Keunikan Alga Chlamydomonas yang Antarkan 3 Ilmuwan Raih Nobel

Hadiah Nobel 2026 dalam bidang Fisiologi atau Kedokteran telah dianugerahkan kepada Karl Deisseroth, Peter Hegemann, dan Georg Nagel. Penemuan-penemuan mereka mengarah pada pengembangan optogenetika.

Bagi yang belum tahu, optogenetika adalah teknik yang memungkinkan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan neuron individual di otak hidup menggunakan cahaya. Selama beberapa dekade, para peneliti sebagian besar bergantung pada data anatomi dan korelasi untuk memahami cara kerja otak. Pasalnya, tidak ada cara untuk mengendalikan aktivitas neuron yang sangat cepat.

Awal Mula Penemuan Menggunakan Chlamydomonas

Pada 1990-an, Peter Hegemann, yang bekerja di Institut Biokimia Max Planck, Jerman, mempelajari bagaimana alga bersel tunggal Chlamydomonas berenang dengan cepat menuju cahaya. Ia mencoba mengisolasi protein yang berfungsi untuk kemampuan tersebut. Namun, setelah dikeluarkan dari sel, protein tersebut ternyata tidak stabil dan sulit dipelajari.

Dikutip dari European Animal Research Association, ketika genom Chlamydomonas diurutkan, Hegemann menemukan dua gen yang menyerupai gen protein mikroba peka cahaya. Ia kemudian menghubungi Georg Nagel, di Institut Biofisika Max Planck, yang berpengalaman dalam memproduksi protein di sel telur katak, untuk memproduksinya.

Para ahli menemukan protein channelrhodopsin-1 dan channelrhodopsin-2 menjadi saluran di membran sel yang terbuka karena respons terhadap cahaya. Protein-protein itu memungkinkan masuknya ion bermuatan positif yang menghasilkan sinyal listrik.

Kemudian mereka fokus pada channelrhodopsin-2, yang merespons cahaya hanya dalam 0,2 milidetik. Para ahli memodifikasi sel ginjal manusia dan hamster secara genetik untuk memproduksinya, sehingga sel-sel tersebut menjadi peka terhadap cahaya.

Penemuan-penemuan ini membuka jalan bagi psikiater dan insinyur biologi Karl Deisseroth, di Howard Hughes Medical Institute dan Universitas Stanford, untuk memasukkan protein tersebut ke dalam otak.

Namun, apa itu Chlamydomonas yang antarkan ketiga ilmuwan ini meraih Nobel?

Keunikan Chlamydomonas

Dijelaskan dalam laman resmi Nobel Prize, Chlamydomonas terkenal karena kemampuannya berenang menuju cahaya. Ketika para peneliti mengaduk alga hijau itu ke dalam cawan petri, cairan tersebut berubah menjadi warna hijau pucat.

Jika kemudian mereka menerangi salah satu sisi cawan, warna hijau bergeser ke arah sumber cahaya, karena alga mikroskopis tersebut berenang ke arahnya. Alga tersebut merasakan cahaya dengan bintik mata, yakni sebuah titik oranye kecil di permukaan sel yang mengandung molekul penangkap cahaya.

Berdasarkan laman Oxford Academic, Chlamydomonas adalah genus alga hijau bersel tunggal yang utamanya ditemukan di air tawar dan tanah lembap. Spesies yang paling banyak dipelajari, Chlamydomonas reinhardtii, merupakan organisme model untuk penelitian terkait biologi sel dan molekuler serta aplikasi bioteknologi.

C. reinhardtii bereproduksi secara aseksual melalui pembelahan mitosis. Akan tetapi, juga dapat mengalami reproduksi seksual ketika kondisi lingkungan, seperti kekurangan nitrogen, memicu pembentukan gamet.

Organisme ini menunjukkan karakteristik genetik yang menonjol, termasuk pola pewarisan uniparental untuk sifat-sifat tertentu yang terkait dengan DNA kloroplas dan mitokondria. Kemampuan C. reinhardtii untuk berkembang dalam berbagai kondisi dan kesederhanaan genetiknya telah menjadikannya sebagai organisme penting untuk penelitian, sebagaimana diterangkan melalui EBSCO.