.webp)
Para ahli biologi sebelumnya telah menunjukkan bahwa ada banyak hewan berevolusi untuk memiliki pola supaya dapat menyamarkan diri atau menarik pasangan. Gen memang mengodekan informasi pola seperti warna bintik macan tutul, tetapi genetika saja juga tidak menjelaskan di mana tepatnya bintik tersebut akan berkembang.
Pada tahun 1952 sebelum para ahli biologi menemukan struktur heliks ganda DNA, Alan Turing, ahli matematika yang menemukan komputasi modern, mengajukan teori tentang bagaimana hewan mendapatkan polanya.
Turing berhipotesis bahwa ketika jaringan berkembang, mereka menghasilkan zat kimia. Agen-agen kimia ini berdifusi melalui jaringan dalam proses yang mirip dengan menambahkan susu ke dalam kopi.
Beberapa agen bereaksi satu sama lain, membentuk bintik-bintik. Sementara yang lain menghambat penyebaran dan reaksi agen, membentuk ruang antartitik. Teori Turing menyatakan bahwa alih-alih proses genetik yang rumit, model difusi reaksi sederhana ini sudah cukup untuk menjelaskan dasar-dasar pembentukan pola biologis hewan.
Apa Kata Riset?
Sebuah penelitian mengenai pola pada tubuh hewan telah diunggah oleh sejumlah peneliti melalui jurnal Science Advances.
"Tentunya mekanisme Turing dapat menghasilkan pola, tetapi difusi tidak menghasilkan pola yang tajam," kata penulis koresponden penelitian tersebut, Ankur Gupta, seperti dikutip dari laman University of Colorado.
Misalnya, ketika susu berdifusi dalam kopi, ia mengalir ke segala arah dengan garis yang tidak jelas, begitu menurutnya.
"Banyak pertanyaan biologis yang pada dasarnya merupakan pertanyaan yang sama: Bagaimana organisme mengembangkan pola dan bentuk yang rumit ketika segala sesuatu dimulai dari gumpalan sel berbentuk bola," kata Benjamin Alessio, penulis pertama.
Saat Alessio mengunjungi Akuarium Birch di San Diego, dia terkesan dengan ketajaman pola rumit ikan boxfish. Pola ini terdiri dari titik ungu yang dikelilingi oleh garis kuning heksagonal yang berbeda dengan spasi hitam tebal di antaranya.
Teori Turing saja tidak akan mampu menjelaskan garis tajam segi enam ini, menurutnya. Namun pola tersebut mengingatkan Alessio pada simulasi komputer yang telah ia lakukan, di mana partikel membentuk garis-garis tajam. Alessio, anggota kelompok penelitian Gupta, bertanya-tanya apakah proses yang dikenal sebagai difusioforesis berperan dalam pembentukan pola tubuh hewan.
Difusioforesis terjadi ketika suatu molekul bergerak melalui cairan sebagai respons terhadap perubahan, seperti perbedaan konsentrasi, dan mempercepat pergerakan jenis molekul lain di lingkungan yang sama. Pergerakan molekul selama difusioforesis, seperti yang diamati Gupta dan Alessio dalam simulasinya, selalu mengikuti lintasan yang jelas dan menimbulkan pola dengan garis yang tajam.
Untuk melihat apakah hal ini berperan dalam memberikan pola pada hewan, Gupta dan Alessio melakukan simulasi pola heksagonal ungu dan hitam yang terlihat pada kulit ikan boxfish hanya dengan menggunakan persamaan Turing. Komputer menghasilkan gambar titik-titik ungu buram dengan garis hitam samar.
Kemudian tim memodifikasi persamaan untuk memasukkan difusioforesis. Hasilnya ternyata jauh lebih mirip dengan pola yang terlihat pada ikan.
Teori tim ini menunjukkan bahwa ketika bahan kimia berdifusi melalui jaringan seperti yang dijelaskan Turing, mereka juga menyeret sel-sel penghasil pigmen melalui difusioforesis, layaknya sabun yang menarik kotoran dari cucian. Sel-sel pigmen ini membentuk bintik-bintik dan garis-garis dengan garis yang lebih tajam.
Beberapa dekade setelah Turing mengemukakan teorinya, para ilmuwan telah menggunakan mekanisme tersebut untuk menjelaskan banyak pola lain dalam biologi, seperti susunan folikel rambut pada tikus dan tonjolan di langit-langit mulut mamalia.
"Temuan kami menekankan bahwa difusioforesis mungkin kurang dipandang dalam topik pembentukan pola (hewan). Karya ini tidak hanya memiliki potensi untuk diterapkan di bidang teknik dan ilmu material tetapi juga membuka peluang untuk menyelidiki peran difusioforesis dalam proses biologis, seperti pembentukan embrio dan pembentukan tumor," kata Gupta.
(nah/nwy)
