Kepadatan Materi Gelap Galaksi Segue 1

(KeSimpulan) Galaksi terdekat memegang rekor konsentrasi terpadat massa misterius. Observasi mengkonfirmasi bahwa sekelompok bintang samar di halaman belakang Bima Sakti memiliki kepadatan tertinggi materi gelap (materi yang tidak terlihat tetapi menguasai 83 persen dari seluruh massa di alam semesta pada setiap galaksi).

Temuan yang dilaporkan pada 28 Juli di server physics preprint arXiv.org oleh Joshua Simon dari Carnegie Observatories di Pasadena, California, bersama dengan Marla Geha dari Yale University dan rekan mereka, menyediakan sumber bagi para astronom yang berusaha mengungkap sifat materi gelap.

Ketika para astronom menemukan galaksi Segue 1 pada tahun 2007, mereka tidak yakin apakah objek tersebut merupakan gugusan bintang (mungkin terurai dari galaksi kerdil Sagittarius terdekat). Tetapi sekarang, pengamatan menggunakan teleskop Keck II di atas Hawaii Mauna Kea mengkonfirmasi status Segue 1 sebagai sebuah galaksi. Simon mengatakan bahwa bintang-bintang di dalamnya mempunyai komposisi kimia yang beragam.

Sebuah tim yang dipimpin Rosemary Wyse dari Johns Hopkins University di Baltimore, Md. melakukan pengamatan menggunakan Anglo-Australian Telescope di dekat Coonabarabran, Australia, juga mengidentifikasi keragaman komposisi bintang di Segue 1. Wyse akan melaporkannya dalam sebuah artikel yang dijadwalkan akan diumumkan juga di arXiv pada awal Agustus.

Setelah meneliti komposisi bintang-bintang, tim Simon menghitung jumlah total massa Segue 1 (baik materi gelap yang tidak terlihat dan jumlah kecil bintang samar yang terlihat) dengan mengukur seberapa cepat gerakan bintang-bintang tersebut. Semakin cepat orbit bintang-bintang di pusat Segue 1 semakin berat massa galaksi.

Tim menemukan bahwa bintang-bintang di Segue 1 memiliki massa gabungan tidak lebih dari sekitar 1.000 matahari, namun massa dari seluruh galaksi adalah sekitar 500 kali lebih besar dari yang tercakup di dalamnya. "Ini memberitahu kita bahwa Segue 1 hampir seluruhnya tersusun dari materi gelap," kata Simon.

Segue 1 yang didominasi materi gelap dan isi, keduanya menghasilkan kerapatan materi gelap lebih tinggi daripada galaksi yang pernah dikenal. Kepadatan tinggi galaksi dan kedekatannya dengan Bumi (sekitar 80.000 tahun cahaya) diharapkan menjadi tempat yang ideal untuk mencari tanda tangan dalam mengungkap misteri materi gelap.

"Ini sangat penting untuk mengetahui sifat-sifat materi gelap galaksi," kata Wyse. Galaksi seperti Segue 1 (yang memiliki sejumlah kecil material pengganggu gravitasi materi gelap) adalah tempat terbaik untuk mengungkapkan distribusi dan sifat materi yang tidak terlihat. Selain itu, komposisi kimia purba beberapa bintang-bintang di Segue 1 memungkinkan diperoleh titik terang pembentukan dan evolusi beberapa bintang tertua di alam semesta.

Sama seperti hukum materia (partikel materi dan anti-materi) yang saling memusnahkan satu sama lain saat terjadi kontak dalam menghasilkan sejumlah besar sinar gamma, menyebabkan partikel materi gelap memusnahkan satu sama lain, tergantung pada apa materi tersusun. Teori menyatakan Semakin tinggi kerapatan materi gelap, semakin tinggi tingkat annihilations ini.

Fermi Gamma-ray Space Telescope juga teleskop-teleskop berbasis di darat harus mencatat radiasi energik yang mungkin disebabkan oleh pemusnahan, karena harus terjadi dalam menyusun galaksi sebagai target utama, kata Simon. "Deteksi pemusnahan materi gelap menjadi terobosan baik bagi astronomi dan fisika partikel dan langkah pertama adalah mengetahui di mana mencarinya," kata Simon.

1. Joshua D. Simon (Carnegie Observatories), Marla Geha (Yale), Quinn E. Minor, Gregory D. Martinez (UC Irvine), Evan N. Kirby (Caltech), James S. Bullock, Manoj Kaplinghat (UC Irvine), Louis E. Strigari (Stanford), Beth Willman (Haverford), Philip I. Choi (Pomona), Erik J. Tollerud, Joe Wolf (UC Irvine). A Complete Spectroscopic Survey of the Milky Way Satellite Segue 1: The Darkest Galaxy. arXiv:1007.4198 (2010)
2. Rouven Essig (SLAC), Neelima Sehgal (KIPAC/Stanford/SLAC), Louis E. Strigari (KIPAC/Stanford/SLAC), Marla Geha (Yale), Joshua D. Simon (Carnegie Observatories). Indirect Dark Matter Detection Limits from the Ultra-Faint Milky Way Satellite Segue 1. arXiv:1007.4199 (2010)

Integrasi Sekuens Bornavirus dan Ebolavirus/Marburgvirus dalam Genome Host

(KeSimpulan) Selama beberapa bulan terakhir, para peneliti menemukan virus yang bertanggung jawab terhadap Ebola, demam berdarah Marburg (Marburg hemorrhagic fever), dan penyakit mematikan lainnya telah nongkrong dalam genome mamalia tertentu selama puluhan juta tahun. Ternyata ini hanyalah puncak gunung es.

Para ilmuwan mengidentifikasi virus ini telah mengintegrasikan diri ke dalam DNA berbagai hewan, ikan zebra, vertebrata lainnya, dan termasuk manusia. Meskipun tidak tahu apakah sekuens virus yang tertanam memiliki fungsi, para peneliti mencurigai proses ini membantu penularan ke hewan lain terkait daya tahan jutaan tahun evolusi.

Virus tersebut milik dua keluarga yaitu Filovirus (termasuk Ebola dan Marburg) dan Bornavirus (penyebab penyakit saraf pada hewan tertentu seperti kuda). Semua adalah RNA virus yang berarti tidak dapat dengan mudah mengkonversi material genetik diri ke DNA, langkah yang diperlukan untuk mengintegrasikan ke dalam genome. Namun mereka telah melakukan hal itu dan penelitian baru memberikan bukti tersebut di luar dari apa yang selama ini dibayangkan para ilmuwan.

Anna Skalka, virolog dari Fox Chase Cancer Center di Philadelphia, Pennsylvania, yang sedang cuti di Princeton University, mendengar tentang studi yang menunjukkan bahwa RNA virus telah terintegrasi ke serangga dan tanaman. Bersama dengan dua rekannya, Vladimir Belyi dan Arnold Levine dari Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, memutuskan untuk melihat apakah hal ini juga terjadi pada vertebrata.

Berbeda dengan studi sebelumnya yang berfokus pada spesies tertentu atau virus RNA tertentu, Skalka datang lebih luas yaitu survei setiap genome vertebrata yang ada, seluruhnya 48 dan mencari petunjuk dari 5.666 sekuens RNA virus dari 38 keluarga yang telah diketahui dan 9 genera yang tidak terklasifikasi. Ini adalah "semua yang ada dan yang bisa dilihat," kata Skalka.

Sembilan belas spesies, termasuk tupai, kelelawar kecil, ikan zebra, dan manusia telah tertanan sekuens RNA virus di dalam DNA mereka. Tetapi yang menarik yaitu bagaimana ketidakseimbangan dengan sedikit keluarga berbeda muncul dari RNA virus yaitu hanya Bornavirus dan Filovirus. "Ini misteri tentang mengapa ini harus terjadi," kata Skalka. Integrasi terjadi selama 40 juta tahun yang lalu, tim melaporkan kemarin di PLOS Pathogens.

"Akan menarik untuk mengetahui apa yang khusus tentang kedua keluarga virus," kata Jonathan Stoye, virolog dari National Institute for Medical Research di London. Stoye bertanya-tanya bagaimana RNA virus yang menginfeksi sel-sel tanpa merugikannya, yang memungkinkan mereka untuk menjadi bagian dari DNA hewan.

Masih terlalu dini untuk mengetahui apakah Bornavirus dan Filovirus benar-benar terpapar, kata Derek Taylor, biolog evolusi dari Universitas di Buffalo di New York. Studi seperti ini bisa melewatkan sekuens genetik virus yang telah berubah secara signifikan dari waktu ke waktu dan virus sekarang dapat terlihat sangat berbeda seperti yang mereka lakukan ketika masuk sendiri ke dalam suatu genome. "Mungkin ada beberapa hantu purba di sana, tetapi virus yang masih hidup telah berevolusi begitu jauh sehingga kita tidak bisa mengenali mereka lagi," kata Skalka.

Skalka berspekulasi bahwa sekuens yang diidentifikasi kemungkinan telah melindungi host dari infeksi. Menariknya, kuda sangat rentan terhadap Bornavirus dan tidak ada sekuens Bornavirus muncul dalam hewan lain. Selain itu, kelelawar memiliki sekuens seperti Ebola di mana para ilmuwan berspekulasi bisa membantu mereka menularkan penyakit.

1. Belyi VA, Levine AJ, Skalka AM (2010) Unexpected Inheritance: Multiple Integrations of Ancient Bornavirus and Ebolavirus/Marburgvirus Sequences in Vertebrate Genomes. PLoS Pathog 6(7): e1001030. doi:10.1371/journal.ppat.1001030

Teknik Genomika Retroposon Lacak Migrasi Evolusi Marsupialia

(KeSimpulan) Kanguru, oposum, dan Tasmanian devils mungkin berbeda secara dramatis dalam fitur dan lokasi, tetapi mereka berbagi pohon keluarga yang sama. Para peneliti menganalisis selama bertahun-tahun tentang bagaimana marsupial (atau marsupialia) berkembang dan menyebar ke seluruh dunia. Sekarang sebuah studi baru akhirnya melihat "lompatan" gen memecahkan misteri ini.

Lebih dari 300 spesies marsupial hidup di benua Amerika dan Australia. Makhluk-makhluk yang terkenal karena kantong pembawa bayi di mana tetap mengasuh dan memberi makan bayinya. Mereka adalah kerabat terdekat placental mammals (seperti manusia) tetapi berpisah membentuk kelompok sendiri pada 130.000.000 tahun yang lalu. Mereka menetap terutama di Amerika Selatan dan Australia yang pada saat itu bagian dari supercontintent dikenal sebagai Gondwana.

Sekuensing DNA dan catatan fosil mengirim dua cerita yang berbeda tentang bagaimana penyelesaian datang. DNA menunjukkan bahwa nenek moyang tunggal di Amerika Selatan menyebar ke Australia sebelum benua terpisah dan marsupial pada setiap benua kemudian berkembang sendiri. Namun fosil menunjukkan deskripsi yang lebih rumit di mana beberapa nenek moyang melakukan perjalanan kembali ke Amerika Selatan, artinya beberapa spesies Amerika Selatan kemungkinan muncul pertama kali di Australia.

Di tengah konflik ini, Monito del Monte atau "little mountain monkey." Marsupial langka dan kecil ini hanya di hutan hujan di Andes selatan di Chile dan Argentina, tetapi memiliki kelas dengan saudaranya di Australia berdasarkan kesamaan antara pergelangan kaki dan tulang telinga serta beberapa marsupial Australia yang telah punah. Beberapa peneliti merujuk Monito sebagai bukti migrasi yang lebih kompleks, tetapi peneliti yang lain tetap tidak yakin karena data DNA tidak meyakinkan.

Untuk memilah, Maria Nilsson, biolog evolusi dari University of Münster di Jerman dan rekannya mulai mencari bit aneh DNA yang disebut retroposons. Retroposon putus dari DNA kromosom dan copy-paste diri kembali di tempat lain dalam genome. Tidak seperti kode genetik (yang tunduk pada mutasi acak dan peristiwa lain yang membuat analisis sulit), retroposons dan lokasi mereka dapat diprediksi dan stabil setelah copy dan paste. Hal ini lebih dapat diandalkan sebagai penanda untuk menentukan hubungan di antara binatang tersebut, jika dua spesies memiliki retroposons sama di tempat yang sama, mereka mungkin memiliki nenek moyang yang sama.

Nilsson membandingkan formasi retroposon opossum Amerika Selatan, tammar wallaby Australia, dan 20 spesies lainnya, termasuk wombat, wallaroo, dan mole berkantung. Semua marsupial berbagi 10 retroposon yang sama, menegaskan bahwa mereka semua berbagi nenek moyang. Marsupial Amerika Selatan telah mengalami sedikit insiden copy-dan-paste retroposon yang menunjukkan bahwa mereka membentuk cabang-cabang pohon yang lebih tua.

Opossum secara universal tidak memiliki dua retroposon menunjukkan bahwa mereka adalah terdekat di mana genetik berbicara tentang nenek moyang berkantung. Bahkan tempat Monito yang misterius ditemukan andil fitur genetik tertentu dengan marsupial Australia, tetapi sudah pasti lebih dekat dengan sesamanya di Amerika Selatan. Data retroposon juga jelas membagi marsupial Australia dan Amerika Selatan ke dalam kelompok-kelompok pentunjuk berbeda dari binatang yang mengalami sedikit kontak saat mereka berevolusi.

Secara bersama hasil menunjukkan bahwa migrasi tunggal dari Amerika Selatan ke Australia memunculkan berbagai variasi yang dapat dilihat pada hari ini, termasuk Monito. "Saya sangat senang. Saya rasa ini akan memecahkan kontroversi," kata Nilsson.

Temuan yang dilaporkan di PLoS Biology merupakan "langkah maju yang sangat besar dalam pemahaman hubungan berkantung," kata Matius Phillips, biolog evolusi dari Australian National University di Canberra.

Satu-satunya kekurangan dari teknik retroposon tidak dapat menjelaskan kematian, kepunahan marsupial yang pernah mengisi pohon keluarga. Menggabungkan teknik retroposon dengan data fosil dapat membantu para peneliti mendapatkan gambaran yang lebih rinci tentang di mana dan bagaimana nenek moyang berkantung bermigrasi. "Penelitian ini menyediakan teknik yang berguna dan pondasi untuk studi masa depan" yang akhirnya dapat meletakkan menjawab kontroversi, kata Phillips.

1. Nilsson MA, Churakov G, Sommer M, Tran NV, Zemann A, et al. (2010) Tracking Marsupial Evolution Using Archaic Genomic Retroposon Insertions. PLoS Biol 8(7): e1000436. doi:10.1371/journal.pbio.1000436

Penuaan sel dan Protein Multidrug resistance atau MDR

(KeSimpulan) Panjang umur sel dikaitkan dengan tingkat pompa seluler yang menyingkirkan produk sel beracun. Sebuah keluarga pompa molekul protein yang melintasi membran sel dapat membantu menjelaskan mengapa sel ragi (dan mungkin sel-sel dari organisme lain) tidak dapat terus memproduksi salinan sendiri untuk selamanya. Protein yang sama mungkin juga menjelaskan bagaimana sel-sel batang dan kanker terus membagi.

Sel ragi (seperti sel-sel kita sendiri) memiliki kemampuan yang terbatas untuk mereproduksi diri mereka sendiri. sel ibu 'hanya bisa menghasilkan 20-30 anak perempuan' sebelum kehilangan kemampuan untuk replikasi dan mati. Para ilmuwan telah mengajukan sejumlah penjelasan kemungkinan mengapa hal ini terjadi, tetapi mereka belum mendapat kunci di bawah mekanisme yang tepat.

Penelitian terbaru yang dilaporkan kemarin di Nature Cell Biology adalah implikasi keluarga protein yang disebut protein Multidrug resistance (MDR). Para peneliti mengatakan bahwa temuan juga dapat membantu untuk menjelaskan kemampuan sel batang untuk tetap bereplikasi. Protein MDR adalah protein yang dikenal terbaik untuk membantu obat antikanker terhadap sel-sel kanker, tetapi mereka juga mengangkut senyawa masuk dan keluar ke sel-sel normal.

Rong Li dan koleganya di Stowers Institute for Medical Research di Kansas City, Missouri, mengidentifikasi bahwa ragi yang kekurangan protein MDR tertentu memiliki umur lebih pendek dalam reproduksi, menghasilkan sel anak lebih sedikit. Sedangkan ragi rekayasa mengandung lebih banyak pompa, namun dapat menghasilkan lebih banyak anak perempuan.

Para ilmuwan telah lama menggunakan ragi roti bersel tunggal (Saccharomyces cerevisiae) sebagai model untuk mempelajari proses penuaan. Sel ini tidak membelah seperti sel kulit atau sel usus. Divisi asimetris dan tunas sel-sel kecil baru dari sel induk yang menghasilakan 'ibu' dan 'putri' yang tidak identik. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa selama membagi ibu melestarikan kerusakan protein dan komponen selular lain yang terbukti bisa berbahaya bagi tunas.

"Sang ibu sangat altruistik dan menjaga semua hal buruk dirinya sendiri," kata Li. Memang, beberapa kelompok penelitian telah mengemukakan bahwa kemampuan terbatas reproduksi ibu merupakan hasil akumulasi senyawa rusak dan racun.

Li dan rekan-rekannya, bagaimanapun telah menguji hipotesis lain. Mereka mengidentifikasi bahwa pembagian ragi juga menghasilkan ketidaksamaan distribusi protein MDR. Sel ibu mempertahankan protein MDR asli ketika mendapatkan tunas muda yang baru membentuk protein MDR. Karena pasokan ibu tidak pernah diisi kembali, dia harus mengandalkan protein MDR yang dibawa sejak lahir.

Seiring waktu peluruhan protein ini. Beberapa kehilangan hanya bagian dari fungsinya, sedangkan yang lain mungkin tidak dapat hidup sama sekali. Li dan rekan-rekannya mengukur tingkat kerusakan dan mengembangkan sebuah model untuk lebih memahami dinamika protein MDR selama hidup sel. Model ini menyarankan bahwa protein kehilangan sebagian besar fungsinya sama seperti sel menginjak akhir kehidupan reproduksinya. "Kami mulai mendapatkan pemikiran mungkin protein ini yang membatasi umur sel," kata Li.

Jika kehilangnya protein MDR berkontribusi pada penuaan, maka sel-sel yang tidak bisa membuat protein ini harus memiliki rentang hidup lebih pendek. Untuk menguji hipotesis ini, para peneliti membuat tiga strain mutan ragi. Masing-masing tidak memiliki gen penyandi protein MDR tertentu. Kehilangan satu gen MDR mengurangi jumlah anak sel yang dihasilkan antara 11% hingga 66% tergantung pada gen yang dimatikan oleh para peneliti.

Selanjutnya para peneliti menambahkan salinan ekstra pada setiap gen. "Ini benar-benar sebuah variasi yang sangat kecil pada tingkat ekspresi," kata Li. Hal ini tetap berpengaruh. Para peneliti melihat peningkatan 10-20% dalam jangka hidup.

Mekanisme baru tidak selalu menghalangi jalur lain yang telah dikaitkan dengan penuaan seperti perkembangan racun. Protein MDR membantu sel menghilangkan racun sehingga ketika mereka mulai gagal, racun yang terkumpul lebih cepat. "Ini seperti dua sisi mata uang yang sama," kata Li.

Jalur MDR mungkin juga akan terikat pada efek pembatasan kalori. Membatasi asupan kalori diet tampaknya menjadi cara ampuh untuk meningkatkan umur panjang di banyak organisme. "Jika anda membatasi metabolisme maka dapat mengurangi generasi dari banyak senyawa beracun. Penuaan tidak hanya satu hal saja. Ini merupakan kombinasi dari proses yang mempengaruhi satu sama lain," kata Li.

Brian Kennedy, chief executive Buck Institute for Age Research di Novato, California, mengatakan studi ini "memunculkan hipotesis baru dan menarik tentang apa yang menyebabkan penuaan pada ragi". Terlebih lagi keluarga protein ini akan kekal dalam organisme lain sehingga mungkin terlibat dalam proses penuaan secara lebih umum. "Ada banyak data menarik untuk mendukung model," kata Kennedy.

Hanya, bagaimana menerjemahkan temuan bagi manusia, masih belum jelas. Sel induk juga mengalami pembagian asimetris. Penelitian "menimbulkan kemungkinan menarik bahwa modus regulasi serupa dapat mempengaruhi penuaan sel induk selama penuaan manusia," kata Matt Kaeberlein dari University of Washington Medical School di Seattle yang meneliti umur panjang pada ragi, cacing dan tikus.

Li mengatakan mekanisme MDR mungkin juga membantu menjelaskan mengapa sel-sel kanker banyak diisi dengan MDR yang tampaknya abadi.

1. Eldakak, A. et al. Nature Cell Biol. doi:10.1038/ncb2085 (2010)
2. Willyard, C. Nature. doi:10.1038/news.2010.373 (2010)

Persamaan Fisika Prediksi Arah Perilaku Belalang

(KeSimpulan) Analisis matematika menunjukkan perjalanan serangga dengan ketukan drum mereka sendiri. Matematikawan sekarang mengetahui dinamika yang mendorong belalang di sepanjang lanskap yang menghancurkan segala sesuatu dan matematika menyatakan peneliti tidak akan dapat memprediksi ke mana pengacau kecil tersebut akan pergi.

Analisis baru yang dilaporkan pada edisi mendatang di Physical Review E menunjukkan bahwa random faktor yang dikumpulkan dan mempengaruhi bagaimana belalang secara kolektif memutuskan untuk mengubah arah. "Kawanan ini didorong oleh dinamika intrinsik. Dalam semua segi praktis, memprediksi ketika segerombolan akan mengubah arah tidak mungkin untuk diprediksi," kata Iain Couzin, biolog dari Princeton University.

Namun peneliti yang lain mengatakan informasi ini pada suatu hari memungkinkan para peneliti untuk lebih menginformasikan upaya kontrol belalang, misalnya dengan menyarankan waktu dan tempat terbaik untuk menerapkan insektisida menjelang kerumunan belalang mendekat.

Belalang gurun (Schistocerca gregaria) biasanya tinggal di wilayah-wilayah kering Afrika dan Asia, tetapi dapat meledak dan menyebabkan malapetaka dalam radius jutaan kilometer persegi seperti yang terjadi pada akhir 1980-an. Para peneliti memahami banyak basic biologi di balik kawanan belalang (bahkan bagaimana serangga berubah warna saat mereka bersama-sama dalam kawanan) tetapi deskripsi fisika perilaku kolektif mereka tetap menjadi sesuatu misteri.

Beberapa tahun yang lalu grup interdisipliner matematikawan, biolog dan lainnya terinspirasi untuk melihat dasar-dasar fisika terhadap perilaku belalang. Dengan meletakkan belalang pada arena yang berbentuk lingkaran dengan diameter 80 cm, tim mengamati kerapatan kritis bahwa belalang bergerak di sekitar mereka sendiri dalam berperilaku sebagai sebuah kelompok.

Carlos Escudero dari Consejo Superior de Investigaciones Científicas di Madrid melihat lebih jauh menggunakan matematika yang mendasari perubahan dalam perilaku. Dari observasi belalang dalam sebuah arena, Escudero dan rekan-rekannya menyimpulkan persamaan yang disebut sebagai persamaan Fokker-Planck (Fokker-Planck equation) yang menjelaskan bagaimana kerapatan partikel (dalam hal ini serangga) melakukan perubahan dari waktu ke waktu.

Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa sejumlah random faktor mempengaruhi ketika serangga memutuskan untuk mengubah arah. Escudero mengatakan secara matematis perubahan arah belalang mirip dengan switch pada sifat magnet yang terjadi di antara gumpalan partikel magnetik pada suhu tinggi. Dalam kedua kasus, pengaruh acak menumpuk sampai tiba-tiba seluruh sistem melakukan perubahan perilaku tersebut.

"Tidak mungkin untuk mengetahui saklar berikutnya yang akan terjadi. Namun, kami memiliki pemahaman sedikit dan perlu tindak lanjut tentang bagaimana wabah ini dihasilakan dan kami berharap dalam jangka panjang dapat diterapkan secara praktis," kata Escudero.

Jerome Buhl, biolog dari University of Sydney di Australia, mencatat bahwa belalang biasanya mulai pagi membentuk gumpalan padat dan tersebar sepanjang hari. Waktu terbaik untuk target penyemprotan, karena kemungkinan benar setelah serangga mulai berbaris dalam rentang waktu dan perilaku mereka semakin menjadi sulit ditebak.

"Apa yang perlu kita lakukan sekarang adalah menyusun matematika di balik ini dan kami akan dapat menentukan cara untuk meletakkan penghalang di depan band secara optimal, berpotensi menghemat jumlah insektisida yang digunakan dan meminimalkan dampak," kata Buhl.

Buhl dan peneliti lainnya bersiap-siap lebih dekat selama wabah spesies belalang yang berbeda di Australia. Tim berencana melekatkan reflektor kecil yang dilem di tubuh belalang untuk melacak perilaku individu selama terbang dalam kawanan.

Mekanisme Jamur Patogenik Memasuki Sel Untuk Menyerang Host

(KeSimpulan) Beberapa penyakit tanaman (bahkan manusia) mungkin akan sembuh mendadak jika para peneliti dapat memanfaatkan temuan baru tentang bagaimana patogen menginfeksi host saat pertama kali. Seperti pencuri menggunakan kunci master, patogen mematikan banyak menggunakan protein yang sama untuk mendapatkan akses ke dalam sel host. Temuan baru ini memiliki implikasi untuk memblokir infeksi oleh agen-agen seperti malaria.

Jamur patogenik, seperti rami dan karat kedelai serta patogen serupa yang dikenal sebagai Oomycetes (seperti organisme yang menyerang kentang Irlandia dan kematian pohon ek secara tiba-tiba) membuat protein yang mirip dengan melucuti pertahanan host. Tapi untuk bekerja, protein efektor harus terlebih dahulu membuat jalur di dalam sel. Dan sampai sekarang para ilmuwan tidak tahu bagaimana pertama kali senyawa ini mampu mendobrak masuk Sebuah studi baru yang dipublikasikan pada 22 Juli di Cell ini menjelaskan bagaimana mekanisme tersebut.

Untuk menginfeksi tanaman, jamur patogen dan Oomycetes membuat protein yang disebut RXLR, jenis protein efektor yang masuk ke sel tanaman host dan memblok pertahanan tanaman. Namun penelitian baru menunjukkan bahwa kedua jenis organisme dapat menyisipkan protein efektor mereka di dalam sel dengan cara mengikat satu jenis lipid pada permukaan sel host. Ikatan ini memungkinkan protein efektor yang akan dilakukan ke dalam sel melalui dinding sel di mana dapat mulai melakukan kerusakan.

"Bahkan meskipun mereka sangat berbeda, mereka menggunakan modus yang sama untuk masuk," kata Shiv Kale, lulusan graduate research fellow National Science Foundation di Virginia Tech Virginia Bioinformatics Institute yang meneliti berbagai tanaman patogen. "Kunci" bahwa patogen menggunakannya untuk masuk ke dalam sel host adalah lemak yang dikenal sebagai phosphatidylinositol-3-phosphate (PI-3-P).

Organisme yang berbeda seperti itu menggunakan single lipid. Ini mengejutan Kale dan rekan-rekannya. Meskipun PI-3-P telah dijelaskan sebelumnya bahwa "lemak adalah dominan di bagian dalam sel," kata Kale, begitu menemukan ada pada permukaan luar sel maka menjadi "sangat menarik."

Meskipun universalitas penggunaan lipid tidak terduga, "dalam nalar dari sudut pandang evolusi," kata Kale, jika tombol tunggal patogen dapat memberikan akses ke multipel host, bakat tersebut layak di gunakan dalam lingkungannya, sehingga Kale menyimpulkan bahwa model patogen kemungkinan warisan purba dan abadi. Teknik tunggal secara umum dalam menyusup dapat bermanfaat bagi manusia dan tanaman bergantung padanya, meskipun peneliti di bidang pertanian dan obat-obatan berusaha untuk menemukan cara terbaik memblokir infeksi jamur.

"Temuan ini merupakan terobosan dalam host-pathogen interaction. Kita sekarang tahu bagaimana protein efektor patogen masuk ke dalam sel host," komentar Takao Kasuga dan Lynn Epstein dari Department of Plant Sciences di University of California, Davis, dalam sebuah e-mail ke ScientificAmerican.com.

Lipid Reseptor ini tidak hanya ditemukan pada permukaan sel tanaman yang diuji oleh Kale dan rekan-rekannya, tetapi pada beberapa sel hewan, juga epithelial cells dalam paru-paru manusia. Kale berharap bahwa temuan ini suatu hari nanti digunakan dalam pengobatan baru yang dapat menekan PI-3-P dan memblokir jalur patogen. "Jika anda dapat menemukan sasaran untuk mekanisme ini, anda bisa mengembangkan terapi baru," kata Kale.

Seperti pengobatan yang mungkin berguna untuk pasien yang membahayakan sistem kekebalan tubuh dan menjadi mangsa infeksi jamur maka orang yang sehat biasanya dapat melawan, seperti mereka dengan AIDS yang lebih rentan terhadap cryptococcal meningitis, infeksi jamur yang menyerang sistem saraf.

Sebuah data baru, namun tidak menjelaskan apakah proses biologi host akan terganggu jika kemampuan mengikat dari luar sel di mana PI-3-P dihambat, kata Kale.

Dan tidak semua peneliti yakin memblokir ikatan lipid host akan menjadi suatu pendekatan yang sederhana. Substansi yang dimaksud "bagian mana dan sangat penting dari membran sel. Memanipulasi dan menghalangi interaksi efektor dengan PI-3-P tanpa mengganggu fungsi PI-3-P dalam sel-sel sehat akan menjadi sebuah tantangan," kata Kasuga dan Epstein.

Lebih luas, temuan ini dapat membantu untuk menjelaskan scourges lainnya, seperti malaria. Sel darah merah yang terinfeksi malaria belum terbukti memiliki PI-3-P pada permukaan mereka. Namun demikian, parasit malaria Plasmodium tampaknya mengembangkan mekanisme yang sama untuk memasuki sel, kata Kale. Dan dengan memeriksa berbagai metode entry patogen, peneliti berharap pada langkah awal yang mungkin berlaku universal dalam proses infeksi.

Saat ini, para ilmuwan dari berbagai disiplin sedang merancang eksperimen baru untuk mulai memasukkan temuan ini di bidang pertanian dan kesehatan. Kale mencatat bahwa temuan semacam ini bertolak dari mimpi banyak peneliti ilmu dasar. Kale berharap pada akhirnya pengobatan preventif akan "memiliki beberapa manfaat bagi manusia oleh studi lanjutan."

Bakteri Wolbachia Hidupkan Daun Mati Untuk Selamatkan Ngengat

(KeSimpulan) Ketika daun yang bergantung pada gilirannya menguning dan mati pada musim gugur, ngengat pengunyah daun (Phyllonorycter blancardella) melakukan penyelamatan. Bahkan sisa daun layu, suatu patch yang mengelilingi larva di daun tetap segar dan proses photosynthetically tetap aktif hijau. Sekarang, sebuah studi baru menunjukkan bahwa percikan pulau-pulau hijau di daun layu tersebut berkat bakteri hidup di dalam ulat itu sendiri.

Seperti mamalia, banyak serangga sebagai host internal mikroba yang disebut endosymbionts membantu mencerna makanan dari generasi ke generasi. Serangga endosymbionts juga ingin membuktikan dirinya sebagai inventor, mengembangkan pertahanan bagi kehidupan host mereka, simbiosis mutualisme.

"Semakin kita melihat endosymbionts pada serangga, semakin banyak ditemukan fungsi yang menarik dan baru," kata David Giron, ekolog dari Université François Rabelais di Tours, Perancis.

Seperti yang diperkirakan Giron bahwa bakteri seperti genus Wolbachia yang tinggal di dalam ngengat pengunyah daun juga bisa menjadi rewire plant metabolism. Banyak mikroba, termasuk Wolbachia, pembawa gen juga ditemukan pada tumbuhan yang memacu beberapa sel tanaman untuk membuat hormon yang disebut cytokinins. Hormon cytokinins akan menunda kematian sel tumbuhan sehingga memacu pulau-pulau hijau di daun yang ditempati larva ngengat daun.

Untuk menentukan apakah bakteri memelihara pulau-pulau hijau, Giron dan rekannya memberi beberapa ibu ngengat daun dengan dosis aman antibiotik oral serangga untuk membunuh mikroba mitra mereka. Di mana dosis memungkinkan serangga untuk bertelur seperti biasa pada daun pohon apel. Larva dari ibu yang tidak diobati bisa membentuk pulau-pulau hijau, tetapi larva dari ibu yang diberi obati tidak bisa.

Tanpa bakteri "Anda tidak memiliki pulau hijau dan jika anda tidak memiliki pulau hijau maka anda akan mati," kata Giron. Tim melaporkan temuan di Proceedings of the Royal Society B.

Para peneliti belum tahu apakah bakteri Wolbachia membuat cytokinins mereka sendiri atau jika mereka memicu tanaman untuk mendukung kehidupan melalui cara lain. Dalam penelitian sebelumnya, para ilmuwan mengidentifikasi bahwa birch ngengat daun yang menginfeksi pohon memicu keluarnya cytokinins, tetapi mereka tidak meneliti apakah hormon ini berasal dari serangga atau endosymbionts mereka.

Terlepas dari bagaimana mekanismenya, bakteri ini menjadi sahabat yang berharga. Pada daun layu yang sekarat, pulau-pulau hijau disewakan bagi ngengat selama satu bulan tambahan untuk mereproduksi dan berkembang. Dengan waktu tambahan tersebut, ngengat daun dapat menyelipkan generasi ekstra belatung sebelum musim dingin.

"Ini contoh yang indah bagaimana organisme dapat memecahkan masalah besar dengan melakukan hubungan saling menguntungkan bersama mikroba," kata Ian Baldwin, ekolog kimia dari Max Planck Institute for Chemical Ecology di Jena, Jerman.

Baldwin mengatakan ada banyak pertanyaan yang belum terjawab, misalnya apakah Wolbachia tinggal di luar tubuh serangga masih dapat mengelola nafas kehidupan. Tetapi penelitian menunjukkan betapa banyak kesuksesan serangga karena jasa bug di dalamnya. "Satu bisa aman yang mengatakan bahwa serangga hanya kuda Trojan," kata Baldwin.

1. Kaiser, W., Huguet, E., Casas, J., Céline, C., Giron, D. Proc. R. Soc. B. Vol.277 No.1692 doi:10.1098/rspb.2010.0214 (2010)

Tim Klimatolog China Mengukur Samudra Arktik Penuh Karbon dioksida

(KeSimpulan) Hilangnya es laut sepertinya tidak mungkin mengaktifkan perairan Kutub Utara dalam menyerap lebih banyak karbon dioksida dari udara. Klimatolog mengawasi tutupan es laut Arktik yang menyusut dari tahun ke tahun, mereka awalnya berpikir mungkin ada hikmahnya karena samudera Kutub Utara yang bebas es akan menyerap sejumlah besar CO₂ dari atmosfer, memperlambat akumulasi gas rumah kaca dan perubahan iklim.

Tetapi penelitian yang dipublikasikan di Science menunjukkan bahwa bagian-bagian dari Samudra Arktik telah dikoreksi begitu banyak CO₂ yang hampir mencapai limit. Wei-Jun Cai, biogeokimiawan dari University of Georgia di Athena dan tim internasional mencicipi jumlah CO₂ dalam permukaan air di Canada Basin, Samudra Arktik barat.

"Kami mengidentifikasi bahwa daerah baskom yang bebas es mempunyai nilai CO₂ cukup tinggi mendekati level atmosfer. Ini di luar harapan," kata Cai.

Meskipun Samudra Arktik hanya 3% dari luas permukaan laut di seluruh dunia dan sebagian besar tertutup es, tidak akan menelan 5-14% dari seluruh CO₂ yang diserap oleh lautan di seluruh planet. Meskipun cenderung menerima secara proporsional lebih karena gas CO₂ lebih mudah larut dalam air dingin.

Para ilmuwan sebelumnya berpikir bahwa air terbuka akan mempromosikan pertukaran CO₂ antara udara dan laut serta peningkatan cahaya yang mencapai kedalaman air juga akan memicu tumbuh-tumbuhan mikroskopik laut yaitu phytoplankton (Bahasa Indonesia menyebut fitoplankton) untuk mentransfer CO₂ lebih banyak dari atmosfir ke laut melalui photosynthesis.

Tetapi "prediksi itu didasarkan pada pengamatan margin laut produktif atau cekungan yang tertutup es sebelum penyusutan," kata Cai. Sangat sedikit hasil survei ilmuwan yang memiliki konsentrasi CO₂ di perairan lepas pantai.

Selama penelitian di atas kapal pesiar pemecah es Xuelong (Snow Naga) pada musim panas 2008, Cai dan rekan-rekannya melakukan pengukuran berkelanjutan konsentrasi CO₂ di lapisan atas Canada Basin (sektor Samudra Arktik yang berbatasan dengan pantai utara Alaska dan Kanada utara) di mana es laut telah mencair secara dramatis.

Pada margin laut (di mana air dalam memenuhi landas kontinen) tekanan parsial CO₂ (ukuran konsentrasi) berkisar 120-150 micropascals atau jauh di bawah konsentrasi atmosfer yang di atas 375 micropascals. Tapi daerah bebas es yang lebih jauh di lepas pantai, konsentrasi CO₂ adalah 320-365 micropascals atau hampir menyamai konsentrasi di atmosfer. Pada tahun 1994 dan 1999, para ilmuwan telah mengamati permukaan air dengan konsentrasi CO₂ di bawah 260 dan 260-300 micropascals menurut lokasi masing-masing.

Cai dan koleganya juga menemukan bahwa produksi primer (penghapusan CO₂ dari atmosfer oleh phytoplankton) secara statistik hampir diabaikan yang menunjukkan bahwa kurangnya nutrisi.

"Hasil ini muncul tidak mengejutkan saya. Kita harus berhenti memikirkan sistem ini. Ketika es musiman mencair pada musim semi, apa yang benar-benar membatasi pertumbuhan phytoplankton adalah nutrisi dan laporan ini menunjukkannya dengan sangat baik…," kata Jean-Éric Tremblay, oseanografer dari Laval University di Quebec, Kanada yang mempelajari produksi primer di Laut Beaufort sejak tahun 2002.

Tetapi ada beberapa keraguan atas kesimpulan bahwa produktivitas akan hilang bila semua es di musim panas hilang. "Ada begitu banyak variasi musiman dan spasial dalam konsentrasi CO₂ di Kutub Utara yang sangat sulit, jika tidak maka benar-benar mustahil, untuk menilai tren jangka panjang dari beberapa fotografi. Saya ingin tahu apakah produktivitas tinggi biologi di pusat cekungan pada bulan sebelum mereka ada di sana," kata Bob Anderson, geokimia dari Lamont-Doherty Earth Observatory at Columbia University di New York.

Tremblay memperingatkan bahwa Cai dan rekan-rekannya mengobservasi di Canada Basin yang mungkin tidak berlaku untuk perairan pantai, di mana angin membawa nutrisi laut. "Alamari ini menempati 70% dari luas seluruh permukaan Samudra Arktik. Apa yang terjadi di lepas pantai belum tentu menjadi driver utama deposit CO₂ secara keseluruhan. Saya tidak akan mengatakan bahwa kapasitas asupan Samudra Arktik terkait CO₂ dalam kapasitasnya. Ada satu komponen hilang dalam konsep ini dan itulah yang terjadi pada sektor-sektor produktif…," kata Tremblay.

Terlepas dari itu semua, laporan ini juga menandai ilmu iklim China sebagai salah satu dari studi iklim pertama berimplikasi tinggi dari China dan penelitian ini sebagian didukung oleh pemerintah China. "China yang menempatkan banyak sumber daya dalam mengejar dan akhirnya melewati Barat dalam hal penelitian di laut," kata Anderson. "Ini pertama kalinya ilmu laut dari China secara kuat keluar dan dapat diambil sebagai kebangkitan ilmiah mereka," kata Tremblay.

1. Wei-Jun, C. et al. Science doi:10.1126/science.1189338 (2010).
2. Arrigo, K. R., van Dijken, G. & Pabi, S. Geophys. Res. Lett. 35, L19603 doi:10.1029/2008GL035028 (2008)
3. Hoag, H. Nature doi:10.1038/news.2010.372 (2010)

Berat Badan dan Ledakan Populasi Marmot Karena Perubahan Iklim

(KeSimpulan) Ledakan populasi terkait dengan berat badan dan musim panas. Di Upper East River Valley, Colorado Rocky Mountains, marmot yellow-bellied (Marmota flaviventris) berkembang karena perubahan iklim. Populasi mengejutkan dari tikus ini (tiga kali lipat dalam sepuluh tahun) terkait dengan peningkatan ukuran perut mereka yang mungkin disebabkan oleh perubahan iklim yang mendorong pola hibernasi (hibernation patterns).

Arpat Ozgul, ekolog dari Imperial College London dan rekan-rekannya meneliti rentang 33 tahun atas catatan rinci untuk melacak bagaimana tikus rakus secara berangsur-angsur semakin berat. Hasil temuan yang dilaporkan di Nature kemarin menunjukkan bahwa marmot tumbuh rata-rata sekitar 3,1 kilogram pada tahap pertama pengukuran studi dan 3,4 kilogram pada paruh kedua.

Penyebab dari kenaikan berat badan tidak sepenuhnya jelas, namun data tim menunjukkan bukan karena marmot lebih berat oleh kecenderungan mereka menjadi besar setelah masa kanak-kanak. Sebaliknya, semua marmot menjadi lebih berat karena terpengaruh iklim hangat pada setiap tahun.

"Ada konsensus umum bahwa masa musim panas semakin panjang di daerah itu," kata Ozgul yang sebelumnya melakukan studi dengan hasil bahwa peningkatan suhu membuat marmot menjalani hibernasi dan melahirkan lebih awal pada setiap musim. Ozgul mencoba mengkorelasikan berat dengan pertumbuhan populasi umum yang diamati dari marmot di sebuah stasiun penelitian swasta di Colorado pada setiap musim dari tahun 2000 dan seterusnya.

"Hubungan antara sifat phenotypic (seperti massa tubuh) dan dinamika populasi sangat penting jika anda ingin memahami pengaruh perubahan iklim terhadap populasi," kata Stephanie Jenouvrier, biolog populasi dari Chizé Centre for Biological Studies di Perancis.

Menggunakan model populasi sebelumnya yang hanya menguji pada tumbuhan, tim Ozgul's mengevaluasi dampaknya terhadap ukuran keseluruhan faktor populasi, misalnya massa tubuh marmut individu, laju pertumbuhan, dan kesempatan untuk bereproduksi. Mereka menyimpulkan bahwa hidup yang lebih baik di antara Marmot tua selama musim dingin memiliki pengaruh terbesar dan sifat tahan banting ini sebagian didorong oleh ukuran tubuh yang lebih besar.

Model ini tidak menjelaskan mengapa perubahan bertahap massa tubuh harus diterjemahkan ke dalam ledakan populasi secara tiba-tiba. "Kami menganggap marmot telah melewati ambang batas. Selanjutnya kita harus melihat lebih terinci pada efek lag faktor lingkungan dan kepadatan populasi," kata Ozgul. Faktor-faktor lingkungan tersebut termasuk tutupan salju, panjang musim, suhu dan kelembaban.

"Saya ingin melihat sebidang suhu di situs tersebut selama seluruh periode ini," kata Roelof Hut, peneliti hibernasi dari University of Groningen di Belanda. Hut mengatakan bahwa studi link perubahan yang diamati pada massa tubuh hingga booming populasi, tetapi tidak mencoba untuk menetapkan mengapa marmot semakin gemuk pada tahap awal studi.

Marmot dapat mengubah apa yang mereka makan, bukan hanya rentang waktu di mana mereka makan, kata Marcel Visser, ekolog dari Netherlands Institute of Ecology di Heteren, dalam sebuah artikel News & Views yang menyertai laporan studi di Nature. Salah satu makanan populasi marmut (bunga Bluebell) mulai menurun pada tahun 2000, tepat sebelum populasi marmut melonjak, ini mungkin telah mengubah pola makan Marmot, mendorong makanan berlemak.

Namun kemampuan untuk membentuk berat badan dan tanggapan individu lain untuk mengubah lingkungan dan menghubungkannya dengan perubahan pada tingkat kelompok populasi akan menjadi penting untuk memprediksi dampak perubahan iklim terhadap populasi lainnya, kata Visser.

Ozgul dan koleganya sebelumnya mengidentifikasi perubahan lingkungan yang terkait dengan perubahan ukuran pada domba di kepulauan Scottish St Kilda di mana individu-individu dari setiap generasi lebih kecil dibandingkan leluhur mereka.

Marmot tidak akan dapat menikmati ledakan penduduk secara permanen. Ozgul mengatakan bahwa timnya mencari efek jangka panjang, seperti kekeringan yang menyebabkan kekurangan pangan atau pemangsaan anjing hutan dan rubah yang mungkin mengkoreksi populasi.

"Kebanyakan studi ekologi pada 2-3 tahun dilakukan dalam studi mahasiswa pascasarjana, tetapi hewan-hewan ini hidup 14 tahun. Jika anda mempelajari pengaruh perubahan iklim (secara tipikal) studi jangka pendek tidak akan dapat memberitahu lebih banyak," kata Ozgul.

1. Ozgul, A. , et al. Nature 466, 482-485 (2010).
2. Inouye, D.W. , Barr, B. , Armitage, K.B. & Inouye, B.D. Proc. Natl Acad. Sci. USA 97, 1630-1633 (2000).
3. Ellner, S. P. & Rees, M. Am. Nat. 167, 410-428 (2006).
4. Visser, M. Nature 466, 445-447 (2010).
5. Ozgul A. , et al. Science 325, 464-467 (2009).
6. Laursen, L. Nature. doi:10.1038/news.2010.366 (2010)

Teknik Untuk Mengamati Gen Bekerja Secara Real Time

(KeSimpulan) Bagaimana protein manusia yang dibuat DNA dapat diikuti secara real time. Para ilmuwan telah melihat ekspresi gen individu di dalam sel manusia. Pengetahuan tentang dinamika ekspresi gen secara real-time dapat membantu peneliti untuk menjelaskan variasi di antara sel-sel genetis identik dan proses-proses molekuler yang mengarah ke kanker.

Secara tradisional, biolog dan biokimiawan sel meneliti waktu rata-rata perilaku ribuan hingga jutaan sel untuk memahami bagaimana informasi yang terkandung dalam gen digunakan dalam membuat protein. Kemudian, pada akhir 1990-an, peneliti mengembangkan teknik untuk tag gen sehingga menghasilkan sinyal fluorescent saat blueprint ditranskripsi menjadi protein yang dikenal sebagai messenger RNA (mRNA).

Selain itu para peneliti telah mencitrakan gen individu pada bakteri dan hewan bersel tunggal serta mengidentifikasi alunan bersama pada tingkat konstan seperti yang telah diasumsikan.

Namun hingga kini tidak ada seorang pun mampu menerapkan teknik visualisasi dalam mengamati sebuah gen tunggal dalam sel mamalia. "Ini merupakan evolusi berkelanjutan dari suatu teknologi yang akan merevolusi cara orang berpikir tentang biologi," kata Gordon Hager, biolog sel dari National Cancer Institute di Bethesda, Maryland, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Masalah utama pada metode sebelumnya dalam memvisualisasikan transkripsi sel mamalia yaitu peneliti membutuhkan letupan sel dengan ratusan sekuens dari gen yang khusus ditandai. Begitu masuk sel, gen yang ditandai tersebut dimasukkan ke dalam genome sel secara acak. Beberapa wilayah genome secara alami ditranskripsi menjadi protein pada tingkat tinggi, sedangkan wilayah lain pada dasarnya diam. Dengan demikian secara keseluruhan terjadi proses mengaburkan perilaku gen tertentu.

"Dalam sistem kami, garis sel memiliki target dalam urutan genome dan urutan apapun yang anda kirimkan akan selalu menuju ke tempat tersebut. Anda dapat membuat garis sel yang berbeda dan tidak khawatir ke mana gen akan masuk," kata Yaron Shav-Tal, biologi sel dari Bar-Ilan University di Ramat Gan, Israel. Shav-Tal dan rekan-rekannya melaporkan teknik tersebut kemarin di Nature Methods.

Untuk menguji metode ini, mereka membuat dua klon garis sel embrio ginjal manusia dengan versi rekayasa dari gen cyclin D1 yang mengontrol siklus sel. Kedua klon termasuk urutan DNA yang memungkinkan fluorescent protein disajikan dalam sel untuk mengikat cyclin D1 RNA pada saat ditranskripsikan. Satu klon tergantung pada promotor alami gen (situs pengikat enzim polymerase yang ditranskirpsi ke mRNA) sedangkan yang lain adalah fusi promotor virus yang diketahui mengekspresikan gen secara berlebih dengan memproduksi mRNA yang berlimpah.

Dengan memvisualisasikan proses yang terjadi di tingkat gen tunggal, para peneliti dapat bekerja di luar mekanisme yang berbeda dengan transkripsi di antara promotor manusia dan virus. Sel-sel dengan promotor normal ditutup pada sekitar 20 menit pada setiap 200 menit, sedangkan sel-sel dengan promotor virus tetap aktif pada kisaran 10 jam. Lebih penting lagi, kedua kelompok sel direkrut dua kali lebih banyak seperti enzim polymerase (sekitar 14) yang penuh sesak di sepanjang untaian gen, semua menghasilkan mRNA.

Metode ini memungkinkan para peneliti dapat meneliti mekanisme promotor lainnya serta fenomena yang berbeda seperti perendaman dalam hormon yang dihasilkan oleh sistem endokrin. "Ini merupakan pandangan baru. Kita sekarang tahu bahwa jika seluruh populasi sel identik, masing-masing memiliki profil ekspresi yang berbeda," kata Shav-Tal.

1. Bertrand, E. et al. Mol. Cell 2, 437-445. doi:10.1016/S1097-2765%2800%2980143-4 (1998)
2. Yu, J., Xiao, J., Ren, X., Lao, K. & Xie, X. S. Science 311, 1600-1603. doi:10.1126/science.1119623 (2006)
3. Yunger, S., Rosenfeld, L., Garini, Y., & Shav-Tal, Y. Nature Methods doi:10.1038/nmeth.1482 (2010).
4. Borrell, B. Nature. doi:10.1038/news.2010.358 (2010)

Remote Control Magnetik Mengendalikan Perilaku Organisme dari Jarak Jauh

(KeSimpulan) Para peneliti menggunakan nanopartikel magnetik yang dipanaskan untuk memanipulasi sel saraf dan kontrol perilaku sederhana nematoda. Kekuatan untuk mengendalikan makhluk hidup dan benda dari jarak jauh adalah bakat supranatural yang populer di dunia fiksi dan fantasi seperti penyihir menebar mantra ke musuh yang terbang secara telekinesis.

Tetapi ketika lebih jauh mengendalikan organisme biologi, ilmu pengetahuan memiliki beberapa trik meskipun tidak ada unsur metafisik. Memanipulasi gangguan proses biologi minimal (mulai dari tingkat sel hingga perilaku organisme keseluruhan) adalah usaha ilmiah yang sedang berkembang untuk lebih memahami bagaimana makhluk hidup bekerja dan untuk mengembangkan pengobatan yang lebih efektif untuk berbagai gangguan kesehatan.

Baru-baru ini, peneliti menciptakan remote control magnetik yang mengubah fungsi sel dan perubahan perilaku cacing kecil. Tim biofisikawan dari State University of New York (SUNY) di Buffalo menggunakan nanopartikel magnetik untuk mengontrol pemanasan protein mengaktifkan saluran ion yang tertanam dalam membran sel saraf sehingga memungkinkan para peneliti merangsang refleks sederhana cacing nematoda.

Untuk pertama kalinya para ilmuwan menggabungan panas dan partikel nanomagnetic untuk mengontrol fungsi sel dan teknik baru yang dilaporkan pada 27 Juni di Nature Nanotechnology menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan dengan metode sebelumnya dan alternatif dari ion-channel manipulation.

"Idenya untuk memulai proses biokimia tertentu dalam sel dengan membalikan saklar magnet. Yang menyenangkan tentang magnet adalah anda sebenarnya tidak perlu menyentuh sel untuk menyalakannya atau mematikan," kata Jon Dobson, insinyur biomedis yang telah memanipulasi fungsi selular dengan partikel magnetik lebih dari 10 tahun di Keele University, Staffordshire, Inggris.

Mengontrol proses di dalam sel-sel hidup harus berhadapan dengan katup molekul, pori-pori dan saluran yang mengatur aliran partikel masuk dan keluar dari sel. Sel saraf mengandalkan saluran ion dan pompa untuk mengatur terus-menerus dan aliran partikel bermuatan pada membran sel memungkinkan sinyal listrik yang digunakan saraf untuk berkomunikasi. Sebelum mengangaktifkan saluran ion, perlu mencari tahu kunci yang tepat.

Saluran ion yang berbeda-beda menanggapi berbagai jenis rangsangan. Beberapa ubur-ubur, alga dan bakteri menghasilkan pompa ion dalam mengaktifkan ion dan saluran. Saluran ion lain menanggapi kekuatan mekanik. Dalam studi baru, para ilmuwan terfokus pada suhu sensitif yang akan terbuka dalam panas yang cukup. Para peneliti mengikat nanopartikel ke membran sel dan menggunakan medan magnet untuk memanaskan nanopartikel yang pada gilirannya akan aktif dan membuka saluran-saluran ion panas yang tertanam dalam membran sel.

"Apa yang unik tentang studi ini mereka menggunakan panas, sehingga anda tidak perlu mengandalkan medan magnet yang kuat," kata Dobson yang menjelaskan bahwa studi sebelumnya terutama menggunakan magnet kecil untuk membuka saluran ion dengan mendorong atau menarik secara benar. "Twist mekanis atau tarikan partikel memerlukan medan magnet yang sangat kuat, tetapi aplikasi di lapangan kekuatan dapat sedikit lebih rendah," kata Dobson.

Manipulasi magnetic juga menawarkan keunggulan dibandingkan optogenetics yaitu suatu teknik yang relatif baru yang justru merangsang atau menghentikan neuron dengan menggunakan sinar cahaya. Sedangkan cahaya tampaknya tidak bisa menembus jaringan biologi lebih dalam dan harus diterapkan untuk kelompok yang sangat spesifik dari sel melalui prosedur invasif, medan magnet adalah noninvasif dan mudah menembus seluruh organisme.

Tim SUNY di Buffalo memutuskan untuk menguji apakah bisa mengendalikan refleks sederhana pada cacing nematoda Caenorhabditis elegans panjang 1 milimeter dengan memanipulasi saluran ion panas yang diaktifkan dalam neuron sensoriknya. Setiap kali C. elegans mendeteksi panas berbahaya secara instingtif mundur dan menelusur ke belakang untuk menghindari potensi kerugian yang mengandalkan saluran-ion suhu sensitif.

Tujuan tim adalah untuk memicu refleks dengan remote control magnetik. Sebelum nematoda disuntik dengan nanopartikel magnetik, para ilmuwan pertama kali melapisi nanopartikel besi mangan (manganese iron) dengan polyethylene glycol, sebuah molekul yang menargetkan partikel ke lapisan lendir pada wilayah amphid (bukaan di dekat mulut nematoda di mana sel-sel saraf host terlibat dalam refleks menghindari panas).

Peneliti kemudian mengaplikasikan sebuah medan magnet yang memanaskan nanopartikel dengan memaksa untuk terus berubah polaritas, melepaskan panas dalam proses. Kenaikan suhu membuka saluran ion dalam sel-sel saraf di wilayah amphid yang memungkinkan masuknya ion kalsium yang memicu refleks menghindari panas.

Dalam lima detik penerapan medan magnet, 34 dari 40 cacing dalam studi berhenti di tempat dan 27 dari mereka muncur ke belakang, seakan mundur dari sumber panas berbahaya. Sedangkan nematoda tanpa nanopartikel magnetik terus meronta maju, benar-benar tidak terpengaruh oleh medan magnet.

Memaksa cacing mundur dengan remote control tampak seperti meraih piala dari studi baru ini. Bagaimanapun para peneliti merupakan pertama kaliya menguji teknik tentang budaya sel sebelum maju ke seluruh pendekatan suatu organisme yang menunjukkan kecanggihan eksperimental yang lebih besar.

"Juga diketahui bahwa anda bisa menyuntikan nanopartikel magnetik dan panas, jadi bagi saya studi nematoda ini tidak seanggun eksperimen sebelumnya. Yang paling menarik di sini dilakukan oleh insinyur genetik sel dalam inovasi nyata untuk pertama kali mengekspresikan kepekaan panas saliran ion," kata Dobson.

Sebelum bermain-main dengan cacing, tim SUNY Buffalo telah mencoba teknik ini pada budaya sel ginjal manusia dan neuron hippocampus embrio tikus yang merupakan bagian dari integral memori otak. Sedangkan pada eksperimen nematoda, para peneliti menargetkan nanopartikel ke saluran ion sensitif suhu yang secara alami ada dalam membran sel saraf cacing, para ilmuwan gen menyisipkan saluran ion sensitif panas yang disebut TRPV1 ke dalam sel tikus dan manusia.

Tetapi sel rekayasa untuk mengekspresikan TRPV1 hanya satu langkah dalam proses yang kompleks. Para peneliti memerlukan cara untuk mengikat nanopartikel ke membran sel sehingga mereka dapat mempengaruhi aktivitas TRPV1. Untuk mencapai ini, para ilmuwan kembali ke membran sel dan nanopartikel menjadi semacam kunci yang kompleks.

Jangankan lapisan nanopartikel dengan polyethylene glycol, para peneliti menutup dengan protein bakteri yang disebut streptavidin. Mereka juga merekayasa sel untuk mengekspresikan molekul peptida tertentu dalam membran yang bertindak seperti kunci bagi streptavidin, memastikan nanopartikel akan terikat dengan membran sel. Para ilmuwan lebih lanjut melapisi nanopartikel dengan molekul fluorescent disebut DyLight549 yang berfungsi sebagai termometer molekul di mana bersinar dengan intensitas yang berbeda pada temperatur yang berbeda.

Setelah perlengkapan nanopartikel dengan berbagai perangkat dan rekayasa molekul membran sel dapat menerima nanopartikel, tim menerapkan solusi nanopartikel dengan budaya sel dan mengaktifkan medan magnet. Dengan segera, fluorescence memancarkan perubahan sel-sel: Membran sel dengan intensitas fluoresensi menurun mengindikasikan suhu naik pada lokus dan tempat-tempat lain dalam sel. Dengan kata lain para peneliti melokalisasi tercapainya pemanasan membran sel tanpa mempengaruhi sisa sel.

Kecukupan panas mengaktifkan TRPV1, membuka saluran masuknya ion kalsium dan memicu potensi jenis tindakan (listrik signaling) yang berfungsi sebagai panduan sel saraf.

"Pada prinsipnya apa yang kita lakukan adalah membiarkan masuknya kalsium ke dalam sel dari jarak jauh. Jika anda berpikir tentang biologi, ada banyak kejadian sel yang dipicu oleh masuknya kalsium dan kemudian membuat sel mengeluarkan sesuatu atau membuat kejutan otot," kata Arnd Pralle, asisten profesor fisika di SUNY Buffalo.

Pralle menjelaskan bahwa remote control saluran ion pada akhirnya dapat mengakibatkan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam memanipulasi proses biologis yang berpotensi klinis dan terapeutik secara signifikan. Menggunakan panas dalam menghancurkan tumor adalah salah satu potensi aplikasi. Juga bisa melumpuhan atau mendorong organ berfungsi untuk mensekresi senyawa penting.

"Saya yakin pasti ada banyak potensi di seluruh topik ini. Partikel-partikel secara relatif dapat ditoleransi dengan baik dalam tubuh dan pada dasarnya kita dapat mengontrol kapan hal ini diaktifkan atau tidak diaktifkan. Tapi ada lebih banyak studi cerdas yang perlu dilakukan sebelum masuk ke dalam klinik," kata Dobson.

Gen BOULE Pengkode Protein Berlaku Umum Untuk Produksi Sperma

(KeSimpulan) Gen untuk sel-sel reproduksi jantan ditelusuri kembali dalam kurun waktu evolusi. Benih reproduksi manusia mulai ditaburkan pada sekitar 600 juta tahun yang lalu, demikian temuan baru para ilmuwan. Sebuah gen yang memproduksi sperma yang muncul pada awal evolusi di mana hadir hampir di setiap mahkluk (mulai dari anemon laut hingga manusia), bukti bahwa sel reproduksi laki-laki berevolusi dari satu nenek moyang.

Temuan ini menawarkan petunjuk tentang infertilitas laki-laki sehingga dapat diproduksi obat kontrasepsi laki-laki dan bahkan biopestisida baru.

Sampai saat ini, para ilmuwan tidak yakin apakah produksi sperma telah beberapa kali berevolusi dalam garis keturunan hewan yang berbeda atau dari nenek moyang tunggal. Kebanyakan sperma hewan melewati tahap-tahap perkembangan yang sangat mirip dengan menunjukkan asal mula yang sama. Namun tidak seorang ilmuwan pun menemukan sebuah gen reproduksi berlaku umum untuk semua hewan.

Sekarang sebuah penelitian yang dilaporkan pada edisi 15 Juli di PLoS Genetics menunjukkan bahwa gen yang disebut BOULE muncul pada 600 juta tahun yang lalu dan memegang peran penting untuk produksi sperma mulai sejak itu.

"Ini adalah sperma gen pertama manusia yang ditemukan memiliki fungsi konservasi pada serangga dan mamalia," kata Eugene Xu, genetikawan dari Northwestern University Feinberg School of Medicine di Chicago.

Tim yang dipimpin Xu sebelumnya mengetahui bahwa 10% hingga 15% laki-laki yang tidak subur kekurangan gen yang disebut DAZ dan dua form gen leluhur ini (BOULE dan DAZL) diperlukan bagi kesuburan pada beberapa spesies lainnya. Tetapi para peneliti tidak tahu apakah akan menemukan gen serupa pada hewan lain atau apakah gen-gen tersebut juga akan menghasilkan sperma.

Tim peneliti mencari database yang berisi informasi genetik pada spektrum organisme yang lebih luas dengan mencari sekuens gen kunci yang umum untuk BOULE, DAZL dan DAZ. Jamur dan tanaman kekurangan gen ini seperti juga hewan purba misalnya sponges. Tetapi semua hewan lain dari garis keturunan cnidaria dan moluska untuk ikan, burung dan primata memiliki beberapa bentuk gen tersebut.

"Ini adalah bukti kuat bahwa gen Boule hanya diperlukan untuk produksi sperma pada serangga dan mamalia yang berpisah pada 400 juta hingga 600 juta tahun yang lalu," kata Xu.

Selanjutnya, para peneliti menguji tikus untuk memastikan gen bertanggung jawab hanya pada produksi sperma dan tidak berlaku lebih umum dalam proses sel. Hasilnya, protein pengkode gen ini ditemukan hanya dalam testis. Dan jika gen BOULE terganggu, tikus yang sehat tidak dapat menghasilkan sperma.

"Temuan ini signifikan di lapangan," kata Timothy Karr, biolog evolusi dari Arizona State University Biodesign Institute di Tempe. Langkah berikutnya adalah memastikan bahwa fungsi protein BOULE dengan cara yang sama terjadi pada hewan lain. "Protein dapat mengasumsikan fungsi yang berbeda dan ini sulit untuk mengasumsikan bahwa gen dalam satu garis keturunan melakukan hal yang sama di tempat berbeda," kata Karr.

Xu mengatakan bahwa rencana tim berikutnya yang dilakukan pada tikus dan lalat buah untuk melihat secara tepat di mana protein BOULE muncul dan bagaimana mekanismenya. Dengan lebih banyak studi, mungkin peneliti menyusun target protein DAZ untuk obat kontrol reproduksi laki-laki atau pemusnah hama dengan mengganggu form protein pada serangga.

Sekarang peneliti telah mengetahui gen sperma yang serupa di antara hewan sehingga biolog dapat mempelajari infertilitas manusia dengan lebih mudah menggunakan metode eksperimen model hewan.

Komunitas Virus Bakteri Usus dan Metabolisme Pencernaan

(KeSimpulan) Sekuensing DNA menunjukkan sebuah dunia baru virus bakterial dalam usus manusia. Eksplorasi terbaru space organisme yang mendiami tubuh manusia, mikrobiolog menemukan gen virus baru dalam tinja. Hasil identifikasi komposisi populasi virus yang menghuni ujung ekor usus yang sehat (representasi dalam limbah air besar) adalah unik pada setiap individu dan stabil dari waktu ke waktu. Bahkan orang kembar identik berkembang virus yang berbeda dalam usus mereka.

Lebih dari 80% dari sekuens genetik virus ditemukan (termasuk urutan karakteristik) yang belum pernah dilaporkan sebelumnya. "Ini adalah dunia yang sebagian besar belum diteliti. Kami benar-benar melihat lifeforms berbeda dari jumlah dan mikrobial pada manusia," kata Jeffrey Gordon dari Washington University di St Louis, Missouri, dan rekannya yang melaporkan di Nature kemarin.

Sekitar 10 triliun bakterial secara normal menghuni saluran pencernaan dengan mensintesis asam amino esensial dan vitamin, anti-inflamasi dan membantu mengekstrak sari, gula dan protein. Tugas-tugas yang tidak bisa dilakukan oleh usus manusia. Di dalam dan selama bakteri-bakteri virus ini hidup (saling mempengaruhi jumlah bakteri dan perilaku mereka seperti saling memangsa atau hidup berdampingan) terjadi pertukaran gen dari satu bakteri ke bakteri yang lain.

Ekosistem mikroskopis dinamis ini mempengaruhi kehidupan manusia dan para peneliti masih belum sepenuhnya memahami. Memang, kenaikan kejadian alergi makanan di masyarakat Barat telah memberikan hipotesis sterilitas sehingga kebersihan secara ekstrim berdampak terganggunya kemampuan mikroba untuk menghinggapi manusia, mengakibatkan berkurangnya toleransi terhadap makanan yang normalnya tidak berbahaya.

Untuk mengeksplorasi hipotesis provokatif ini, peneliti terlebih dahulu harus memahami komposisi lengkap ekosistem mikroba dari tubuh yang sehat. Untuk tujuan ini, tim Gordon memulai dari membuat katalog microbiome manusia yaitu semua mikroorganisme yang hidup di dalam tubuh manusia dengan menggunakan teknologi tinggi DNA sequencing. Namun, sampai saat ini perhatian terutama difokuskan pada bakteri daripada virus.

"Ini merupakan studi yang luar biasa," kata David Relman, mikrobiolog dari Stanford University di California yang terlibat dengan US National Institute of Health's Human Microbiome Project. "Bisa jadi virus adalah driver nyata dari sistem karena kemampuan mereka dalam mengubah bakteri yang kemudian memodifikasi host. Jadi penelitian ini adalah beberapa cara mencari asal-usul pada tubuh manusia dengan melihat sampai pada virus yang ada di dalamnya," kata Relman.

Menurut studi baru, virus bakteri dalam usus terminal (usus besar) tampaknya dalam keadaan lebih stabil dibandingkan komunitas serupa dalam lingkungannya. Tinja masing-masing individu (pada empat set kembar identik dan ibu mereka) membawa sebuah komunitas virus yang berbeda dengan variasi 5% selama setahun. Virus bakteri juga tampak terutama sebagai 'prophages' daripada mengalikan dan membunuh bakteri yang menginfeksi.

"Modalitas virus cenderung predator," komentar Edward DeLong dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. "Sekarang hal yang menarik di sini bahwa sistem dalam microbiota feses tampaknya didorong oleh prophages yang pada dasarnya cenderung mengintegrasikan materi genetik mereka dan bersembunyi ke genome host, ini sebuah situasi yang jauh lebih stabil," kata DeLong.

"Stabilitas yang menyiratkan bahwa ada simbiosis di antara bakteri dan virus. Situasi yang bukan mangsa-pemangsa. Tetapi sebuah gambaran dari keberadaan yang lebih mapan di mana populasi yang berbeda bekerja bersama," komentar Martin Blaser dari New York University Medical Center.

Tim peneliti menemukan protein pengkodean gen yang belum pernah terdeteksi sebelumnya dalam virus bakteri. Protein ini merupakan bagian dari jalur yang bertanggung jawab untuk metabolisme karbohidrat dan sintesis asam amino. Virus yang membawa gen tersebut bisa mengubah mereka dan memasukkan mereka ke dalam bakteri usus yang berpotensi mengubah metabolisme seseorang.

Karena sebagian nutrisi dicerna manusia tergantung pada hubungan antara bakteri dan virus, maka dengan memahami dinamika hubungannya memungkinan terciptanya farmasi untuk obesitas, alergi dan penyakit-penyakit lainnya. "Ini ekosistem manusia yang sangat penting karena menentukan apa yang bisa kita lakukan dan apa yang kita makan. Itulah sebabnya mengapa peneliti konsentrasi akan hal ini," kata DeLong.

1. Reyes, A. et al. Nature 466, 334-340 (2010).
2. Maxmen, A. Nature. doi:10.1038/news.2010.353 (2010)

Fosil Tengkorak Saadanius hijazensis Arab Saudi Leluhur Semua Primata

(KeSimpulan) Temuan di Arab Saudi menyoroti garis keturunan primata. Dataran tinggi berwarna coklat di atas Mekkah, Arab Saudi akan segera menarik para paleontolog untuk naik haji. Bukit-bukit yang menghadap Laut Merah melahirkan fosil tengkorak berumur 29-28 juta tahun, primata awal yang memiliki dua fitur di antara (apes) kera dan monyet.

Palaeontolog tengkorak diharapkan menjawab pertanyaan tentang kehidupan primata dalam suatu periode yang sampai sekarang telah memperoleh beberapa fosil. Ketika melihat tengkorak dalam suatu ekspedisi untuk mencari fosil ikan paus kuno pada tahun lalu, Iyad Zalmout bertanya-tanya apakah tengkorak tersebut milik ape atau monyet.

"Ternyata bukan ape dan bukan monyet, ini di antara keduanya," kata Zalmout, palaentolog dari University of Michigan di Ann Arbor yang melaporkan di Nature kemarin.

Primata, disebut Saadanius hijazensis, berkarakteristik Propliopithecoidea dari nenek moyang ape dan monyet yang hidup lebih dari 30 juta tahun yang lalu, serta primata yang lebih baru yang hidup 23 juta tahun yang lalu. Saadanius hijazensis tidak memiliki moncong sinus maju seperti ape dan monyet modern yang secara kolektif disebut catarrhines, namun memiliki tabung telinga kurus yang belum sepenuhnya berkembang pada Propliopithecoidea.

"Fosil ini sangat penting karena memiliki tabung yang kurus," kata Erik Seiffert, Palaeoanatomis dari Universitas Stony Brook di New York. Perbandingan tabung dan fitur lainnya seperti gigi dan posisi soket mata pada tengkorak parsial dengan primata lain akan membantu palaeontoloig merekonstruksi cabang-cabang pohon keluarga catarrhine sekitar 30-23 juta tahun yang lalu, kata Seiffert.

Zalmout dan rekan-rekannya mengatakan bahwa Saadanius memiliki nilai "persaingan hipotesis" tentang bagaimana bentuk tengkorak catarrhine berevolusi dari waktu ke waktu. Salah satu argumen (para palaeontolog yang hanya menggunakan fosil sebagai bukti bagaimana spesies peralihan yang tidak diketahui mungkin terlihat) bahwa catarrhines berawal mengembangkan muka panjang. Argumen lain meneliti bentuk spesies hidup seperti owa yang berwajah bulat sebagai petunjuk dan menyimpulkan bahwa muka panjang berkembang kemudian.

"Bukti ini sangat jelas mendukung kandungan palaeontoloig," kata Seiffert.

Eric Delson, palaentolog dari Lehman College of the City University of New York, sebelumnya melakukan analisis yang mendukung bahwa moncong berkembang kemudian. Delson memperingatkan bahwa mengandalkan sepenuhnya pada satu fosil akan berbahaya: Fosil hanya mencerminkan bagian dari keragaman kelompok hewan. Panjang wajah fosil primata juga dapat terdistorsi dari waktu ke waktu oleh tekanan geologi sehingga sulit untuk mempelajari bentuk sejati dari spesies dari hanya beberapa sampel.

Namun, analisis Delson dan para palaentolog lain yang dilakukan pada 1970-an dan 1980-an pada sebagian besar catarrhines hidup dilakukan sebelum temuan fosil perantara seperti Victoriapithecus dan Saadanius. "Akan memacu palaentolog berpikir ulang dan memberi kita satu-satunya data yang kuat untuk jangka waktu dan posisi filogenetik," kata Delson.

Baik Delson, Seiffert dan Zalmout sependapat bahwa mereka ingin menemukan lebih banyak tulang Saadanius untuk mempelajari lebih lanjut tentang primata kuno, termasuk bagaimana bergerak di sekitar lingkungan mangrove di mana tinggal. "Akan menarik untuk mengetahui apakah primata ini mulai turun dari pohon dan mengetahui sesuatu tentang apa yang mereka makan," kata Delson.

Tim peneliti memperkirakan fosil Saadanius berdating 29-28 juta tahun berdasarkan umur yang diketahui pada fosil lainnya yang juga ditemukan di dekatnya. Dating berkorelasi secara kasar dengan interpretasi pada posisi pohon keluarga. Namun, "masih sebagai perhitungan" awal, kata Seiffert, sampai tindak lanjut studi menggunakan palaeomagnetism untuk mengkonfirmasi usia di mana fosil terkubur.

Zalmout yakin bahwa situs akan dirawat oleh pejabat Saudi hingga semua pertanyaan palaeontoloig terjawab. "Pengalaman saya, jika anda menemukan satu primata maka harus primata yang lain di tempat tersebut. Ini menjadi penting untuk melihat keseluruhan cerita fauna di Saudi dan Afrika," kata Zalmout.

1. Zalmout, I. , et al. Nature 466, 360-363 (2010).
2. Delson, E. , Andrews, P. in Phylogeny of the Primates. A Multidisciplinary Approach (eds. Luckett, W. P. & Szalay, F. S.) 405-446 (Plenum, 1975).
3. Harrison, T. Folia Primatol. 50, 59-108 (1988).
4. Laursen, L. Nature. doi:10.1038/news.2010.354 (2010)

Protein Menetap Lebih Lama di Otak

(KeSimpulan) Studi tikus bisa menjelaskan proses penuaan yaitu Alzheimer. Ketika datang kehidupan protein di mana terpelihara dengan. Pada tikus, protein menetap sekitar dua kali lebih lama di otak seperti yang terjadi dalam liver dan darah, demikian sebuah studi yang akan muncul dalam edisi mendatang di Proceedings of the National Academy of Sciences.

Untuk menjaga tubuh dan otak berfungsi baik, sel-sel terus-menerus membuat dan menghancurkan protein. Gangguan siklus akan memberi konsekuensi serius terutama di otak. Studi baru yang dilakukan menggunakan jaringan sel-sel pada hewan hidup dan bukan sel-sel di piring lab, sehingga memberikan pemahaman bagi peneliti secara lebih baik bagi masa hidup protein yang sebenarnya, secara khusus pemahaman yang lebih baik pada penuaan dan penyakit seperti Alzheimer dan Parkinson.

Untuk mengawasi panjang umur protein, Sina Ghaemmaghami dari Institute for Neurodegenerative Diseases di University of California, San Francisco dan rekan-rekannya membuahi sebuah big batch spirulina (protein tinggi blue-green algae yang ditemukan dalam kacang kesehatan smoothie) dengan keberadaan isotop berat yang melacak nitrogen dan makanan yang diproses untuk tikus.

Begitu tikus makan spirulina, sel-sel mulai menenun nitrogen berat ke seluruh protein yang baru dibuat di seluruh tubuhnya. Dengan membandingkan jumlah normal dan berat nitrogen dalam protein tertentu, peneliti menghitung berapa banyak protein sejak pola makan spirulina dimulai.

Para peneliti mengumpulkan data dari tiga jaringan berbeda pada tikus (otak, liver dan darah) untuk titik waktu berkisar kurang dari satu hari hingga satu bulan, kemudian menghitung dihitung berapa lama protein terkumpul di dalam lokalitas bagian tubuh masing-masing.

Tim peneliti mengidentifikasi rentang hidup protein bervariasi secara luas. Secara keseluruhan, beberapa protein diperkirakan benar-benar hanya dalam hitungan menit dan untuk protein yang terlibat dalam pengiriman sinyal antar sel-sel lain dua kali lipat, benar-benar protein yang tampak nyata dalam ukuran jam. Sedangkan protein lain seperti yang membantu paket DNA dan yang membantu mempertahankan neuron diperkirakan bertahan sampai setahun.

Ketika omset perbandingan protein antar jaringan, tim mengidentifikasi secara rata-rata protein dalam otak berlangsung selama sembilan hari, sementara di hati dan darah menghilang setelah tiga hari.

Studi baru ini juga menyoroti perbedaan antara omset protein pada hewan hidup dan apa yang terjadi di dalam laboratorium dengan menggunakan sel-sel di piring lab. Protein berbalik lebih cepat dalam eksperimen pada kumpulan sel-sel manusia di piring laboratorium. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa protein berperilaku berbeda ketika bekerja di jaringan rumit.

"Dalam organisme yang kompleks, ada banyak faktor berbeda yang mempengaruhi bagaimana protein cepat berbalik. Studi seperti ini menawarkan pandangan yang lebih realistis dari perilaku sel," kata Ghaemmaghami.

Hasil Studi baru yang menarik, tetapi kunci dari eksperimen ini yaitu memungkinkan para ilmuwan untuk mulai mencari di malfungsi omset protein pada hewan dengan versi penyakit neurodegenerative yang ditandai dengan agregasi protein seperti Alzheimer dan Parkinson, kata Maja Bresjanac, neurosaintis dari University of Ljubljana di Slovenia.

Dengan mengetahui bagaimana protein dibuat dan dihancurkan dalam jaringan hewan (terutama di otak) dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang apa yang terjadi selama penuaan dan penyakit yang disebabkan oleh protein membandel yang menempel pada jaringan terlalu lama.

Bioshield Mangrove Kurangi Kerusakan Tsunami

(KeSimpulan) Sepetak pohon dapat mengurangi kerusakan tsunami, demikian hasil sebuah penelitian baru. Studi lapangan di suatu pantai di Indonesia yang dilanda tsunami pada bulan Desember 2004 menunjukkan bahwa hutan mangrove di sepanjang garis pantai memberikan perlindungan secara substansial bagi berkurangnya kerusakan akibat tsunami berukuran sedang.

Ketika gempa bumi berkekuatan 9,1 di barat Sumatra pada tanggal 26 Desember 2004 melahirkan tsunami yang melanda negara-negara di Samudra Hindia. Di dekat Banda Aceh, Indonesia, ujung barat laut Sumatera, tsunami menyapu ke pedalaman lebih dari 4 kilometer dan membunuh puluhan ribu orang.

Sekarang dengan mempelajari gelombang dengan tingkat kerusakan hutan mangrove di sekitar kota, Shunichi Koshimura, insinyur sipil dari Tohoku University di Sendai, Jepang, dan rekan-rekannya mengembangkan sebuah model untuk memperkirakan kapasitas buffering tsunami oleh hutan mangrove. Mereka melaporkan temuan pada edisi 30 Juni di Journal of Geophysical Research-Oceans.

Sekitar dua tahun setelah kerusakan terjadi, para peneliti melakukan pengukuran hampir 700 pohon mangrove di lima luas petak dari daerah intertidal di mana berdiri secara padat pohon-pohon (dari genus Rhizophora) yang telah berdiri sebelum tsunami menghantam.

Banyak pohon-pohon rusak dan tumbang di dekat tumbuhnya karena gelombang air, tetapi beberapa selamat dari genangan tanpa cedera. Analisis tim menunjukkan bahwa induksi gelombang diperkirakan menekankan batang pohon yang meningkatkan proporsi kerusakan.

Menggunakan data, Koshimura dan rekan-rekannya menghitung seberapa kuat hutan mangrove terutama kepadatan dengan jaringan luas akar tebal yang menopang batang pohon dapat bisa menyerap energi pantai untuk menahan pukulan di berbagai level tsunami.

Para peneliti memperkirakan bahwa petak 500 meter hutan bakau berumur 10 tahun (hutan di mana setiap 10 meter persegi tanah berisi sekitar 16 pohon dan batang pohon rata-rata berdiameter sekitar 7cm) dapat mengurangi induksi kedalaman kekuatan hantaman air tsunami 3 meter sebesar 70 persen. Namun untuk tsunami 4 meter, bagaimanapun dengan kondisi hutan yang sama sebagian besar akan hancur.

Tim menyarankan bahwa semakin tua pohon akan semakin lebih baik menahan pukulan gelombang. Lebih dari 80 persen pohon-pohon di hutan bakau seluas 500 meter yang berusia 30 tahun bisa menahan tsunami 5 meter dan menyerap setengah dari gaya hidrodinamik.

"Mangrove adalah bioshield yang efektif terhadap tsunami. Anda tidak mungkin membangun dinding beton di sepanjang pantai," kata Koshimura. Meskipun level tsunami 6-9 meter akan menghancurkan semua bahkan hutan mangrove dewasa.

Koshimura dan timnya "benar-benar menyediakan seperangkat data dan analisa padat ... yang menunjukkan efek mengurangi kerusakan mangrove," kata Monte Sanford, konsultan lingkungan di Reno, Nevada, yang sebelumnya di University of Nevada. "Menyenangkan untuk melihat ini, karena selama enam tahun terakhir telah terjadi dua kubu yang berbeda tentang apakah mangrove benar-benar membantu mengurangi kerusakan," kata Sanford.

Perilaku Homoseksualitas Terkait Pola Pengasuhan Orang Tua

(KeSimpulan) Induk burung yang mencurahkan lebih sedikit waktu bagi anak-anak mereka memperbesar kemungkinan terjadinya perilaku seks antar sesama. Burung yang menghabiskan lebih sedikit waktu pengasuhan lebih sering menyebabkan perilaku homoseksual, demikian hasil sebuah penelitian yang dipublikasikan pekan ini di jurnal Animal Behaviour.

Temuan ini menawarkan penjelasan yang mungkin terjadinya evolusi homoseksualitas bahwa orang tua yang mencurahkan lebih sedikit waktu bagi anak-anak mereka memiliki lebih banyak waktu dan energi bagi mereka untuk berinteraksi dengan anggota jenis kelamin yang sama saat memproduksi keturunan.

Para biolog berpikir bahwa homoseksualitas akan merugikan pada tingkat evolusi karena akan mengalihkan perhatian hewan dari usaha seksual yang mampu menghasilkan keturunan. Lebih dari 130 jenis burung berpartisipasi dalam aktivitas homoseksual. Pada Laysan albatross (Phoebastria immutabilis) misalnya, sampai dengan 31% pasangan perempuan-perempuan dalam beberapa populasi, dan 20% graylag geese (Anser anser) adalah pasangan pria-pria. Para ilmuwan berjuang untuk menjelaskan pola evolusi tersebut.

Tetapi homoseksualitas mungkin nilai yang tidak mahal bagi burung yang banyak memiliki kesempatan kawin karena tuntutan orangtua lebih rendah, kata Geoff MacFarlane, ekolog dari University of Newcastle di Callaghan, Australia. Survei literatur menyatakan bahwa rendahnya pengasuhan terhadap anak-anak perempuan atau laki-laki menyebabkan semakin tinggi partisipasi dalam perilaku homoseksual.

Vincent Savolainen, biologi dari Imperial College London, mengatakan bahwa perilaku homoseksual kadang-kadang dianggap sebagai Darwinian paradox karena tidak menghasilkan keturunan. "Ini adalah salah satu dari beberapa studi yang menjelaskan perilaku homoseksual dari sudut pandang evolusi," kata Savolainen.

Setelah menjelajahi puluhan buku, jurnal dan database, tim yang dipimpin MacFarlane menganalisis catatan dari 93 jenis burung yang memperlihatkan perilaku homoseksual di alam liar. Mereka mengidentifikasi bahwa perilaku seks sesama dan ikatan pasangan yang lazim sebesar 38% dalam spesies ini menampilkan perilaku seksual perempuan-perempuan dan sebanyak 82% perilaku sesama laki-laki.

Dalam beberapa spesies hampir 1/3 dari semua upaya seksual adalah perempuan-perempuan dan sampai 2/3 jantan-jantan. Tapi secara keseluruhan aktivitas homoseksual terhitung kurang dari 5% dalam pertemuan seksual pada spesies yang mereka pelajari.

Spesies pada burung menunjukkan berbagai strategi orangtua dari pengasuhan yang didominasi jantan dan pengasuhan yang didominasi betina. Tim peneliti mencetak setiap spesies sesuai dengan kontribusi relatif dari laki-laki dan perempuan dalam tugas-tugas orangtua, seperti membangun sarang, makan dan perlindungan. Anak perempuan yang mendapat banyak pengasuhan tidak menunjukkan perilaku homoseksual. Sebaliknya, perempuan yang kurang pengasuhan menunjukkan tingkat homoseksual yang lebih tinggi. Demikian pula terjadi pada jantan.

Para penulis menunjukkan bahwa tugas orangtua berpengaruh pada kemungkinan yang lebih besar pada individu untuk berinteraksi secara seksual dengan beberapa pasangan, termasuk jenis kelamin yang sama. Tetapi analisis tidak dapat menentukan penyebab dari homoseksualitas. Burung mungkin terlibat dalam perilaku homoseksual dalam berlatih mencarai pasangan, mengurangi ketegangan sosial atau memperkuat dominasi. Ataukah perilaku tersebut membantu mereka dalam membentuk aliansi yaitu berbagi tanggung jawab atau mendapatkan akses sumber daya.

Tidak jelas apakah homoseksualitas adalah produk evolusi fungsi adaptif ataukah bukan. "Penelitian ini menunjukkan bahwa homoseksualitas menetap dan tidak sama dengan usaha adaptif," kata Allen Moore, genetikawan evolusioner dari University of Exeter di Penryn, Inggris.

Juga tidak jelas apakah temuan ini dapat diekstrapolasi untuk kelas-kelas hewan lain seperti ikan dan mamalia. Namun, tim MacFarlane menemukan hasil yang serupa pada primata bahwa beberapa pasangan yang terlibat dalam aktivitas homoseksual menguatkan hipotesis bahwa poligami memungkinkan homoseksualitas terjadi tanpa mempengaruhi keberhasilan reproduksi. "Langkah logis berikutnya adalah melihat apakah pola serupa terjadi di seluruh spesies vertebrata lain," kata MacFarlane.

1. MacFarlane, G.R. , Blomberg, S.P. & Vasey, P.L. Anim. Behav. doi:10.1016/j.anbehav.2010.05.009 (2010).
2. Weaver, J. Nature. doi:10.1038/news.2010.344 (2010)

Ukuran Proton Semakin Mengecil

(KeSimpulan) Perubahan kecil dalam radius yang memiliki implikasi besar. Proton berukuran 0,00000000000003 milimeter yang tampaknya lebih kecil dari pengukuran peneliti sebelumnya, demikian laporan yang dipublikasikan pada edisi kemarin di Nature. Perbedaan sangat kecil yang mungkin menantang anggapan bahkan fisikawan sekalipun.

Tetapi hasil pengukuran baru menunjukkan adanya celah dalam teori-teori mekanika kuantum yang sudah ada. "Ini perbedaan yang sangat serius. Ada suatu ruang yang sungguh salah," kata Ingo Sick, fisikawan dari University of Basel di Swiss yang mencoba mendamaikan temuan dengan empat dekade pengukuran sebelumnya.

Proton adalah salah satu partikel yang paling umum di jagad raya. Bersama dengan mitranya yang netral yaitu neutron secara bersama membentuk nukleus pada setiap atom di alam semesta. Tetapi meskipun tampilan setiap harinya, proton tetap sesuatu yang misterius bagi fisikawan nuklir, kata Randolf Pohl, peneliti di Max Planck Institute of Quantum Optics Garching, Jerman. "Kami tidak banyak memahami struktur internal," kata Pohl.

Dari kejauhan, proton tampak seperti titik kecil bermuatan positif, tetapi pada pemeriksaan lebih dekat, partikel menjadi lebih kompleks. Setiap proton terbuat dari partikel dasar lebih kecil yang disebut quark, artinya memiliki cost yang kira-kira tersebar di seluruh daerah bola.

Fisikawan dapat mengukur proton dengan mengamati sebagai sebuah elektron yang berinteraksi pada proton tunggal. Sebuah elektron mengorbit proton tunggal memiliki karakteristik tertentu, tingkat energi diskrit yang dijelaskan oleh hukum mekanika kuantum. Beberapa dari tingkat energi juga bergantung pada ukuran proton dan sejak tahun 1960-an fisikawan telah membuat ratusan pengukuran proton dengan akurasi mengejutkan.

Perkiraan paling baru yang dilakukan Sick menggunakan data sebelumnya yaitu masukkan jari-jari proton sekitar 0,8768 femtometres (1 femtometre = 10^-15 meter).

Pohl dan timnya datang membawa ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan sepupu elektron yang dikenal sebagai muon. Muon sekitar 200 kali lebih berat daripada elektron, membuat mereka lebih sensitif terhadap ukuran proton. Untuk mengukur jari-jari proton menggunakan muon tersebut, Pohl dan rekan-rekannya melucuti muon dari sebuah akselerator partikel dalam hidrogen.

Inti hidrogen masing-masing terdiri dari sebuah proton tunggal yang dikelilingi oleh elektron. Kadang-kadang sebuah muon menggantikan elektron dan mengorbit di sekitar proton. Dengan menggunakan laser, tim peneliti mengukur tingkat relevanansi muonic energy dengan akurasi sangat tinggi dan mengidentifikasi proton sekitar 4% lebih kecil dari yang diduga sebelumnya.

Hal ini mungkin kedengarannya tidak banyak, tetapi perbedaannya begitu jauh dari pengukuran sebelumnya, artinya peneliti benar-benar melompat dua kali dalam eksperimen pada tahun 2003 dan 2007. "Awalnya kami berpikir sistem laser tidak berfungsi sebagaimana mestinya," kata Pohl. Pada tahun 2009, mereka juga berusaha untuk melihat jari-jari proton dan melihat sinyal secara jelas.

"Ada apa? Saya tidak tahu," kata Sick yang percaya dengan hasil ukuran baru, tetapi tidak ada cara yang jelas secara kompatibel dengan pengukuran pada tahun sebelumnya.

"Ada yang hilang terlewatkan," kata Carl Carlson, fisikawan teoritis dari College of William & Mary di Williamsburg, Virginia yang juga setuju dengan hasil pengukuran baru ini.

Kemungkinan bahwa partikel sebelumnya tidak terdeteksi yang mengubah interaksi muon dan proton. Partikel tersebut bisa menjadi 'superpartners' partikel yang ada, seperti yang diramalkan dalam teori supersimetri yang berusaha untuk menyatukan semua kekuatan dasar fisika kecuali gravitasi.

Tetapi, Carlson mengatakan, "hal pertama adalah melakukan perhitungan yang ada dengan sisir gerigi yang baik". Bisa jadi kesalahan dibuat atau pendekatan yang digunakan dalam perhitungan kuantum tidak cukup baik. "Sekarang, saya akan menaruh uang untuk bertaruh dalam beberapa koreksi ke depan. Termasuk dalam penelitian saya yang akan muncul pada bulan depan," kata Carlson.

1. Pohl, R. et al. Nature 466, 213-217 (2010)
2. Brumfiel, G. Nature. doi:10.1038/news.2010.337 (2010)

Britons Manusia Awal di Iklim Eropa Utara pada 780k hingga 950k Tahun Lalu

(KeSimpulan) Lingkungan iklim yang keras tidak menghentikan manusia bergerak ke Eropa utara pada hampir satu juta tahun yang lalu. Temuan Arkeologi di pantai timur Britania Raya mengungkapkan bahwa manusia awal tinggal di Eropa Utara setidaknya 80.000 tahun lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya yaitu sekitar 780.000 tahun yang lalu dan mungkin 950.000 tahun yang lalu.

Para pendahulu yang pemberani dari Homo sapiens modern ini berjalan dari Eropa selatan dengan kemampuan yang mengejutkan untuk beradaptasi dengan kondisi iklim dingin.

"Manusia awal menjalani iklim yang sulit dengan dikelilingi hutan jenis coniferous keras," kata Nicholas Ashton, arkeolog dari British Museum di London yang melaporkan di Nature kemarin. "Sebelumnya kami benar-benar tidak berpikir bahwa manusia awal bisa mengatasi lingkungan semacam ini," kata Ashton.

Bukti berasal dari penggalian di situs Happisburgh, East Anglia, yang telah terkikis oleh abrasi pantai. Fragmen mencakup 78 artefak batu di mana tim penelitian menduga digunakan dalam peradaban pemburu-pengumpul untuk memotong daging atau kayu.

Manusia awal pindah ke Eropa dari Afrika sekitar 1,8 juta tahun yang lalu. Tetapi karena mereka lama beradaptasi dengan iklim yang hangat, para arkeolog berpikir bahwa mereka tidak akan menjelajah jauh ke utara Happisburgh, tempat yang relatif dingin dan tidak ramah.

Studi lain di situs arkeologi di Jerman dan Perancis menunjukkan tanda-tanda aktivitas manusia di Bumi utara pada sekitar waktu yang sama, tetapi dating dari situs tersebut tidak cukup meyakinkan seperti di situs Happisburgh.

Dating situs Happisburgh didasarkan pada metode kombinasi. Artefak yang terkubur dalam sedimen mencatat secara mundur polaritas medan magnet bumi (kutub utara dan selatan bertukar tempat) pada penetapan waktu mereka. Pembalikan polaritas terakhir diketahui pada 780.000 tahun yang lalu, sehingga kemungkinan artefak Happisburgh berumur lebih lama.

Tetapi intensitas kecil (pembalikan polaritas yang sekilas juga terjadi) dapat mempersulit palaeomagnetic dating tersebut. Jadi analisis tim peneliti didukung juga dengan melihat fosil tanaman dan hewan yang ditemukan pada sedimen, seperti 'southern mammoth' (Mammuthus meridionalis).

Waktu secara tumpang tindih antara lenyapnya beberapa spesies dan munculnya spesies yang lain mempersempit briket dating. Analisis para peneliti juga mencakup data geologi Sungai Thames purba yang menunjukkan bahwa awal manusia menduduki Happisburgh selama warm interglacial period, sekitar 840.000 atau 950.000 tahun yang lalu.

Tim menggunakan fosil kumbang dan tanaman dari situs untuk memperkirakan iklim di Happisburgh pada saat itu. Iklim yang mirip dengan Skandinavia selatan pada hari ini. "Data dari serangga memiliki beberapa margin kesalahan, namun semakin banyak data yang kita dapatkan semakin memiliki kepastian," kata Ashton.

"Kasus ini tidak benar-benar kedap air, tetapi cukup bagus, bukti kolektif yang kuat sebagai situs tertua di Eropa bagian utara yang didiami manusia," kata Andrew P. Roberts, palaeomagnetolog dari Australian National University di Canberra. "Penelitian ini juga memberikan analisis lingkungan yang benar-benar rinci dan banyak memberitahu kita tentang lingkungan dan iklim di mana nenek moyang manusia hidup," kata Roberts.

Sebelumnya bukti aktivitas manusia pada 700.000 tahun lalu ditemukan di situs dekat Pakefield yang digali pada tahun 2005, namun temuan Happisburgh mengejutkan para peneliti.

"Kami melihat orang-orang di daerah tersebut pada 700.000 tahun yang lalu dan kami dapat menjelaskannya fakta bahwa mereka di tempat yang benar-benar hangat pada waktu itu," kata Chris Stringer, palaeoanthropolog dari Natural History Museum di London. "Tanaman dan hewan di Britania pada saat ini adalah sama dengan yang di Spanyol, sehingga mereka bisa mampir sejenak dalam kehangatan pada puncak suhu, tetapi akan mati dengan sangat cepat saat dingin," kata Stringer.

Tidak diketahui persis bagaimana manusia awal beradaptasi dengan iklim dingin, apakah mereka membuat api, membangun tempat penampungan atau membuat pakaian tebal, kata Stringer. Dan karena tidak ada manusia yang menetap di lokasi, mereka mungkin hanya berkunjung untuk berburu atau mengais, sulit untuk membuat prediksi tentang ukuran populasi atau masyarakat orang-orang ini.

"Kami tidak tahu banyak tentang manusia awal ini, tetapi kami berspekulasi bahwa mereka adalah sebuah spesies nenek moyang manusia punah dan satu-satunya spesies yang dikenal di Eropa pada tempat dan waktu itu," kata Stringer.

Tim peneliti akan terus meneliti situs Happisburgh dan berharap suatu hari menemukan fosil manusia. Mereka juga berusaha mencari sedimen yang lebih tua. "Kami ingin mencari tahu apakah mereka datang pada saat puncak hangat interglasial dan hanya bertahan sebentar dan punah atau apakah mereka benar-benar pindah ke Eropa Utara dengan iklim dingin," kata Ashton.

1. Parfitt, S.A. et al. Nature 466, 229-233 (2010)
2. Haidle, M.N. & Pawlik, A.F. Quat. Int. doi:10.1016/j.quaint.2010.02.009 (2010)
3. Voinchet, P. et al. Quat. Geochron. 5, 381-384 (2010)
4. Roberts, A.P. & Grun, R. doI:10.1038/466189a (2010)
5. Parfitt, S.A. et al. Nature 438, 1008-1012 (2005)
6. Frankel, M. Nature. doi:10.1038/news.2010.338 (2010)