Dokumentasi Berita Sains (2008-2013)

Tyrannosaur Juga Tinggal di Belahan Bumi Selatan

(KeSimpulan) Fosil dari Australia mengusulkan waris Tyrannosaur atau T. rex (Bahasa Indonesia menyebut Tiranosaurus) tersebar secara global. Paleontolog menggali tempat yang dijuluki Dinosaur Cove menemukan fosil-fosil tyrannosaur yang pertama kali di belahan bumi selatan. Fosil-fosil termasuk juga fragmen tulang hingga hanya panjang satu sentimeter dari korset panggul makhluk itu, namun beberapa fitur tulang terlihat hanya pada tyrannosaur, kata Roger BJ Benson, paleontolog vertebrata dari University of Cambridge di Inggris.

Benson dan rekan-rekannya melaporkan di Science 26 Maret. Sebelumnya, semua fosil yang diketahui dari silsilah tyrannosaur telah digali di belahan bumi utara. Ukuran dan proporsi tulang panggul yang ditemukan menunjukkan bahwa dinosaurus yang hidup sekitar 110 juta tahun yang lalu tersebut seukuran manusia dewasa dan memiliki berat sekitar 80 kilogram. Makhluk ini memiliki ukuran yang sama dengan Raptorex yaitu tyrannosaur yang tinggal di kawasan yang sekarang adalah China.

Benson mengatakan bahwa temuan baru menunjukkan bahwa tyrannosaur adalah karnivora bengis berkaki dua dengan lengan pendek dan rahang besar dapat ditemukan di seluruh dunia selama setidaknya pada era dominasi mereka.

Ketika tyrannosaur pertama kali berevolusi sekitar 160 juta tahun yang lalu, dinosaurus dan makhluk lain bergerak bebas antara daratan utara dan selatan yang dihubungkan oleh jembatan berbagai tanjung. Banyak para paleontolog tyrannosaurs menduga sebagai bagian dari pertukaran itu, tapi tidak seorang pun menemukan bukti dalam catatan fosil sampai sekarang, kata Thomas Holtz, Jr, paleontolog dari University of Maryland di College Park.

Meskipun ada kemungkinan evolusi konvergen yang dapat menghasilkan sebuah tulang berbentuk tyrannosaur dalam spesies yang tidak berhubungan dengan dinosaurus, tulang memiliki beberapa fitur yang hanya ditemukan di tyrannosaur. "Jika ada orang yang menemukan fosil di Asia atau Amerika Utara pada batuan dengan usia yang sama, tidak ada yang meragukan itu berasal dari tyrannosaur," kata Holtz.

Otak Tahu Apakah Pembunuhan Disengaja atau Tidak Disengaja

(KeSimpulan) Anda mungkin akan mengangkat bahu dan meyakinkannya bahwa tidak ada kerugian yang diakibatkan oleh perilaku anda. Sekarang para peneliti telah menunjukkan bagianmana otak memungkinkan untuk membuat penilaian moral pada motif orang lain sehingga memberikan pemahaman yang lebih besar seperti Asperger syndrome dan autism spectrum disorders lainnya.

Ilmuwan memiliki beberapa petunjuk tentang bagaimana kita menilai tindakan orang lain. Penelitian sebelumnya menggunakan functional magnetic resonance imaging (metode pencitraan aktivitas di dalam otak) telah menunjukkan bahwa suatu daerah secara tepat di atas telinga kanan disebut right temporoparietal junction (RTPJ) menerima lebih banyak darah daripada biasanya ketika membaca tentang keyakinan dan niat orang-orang, khususnya jika kita menggunakan informasi untuk menilai sisi negatif seseorang orang.

Tapi tidak mungkin untuk mengatakan apakah dari penelitian pengamatan sederhana aktivitas otak sebenarnya diperlukan untuk membuat penilaian semacam itu atau apakah membuat penilaian negatif menyebabkan kawasan ini menjadi lebih aktif. Maka, Liane Young, neurolog dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge dan rekan-rekan memutuskan untuk menonaktifkan RTPJ dan melihat apakah orang-orang akan membuat penilaian yang berbeda pada tindakan orang lain. Mereka menggunakan transcranial magnetic stimulation (TMS), sebuah teknologi yang menggunakan medan magnet terfokus untuk menonaktifkan sementara daerah masing-masing otak.

Para peneliti juga menerapkan RTPJ di daerah terdekat yang diduga tidak terlibat dalam proses kognitif. Subyek antara 18-30 tahun membaca cerita yang berisi serangkaian skenario hipotetis di layar komputer. Dalam beberapa tindakan yaitu orang A secara tidak sengaja membunuh orang B atau orang A yang dimaksudkan untuk membunuh si B tapi gagal. Subyek diminta memberi rating dari 1 ("tidak membunuh sama sekali") hingga 7 ("membunuh sepenuhnya") bagaimana mereka menilai perilaku orang A. Subyek diamati dalam beberapa skenario dengan RTPJ dimatikan dan skenario lain dengan RTPJ yang berfungsi seperti biasa.

Dalam kedua kasus, responden menilai upaya pembunuhan yang gagal menjadi lebih mengerikan daripada kasus pembunuhan yang disengaja. Namun, subjek secara signifikan lebih pemaaf tentang percobaan pembunuhan ketika RTPJ mereka dinonaktifkan oleh TMS yang dibandingkan ketika masih berfungsi normal. Tim peneliti melaporkan kemarin di Proceedings of the National Academy of Sciences. Temuan ini menyiratkan bahwa kegiatan di area yang diperlukan bagi seseorang untuk menilai motif orang lain.

Tim peneliti sekarang bekerja dengan penderita Asperger (psikolog percaya bahwa Asperger syndrome dan gangguan spektrum autisme lain ditandai oleh ketidakmampuan untuk mengetahui niat orang lain). Hal ini kurang dikenal sebagai "theory of mind." Young menduga bahwa, "sama seperti kami mampu menggacaukan 'theory of mind' menggunakan TMS, responden autis mungkin individu-individu yang telah mengalami gangguan proses 'theory of mind."

Kritik tetaplah ada, Sarah-Jayne Blakemore, neurolog kognitif di University College London, mengatakan bahwa hasil studi mungkin akan menjelaskan perubahan dalam cara seseorang memandang dunia seperti pada orang itu tumbuh dewasa. "Pada manusia, sambungan temporoparietal terus berkembang menjadi remaja dan seterusnya," kata Blakemore. Tetapi Blakemore memperingatkan bahwa menonaktifkan satu wilayah di otak dapat mempengaruhi orang lain, sehingga sulit untuk mengatakan dengan pasti bahwa satu daerah bertanggung jawab tersendiri untuk efek tertentu.

Perangkat Desalinasi Ion Memurnikan Setiap Tetesan Air Laut

(KeSimpulan) Saluran Microfluidic (Microfluidic channels) menawarkan janji yang murah untuk perangkat desalinasi. Mendapatkan air tawar dengan memanfaatkan manfaat perangkat untuk membersihkan ion yang terkontaminasi air garam. Jongyoon Han dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge dan para koleganya datang dengan perangkat yang dapat digunakan secara sederhana, portabel sistem desalinasi air dari baterai atau tenaga surya.

Han dan timnya menyelidiki fisika di belakang fenomena yang disebut polarisasi konsentrasi ion (ion-concentration polarization). Hal ini terjadi bila tegangan diterapkan di seluruh membran menciptakan sebuah arus ion. Karena hanya ion positif yang dapat melewati membran, ketidaksesuaian dibuat di atasnya. Proporsi yang lebih tinggi mengumpulkan ion positif di satu sisi membran bersama-sama dengan ion negatif yang tidak mampu untuk melewatinya.

Para peneliti memutuskan untuk mencoba memanfaatkan efek ini untuk memisahkan garam dari air. Bukannya membran, namun mereka menggunakan bahan selektif ion disebut Nafion untuk membuat nanojunction. Ini tersambung ke yang lebih besar, seukuran lorong mikrometer di mana air laut yang mengalir melewatinya. Ketika tegangan dihidupkan di nanojunction, garam ditolak dari air laut ketika mengalir, walaupun air laut tidak benar-benar menyentuh nanojunction. Microchannel terbelah menjadi dua di persimpangan dengan air segar yang mengalir langsung harus dikumpulkan, sementara air asin ditolak dan didorong menjauh melalui microchannel kedua.

Hasil kerja Han dan rekan-rekan menggunakan air laut dari Crane Beach di Ipswich, Massachusetts, untuk menguji perangkat. Yang ditolak lebih dari sekedar garam, karena juga menghilangkan partikel-partikel bermuatan, termasuk banyak protein dan mikroorganisme. Tim menguji dengan mencemari air dengan darah manusia yang telah dinodai untuk lampu fluorescent dan mengidentifikasi bahwa penanda yang sama mengalir ke saluran garam. Dan karena air laut tidak menyentuh nanojunction, perangkat tidak mungkin diganjal oleh mikroba yang menempel.

Perangkat ini hanya beberapa sentimeter persegi dan tidak cukup bagi air untuk tujuan praktis, hanya 250 nanoliter air tawar dapat dikumpulkan per menit. Tapi Han mengatakan bahwa jika hal itu memungkinkan untuk menempatkan banyak perangkat ke semacam chip yang bisa menghasilkan sesuatu untuk menyaingi perangkat filter air rumah tangga. Hal ini akan memberikan laju aliran sekitar 100 mililiter per menit. "Jika anda mendapatkan laju aliran semacam itu akan sangat berguna," kata Han.

Desmond Lawler, insinyur yang bekerja untuk desalinasi air di University of Texas, Austin, mengatakan bahwa alat tersebut dapat digunakan dalam zona bencana, di mana sejumlah kecil air murni diperlukan dengan cepat dan murah. Untuk desalinasi skala besar, reverse osmosis (dimana air dipaksa melalui lubang yang cukup kecil untuk mengecualikan banyak molekul) masih cara yang sulit.

Han mengatakan bahwa perangkat ini tidak dimaksudkan untuk skala besar pabrik pemurnian, "teknologi ini tidak akan berada untuk kompetisi dan tidak perlu untuk itu," kata Han.

Han bekerja dengan MIT untuk meningkatkan teknologi dengan membuat sebuah array kecil pemurni air. Di dalam laporan mereka yang dipublikasikan di Nature Nanotechnology, Han dan timnya mengatakan bahwa energi yang digunakan oleh perangkat dibandingkan dengan skala besar reverse osmosis. Tapi Lawler meragukan. "Apakah hal ini dapat diproduksi dengan cara yang cukup murah sehingga dapat digunakan langsung, kita tidak tahu," kata Lawler.
  • Kim, S, J. , Ko, S. H. , Kang, K. H. & Han, J. Nature Nanotechnol. doi:10.1038/nnano.2010.34 (2010).

APEX Atacama Pathfinder Experiment Telescope Temukan Kelahiran Bintang Muda

(KeSimpulan) Terima kasih gravitasi. Pengamatan terbaru terhadap sebuah galaksi secara rinci mengidentifikasi kelahiran bintang muda di alam semesta. Para astronom mendapatkan pandangan tajam namun masing-masing produsen bintang di galaksi yang jauh yaitu 10 miliar tahun cahaya dari Bumi. Studi menunjukkan bahwa konsentrasi bintang baru dalam awan raksasa dari gas dan debu adalah 100 kali lebih tinggi dibandingkan daerah serupa di Bima Sakti pada hari ini.

Mark Swinbank dari Institute for Computational Cosmology di Durham University, Inggris, dan rekan-rekannya mampu mencapai rumah di daerah kelahiran bintang hanya 300 tahun cahaya karena memiliki kesempatan kesejajaran dengan kelompok besar di dekat galaksi yang terletak di sepanjang garis yang sama terlihat, tapi jauh lebih dekat ke bumi. Karena objek-objek berat membelokkan cahaya, latar depan cluster besar bertindak seperti lensa tele, memperbesar galaksi yang lebih jauh 16-kali lipat. Swinbank dan rekannya melaporkan temuan mereka dalam sebuah makalah di Nature, 12 Maret.

Para astronom mengidentifikasi galaksi SMMJ2135-0102 menggunakan submillimeter-wavelength Atacama Pathfinder Experiment Telescope di Chile utara. Menindaklanjuti pengamatan dengan Submillimeter Array di Hawaii's Mauna Kea yang menghasilkan gambar tajam dalam mengungkap empat bintang yang membentuk gumpalan dalam galaksi. Gumpalan yang terkecil adalah sekitar 300 tahun cahaya dan sebagian besar patch sekitar tiga kali lebih besar daripada di galaksi Arp 220, suatu contoh langka yang intens dari formasi bintang di alam semesta pada hari ini.

Submillimeter mengamati pada submillimeter wavelengths (terletak antara gelombang infra merah dan gelombang radio pada spektrum elektromagnetik) sangat penting untuk menilai tingkat pembentukan bintang sejati, karena radiasi dengan mudah menembus debu, membentuk daerah bintang. Cahaya yang dipancarkan oleh bintang-bintang yang diserap oleh debu dan di sekitarnya kembali, kemudian submillimeter memancar pada panjang gelombang inframerah. "Maka hampir tidak mungkin untuk menurunkan tingkat akurasi formasi bintang dari pencitraan optik itu sendiri," komentar Fabian Walter dari Max Planck Institute of Astronomy di Heidelberg, Jerman.

Sebelumnya studi resolusi yang lebih rendah, baik dalam cahaya dan pada panjang gelombang submillimeter, telah menemukan formasi kuat bintang di galaksi bahkan lebih jauh lagi dari Bumi dan berasal lebih jauh ke masa lalu. "Semua hasil ini menunjuk pada gambar yang sama yaitu jauh lebih intens formasi bintang di alam semesta yang jauh dari yang kami harapkan, mengingat bagaimana bentuk bintang-bintang lokal," kata Swinbank.

Galaksi SMMJ2135-0102 diamati seperti tampak ketika alam semesta sekitar 3 miliar tahun yang lalu, berasal dari era ketika formasi bintang kosmis berada pada puncaknya. James Dunlop dari University of Edinburgh menunjukkan bahwa galaksi terbentuk seperti bintang-bintang yang begitu melimpah karena galaksi masih punya banyak gas (bahan baku untuk membuat bintang) dan gravitasi galaksi punya cukup waktu untuk menarik gas bersama menjadi dingin, sebuah daerah kompak. Sebelum sekitar 10 milyar tahun yang lalu, gravitasi belum cukup menarik rumpun gas bersama.

Sekuen DNA mitokondria mtDNA Fosil Jari Siberia Tempatkan Spesies Baru Manusia Purba

(KeSimpulan) Analisis DNA membawa ke era 40.000 tahun yang lalu. Pada musim panas 2008, tim peneliti Rusia menggali sepotong tulang jari manusia di Siberia yang terisolasi dalam gua dan menyimpannya untuk dianalisis kemudian. Asumsi bahwa fragmen yang mencolok berasal dari salah satu Neanderthal yang meninggalkan peralatan dalam gua antara 30.000 hingga 48.000 tahun yang lalu. Tulang-tulang yang berserak nampak luar biasa.

Namun, materi genetik memberikan cerita lain, ketika peneliti Jerman mengekstrak dan sequencing DNA dari fosil, mereka mengidentifikasi bahwa tidak cocok dengan Neanderthal ataupun manusia modern yang juga pada saat itu. Data genetik yang dipublikasikan di Nature mengungkap bahwa tulang mungkin milik manusia yang sebelumnya tidak dikenal, spesies manusia yang telah punah dan bermigrasi dari Afrika jauh sebelum kerabat kita.

"Ini benar-benar melampaui harapan kami. Saya hampir tidak percaya. Kedengarannya terlalu fantastis untuk menjadi kenyataan," kata Svante Pääbo, direktur genetika evolusi di Institut Max Planck untuk Evolutionary Anthropology di Leipzig, Jerman.

Para peneliti yang tidak terlibat dalam studi memuji temuan tersebut tetapi memperingatkan untuk tidak terlalu banyak menarik kesimpulan dari studi tunggal. "Dengan data di tangan, anda tidak bisa mengklaim penemuan spesies baru," kata Eske Willerslev, biolog evolusi dan direktur Centre for GeoGenetics di University of Copenhagen.

Jika studi mendukung kesimpulan awal, temuan akan menandai untuk pertama kalinya bahwa manusia yang relatif punah telah diidentifikasi dengan analisis DNA, juga menunjukkan bahwa manusia zaman es lebih beragam daripada yang pernah dipikirkan. Sejak akhir abad kesembilan belas, para peneliti mengetahui bahwa dua spesies Homo (Neanderthal dan manusia modern) hidup berdampingan pada akhir zaman es. Pada tahun 2003, Homo floresiensis ditemukan di pulau Flores, Indonesia, tetapi belum ada tanda-tanda 'hobbit' kecil ini di tempat lain. Relatif diidentifikasi di Siberia, namun meningkatkan kemungkinan bahwa beberapa spesies Homo berkisar di Eropa dan Asia telah tumpang tindih dengan nenek moyang langsung manusia modern.

Situs Siberia di Pegunungan Altai yang disebut Denisova Cave, sudah dikenal sebagai sumber yang kaya artefak Mousterian and Levallois, dua gaya alat (toolmakers) dikaitkan dengan Neanderthal. Selama lebih dari satu dekade, ilmuwan Rusia dari Institute of Archaeology and Ethnology di Novosibirsk mencari tulang. Mereka menemukan beberapa spesimen tulang, mencatat setiap peristiwa penting dengan sarung tangan khusus untuk mencegah kontaminasi dari DNA manusia modern.

Ketika tulang jari ditemukan, "kami tidak bertaruh untuk perhatian khusus itu", kata Michael Shunkov, arkeolog dari Novosibirsk institute. Tapi Pääbo telah menjalin hubungan dengan tim Rusia pada tahun sebelumnya untuk mengumpulkan material pemeriksaan genetis dari manusia zaman es. Setelah mendapatkan tulang, tim Jerman mengekstrak genetik tulang dan sequencing DNA mitokondria (mitochondrial DNA atau mtDNA), jenis DNA yang paling banyak dan terbaik untuk memperoleh urutan dari jaringan kuno.

Setelah membaca ulang urutan mtDNA rata-rata 156 kali setiap memastikan keakuratan, para peneliti membandingkannya dengan 54 genome mtDNA manusia modern, genome manusia modern dari 30.000 tahun yang lalu (juga ditemukan di Rusia), dan enam genome Neanderthal. DNA Gua Denisova menempati sebuah kelas tersendiri. Meskipun genome mtDNA Neanderthal berbeda dari Homo sapiens pada rata-rata 202 posisi nucleotide, sampel Denisova Cave berbeda pada rata-rata posisi 385 posisi.

Perbedaan menyiratkan bahwa leluhur Siberia bercabang dari pohon keluarga manusia pada 1.000.000 tahun yang lalu, jauh sebelum perpisahan antara manusia modern dan Neanderthal. Jika demikian, spesies tersebut harus telah meninggalkan Afrika dalam migrasinya yang tidak diketahui sebelumnya, antara Homo erectus 1.900.000 tahun yang lalu dan dari nenek moyang Neanderthal yaitu Homo heidelbergensis pada 300.000 sampai 500.000 tahun yang lalu.

Johannes Krause juga dari Max Planck Institute di Leipzig, mengatakan bahwa para peneliti kini menghasilkan sekuens inti DNA dari tulang dengan harapan sekuensing seluruh genome. Jika mereka berhasil akan menjadi human genome sequenced tertua, lebih tua dari Manusia Saqqaq Eskimo di Greenland pada 4.000 tahun lalu yang dilaporkan oleh Willerslev dan rekan-rekannya melaporkan pada bulan Februari lalu.

Genome lengkap mungkin juga memungkinkan para peneliti untuk mengajukan nama resmi spesies baru. Mereka merencanakan berdasarkan dari genome mtDNA. Tetapi menunggu hingga lebih banyak tulang yang ditemukan atau sampai DNA memberikan gambaran yang lebih jelas hubungannya dengan manusia modern dan Neanderthal.

Willerslev menekankan bahwa bukti mtDNA tidak memverifikasi temuan Siberia mewakili sebuah spesies baru karena mtDNA diwariskan hanya dari ibu. Ada kemungkinan bahwa manusia modern atau Neanderthal yang hidup di Siberia pada 40.000 tahun yang lalu memiliki mtDNA yang tidak biasa, mungkin berasal dari persilangan antara H. erectus, Neanderthal, manusia modern atau manusia kuno lain yaitu spesies Homo yang tidak diketahui. Bidikan DNA nukleus hanya akan benar untuk menentukan posisi relatif Siberia dalam pohon keluarga manusia.

Antropolog juga ingin melihat penjadwalan yang lebih halus dari sedimen dan deskripsi yang lebih baik dari tulang jari itu sendiri. "Saya belum melihat tulang dan ingin melihatnya. Stratigrafik usia untuk tulang adalah 30.000 sampai 48.000 tahun, tetapi usia mtDNA dapat setua H. erectus. Itu tidak banyak memberitahu kita tentang evolusi manusia, kecuali jika benar-benar mewakili spesies kuno yang masih hidup," kata Owen Lovejoy, antropolog di Kent State University di Ohio.

Gua telah menghasilkan beberapa petunjuk tentang budaya hominin Siberia, walaupun suatu fragmen yang dihias dengan lubang ditemukan sebelumnya dalam lapisan yang sama di dua situs Neanderthal Murcia. Pääbo menduga nenek moyang manusia yang lain (misteri baru). "Ini menarik bahwa studi molekuler memberikan kontribusi dalam paleontologi di mana hanya ada sedikit atau tidak ada morfologi yang diawetkan. Jelas kita berdiri di awal dalam banyak perkembangan menarik," kata Pääbo.
  • Krause, J. et al. Nature doi:10.1038/nature08976 (2010).
  • Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010).
  • Derevianko, A., Shunkov, M. & Volkov, P. Archaeol. Ethnol. Anthropol. Eurasia 34, 13-25 (2008).

Jejak Kaki Purba Laetoli Tanzania dan Gaya Berjalan Tegak

(KeSimpulan) Sebuah studi terbaru, nenek moyang manusia telah berjalan secara efisien dengan teknik perpanjangan kaki pada 3,6 juta tahun yang lalu. Meskipun kegemaran nongkrong di pohon-pohon, nenek moyang manusia yang hidup 3,6 juta tahun yang lalu di Tanzania memperluas jangkauan untuk berjalan kaki seperti yang dilakukan manusia modern sekarang. Jika demikian, berjalan telah berevolusi melompat batas dan bukan secara bertahap di antara hominid kuno.

Studi berasal dari situs trackway yang terkenal di Laetoli, Tanzania, di mana lebih dari 30 tahun yang lalu para peneliti menemukan jejak dua hingga tiga tapak kaki manusia awal yang berjalan di lahan basah abu vulkanik. David Raichlen, antropolog dari University of Arizona di Tucson dan rekan-rekannya mengatakan bahwa analisis baru menunjukkan hominid Laetoli dalam penampakan tumit dan kaki ketika berjalan di permukaan yang lembut.

Pola itu adalah sebuah tanda kardinal humanlike dengan gaya berjalan efisien, perpanjangan langkah kaki yang mengejutkan muncul di awal evolusi hominid. Raichlen melaporkan pada 22 Maret di PLoS ONE. Sampai sekarang, banyak peneliti menduga bahwa gaya berjalan tidak muncul paling tidak hingga munculnya spesies Homo awal sekitar 2,5 juta tahun yang lalu.

"Pada saat hominid berjalan di atas abu Laetoli, mereka berjalan lebih seperti kita daripada seperti kera," kata Raichlen.

Banyak antropolog mengaitkan print Laetoli untuk Australopithecus afarensis, spesies yang mencakup kerangka parsial yang disebut Lucy. Beberapa peneliti sebelumnya berpendapat bahwa jejak kaki Laetoli dari humanlike. Sedangkan peneliti lain melihat tanda-tanda lutut tertekuk, langkah pinggul membungkuk, karakteristik simpanse modern. Analisis forensik terbaru menjadi tantangan.

"Data Raichlen persuasif tetapi diakui memiliki fokus terbatas," komentar William Jungers, antropolog dari Stony Brook University Medical Center di New York. Spesies Lucy berbeda dari manusia modern dengan cara-cara yang mungkin telah menciptakan perbedaan gaya berjalan. Namun, tumit dan kedalaman jari pada Laetoli memberikan sekilas berjalan efisien "jauh sebelum munculnya genus kita, Homo," kata Jungers.

Tim Raichlen adalah yang pertama menganalisis perspektif biomekanis jejak kaki Laetoli. Delapan relawan dewasa berjalan dua kali melintasi jalan pasir yang dibasahi ringan yang dimaksudkan untuk mereproduksi kondisi-kondisi di mana cetakan Laetoli terbentuk. Mereka kemudian berjalan dua kali di permukaan pasir yang sama sementara sikap berjongkok. Pelacakan khusus gerakan dan peralatan scanning menghitung sejauhmana setiap pinggul dan lutut ditekuk selama ujicoba dan dihasilkan model tiga-dimensi jejak kaki.

Orang-orang yang berjalan dengan gaya berjalan tegak menghasilkan jejak kaki yang mendekati keseimbangan tumit dan kedalaman jari kaki. Sebaliknya, langkah berjongkok secara nyata menghasilkan jejak yang lebih dalam, mencerminkan transfer berat badan untuk lebih cepat dengan panjang kaki.

Fosil A. afarensis menampilkan punggung bawah melengkung, lengkungan kaki dan sifat-sifat lainnya yang konsisten dengan bukti Raichlen untuk gaya berjalan humanlike pada Laetoli. "Setiap energi yang tidak efisien dalam berjalan relatif untuk Homo yang akan datang dari ukuran tubuh kecil dan lebar rentang tubuh, tidak lebih," kata Carol Ward, antropolog dari University of Missouri di Columbia.

Tidak seorang pun tahu persis bagaimana hominid sebelum era Lucy berjalan. Ardipithecus ramidus, kerangka parsial dari 4,4 juta tahun tidak berjalan seperti manusia modern, tetapi sifat dari gaya berjalan tidak jelas.

"Saya ragu bahwa kasus ini menutup perdebatan mengenai apa gaya berjalan seperti pada Australopithecus, tetapi studi baru ini membuat langkah-langkah penting ke arah itu," kata Brian Richmond, antropolog dari George Washington University di Washington, DC.

Penargetan RNAi Untuk Gen Produser Protein Kanker Kulit Melanoma

(KeSimpulan) Partikel-partikel kecil yang membawa strain pendek RNA dapat mengacaukan produksi protein dalam tumor. Untaian pendek RNA yang dapat secara efektif mematikan gen tertentu untuk pertama kali telah digunakan untuk mengobati kanker kulit pada manusia. Teknik, yang disebut RNA interference (RNAi), para penemu memperoleh Hadiah Nobel tahun 2006, namun para peneliti telah berjuang untuk mengaplikasikannya ke klinik, sebagian karena masalah dalam mendapatkan molekul target.

Kini, Mark Davis dari California Institute of Technology di Pasadena dan rekan-rekannya menemukan cara untuk menyampaikan partikel yang berisi urutan seperti pada pasien dengan kanker kulit melanoma. Ketika menganalisis biopsies dari tumor setelah pengobatan, mereka menemukan bahwa partikel telah menghambat ekspresi gen kunci disebut RRM2 yang diperlukan bagi sel-sel kanker berkembang biak. Penelitian mereka yang diterbitkan di Nature.

Para peneliti menciptakan partikel dari dua polimer yang ditambah protein untuk mengikat reseptor pada permukaan sel-sel kanker dan potongan-potongan RNA yang disebut small-interfering RNA (siRNA), dirancang untuk menghentikan gen dari RRM2 yang diterjemahkan ke protein. siRNA bekerja dengan tetap berpegang pada messenger RNA (mRNA) yang membawa gen kode sel-sel pembuat protein dan memastikan bahwa enzim memotong mRNA di tempat tertentu.

Ketika komponen dicampur dalam air, mereka berkumpul menjadi partikel sekitar diameter 70 nanometer. Para peneliti kemudian dapat menerapkan nanopartikel ke dalam aliran darah pasien, di mana partikel-partikel beredar sampai mereka menjumpai pembuluh darah 'bocor' yang memasok darah ke tumor. Kemudian partikel-partikel melewati pembuluh tumor, di mana mengikat sel dan kemudian menyerap.

Setelah di dalam sel, nanopartikel terurai dan melepaskan siRNA. Bagian lain dari nanopartikel sangat kecil, mereka lolos keluar dari tubuh melalui urin. "Menyelinap masuk, sistem kekebalan, mengirim siRNA, dan komponen dibongkar keluar," kata Davis.

Studi menilai teknik keselamatan pada 15 pasien. Ketika peneliti menganalisis contoh tumor dari tiga sampel pasien sukarela, mereka menemukan fragmen-fragmen mRNA yang sama panjang dan urutan sebagai desain siRNA. Setidaknya pada satu pasien, kadar protein lebih rendah dibandingkan dari sampel tumor yang diambil sebelum pengobatan. Mereka juga menemukan bahwa pasien yang diberi dosis yang lebih tinggi memiliki tingkat yang lebih tinggi siRNA dalam tumor. "Semakin kita masukkan ke dalam, semakin berakhir di tempat seharusnya, di sel-sel tumor," kata Davis.

Para peneliti akan membutuhkan lebih banyak data dari uji klinis untuk memastikan bahwa terapi tersebut aman untuk digunakan pada manusia. Tetapi Davis mengatakan bahwa di ruang kerjanya sekarang ada bukti langsung bahwa nanopartikel dan RNAi dapat digunakan untuk menyerang gen yang berbahaya pada manusia, tidak hanya dalam tabung eksperimen. "Apa yang begitu menarik bahwa sekarang hampir semua gen dapat ditargetkan. Every protein now is druggable," kata Davis.

Davis mengatakan bahwa penargetan gen-gen tertentu dalam terapi ini diharapkan tidak akan memiliki efek samping besar. "Harapan saya adalah membuat tumor meleleh, sementara mempertahankan kualitas hidup tinggi bagi pasien. Kami bergerak selangkah lagi untuk bisa melakukan hal itu sekarang," kata Davis.

Tetapi beberapa peneliti prihatin bahwa pengobatan belum diuji pada lebih banyak pasien dan sampel tidak diambil dari setiap pasien. Thomas Tusch, biolog molekuler dari Rockefeller University di New York mengatakan "menarik bahwa nanopartikel dalam beberapa skema pemberian dosis dapat mencapai jaringan dan tampaknya memiliki efek yang dapat diukur," jika seseorang ingin percaya data dari satu pasien yang memiliki tingkat lebih rendah dari protein. "Saya berharap temuan ini dapat dikonfirmasikan di masa depan," kata Tusch.

Daniel Anderson, biolog rekayasa medis dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge juga telah berusaha untuk mengembangkan sistem pengiriman RNAi dan menurutnya data yang besar dimulai. "Secara umum, orang-orang yang khawatir tentang terapi memahami bahwa hewan bukan manusia. Ada banyak data yang benar-benar menarik dengan hewan, tapi pada akhirnya, manfaat jenis sistem penargetan obat harus dievaluasi pada manusia, dan itulah sebabnya ini studi penting. Tapi tidak seperti yang kami lakukan," kata Andeson.
  • Davis, M. E. et al. Nature doi:10.1038/nature08956 (2010).

Bangkitkan Sistem Dopamine Otak Bangunkan Kondisi Pasien Vegetatif

(KeSimpulan) Sebuah uji klinis berusaha untuk menentukan apakah apomorphine (yang pernah digunakan bagi gejala Parkinson) dapat mempercepat pemulihan dari beberapa jenis trauma otak. Suatu penargetan reseptor dopamine mungkin bisa "menghidupkan" otak yang cedera, memungkinkan beberapa jenis vegetatif dan kesadaran minimal pasien untuk pulih lebih cepat.

Esteban Fridman dari FLENI hospital di Buenos Aires berpikir bahwa inti dari masalah bagi pasien tersebut terletak pada hubungan neuron-akson yang begitu rusak parah. Membutuhkan waktu yang sulit untuk membawa sinyal kimia atau neurotransmiter dari neuron ke neuron. Akson bisa terganggu jika tunduk pada tekanan seperti dampak tengkorak ketika seorang yang tertembak di kepala atau dihantam roda kemudi dalam kecelakaan mobil.

Kemungkinan pengobatan untuk kerusakan seperti itu, Fridman fokus pada apomorphine yang mengikat ke reseptor dopamine otak. Dopamine, suatu neurotransmiter yang terkenal karena perannya dalam penyakit Parkinson, tidak hanya bagian dari mekanisme pengendalian perilaku gairah dan motivasi, tetapi juga berperan dalam gangguan kesadaran.

Mengapa apomorphine? Fridman mengajukan hipotesis bahwa apomorphine mungkin bekerja dengan bertindak sebagai pengganti dopamine. Rangsangan kimia mungkin cukup untuk memperbaiki hubungan, memungkinkan pasien untuk mencapai kesadaran penuh. Fridman mencatat bahwa obat tidak akan bekerja dalam kasus di mana otak telah kekurangan oksigen atau darah karena kerusakan lebih luas. Terri Schiavo, wanita Florida yang memicu kontroversi nasional memuncak pada tahun 2005, berada dalam keadaan vegetatif seperti itu disebabkan oleh cedera.

Salah satu alasan Fridman memilih apomorphine adalah mencapai reseptor dopamine secara langsung, bahkan jika kemampuan tubuh sendiri untuk membuat neurotransmitter telah rusak. Apomorphine juga untuk mengikat berbagai jenis reseptor dopamine. Beberapa obat, seperti levodopa (L-Dopa), sebenarnya prekursor yang diubah menjadi dopamine oleh tubuh dibandingkan yang bekerja langsung pada reseptor. Jadi jika mekanisme konversi itu terganggu akan kurang membantu. Obat lain, seperti amantadine, meningkatkan produksi sel dopamine, tetapi jika sel-sel yang rusak atau kurang aktif maka hanya dapat mendorong dan hanya mengikat reseptor dopamine tertentu.

Fridman pertama kali mencoba apomorphine untuk pasien pada tahun 2004. Orang itu berada dalam keadaan sadar minimal selama 104 hari. Setelah diberi obat, ibu pasien memberitahu Fridman bahwa anaknya terbangun setelah hanya 24 jam.

Selama beberapa tahun berikutnya, Fridman dan seorang koleganya, Zion Krimchansky dari Loewenstein Hospital Rehabilitation Center di Israel, mencoba obat secara total pada delapan pasien. Tujuh pulih kesadaran (Satu meninggal karena masalah yang tidak diketahui). Satu pasien yang selamat membawa efek namun tidak mengalami kemunduran bahkan setelah pengobatan dihentikan. Lima pasen pulih dan bisa berjalan, sedangkan satu pasien sekarang dapat menyetir mobil sendiri. Fridman menerbitkan beberapa hasil ini dalam Neurotherapeutics pada tahun 2007 dan juga pengamatan tunggal seorang pasien yang cedera otak pada tahun 2009.

Tetapi karena pengamatan klinis ini bukan double-blind studies (di mana baik dokter maupun pasien tahu apakah mendapat plasebo atau obat), maka Fridman saat ini memulai studi klinis formal dengan total 76 pasien. Apomorphine akan diberikan antara satu hingga empat bulan setelah cedera otak traumatis, dan dosis akan tersebar selama beberapa minggu, mengingat lebih dari periode 12-jam. Beberapa pasien akan mendapatkan obat dan beberapa akan menjadi kelompok kontrol.

Studi ini disponsori oleh Neurohealing Pharmaceuticals yang berbasis di Boston dengan dana awal dari US Food and Drug Administration "orphan drug" (sebuah obat yang dikembangkan untuk kondisi langka) berupa hibah. Daniel Katzman, presiden Neurohealing, mengatakan dijadwalkan selesai pada akhir tahun ini, meskipun mungkin akan selesai pada tahun 2011.

Apomorphine ditinggalkan sebagai pengobatan untuk Parkinson karena perlu injeksi di mana kurang praktis untuk orang-orang dengan getaran. Selain itu juga dapat menyebabkan mual. Tapi Fridman mengatakan bahwa masalah tersebut tidak terlalu menjadi perhatian pada pasien vegetatif dan kesadaran minimal. Hal ini juga lebih mudah untuk memberi mereka dosis yang dapat dikontrol selama berjam-jam.

Apomorphine bukanlah satu-satunya obat yang diteliti dengan cara ini. Saat ini ada studi amantadine yang awalnya dikembangkan untuk mengobati influenza. Fridman memilih apomorphine karena kelompok awal pasien tidak merespon amantadine, levodopa atau obat lain yang bekerja pada sistem dopamine.

Ross Zafonte, ketua Department of Physical Medicine and Rehabilitation di Harvard, yang memimpin penelitian di Amerika Serikat mengatakan akan menanggapi dengan hati-hati namun antusias mengenai prospek apomorphine. Zafonte mencatat ketidakjelasan apakah jalur-jalur dopamine adalah satu-satunya driver untuk kesadaran atau apakah beberapa kombinasi pada orang lain. Zafonte juga ingin menemukan jalur yang optimal untuk menargetkan neurotransmitter.

Tapi Zafonte mengatakan bahwa kajian ini akan membantu menunjukkan faktor-faktor apa yang menyebabkan pemulihan lebih cepat dari kondisi vegetatif dan kesadaran minimal, bahkan jika hanya bekerja pada minoritas pasien. Bahkan, selain itu jika perawatan hanya perubahan laju pemulihan, masih tetap menjadi langkah ke arah yang benar.

Mary McMahon, associate professor di Pediatric Rehabilitation Cincinnati Children's Hospital Medical Center, telah melakukan kerja pada skala kecil dengan amantadine, dan tidak terlibat dengan studi Zafonte maupun Fridman. McMahon mengatakan bahwa penting untuk menetapkan terapi obat apakah mungkin efektif serta untuk mengetahui berapa banyak efek obat dan seberapa banyak dengan penyembuhan alami.

Fisikawan UM Klaim Material Magnet Baru

(KeSimpulan) Sebuah tim fisikawan material mengklaim bahwa senyawa besi dan nitrogen memberikan sekitar 18% lebih banyak magnetik dibandingkan bahan magnetik yang dikenal pada saat ini. Jika magnet tersebut dapat diproduksi secara komersial, misalnya, memungkinkan manufaktur elektronik melengkapi hard drive komputer yang lebih kecil untuk memasukkan informasi lebih lanjut. Namun, peneliti lain menanggapi dengan hati-hati, bagaimanapun, banyak klaim serupa tentang riset material yang kontroversial pada masa lalu dan telah gagal dibuktikan.

Suatu material magnet berasal dari elektron yang berputar. Setiap elektron bertindak seperti medan magnet kecil yang berputar sejajar dengan sumbu dan ketika lebih banyak elektron berputar di satu arah dari arah yang berlawanan, materi menjadi magnet. Sebagai contoh, atom besi memiliki empat atau lebih elektron yang berputar. Pada bahan massal, situasi ini lebih rumit, sebagai kumpulan elektron atom individu bergabung ke dalam band.

Elektron ulir "naik" mengalir dalam band yang berbeda dengan yang dipintal "turun," dan perbedaan antara jumlah energi elektron tertinggi di band atas dan band bawah menentukan daya tarik bahan yang lebih kecil dari yang diharapkan dari magnet atom tunggal. Menggunakan band seperti dalam teori, peneliti dapat memprediksi bahan yang harus memiliki daya tarik terbesar yaitu besi cobalt.

Namun, Jian-Ping Wang, fisikawan material di University of Minnesota, Twin Cities, dan koleganya mengatakan bahwa senyawa dari delapan bagian besi dan satu bagian nitrogen, Fe16N2, melebihi batas ini yaitu sekitar 18%. Kunci bahan magnet yang sangat tinggi terletak pada struktur kristal yang rumit. Wang mempresentasikan minggu lalu pada saat March Meeting, American Physical Society.

Wang menguji sampel dengan x-ray, masing-masing atom nitrogen duduk di tengah sekelompok enam atom besi. Elektron yang mengalir di antara kelompok reaksi seperti elektron dalam besi biasa. Namun elektron dalam atom besi pada kelompok ini cenderung terjebak atau "localized" di mana mereka berada. Wang mengatakan bahwa mereka menyumbang lebih banyak atom individu untuk keseluruhan magnetisme, mengendalikannya ke atas.

"Jika benar, ini super penting," kata Eric Fullerton, fisikawan di University of California, San Diego. Tapi Fullerton menekankan kata "jika."

Wang sendiri menjelaskan, pada awal tahun 1972, orang-orang menyatakan bahwa Fe16N2 adalah magnet luar biasa. Pada 1990-an, para peneliti bersama perusahaan teknologi tinggi Jepang, Hitachi, melaporkan pengamatan yang tampaknya mendukung klaim tersebut. Namun, bukti problematis hanya dalam beberapa cara. Fullerton mencontohkan beberapa hasil tergantung pada perkiraan rumit dari fraksi volume sampel Fe16N2 yang metastable dan cenderung berantakan dalam struktur kristal lain. Hingga kini Hitachi, belum dapat mewujudkannya.

Wang, bagaimanapun, mengatakan bahwa timnya telah menguji tekniknya selama bertahun-tahun dan sekarang dapat diandalkan dari sampel Fe16N2. Mereka juga mengukur magnetisasi dengan teknik yang disebut x-ray magnetic circular dichroism, membandingkan kemampuan bahan untuk menyerap polarisasi sinar-x yang berpendar ke kanan atau ke kiri.

Wang mengatakan bahwa pengukuran yang menggunakan teknik sebelumnya kurang sensitif terhadap efek volume dan kurang mampu untuk langsung mendeteksi elektron lokal. Tim juga menghidupkan secara rinci "prinsip-prinsip utama" simulasi yang menunjukkan munculnya elektron lokal dan membuat seluruh skenario tetap bersatu.

"Dia sudah mampu mengendalikan hal-hal yang jauh lebih baik daripada orang lain," kata Alan Edelstein, fisikawan dari US Army Research Laboratory di Adelphi, Maryland. Namun, Edelstein ragu untuk mengatakan sepakat. "Saya pikir ini akan ditindaklanjuti. Kami akan tahu apakah ini benar." Setidaknya, Fe16N2 terus menjadi daya tarik yang luar biasa di benak para fisika material.

Tumbukan Antar Bulan Merubah Struktur Cincin Jupiter

(KeSimpulan) Yupiter mungkin memiliki cincin baru yang tercipta oleh tabrakan antar bulan yang mengorbitnya. Cincin yang muncul sebagai garis samar di dekat bulan Jupiter yaitu Himalia dalam foto yang diambil oleh NASA's New Horizons spacecraft. Kamera teleskopis membidik cincin pada saat perjalanan untuk menuju Pluto pada bulan September 2006 di mana pesawat ruang angkasa tersebut mampir sejenak di Jupiter hingga Februari.

"Kami mengambil gambar Himalia untuk menguji instrumen dan sama sekali tidak menduga bahwa ada sesuatu yang lain di sana," kata Andy Cheng dari Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Maryland, juga kepala ilmuwan untuk Long Range Reconnaissance Imager (LORRI ) yang mengontrol kendali kamera.

Tidak jelas bagaimana cincin baru mencapai orbit cincin di sekitar planet. Tidak ada satupun ilmuwan yang tahu kapan terbentuk, tetapi lebih penting lagi bahwa sebelumnya pesawat ruang angkasa Galileo juga tidak pernah melihatnya hingga akhir misinya untuk Yupiter pada tahun 2003. "Kalau kita benar bahwa ini adalah objek baru dan kemungkinan tidak ada sebelum itu," kata Cheng.

Studi Cheng dan koleganya menyampaikan presentasi pada awal bulan ini saat Lunar and Planetary Science Conference di Houston, Texas. Cheng menyarankan bahwa struktur yang begitu dekat dengan Himalia, kemungkinan sebagai dampak dari tumbukan material yang dialami oleh bulan yang memiliki lebar 170 kilometer tersebut.

Tim studi Cheng menyatakan, jika demikian, puing-puing dampak akan cepat menyebar dan menjadi tidak terlihat. Sedangkan salah satu bulan Jupiter yang bertubuh lebih kecil dengan lebar hanya 4 kilometer yaitu S/2000J11 yang ditemukan pada tahun 2000 telah hilang. Ada kemungkinan menabrak Himalia dan menghancurkan dirinya sendiri dalam proses tersebut.

Tabrakan ini menjadi yang ketiga kali dalam serangkaian peristiwa baru-baru ini terlihat di angkasa. Sebuah komet atau asteroid menghantam Jupiter tahun 2009 dan sebuah objek seperti komet ditemukan di sabuk asteroid pada bulan Januari 2010 yang diduga awan dari puing-puing hasil tabrakan antara dua asteroid.

Jupiter semakin lama semakin memiliki lebih sedikit bulan dengan diameter kurang dari 16 kilometer. Para peneliti sebelumnya menyarankan bahwa bulan-bulan kecil telah terkikis habis oleh serangan micrometeorite. Tapi mungkin tabrakan dari objek yang lebih besar juga memainkan peran.

"Kami melihat tata surya telah berubah. Ini bukan lagi tempat di mana hal-hal yang statis tetap sama untuk selama-lamanya," kata Cheng. Dia dan rekan-rekannya berharap dapat mempelajari lebih lanjut tentang kemungkinan cincin Jupiter baru dengan mengambil lebih banyak gambar menggunakan teleskop berbasis darat.

Trik Kimia Genetik Bunga Poppy Tiruan untuk Enzim Morfin

(KeSimpulan) Mengidentifikasi enzim-enzim yang terlibat dalam sintesis opium (opiate synthesis) bisa memberi cara yang lebih baik untuk membuat obat penghilang rasa sakit. Opiat bagi masyarakat mungkin tidak asing. Para ilmuwan telah mengidentifikasi dua langkah terakhir rantai reaksi kimia sintesis morfin dalam opium poppy.

Penentuan daya kerja selular dan gen yang terlibat dalam pembuatan morfin dapat memberikan metode produksi baru untuk obat dan keluarga kimiawi seperti kodein (codeine), oxycodone, dan buprenorphine, para ilmuwan melaporkan dalam makalah yang dipublikasikan 14 Maret di Nature Chemical Biology.

Morfin dan para kerabatnya digunakan secara luas sebagai obat penghilang rasa sakit di negara-negara maju, harganya cukup mahal dan sering diresepkan untuk jangka waktu yang lama. Penelitian baru dapat memberikan cara yang lebih baik dengan ragi atau rekayasa mikroba lain untuk membuat obat penghilang rasa sakit. Selain itu juga terkait dengan masalah sosial, kriminalitas, dan politik dari produksi pertanian opium sebagai sumber heroin.

"Bergantinya produksi morfin dan metabolit kodein seperti memanfaatkan suatu sistem mikroba, jika anda bisa mendapatkan hasil akan dapat membantu menurunkan biaya," kata Christina Smolke, biolog rekayasa dari Stanford University yang tidak terlibat dalam penelitian. Daripada harus impor opiat dari luar negeri, "negara mungkin bahkan bisa melakukan sintesis secara lokal," kata Smolke.

Studi baru mengidentifikasi dua enzim (sel-sel protein yang digunakan untuk membangun dan membuat reaksi molekul) yang terlibat dalam perubahan prekursor kimia thebaine dan kodein menjadi morfin. Jillian Hagel dan Peter Facchini dari University of Calgary di Kanada juga menunjuk kode gen masing-masing enzim dan melakukan verifikasi peran genetik pada tanaman poppy eksperimental.

"Ini benar-benar kerja bagus. Setelah gen tertangkap akan memberi fleksibilitas yang lebih besar," kata Philip Larkin, kepala program produk tanaman rekayasa metabolik pada Australia's national science agency CSIRO di Canberra. Sebagai contoh, para ilmuwan dapat mendapat hasil tinggi dari tanaman dengan mengurai aktivitas dari sintesis gen morfin.

Ilmuwan juga bisa memblok produksi morfin dengan rekayasa virus untuk membasmi gen. Secara teoritis, rekayasa virus dapat digunakan untuk membasmi tanaman opium poppy di lahan seperti di Afghanistan. Tetapi para ahli narkotika mempertanyakan langkah kebijaksanaan tersebut.

"Ada kendala teknis yang berat untuk diatasi. Tapi politik adalah masalah paling besar. Ini situasi yang sangat sulit dan semakin diperumit oleh situasi militer," Charles S. Helling, mantan penasihat senior ilmiah di State Department’s Bureau of International Narcotics and Law Enforcement Affairs, Amerika Serikat..

Morfin adalah alkaloid, kelas senyawa yang dicirikan oleh struktur molekul yang dikelilingi gabungan sedikit nitrogen. "Di antara semua produk alami, alkaloid cenderung menampilkan efek farmakologis yang paling kuat," kata Facchini. Tanaman menghasilkan kira-kira 12.000 jenis alkaloid, termasuk nicotine, strychnine, caffeine, mescaline, quinine and atropine.

Sejumlah kelompok tanaman yang sangat tua, termasuk opium dan keluarga buttercup, menghasilkan kelas alkaloid milik morfin yang disebut benzylisoquinoline alkaloids. Blok bangunan utama secara kasar memiliki 2.500 alkaloid pada beberapa kelas dengan amino acid tyrosine. Sekitar 15 hingga 20 langkah reaksi tyrosine untuk menjadi morfin. Sementara pertanyaan tetap tentang beberapa reaksi yang sangat awal hingga ke langkah produksi morfin yang terakhir adalah kunci untuk membuka sejumlah aplikasi praktis.

Para peneliti mulai dengan tiga varietas tinggi morfin dari opium poppy, Papaver somniferum, dan tanaman mutan untuk membuat morfin dengan prekursor thebaine dan oripavine, tetapi tidak dapat membuat morfin itu sendiri. Hagel seperti membangun perpustakaan DNA yang sangat besar dari tanaman ini sebagai dasar yang digunakan untuk mengaktifkan gen dalam pembuatan morfin poppies. Mereka kemudian membandingkannya dengan tanaman mutan.

Setelah mengidentifikasi kode genetik dari gen yang berbeda, Hagel dan Facchini mengurutkan DNA dengan sebuah database untuk mengungkapkan identitas enzim. Untuk memverifikasi peran enzim dalam membuat morfin, tim peneliti menangkap satu gen ke bakteri E.coli dengan menempatkannya dalam termos bersama beberapa thebaine untuk diendapkan semalam.

"Ketika kembali keesokan harinya, thebaine berubah. Saat itulah mata Hagel seolah keluar .... Menemukan semuanya telah berubah menjadi morfin, mereka dapat membuat morfin," kata Facchini. Para ilmuwan menjuluki enzim thebaine 6-O-demethylase dan codeine O-demethylase.

Kedua enzim yang baru diidentifikasi bertanggung jawab yang sama secara struktural yaitu mengeluarkan gugus methyl, ornamen kimia yang umumnya terdiri dari karbon dan tiga atom hidrogen. Tapi dalam perburuan enzim sintesis morfin, banyak ilmuwan yang mengalami kebuntuan. Ada asumsi bahwa bunga poppy menggunakan enzim methyl yang mirip dengan jantung manusia untuk menghapus kelompok methyl. Tapi poppies menggunakan enzim dari kelas yang sangat berbeda.

"Ini adalah enzim yang lolos dari mata para ilmuwan. Pada tumbuhan, sangat sulit untuk mengetahui langkah-langkah jalur enzim. Ini adalah contoh indah bagaimana anda dapat menggunakan biologi molekuler modern untuk memecahkan masalah," kata Sarah O'Connor, biokimiawan di MIT.

Fisikawan Memasukkan Partikel Supersize Mekanika Kuantum

(KeSimpulan) Sebuah tim fisikawan berhasil meletakkan suatu benda yang berukuran cukup besar untuk dan dapat dilihat dengan mata telanjang ke dalam campuran keadaan kuantum bergerak dan tidak bergerak. Andrew Cleland dari University of California, Santa Barbara, dan timnya mendinginkan dayung logam kecil untuk mencapai kondisi mekanika kuantum atau 'ground state', wilayah energi paling rendah yang dimungkinkan oleh mekanika kuantum.

Mereka kemudian menggunakan keanehan mekanika kuantum untuk secara simultan mengatur gerak, satu sisi berayun-ayun, sisi yang lain diam. Eksperimen menunjukkan bahwa prinsip-prinsip mekanika kuantum dapat diterapkan pada benda sehari-hari selain juga partikel berskala atom. Kerja mereka dipublikasikan di Nature dan disajikan kemarin pada pertemuan American Physical Society di Portland, Oregon.

Menurut teori kuantum, partikel bertindak sebagai gelombang daripada titik massa pada skala yang sangat kecil. Hal ini telah menjadi konsekuensi aneh bahwa mustahil untuk mengetahui persis posisi partikel dan kecepatan melalui ruang, namun ada kemungkinan partikel yang sama untuk melakukan dua hal yang bertentangan secara bersamaan. Melalui fenomena yang dikenal sebagai 'superposition', partikel dapat menempati posisi bergerak dan posisi diam pada saat yang sama, setidaknya sampai pada kekuatan luar bekerja padanya. Kemudian langsung memilih salah satu dari dua posisi yang bertentangan.

Tetapi meskipun aturan mekanika kuantum tampaknya berlaku pada skala kecil, belum ada yang dapat melakukannya dalam skala besar, di mana pengaruh luar dapat lebih mudah menghancurkan kondisi kuantum yang rapuh. "Tidak seorang pun yang telah menunjukkan sampai saat ini mengambil objek besar dengan triliunan atom di dalamnya, bahwa mekanika kuantum berlaku untuk gerakannya," kata Cleland.

Tidak ada alasan jelas mengapa aturan mekanika kuantum seharusnya tidak berlaku untuk benda-benda yang besar. Erwin Schrödinger, salah satu penggagas mekanika kuantum, sangat terganggu oleh kemungkinan keanehan kuantum pada skala besar dan mengusulkan eksperimen yang terkenal dengan 'Schrödinger's cat'. Seekor kucing ditempatkan di dalam sebuah kotak dengan botol sianida dan sumber radioaktif. Jika sumber meluruh, memicu botol pecah dan membunuh kucing. Selama kotak tertutup, Schrödinger berpendapat, kucing itu berada dalam superposisi dari hidup dan mati, sebuah absurditas yang dikhawatirkanya.

Cleland dan timnya mengukuran secara langsung keanehan kuantum pada skala besar. Mereka mulai dengan dayung mekanis kecil atau 'quantum drum', sekitar panjang 30 mikro yang bergetar ketika mulai bergerak pada rentang frekuensi tertentu. Selanjutnya mereka menghubungkan dayung ke rangkaian superkonduktor listrik yang taat pada hukum mekanika kuantum. Mereka kemudian mendinginkan sistem ke temperatur di bawah sepersepuluh kelvin.

Pada suhu ini, dayung menyelinap ke dalam kondisi mekanika kuantum. Menggunakan sirkuit kuantum, Cleland dan timnya memverifikasi bahwa dayung tidak memiliki getaran energi apa pun. Mereka kemudian menggunakan rangkaian untuk mendorong dayung dan melihatnya bergerak-gerak pada energi yang sangat spesifik.

Selanjutnya, para peneliti meletakkan rangkaian kuantum ke dalam superposisi untuk 'push' dan 'don't push' yang terhubung ke dayung. Melalui serangkaian pengukuran yang hati-hati, mereka menunjukkan bahwa dayung itu bergetar dan tidak bergetar secara simultan.

"Itu bagus untuk kepastian fisika," kata Hailin Wang, fisikawan dari University of Oregon di Eugene yang melakukan eksperimen saingan menggunakan sebuah oscillator. Pekerjaan mereka menunjukkan bahwa hukum mekanika kuantum yang terus meningkat seperti yang diharapkan dalam skala besar.

Jadi jika triliunan atom dapat dimasukkan ke dalam sebuah kondisi kuantum, kenapa kita tidak memasukkan truk tronton secara simultan ke dalam kondisi kuntum? Cleland percaya bahwa ukuran tidak penting, namun objek yang lebih besar akan semakin mudah bagi pengaruh luar untuk mengacaukan wilayah kuantum.

"Lingkungan yang besar adalah kompleks. Berinteraksi dengan sistem yang sangat kompleks membuat koherensi kuantum menghilang," kata Cleland.

Namun ada banyak alasan untuk terus berusaha memasukkan benda-benda besar ke wilayah kuantum. Kuantum besar bisa memberitahu fisikawan lebih lanjut tentang hubungan antara mekanika kuantum dan gravitasi, sesuatu yang belum dipahami dengan baik hingga saat ini. Dan resonator kuantum dapat berguna untuk sesuatu, meskipun Cleland mengakui tidak yakin sepenuhnya. "Mungkin ada beberapa aplikasi yang menarik. Tapi terus terang, saya tidak punya satu pun sekarang,"kata Cleland.
  • O'Connell, A. D. et al. Nature doi:10.1038/nature08967 (2010).

Ular Deteksi Inframerah Reseptor Membongkar Suhu Tubuh Mangsa

(KeSimpulan) Para ilmuwan telah mengidentifikasi reseptor yang memungkinkan ular menemukan mangsa dalam kegelapan. Ular dapat 'melihat' dalam gelap berkat saluran protein yang diaktifkan oleh panas dari tubuh mangsanya. Vipers (ular berbisa), pythons (sanca) dan boas menggunakan lubang di wajah mereka yang disebut pit organs, sebuah membran yang dapat mendeteksi radiasi infra merah dari tubuh hangat hingga jarak satu meter.

Pada malam hari, pit organs ular untuk "melihat" gambar pemangsa ataupun mangsa (sebagai kamera inframerah) yang memberikan indera tambahan unik. Sebuah studi yang dipublikasikan di Nature, mengungkap bagaimana proses ini bekerja pada sebuah level molekul.

Sel-sel saraf dalam saluran pit organs mengandung ion disebut TRPA1, reseptor inframerah yang dapat mendeteksi radiasi infra merah sebagai panas, daripada sebagai cahaya, sehingga teori menegaskan fungsi pit organs dipegang oleh ahli ekologi perilaku. Reseptor juga ditemukan di dalam kepala mamalia, di mana TRPA1 channels juga dikenal sebagai wasabi receptors, mendeteksi iritasi dari tanaman atau sumber lain.

"Fisiolog hewan telah melakukan pekerjaan yang indah pada anatomi sistem indra ini. Benar-benar informasi penting bagi orang-orang seperti kita yang akan datang untuk memproses genetika. Apa yang tidak mereka ketahui adalah logika molekul," kata David Julius, biolog molekular di University of California, San Francisco, yang memimpin penelitian.

Organ pit berisi serabut saraf yang dikenal sebagai trigeminal ganglia. Para peneliti menjelaskan bahwa cara yang baik dalam organ molekul detektor panas akan membandingkan trigeminal ganglia dengan dorsal root ganglia. Yang terakhir memasok otak dengan input sensoris dari leher ke bawah dan akan lebih kecil kemungkinannya untuk menghasilkan protein yang diperlukan pit organs untuk mendeteksi panas.

Tim peneliti menunjukkan RNAs yang berbeda yang dihasilkan oleh setiap jenis syaraf, suatu indikasi gen yang aktif dan menghasilkan protein. Mereka mengidentifikasi hanya satu (TRPA1) yang dinyatakan berbeda dalam dua jenis ganglia dengan gen di trigeminal ganglia yang memproduksi 400 kali lebih RNA dalam dorsal root ganglia.

Pit organ adalah bagian dari snake's somatosensory system (yang mendeteksi sentuhan, suhu, rasa sakit) dan tidak menerima sinyal dari mata. Ini membenarkan hipotesis bahwa ular menggunakan infra merah untuk 'melihat' dengan mendeteksi panas, bukan photons cahaya. Radiasi infra merah memanaskan jaringan membran pit, kemudian saluran TRPA1 terbuka ketika suhu mencapai ambang batas tersebut, memungkinkan ion-ion yang mengalir ke sel-sel saraf dan memicu sinyal listrik.

Antena membran tergantung dalam ruang kecil hampa, memungkinkan untuk menyalurkan panas dengan cepat dan memaksimalkan perbedaan suhu yang terdeteksi pada hewan berdarah panas dan segala sesuatu yang lain. Menurut pengamatan tim, TRPA1 diaktifkan oleh suhu yang lebih tinggi dari sekitar 28°C (kira-kira suhu ular akan 'merasakan' tikus atau tupai dalam jarak meter.

Fisiolog dan biolog sel setuju meskipun mengidentifikasi reseptor merupakan kontribusi penting, masih ada lagi kisah peran organ pit. "Para peneliti menggunakan teknik molekul secara elegan untuk mengkonfirmasi sebuah hipotesis lama yang didukung oleh data fisiologis dan perilaku. Walaupun aspek temuan bertentangan dengan kerja perilaku dan fisiologis yang diketahui, penggunaan teknik genetika molekular adalah langkah baru dalam memahami bagaimana lubang-lubang pada wajah bekerja," kata Aaron Krochmal, herpetolog dari Washington College di Chestertown, Maryland.

Sebuah studi sebelumnya yang laporkan pada tahun 1956 menunjukkan bahwa ular dapat mendeteksi tangan manusia lebih baik dalam ruang berpendingin dari pada suhu kamar. "Sistem indra Pit jelas lebih fungsional dengan temperatur yang dilaporkan di bawah 28°C sebagai ambang," kata George Bakken, fisiolog dari Indiana State University, Terre Haute.

Studi tentang bagaimana ular mendeteksi radiasi infra merah telah berkembang perlahan-lahan. "Mungkin sebagian karena secara umum manusia takut ular dan sebagian karena adanya bahaya nyata yang ditimbulkan oleh lubang ular. Hasil yang disajikan di sini mungkin merupakan satu perkembangan paling dramatis dalam sejarah studi pencitraan inframerah," kata Michael Grace, neurolog dari Florida Institute of Technology di Melbourne.
  • Gracheva, E. O. et al. Nature doi:10.1038/nature08943 (2010).
  • Bullock, T. H. & Diecke, F. P. J. Physiol. 134, 47-87 (1956).

Pahala Mendorong Dopamine Bagi Kepribadian Anti Empati dan Impulsifitas Psikopat

(KeSimpulan) Apakah perjudian dalam kehidupan seseorang untuk berinvestasi atau melakukan satu demi satu pembunuhan, seorang psikopat (psychopath) pasti memberi kita semua untuk bertanya-tanya, apa yang terjadi di dalam kepalanya? Sekarang peneliti melaporkan bahwa bagian dari jawaban tersebut mungkin hipersensitivitas meraih hadiah (reward atau pahala) yang dapat menciptakan kondisi patologis (pathological) seperti uang, seks, ataupun status.

Semua psikopat berbagi dua ciri khas yaitu 1) Ketidakmampuan untuk berempati dengan orang lain atau kepekaan emosi. 2) Impulsif pada tingkah laku anti-sosial seperti sembrono atau agresi yang berlebihan. Neurolog telah menunjuk mekanisme saraf yang menyebabkan psikopat kurang dapat berempati. Tapi sangat sedikit penelitian melihat apa yang menyebabkan sifat impulsif yang dalam beberapa hal mungkin akan lebih penting, karena dapat membantu memprediksi kecenderungan psikopat terhadap kejahatan dan kekerasan.

Yosua Buckholtz, neurolog dari Vanderbilt University di Nashville dan rekan-rekannya berfokus pada sistem interkoneksi daerah otak yang disebut sistem mesolimbic (mesolimbic system), yang memotivasi manusia untuk mencari hadiah dengan melepaskan neurotransmitter dopamine. Obat-obatan seperti heroin (pada psikopat juga lebih rentan) bisa mendorong rangkaian dalam sistem ini ke dalam overdrive, mendorong pecandu untuk kompulsif melakukan pembunuhan lain. Para peneliti berhipotesis bahwa psikopat mungkin juga bereaksi berlebihan dalam reward lain.

Untuk menguji hipotesis, para ilmuwan mempelajari bagaimana kepribadian yang normal dipengaruhi oleh variasi dalam nukleus accumbens (bagian dari sistem mesolimbic yang terlibat dalam motivasi). Mereka memberi dosis kecil amphetamine, stimulan, dan menggunakan PET scanner untuk mengukur seberapa banyak dopamine dilepaskan untuk nucleus accumbens pada 30 responden.

Mereka membandingkan hasil pengukuran tes para sukarelawan untuk impulsif dan empati. Orang tercatat memiliki impulsif tinggi melepaskan empat kali lebih banyak dopamine. Untuk tes kedua, subyek berbaring di mesin fMRI. Peneliti memberi $5 jika mereka menekan sebuah tombol persegi putih yang muncul di layar komputer. fMRI mendeteksi tingkat aktivitas yang lebih besar untuk nucleus accumbens dari skor tinggi impulsif ketika mereka mengantisipasi.

Hasil korelasi yang dilaporkan para peneliti kemarin di Nature Neuroscience, menyatakan bahwa semakin besar aktivitas dalam sirkuit dopamine seseorang ketika mereka mengantisipasi reward akan semakin impulsif kepribadian mereka. Bagi psikopat, imbalan normal sehari-hari dapat memicu tanggapan yang besar pada sistem mesolimbic. Dengan demikian menciptakan dorongan yang sangat besar untuk mencari sesuatu yang menguntungkan meskipun konsekuensi buruk dari tindakan mereka, kata Buchholtz. Motivasi ini ditambah dengan kurangnya empati akan mengarah kepada tindak kejahatan dan kekerasan.

Sementara kritik tetap muncul, model ini "perlu lebih banyak data untuk membuatnya take off," kata Klaus Miczek, neurolog behavioral dari Tufts University di Medford, Massachusetts. Khususnya para peneliti perlu untuk menjelaskan peran dopamine yang lain seperti menanggapi stres, karena pelepasan di sini mungkin tidak semata-mata karena imbalan. Data Buckholtz tentang pelepasan dopamine yang berkorelasi dengan data aktivitas otak tersebut menunjukkan bahwa dopamine menusuk relawan dalam merespon "pahala $5".

Namun, karena sistem mesolimbic berhubungan dengan kecanduan, Kent Kiehl, neurolog dari University of New Mexico, Albuquerque, percaya bahwa temuan pada akhirnya bisa memiliki "implikasi besar" bagi perawatan zat yang berusaha untuk mengurangi aktivitas di sirkuit dopamine, kemampuan psikopat untuk mengerem agresifitas. "Jadi, data ini dalam beberapa cara dapat diterjemahkan ke dalam perawatan yang ditargetkan bisa sangat bermanfaat," kata Kiehl.

Katalis Kabut Pesisir Muncul di Daerah Pedalaman

(KeSimpulan) Mengurangi asap di daerah perkotaan sedikit lebih menantang. Para peneliti telah mengidentifikasi jumlah yang mengejutkan nitryl chloride di udara di atas Boulder, Colorado. Kawasan yang menyumbang asap seharusnya hanya ada di wilayah pesisir, sedangkan Boulder berjarak 1.400 kilometer dari laut. Molekul-molekul tertentu dengan mudah bereaksi dengan sinar matahari dan mengubah komposisi troposphere (lapisan terendah atmosfer).

Salah satu molekul adalah nitryl klorida. Matahari pecah menjadi nitrogen oxide dan chlorine, pada gilirannya chlorine bereaksi dengan senyawa organik di atmosfer untuk memproduksi ozon, O3, salah satu konstituen kabut asap. Biasanya asap terbentuk memerlukan banyak sinar matahari yang menjadi alasan mengapa terangkat di siang hari dan turun pada malam hari. Tapi nitryl chloride memulai proses.

Sampai sekarang, para ilmuwan berpikir nitryl chloride menghasilkan ozon hanya di daerah pantai, di mana garam dalam air laut terangkat ke udara oleh angin dan ombak. Chlorine dari garam cepat bereaksi dengan nitrogen oxides atmosfer tertentu yang hadir hanya di malam hari untuk membentuk nitryl chloride. Reaksi itu dianggap tidak relevan untuk daerah pedalaman yang kurang memiliki sumber chlorine secara signifikan.

Asumsi tersebut mulai berubah pada Februari 2008, ketika Joel Thornton, klimatolog dari University of Washington, Seattle, dengan rekannya Steven Brown dari National Oceanic and Atmospheric Administration di Boulder mempersiapkan penelitian. "Ketika kami menguji instrumen untuk mendeteksi nitryl chloride, kami menemukan bahwa pendahulu atom chlorine ini diproduksi di Boulder pada tingkat yang sama dengan di daerah pesisir. Ini mengejutkan," kata Thornton.

Februari lalu, Thornton, Brown, dan seluruh tim mulai mempelajari fenomena. Di sebuah situs di barat Boulder, mereka mengukur jumlah nitryl chloride sepanjang waktu selama 2 minggu. Tim melaporkan di Nature pada edisi pekan lalu bahwa tingkat nitryl chloride di situs tersebut hampir mencapai setengah jumlah tertinggi di wilayah pesisir. Ini sudah cukup untuk memberikan kontribusi yang signifikan untuk produksi ozon.

Chlorine di nitryl chloride mungkin berasal dari debu tanah asin yang tertiup angin, pembangkit listrik batu bara, garam pada permukaan jalan yang licin, atau kebakaran hutan dan semak-semak. Apa pun sumbernya, Thornton mengatakan bahwa temuan ini mengungkapkan kabut asap yang sebelumnya belum diketahui penyebabnya di wilayah perkotaan. Tapi nitryl chloride mungkin memiliki sisi yang baik yaitu membantu untuk memecah metana gas rumah kaca. "Kita perlu mengembangkan pemahaman yang kuat tentang kualitas udara dan iklim dari implikasi temuan kami," kata Thornton.

Nitryl chloride ditambahkan sebagai faktor kimia baru ke udara pedalaman, kata Geoffrey Tyndall, kimiawan atmosfer dari National Center for Atmospheric Research, juga di Boulder. Kimia dapat berkontribusi pada kabut asap segera setelah matahari terbit, jadi harus dipelajari lebih hati-hati ketika para regulator menyusun rancangan undang-undang ozon.

Sekuens Genome Seluruh Keluarga Melacak Kelainan Genetik

(KeSimpulan) Sequencing genome keluarga menawarkan wawasan mengenai penyakit genetik yang langka. Dengan mengurutkan genome dari tiga pasien dengan gangguan genetik langka dan membandingkan mereka dengan informasi genetik dari anggota keluarga lain yang tidak terpengaruh, dua penelitian telah berhasil mempersempit penyebab penyakit. Di antara mereka, analisis membawa jumlah individu yang dari genome mereka yang telah lengkap diurutkan dari tujuh hingga dua belas.

Tim yang dipimpin oleh David Galas dari Institute for Systems Biology di Seattle, Washington, mengurutkan genome dari empat keluarga yang memiliki kedua anak dengan kelainan genetis yang sangat jarang terjadi yaitu Miller syndrome and primary ciliary dyskinesia. Sindrom Miller menyebabkan kelainan wajah dan anggota badan, sedangkan primary ciliary dyskinesia terkait dengan struktur di saluran pernapasan dalam menghapus lendir.

Dengan membandingkan genome anak-anak dan orang tua yang tidak terpengaruh, tim peneliti menunjukkan rekombinasi spesifik dari gen orangtua yang menyebabkan penyakit, serta menghilangkan bagian-bagian lain dari genome dimana studi sebelumnya telah mengaitkan dengan kelainan ini. Para peneliti menyimpulkan bahwa hanya empat gen yang mendasari kedua penyakit tersebut.

Analisis kedua, James Lupski, genetikawan molekuler di Baylor College of Medicine di Houston, Texas menjadi subjek studi sendiri. Lupski memiliki variasi langka Charcot-Marie-Tooth disease yang menyebabkan hilangnya otot dan fungsi saraf pada anggota badan, tangan, dan kaki. Para ilmuwan telah bingung atas penyebab genetik penyakit. Tetapi sequencing seluruh genome milik Lupski dan membandingkannya dengan potongan dari anggota keluarga lain, rekan-rekan Lupski mengidentifikasi adanya mutasi baru yang terkait dengan kelainan.

Pertama, Lupski dan rekan-rekannya membandingkan genome ke referensi urutan genome manusia untuk mengidentifikasi tempat-tempat basis tunggal DNA yang telah berganti. Mereka mengidentifikasi mutasi gen SNPs, di mana tim peneliti terfokus pada satu yang dikenal sebagai SH3TC2, karena itu dikaitkan dengan jenis lain Charcot-Marie-Tooth disease. Kemudian sequencing bagian dari gen ini pada anggota keluarga dengan gangguan saraf ringan di tangan atau kaki. Tim mengidentifikasi dua mutasi pada SH3TC2 yang berkaitan dengan berbagai bentuk gangguan saraf, termasuk carpal tunnel syndrome.

"Fakta bahwa studi ini muncul sekaligus memberitahu anda di bagian mana bergerak. Ini menarik untuk melihat bahwa ada banyak cara untuk mengejar apa yang tidak terdiagnosis untuk kelainan molekuler dengan menggunakan presisi dalam menentukan pengurutan," kata Eric Topol yang mempelajari dasar genetika penyakit manusia di Scripps Research Institute, La Jolla, California.

Pendekatan berbasis keluarga juga telah memberikan peneliti pada cara lain untuk memperkirakan tingkat di mana orang tua meloloskan mutasi untuk keturunannya. Galas dan koleganya memperkirakan bahwa setiap keturunan akan memiliki 70 mutasi baru, kurang dari setengah jumlah yang diperoleh dengan pendekatan sebelumnya. "Ini benar-benar penting untuk mengetahui nomor ini karena merupakan sumber dari semua variasi genetik yang kita miliki untuk yang baik maupun buruk bagi kesehatan atau penyakit," kata Joseph Nadeau, genetikawan manusia di Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio.

Meskipun pengurutan genome utuh mungkin akan semakin akurat dan semakin murah, namun belum dalam jangkauan praktis. Lupski dan koleganya, misalnya, memperkirakan bahwa penelitian mereka menelan biaya sekitar US$50.000. Tahun lalu, para ilmuwan menggunakan metode yang kurang intensif untuk mengidentifikasi peran gen DHODH dan DNAH5 pada kelainan ini. Pada akhirnya, para ilmuwan mungkin menyadari bahwa mereka tidak perlu mengurutkan seluruh genome. "Cara lain mungkin lebih murah dan sama efektif, kita belum tahu," kata Topol.
  • Roach, J. C. et al. Science advance online publication doi:10.1126/science.1186802 (2010).
  • Lupski, J. R. et al. N. Engl. J. Med. X, XXX-XXX (2010).
  • Ng, S. B. et al. Nature Genet. 42, 30-35 (2009).

Thalidomide Mengikat Protein Cereblon (CRBN) Penyebab Cacat Embrio

(KeSimpulan) Obat dikembangkan pada ikan zebra (zebrafish) dan anak ayam dengan mengikat protein yang disebut cereblon. Sebuah protein telah diidentifikasi menjadi target utama bagi obat penyebab cacat lahir pada ribuan bayi setengah abad yang lalu. Thalidomide (yang sebelumnya diresepkan untuk mual di pagi hari dan saat ini digunakan untuk mengobati beberapa penyakit) mengikat protein cereblon (CRBN) yang mempunyai peran penting dalam pertumbuhan anggota tubuh ikan zebra dan ayam.

Kini, obat dirancang ulang untuk menghilangkan efek samping itu. Hiroshi Handa dari Japan's Tokyo Institute of Technology yang memimpin penelitian meneerbitkan minggu lalu di Science.

Pada tahun 1950-an dan 60-an, banyak ibu hamil di seluruh dunia diresepkan thalidomide, tetapi kemudian ditarik dari pasar setelah anak-anak yang dilahirkan cacat kaki, telinga, jantung, dan organ-organ internal lainnya. Dampaknya pada perkembangan embrio atau teratogenicity, tidak ditemukan pada hewan eksperimen karena obat tidak mempengaruhi tikus dengan cara yang sama.

"Ratusan penelitian telah mencoba untuk mengungkap mekanisme molekuler di balik teratogenicity," kata Ulrich Rüther, biologi perkembangan dari Heinrich Heine University di Düsseldorf, Jerman.

Menggunakan teknologi yang dikembangkan 20 tahun lalu untuk mempelajari reseptor, Handa dan timnya mengidentifikasi salah satu ikatan mitra thalidomide oleh lapisan manik-manik magnet dengan turunan dari obat, kemudian menggunakan magnet untuk menarik keluar setiap protein yang terikat oleh obat dari ekstrak sel manusia. Tim mempersempit target obat untuk CRBN, ketika thalidomide terikat akan menghambat ekspresi faktor pertumbuhan yang diperlukan untuk perkembangan sel-sel di kaki dan telinga.

Ketika embrio ikan zebra diperlakukan dengan thalidomide, mereka menyadari bahwa pengembangan sirip dada dan pendengaran vesikula (setara dengan lengan dan telinga pada manusia) sangat kerdil. Dan ketika embrio itu kemudian disuntikkan dengan menggunakan versi mutan zCrbn (versi CRBN ikan zebra) yang tidak diikat oleh thalidomide, para peneliti mengidentifikasi bahwa mereka dapat menyelamatkan pertumbuhan anggota badan. Mereka validasi temuan lebih lanjut pada anak ayam, sebuah model mapan thalidomide teratogenicity.

Minat pada thalidomide muncul kembali sekitar satu dekade yang lalu dan obat ini sekarang digunakan untuk mengobati salah satu komplikasi kusta dan kanker sel plasma yang dikenal sebagai multiple myeloma. Ini adalah pengobatan yang efektif untuk kanker karena menghentikan pembentukan sel-sel darah yang memberi makan tumor.

Tahun lalu, Neil Vargesson dari University of Aberdeen, Inggris, dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa kemampuan obat untuk menghambat perkembangan pembuluh darah. Mereka menunjukkan bahwa pembuluh darah terpengaruh sebelum perubahan dalam ekspresi gen yang bertanggung jawab atas anggota badan dalam embrio anak ayam.

Kemampuan untuk menyelamatkan pertumbuhan limb, bagaimanapun membuat Handa dan timnya berpikir ekspresi gen yang terkait dengan pembentukan ekstremitas yang datang terlebih dahulu. "Pada tahap ini, saya merasa bahwa pembuluh darah masih merupakan jaringan utama yang paling mungkin menjadi target dari efek merusak oleh thalidomide," kata Vargesson. Bagaimanapun pada saat ini, tidak jelas apakah CRBN memiliki peran dalam efek obat pada pengembangan pembuluh darah.

Vargesson juga bertanya-tanya apakah dapat mengikat CRBN oleh produksi thalidomide ketika obat rusak di dalam tubuh atau apakah ada lebih pada ikatan target thalidomide yang belum diidentifikasi. "Teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi mitra ikatan thalidomide adalah sah dan akan terbukti bermanfaat," kata Vargesson. Sekarang sasaran protein telah diidentifikasi, ini bisa membantu menjawab sisa pertanyaan yang besar: "Apakah dapat aman secara klinis untuk pembuatan obat?"
  • Ito, T. et al. Science 327, 1345-1350 (2010). | doi:10.1126/science.1177319 | ChemPort
  • Therapontos, C., Erskine, L., Gardner, E. R., Figg, W. D. & Vargesson, N. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 8573-8578 (2009). | doi:10.1073/pnas.0901505106 | PubMed

Haruskah Antropolog Berada di Garis Depan Operasi Militer Anti Terorisme?

(KeSimpulan) Di antara para petinggi militer yang memberikan komentar mengenai terorisme global pada sidang Senat (Senate hearing) Amerika Serikat (AS) adalah seorang akademisi yaitu Scott Atrain, antropolog di University of Michigan, Ann Arbor. Mengapa mengundang akademisi untuk berbicara kepada Senate Armed Services Emerging Threats and Capabilities Subcommittee?

Pemerintah AS telah menghabiskan ratusan juta dolar untuk penelitian terorisme, termasuk mendirikan terrorism research institutions di University of Maryland dan di tempat lainnya, bahwa strategi AS melawan terorisme pada saat ini "berfokus pada teknologi dan bukan berusaha untuk pemahaman tentang radikalisme dan dari mana datangnya," kata Atrain kepada Science.

Bahkan, menurut Atran, satu-satunya alasan Senat mengundangnya untuk sidang adalah "karena militer ketakutan oleh percobaan pengeboman Natal yang lalu dan menyadari bahwa mereka terlalu bergantung pada perangkat yang tidak berfungsi ... Mereka tahu saya satu-satunya orang di sekitar ini yang berada di lapangan tentang paham jihadis dan wannabes serta ingin mencari tahu penyebabnya," kata Atrain.

Atran mengkritik bahwa the U.S. military’s Human Terrain System, sebuah program di mana menanam ilmuwan sosial di unit-unit militer di Irak dan Afghanistan. "Ini adalah unit infanteri sendiri yang harus dilatih sebelum mereka pergi ke panggung untuk lebih sensitif budaya," kata Atrain kepada para Senator. "Upaya-upaya seperti ini cukup berpotensi kontraproduktif. Militer dan realitas budaya dari daerah mungkin mendukung kebutuhan memiliki ilmuwan sosial (yang berseragam dan bersenjata), ... tapi kemungkinan bahwa antropolog sendiri akan menimbulkan permusuhan secara akademis," kata Atrain.

Sementara itu, Atrain menyerukan pemerintah AS untuk melibatkan secara lebih langsung para antropolog secara terbuka, studi peer-review tentang terorisme, ketimbang mengandalkan teknologi intelijen dan operasi rahasia antiterorisme. "Libatkan ilmuwan sosial, tetapi tidak dalam panggung militer," kata Atrain.

Tapi membujuk para antropolog untuk berkolaborasi dengan militer AS "tidak akan mudah dan itu tidak akan terjadi pada hari ini," kata Karaleah Reichart, antropolog di University of North Carolina, Chapel Hill. Reichart mencatat bahwa kode etik dari American Anthropological Association (AAA) melarang para peneliti melakukan operasi rahasia maupun penelitian untuk suatu pemerintah. "Bagaimana militer dapat meyakinkan kita?"

Reichart tidak percaya antara antropolog akademik dan militer AS adalah sebuah fenomena baru. "Secara historis, para antropolog telah bekerja erat dengan pemerintah dan banyak melayani angkatan bersenjata, misalnya mempelajari ideologi Jerman dan Jepang selama Perang Dunia II. Ini adalah strategi mengetahui musuh anda," kata Reichart. Tapi sentimen di antara para akademisi tentang perang baru-baru ini di Irak dan Afghanistan telah berubah menjadi buruk, terutama skandal para ilmuwan sosial yang berperan dalam proses interogasi yang direstui pemerintah.

Relativitas Umum Einstein Lulus Uji Kosmik Tapi Tidak Satu Kata

(KeSimpulan) Relativitas umum cocok dengan hasil survei pengamatan namun masih ada tempat bagi para rivalnya. Ini kemenangan lain bagi Einstein, walaupun tidak satu kata. Relativitas umum telah dikonfirmasi pada skala besar. Tapi uji galaksi digunakan untuk menempatkan teori tidak dapat menyingkirkan semua saingan teori gravitasi.

Alexie Leauthaud, kosmolog di Lawrence Berkeley National Laboratory, California, mengatakan bahwa relativitas umum telah diuji secara ketat dalam Tata Surya, di mana menjelaskan gerakan planet dengan tepat. Namun untuk mencapai galaksi menjadi lebih sulit untuk memverifikasi dan tidak boleh diterima begitu saja. "Ini sebenarnya ekstrapolasi yang luar biasa untuk menganggap bahwa relativitas umum bekerja pada skala kosmik," kata Leauthaud.

Jika relativitas umum tidak goyah pada skala besar, bisa membantu para kosmolog untuk menjelaskan salah satu masalah terbesar yang membuat mereka sakit kepala yaitu energi gelap (dark matter). Pada 1990-an, astronom terkejut bahwa ekspansi dari alam semesta dipercepat. Ini bertentangan dengan prediksi relativitas umum yang menunjukkan bahwa cengkeraman gravitasi harus memperlambat ekspansi.

Untuk menjelaskan hal ini, kosmologi memunculkan 'energi gelap' (dark energy), sebuah gaya yang membuat hampir tiga perempat dari materi dan energi di alam semesta serta mendorongnya secara terpisah. Tetapi asal-usul energi gelap tetap menjadi misteri. Percepatan ekspansi dapat dijelaskan tanpa energi gelap, jika relativitas umum adalah salah dan melemahkan gravitasi pada skala kosmik. Beberapa calon teori 'pengubah gravitasi' mengambil jalur ini, namun sampai sekarang belum ada cara untuk mengujinya pada skala lebih besar.

Kini, Reina Reyes di Princeton University, New Jersey, dan rekan-rekannya membandingkan beberapa model yang menggunakan data mengenai posisi, kecepatan, dan bentuk secara jelas 70.000 galaksi jauh yang dipetakan oleh Sloan Digital Sky Survey. Teori saingan yang memprediksi secara berbeda tentang sejauhmana perjalanan cahaya menuju Bumi dari galaksi jauh akan melenceng (bengkok) karena gravitasi antar galaksi. Proses ini disebut 'gravitational lensing' yang secara jelas mendistorsi bentuk galaksi. Teori juga membuat prediksi yang berbeda tentang bagaimana galaksi cepat tumbuh dan bagaimana cluster bersama.

Reyes mengatakan bahwa tidak ada satu prediksi yang dapat digunakan secara langsung untuk membandingkan teori-teori. Karena semua model termasuk asumsi tentang apakah materi gelap (zat yang tidak terlihat membuat sebagian besar materi di alam semesta) ada. Kemudian jika memang ada demikian, bagaimana kumpulan bersama-sama menjadi relatif terhadap materi yang terlihat.

Sebaliknya, tim peneliti harus menggabungkan semua tiga ukuran (gravitational lensing, growth, dan clustering) menjadi satu rasio yang disebut EG, sedemikian rupa sehingga setiap ketidakpastian yang diasumsikan materi gelap akan batal menampakkan. Tim peneliti mengidentifikasi nilai sekitar 0,39 EG, cocok untuk prediksi relativitas umum sekitar 0,4.

Scott Dodelson di Fermilab Center for Particle Astrophysics, Batavia, Illinois, yang merupakan bagian dari tim uji EG pada tahun 2007, mengatakan bahwa penelitian ini "menarik dan penting". "Ini mengesankan bahwa tim telah menunjukkan pada kita dalam menguji relativitas umum secara ketat pada skala besar dengan data yang kita miliki sekarang," kata Dodelson.

Saingan teori relativitas umum bagaimanapun kembali pada hasil yang beragam. Tim peneliti menggunakan prosedur uji versi dari the tensor-vector-scalar atau TeVeS, suatu model yang diusulkan pada tahun 2004 yang memodifikasi gravitasi menggunakan seperangkat bidang berinteraksi untuk meniru materi gelap. Model ini berjuang untuk menjelaskan pengamatan pada tumbukan antar galaksi yang tampaknya menunjukkan bukti langsung materi gelap. "Tes kami adalah pukulan lain dari TeVeS," kata Reyes. Namun, versi yang lebih rumit dari TeVeS juga bisa lulus uji.

Tapi tim gagal untuk menyingkirkan himpunan yang disebut 'f(R) models' dengan lebih sedikit tweak untuk parameter relativitas umum pada skala besar dalam menjelaskan energi gelap. "Pertanyaan tentang apakah pengubahan gravitasi atau relativitas umum pada akhirnya akan menang, masih sangat terbuka," kata Dodelson.

Glenn Starkman, kosmolog di Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, mengatakan bahwa EG "akan menjadi tambahan yang berguna sebagai tes baterai teori gravitasi". Starkman dan rekan-rekannya telah menguji kelangsungan hidup ketiga model modifikasi gravitasi, yang dijuluki 'Einstein-Aether' theory dengan menggunakan satu bidang baru untuk menggantikan baik materi gelap dan energi gelap. Analisis mereka menyimpulkan bahwa Einstein-Aether tidak dapat menjelaskan pola-pola yang terlihat dalam gelombang mikro latar belakang kosmis.

Leauthaud berpikir bahwa dalam dua dekade berikutnya berbagai eksperimen direncanakan akan memiliki cukup pengumpulan data pengamatan untuk membedakan antara relativitas umum dan pesaingnya menggunakan EG. "Apakah kita akan menemukan relativitas umum adalah salah, atau kita akan menemukan sebuah tipe baru fisika untuk menjelaskan energi gelap. Kami sedang melihat pergeseran paradigma," kata Leauthaud.
  • Reyes, R. et al. Nature 464, 256-258 (2010)
  • Zhang, P., Liguori, M., Bean, R. & Dodelson, S. Phys. Rev. Lett. 99, 141302 doi.10.1103/PhysRevLett.99.141302 (2007). | ChemPort
  • Clowe, D. et al. Astrophys. J. Lett. 648, L109-L113 doi.org/10.1086/508162 (2006). | ChemPort
  • Zuntz, J., Zlosnik, T. G., Bourliot, F., Ferreira, P. G. & Starkman, G. D. Preprint at arxiv: abs/1002.0849 (2010)

Persembunyian HIV untuk Aktif Kembali Setelah Terapi Obat Berhenti

(KeSimpulan) Virus AIDS progenitor lolos dari pengobatan di dalam sel-sel darah. Infeksi HIV dapat bertahan meskipun telah menjalani perawatan karena virus tetap aktif di dalam sel dan siap untuk melipatgandakan lagi setelah terapi berhenti. Sekarang, para peneliti telah mengidentifikasi bahwa progenitor sel-sel yang berkembang menjadi sel-sel kekebalan sebagai reservoir yang penting bagi virus.

Tampungan selular ini tahan terhadap respons kekebalan inang dan highly active antiretroviral therapy (HAART) diberikan kepada pasien. Artinya virus dapat menyerang sel darah putih yang dikenal sebagai CD4+ Tlymphocytes (yang membantu tubuh untuk respon imun) setelah perawatan dihentikan.

"Ada begitu banyak contoh di mana pasien berhenti minum obat dan virus kambuh. Tidak ada cara lain bagi pasien untuk kecanduan obat," kata Kathleen Collins, biolog sel di University of Michigan, Ann Arbor, peneliti utama yang mempublikasikan laporannya di Nature Medicine. HAART dapat menghentikan penyebaran virus dengan mencegahnya berintegrasi ke dalam genome dari sel-sel baru. Kombinasi obat yang digunakan tidak menyerang sel yang membuat salinan dari virus, tapi mencegah virus baru menulari lebih banyak sel.

Para peneliti menunjukkan bahwa HIV dapat menargetkan haematopoietic progenitor cells (HPCs) dari sumsum tulang sebelum mereka menyerang sel-sel darah putih. Tim peneliti mengambil sel-sel dari pasien yang diobati dengan HAART yang telah menunjukkan jejak tidak terdeteksi virus untuk setidaknya enam bulan. Ketika para peneliti memaksa sel untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel darah putih di laboratorium, mereka mengidentifikasi genome HIV dalam sel-sel ini pada sekitar 40%. Mereka juga mengambil sel dari sumsum tulang orang yang sehat dan menunjukkan bahwa virus membunuh beberapa sel, tetapi sel-sel virus lain terintegrasi ke dalam sel kromosom dan tidak mereproduksi. Sel-sel ini tumbuh seolah-olah mereka tidak terinfeksi oleh virus.

"Jika obat yang dijalankan, virus ini masih mereproduksi tetapi tidak melakukan banyak kerusakan karena tidak bisa menyebar," kata Collins. Dalam ketiadaan obat-obatan, infeksi memperbaharui diri dan pasien harus kembali menjalani terapi. "Jika anda mempersingkat terapi bahkan untuk dua tahun maka secara dramatis akan mengubah keadaan," kata Collins yang juga menghitung penurunan biaya dan memungkinkan terapi untuk digunakan secara lebih luas di negara-negara miskin.

Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Robert Siliciano, biolog molekuler di Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, menetapkan bahwa sel CD4+ bersifat laten bagi reservoir virus. Tapi Siliciano dan timnya menunjukkan bahwa tingkat residu virus dalam darah pasien yang memakai HAART sering didominasi oleh populasi virus yang tidak dapat menemukan sel CD4+.

Jika sel progenitor sel HIV yang berumur panjang ini, reservoir dapat bertahan untuk kehidupan seluruh sel inang. Tapi mungkin ada cara untuk menargetkan reservoir ini, "Salah satu cara adalah mendorong sel-sel latensi untuk aktif sementara pasien masih dalam kondisi terapi," kata Collins.

"Studi ini membantu kita memahami hambatan untuk menghilangkan virus yang bertahan meskipun pengobatan anti-retroviral efektif," kata Clyde Crumpacker, virolog di Harvard University, Boston, Massachusetts, yang bekerja dengan HPCs dan HIV. Ini menyarankan bahwa HPCs tahan terhadap infeksi HIV. "Salah satu harapan adalah HPCs di tempat yang dilindungi," kata Crumpacker.

"Studi ini memaksa kita untuk mempelajari kembali harapan, upaya pemberantasan hanya akan berhasil jika semua reservoir HIV diidentifikasi dan dihilangkan," kata Siliciano.
  • Carter, C. C. et al. Nature Med. doi:10.1038/nm.2109 (2010).
  • Bailey, J. R. et al. J. Virol. 80, 6441-6457. doi:10.1128/JVI.00591-06 (2006) | PubMed | ChemPort
  • Zhang, J., Scadden, D. T. & Crumpacker, C. S. J. Clin. Invest. 117, 473-481 doi:10.1172/JCI28971 (2007) | PubMed | ISI | ChemPort

Ular Purba Sanajeh indicus Telan Telur Sauropoda yang Menetas

(KeSimpulan) Fosil di India barat mengungkapkan beberapa ular memangsa bayi sauropod (Bahasa Indonesia menulis dengan sauropoda). Ular purba bersembunyi di dasar sarang dinosaurus untuk melahap janin saat mereka keluar dari telur. Tombol mesin waktu telur dinosaurus dari periode Cretaceous menunjukkan bahwa tulang-tulang di dalam sarang milik ular pemangsa dengan panjang 3,5 meter, bergulung di sekitar telur dan di dekat sisa-sisa janin sauropoda.

Temuan ini menawarkan sekilas peristiwa pada perilaku makan ular dan mengungkapkan pada periode Cretaceous yang sebelumnya tidak dikenal predator yang mungkin dihadapi telur dinosaurus.

Telur pertama kali ditemukan pada tahun 1987 oleh Dhananjay Mohabey dari Geological Survey of India. Mohabey mengidentifikasi mereka sebagai Sauropoda, kelompok dinosaurus berleher panjang milik Brachiosaurus dan Diplodocus milik, serta tulang yang menyertainya adalah sauropoda di dalam telur. Dua puluh tiga tahun kemudian, Mohabey dan Jeffrey Wilson, paleontolog dari University of Michigan serta rekan-rekan timnya kini mengungkap bahwa beberapa tulang milik ular yang mereka sebut Sanajeh indicus.

Harry Greene, ekolog evolusi dari Cornell University di Ithaca, New York, mengatakan temuan ini adalah "spektakuler", fosil ular langka yang terawat baik terutama mereka bagian-bagian besar di kepala. "Ketika saya pertama kali melihat fosil dari Dhananjay, saya begitu terkejut ketika menyadari bahwa 'ini adalah ular era Cretaceous', memukulku sampai beberapa jam kemudian menyadari 'ini adalah ular Cretaceous dalam sarang dinosaurus'," kata Wilson.

Kunci datang ketika Wilson dan Mohabey menemukan potongan fosil baru yang memberikan bukti tentang hubungan ular dan dinosaurus. "Ketika kami menemukan potongan fosil terakhir kemudian meletakkan dalam matriks ke tempatnya, kita bisa dengan jelas melihat ular itu melingkar di sekitar telur dinosaurus, ini sangat mengagumkan," kenang Wilson.

Meskipun Sanajeh adalah besar, struktur tengkorak menunjukkan bahwa rahang tidak bisa membuka dengan lebar. Rahang yang menganga lebar sangat penting bagi ular besar seperti python dan Boas modern untuk menghancurkan dan memangsa binatang dengan membungkus mereka di sekitar mulut dan menelan mangsa secara utuh. Sanajeh tidak bisa melakukan hal ini dan tidak dapat makan yang besar serta telur yang bercangkang keras untuk melingkar di sekeliling, tetapi menunggu di sarang untuk makan lebih kecil dan lebih lembut telur dinosaurus.

Angela Milner, paleontolog dari Natural History Museum di London, yang tidak terlibat dalam penelitian, mengatakan bahwa mereka yang pertama melaporkan ular yang dikorelasikan dengan situs sarang dinosaurus. Banyak dinosaurus bersarang komunal untuk memperoleh keselamatan. Ini akan menarik untuk berbagai macam sarang predator seperti ular.. "Yang baru ini akan muncul seperti menunggu bebek mengerami telur sebelum mereka punya waktu untuk menghancurkannya ... begitu tampaknya Sanajeh bergantung pada telur agar dapat makanan yang mudah," katanya.

Wilson bersama timnya mengatakan bahwa sarang lain di situs yang sama di India juga menunjukkan adanya tulang ular, mereka secara teratur memangsa dinosaurus dengan cara ini. "Sebuah tekanan predasi sauropoda bahwa kami tidak benar-benar berpikir sebelum," kata Wilson.

Seperti sebagian besar lahan reptil yang berbasis di India, di mana Wilson dan rekan-rekannya meneliti, tulang Sanajeh membingungkan link fauna seperti Afrika, Antartika, Australia dan Madagaskar. India saling bertautan dengan daerah-daerah ini di masa lalu yang terpencil, tapi plat rekonstruksi menunjukkan benua menjadi terisolasi secara geografis dari utara, hanyut sebelum terhubung dengan Asia 50 juta tahun yang lalu. Meskipun isolasi ini, "biota India mempertahankan sambungan selatan yang kuat, tetapi bagaimana hal ini terjadi tetap menjadi misteri", kata Wilson.
  • Wilson, J. et al. PLoS Biol. 8, e1000322 (2010).