Di film Star Trek, Borg adalah kelompok yang kejam dan berpikiran sempit yang mengasimilasi makhluk lain dengan tujuan mengambil alih galaksi. Namun di sini, di planet nonfiksi Bumi, Borg adalah paket DNA yang dapat membantu manusia melawan perubahan iklim.
Tahun lalu, sebuah tim yang dipimpin oleh Jill Banfield menemukan struktur DNA dalam mikrob pemakan metana yang disebut Methanoperedens. Ini tampaknya meningkatkan laju metabolisme organisme. Mereka menamakan elemen genetik itu "Borg" karena DNA di dalamnya mengandung gen yang diasimilasi dari banyak organisme.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di jurnal Nature pada 19 Oktober dengan judul makalah “Borgs are giant genetic elements with potential to expand metabolic capacity”, para peneliti menggambarkan koleksi gen yang aneh di dalam Borg. Mereka pun mulai menyelidiki peran yang dimainkan paket DNA ini dalam proses lingkungan, seperti siklus karbon.
Methanoperedens adalah jenis archaea (organisme uniseluler yang menyerupai bakteri tetapi mewakili cabang kehidupan yang berbeda). Mereka memecah metana (CH4) di tanah, air tanah, dan atmosfer untuk mendukung metabolisme seluler. Methanoperedens dan mikrob pemakan metana lainnya hidup di ekosistem yang beragam di seluruh dunia. Akan tetapi diyakini kurang umum daripada mikrob yang menggunakan fotosintesis, oksigen, atau fermentasi untuk energi.
Namun mereka memainkan peran besar dalam proses sistem planet Bumi dengan menghilangkan metana—gas rumah kaca paling kuat—dari atmosfer. Metana memerangkap panas 30 kali lebih banyak daripada karbon dioksida dan diperkirakan menyumbang sekitar 30 persen dari pemanasan global yang disebabkan oleh manusia. Gas tersebut dipancarkan secara alami melalui proses geologis dan oleh archaea penghasil metana. Akan tetapi, proses industri melepaskan metana yang tersimpan kembali ke atmosfer dalam jumlah yang mengkhawatirkan.
Banfield, seorang ilmuwan fakultas di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) dan profesor Ilmu Bumi & Planet juga Ilmu Lingkungan, Kebijakan & Manajemen di UC Berkeley, mempelajari bagaimana aktivitas mikrob membentuk proses lingkungan skala besar. Juga bagaimana pada gilirannya, fluktuasi lingkungan mengubah mikrobioma planet ini.
Sebagai bagian dari pekerjaan tersebut, dia dan rekan-rekannya secara teratur mengambil sampel mikrob di habitat yang berbeda untuk melihat gen menarik apa yang digunakan mikrob untuk bertahan hidup. Bagaimana gen ini dapat memengaruhi siklus global elemen kunci, seperti karbon, nitrogen, dan belerang. Tim melihat genom di dalam sel serta paket portabel DNA yang dikenal sebagai elemen ekstra-kromosom (ECE) yang mentransfer gen antara bakteri, archaea, dan virus. Unsur-unsur ini memungkinkan mikrob untuk dengan cepat mendapatkan gen menguntungkan dari tetangga mereka, termasuk yang hanya berkerabat jauh.
Saat mempelajari sampel Methanoperedens dari tanah kolam lahan basah musiman di California, para ilmuwan menemukan bukti jenis ECE yang sama sekali baru. Tidak seperti untaian sirkular DNA yang membentuk sebagian besar plasmid, jenis elemen ekstra-kromosom yang paling terkenal, ECE baru berbentuk linier dan sangat panjang. Bahkan panjangnya hingga sepertiga panjang seluruh genom Methanoperedens.
Tim akhirnya menganalisis sampel tambahan dari tanah bawah tanah, akuifer, dan dasar sungai di California dan Colorado yang mengandung archaea pemakan metana. Mereka menemukan total 19 ECE berbeda yang mereka beri nama Borg. Dengan menggunakan alat analisis genom yang canggih, para ilmuwan menentukan bahwa banyak dari sekuens dalam Borg mirip dengan gen yang memetabolisme metana dalam genom Methanoperedens yang sebenarnya. Beberapa Borg bahkan mengkodekan semua mesin seluler yang diperlukan untuk memakan metana sendiri, selama mereka berada di dalam sel yang dapat mengekspresikan gen.
"Bayangkan sebuah sel tunggal yang memiliki kemampuan untuk mengonsumsi metana. Sekarang Anda menambahkan elemen genetik di dalam sel yang dapat mengonsumsi metana secara paralel dan juga menambahkan elemen genetik yang memberikan sel kapasitas yang lebih tinggi. Pada dasarnya menciptakan kondisi untuk konsumsi metana pada steroid, jika Anda mau," jelas rekan penulis Kenneth Williams, seorang ilmuwan senior dan rekan Banfield di Berkeley Lab's Earth and Environmental Sciences Area.
Williams memimpin penelitian di lokasi Rifle, Colorado di mana Borg dengan ciri terbaik ditemukan. Dia juga merupakan kepala ilmuwan lapangan dari situs penelitian di East River, dekat Crested Butte, Colorado, tempat beberapa pengambilan sampel Banfield saat ini berlangsung. Situs lapangan East River adalah bagian dari Area Fokus Ilmiah Fungsi Daerah Aliran Sungai Departemen Energi, sebuah proyek penelitian multidisiplin yang dipimpin oleh Berkeley Lab yang bertujuan untuk menghubungkan mikrobiologi dan biokimia dengan hidrologi dan ilmu iklim.
"Keahlian kami menyatukan apa yang sering dianggap dan diperlakukan sebagai bidang penyelidikan yang sama sekali berbeda—ilmu besar yang menghubungkan segala sesuatu mulai dari gen hingga proses aliran sungai dan atmosfer," tutur Williams.
No comments:
Post a Comment