Kesehatan – Ilmu Pengetahuan – Teknologi (Edisi 48)

Forever Young: Meningkatkan Umur Sel dengan Alat Biologi Sintetis

Para ilmuwan menemukan sebuah cara baru untuk memprogram ulang proses penuaan sel menggunakan biologi sintetis. Sebuah studi terbaru menunjukkan bahwa umur sel-sel ragi dapat diperpanjang hingga 82% dengan memanfaatkan sebuah jam biosintetik untuk mengatur ulang sirkuit yang mengendalikan proses penuaan normal. Ragi adalah mikroorganisme bersel tunggal yang digunakan sebagai model untuk penuaan sel manusia. Tim ilmuwan tersebut menggunakan mikrofluida dan mikroskopi selang waktu (time-lapse) untuk memantau proses penuaan sepanjang siklus hidup ragi. Para ilmuwan memodifikasi secara genetik sirkuit ragi yang mengendalikan penuaan sel dengan merancang sebuah siklus umpan balik negatif. Hal ini pada akhirnya menghasilkan perangkat serupa jam, yang juga disebut “osilator gen”, yang mendorong sel untuk secara periodik beralih antara dua keadaan “tua” merugikan, menghindari komitmen jangka panjang pada salah satunya, dan dengan demikian memperlambat degenerasi. Modifikasi molekuler ini menghasilkan perpanjangan umur sel yang dramatis, memecahkan rekor perpanjangan umur melalui manipulasi genetik dan kimia. Studi ini mewakili bukti konsep untuk pendekatan biologi sintetis dalam memprogram ulang proses penuaan sel dan menjadi landasan bagi perancangan sirkuit gen sintetis yang efektif dalam mempromosikan umur panjang pada manusia. Tim peneliti saat ini berfokus pada penelitian penuaan berbagai jenis sel manusia, termasuk sel punca dan neuron.

Zhou et al. Engineering longevity-design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging. April 2023, Science.

Kelembaban Dapat Meningkatkan Tekanan Panas Global

Seiring dengan terus meningkatnya suhu di seluruh dunia, kawasan perkotaan pun menghadapi tekanan panas dan risiko yang semakin besar. Terdapat 55% dari populasi global, atau 4,3 miliar jiwa yang tinggal di kawasan perkotaan, dan sayangnya banyak penduduk di kawasan perkotaan tersebut tidak memiliki cara efektif untuk mengurangi dampak panas ekstrem. Diperkirakan pada tahun 2050, 80% populasi dunia akan tinggal di kawasan perkotaan dan berisiko menghadapi dampak panas yang semakin parah. Meski kota-kota cenderung lebih hangat dan kering dibanding pedesaan, di wilayah selatan Bumi, termasuk Amerika Latin, Afrika, Asia, dan Oseania, kelembapan udara menjadi faktor komplikasi lainnya. Dengan menggunakan data observasi dan perhitungan model iklim, para peneliti menemukan bahwa tekanan panas sangat bergantung pada iklim lokal, yang secara mengejutkan, kelembapan udara juga dapat membalikkan efek pendinginan yang seharusnya dihasilkan oleh pohon dan vegetasi lain. Vegetasi hijau dapat menurunkan suhu udara melalui evaporasi air dalam kondisi tertentu, tetapi juga dapat meningkatkan beban panas di lingkungan mikro lokal karena kelembapan udaranya. Studi tersebut menemukan bahwa di iklim yang lebih basah, suhu basah musim panas di daerah perkotaan 0,17 °C lebih tinggi dibanding yang ada di daerah pedesaan. Meski variasi ini terlihat sangat kecil, nyatanya hal ini cukup untuk menyebabkan tekanan panas yang sangat berbahaya selama 2 – 6 hari per musim panas bagi penduduk perkotaan di kondisi iklim saat ini. Dengan peningkatan suhu global yang diproyeksikan, kelembapan dapat memperparah risiko panas di kota-kota di belahan bumi bagian selatan. Temuan ini telah memicu penelitian lebih lanjut untuk mengeksplorasi pendekatan baru dalam mitigasi tekanan panas dan melawan perubahan iklim yang semakin memanas. Analisis diagnostik awal menunjukkan bahwa meningkatkan efisiensi konveksi perkotaan (efisiensi dalam melepaskan panas dan air) dan mengurangi penyimpanan panas pada malam hari dapat mengurangi panas lembap perkotaan di waktu siang dan malam harinya.

Zhang K et al. Increased heat risk in wet climate induced by urban humid heat. April 2023, Nature.

Bulu-Bulu Menakjubkan Seekor Burung Afrika

Bulu burung dikenal memiliki kemampuan luar biasa untuk menolak air. Salah satu burung seukuran merpati, Namaqua sandgrouse, memiliki bulu perut yang sangat efisien dalam menyerap dan menahan air. Seekor burung sandgrouse dapat terbang lebih dari 20 kilometer dari sumber air terpencil lalu kembali menuju sarangnya di suhu ekstrem Afrika. Dalam studi terbaru, para ilmuwan mengungkap bagaimana bulu burung sandgrouse memiliki kemampuan unik dalam membawa air. Dengan menggunakan mikroskop beresolusi tinggi, teknologi 3D, dan koleksi besar bulu perut sandgrouse, mereka menemukan bahwa berbeda dengan bulu burung pada umumnya yang memiliki batang pusat dengan barb (cabang-cabang yang muncul dari rachis, menyerupai helai-helai rambut, yang membentuk bendera bulu) dan barbula (helai yang lebih kecil) yang memanjang darinya, bulu sandgrouse justru memiliki dua zona berbeda. Pada zona dalam, barbula memiliki struktur spiral yang melingkar dekat pangkalnya diikuti oleh sebuah ekstensi lurus. Sedangkan pada zona luar bulu, barbula lurus dan tidak memiliki spiral. Barbula di kedua zona membentuk struktur pelindung berbentuk seperti tenda. Adapun struktur tabung kecil di setiap barbula memfasilitasi penangkapan air. Dari perspektif teknik, bulu burung sandgrouse menawarkan desain bio-inspirasi yang luar biasa. Aplikasi masa depan ini dapat mencakup sistem jaring yang mengumpulkan dan menahan air yang dipanen dari embun atau kabut di daerah yang mengalami kekeringan, seperti gurun misanya. Selain itu, mekanisme penyerapan air pada bulu-bulu tersebut mungkin akan memengaruhi desain teknik masa depan yang memerlukan penyerapan terkontrol, penahanan yang aman, dan pelepasan cairan secara mudah.

Mueller J. Structure and mechanics of water-holding feathers of Namaqua sandgrouse. April 2023, Journal of the Royal Society Interface.

Artikel Kesehatan – Ilmu Pengetahuan – Teknologi (Edisi 48) pertama kali tampil pada Majalah Mata Air.