sel telur merupakan sel yang sangat besar, dan protein-protein yang ada di dalamnya terus bergerak untuk menemukan pusat dari sel ini, agar sel bisa membelah diri secara terus hingga membentuk organisme,” kata fisikawan Nikta Fakhri dari MIT.
“Tanpa arus putaran dari protein -protein ini, proses pembelahan sel tidak akan terjadi.”
Dalam sebuah penelitian terbaru, Fakhri dan rekan-rekan peneliti menyelidiki seperti apa penampakan dari arus pusaran ini dari dekat. Mereka mempelajari bagaimana pola putaran terbentuk pada membran sel pada telur dari bintang laut (patiria miniata).
Para peneliti meneliti lebih jauh tentang bagaimana pola ini terbentuk pada sel telur dari bintang laut dan membandingkannya dengan fenomena arus putaran yang sama pada sistem yang berbeda, misalnya pada fenomena yang oleh para fisikawan dikenal dengan gangguan topologis atau soliton topologis.
Para peneliti menjelaskan dalam laporan penelitian mereka, bahwa terjadi fenomena gelombang yang sama di berbagai sistem di alam semesta ini baik secara fisika maupun biologi. Juga dalam skala ilmu kosmologi dan infinitesimal; dari gelombang pusaran di atmosfer planet hingga sinyal bioelektrik di jantung dan otak.
Dan banyak sekali kesamaan dari fenomena ini di sekitar kita, alam semesta dengan kesamaan bentuk pola-pola yang masih menjadi misteri hingga kini.
Pada penelitian yang dilakukan sebelumnya terlihat bahwa proses pembuahan telur mengaktivasi protein Rho-GTP, sejenis protein yang terdapat pada telur yang biasanya melayang sekitar sitoplasma sel dalam kondisi tidak aktif. Dan setelah teraktivasi, milyaran protein akan muncul di permukaan membran sel, membentuk gelombang yang mengular.
“Bayangkan ketika anda memiliki sebuah akuarium yang sangat kotor, dan ketika ikan-ikan di dalamnya berenang mendekati dinding kaca, baru anda bisa melihatnya,” Jorn Dunkel, professor ilmu matematika di MIT menjelaskan. “Sama halnya dengan protein yang ada di dalam sel, ketika mereka teraktivasi, mereka bergerak mendekati membran sel, dan pada saat itu anda baru bisa melihat pergerakan mereka.”
Pada eksperimen bintang laut ini, tim peneliti berfokus pada bentuk aktif dari Rho-GTP dan pola dari gelombang yang dihasilkan pada permukaan telur ketika mereka merubah konsentrasi protein.
Para peneliti mengambil 10 buah telur dari indung telur bintang laut melalui sebuah prosedur bedah. Mereka menggunakan hormon yang menstimulasi pematangan telur dan juga menginjeksikan pewarna fluorescent pada protein Rho-GTP. Mereka mengamati setiap telur melalui mikroskop konfokal dan mengamati milyaran protein teraktivasi dan membentuk gelombang di sepanjang permukaan telur sebagai respon dari berbagai konsentrasi dari protein hormonal buatan.
Dengan menggunakan beberapa konsentrasi hormon, para peneliti mengamati berbagai bentuk pola putaran yang timbul dengan medium permukaan sel telur.
“Dengan cara ini, kami menyusun kaleidoskop dari berbagai bentuk pola yang berbeda dan mempelajari dinamika pergerakannya,” kata Fakhri.
“Tidak banyak yang diketahui mengenai dinamika dari gelombang putaran di permukaan sel telur dan setelah kami menganalisa dan membuat model dari gelombang-gelpmbang ini, kami menemukan bahwa bentuk pola yang sama ada di berbagai sistem lainnya di alam. Apa kami dapatkan adalah manifestasi dari pola gelombang yang universal.’
Setelah merekam dan menganalisis fase percepatan pada pola pola gelombang, para peneliti mengatakan bahwa pada permulaan kehidupan, seperti yang terlihat pada sel telur bintang laut, menyerupai dinamika yang teramati pada turbulensi bakterial, nematik aktif dan sistem kuantum dari kondensat Bose Einstein.
Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam Nature Physics.
