Nationalgeographic.co.id—Kusut dalam DNA yang tidak terpotong dapat menciptakan titik-titik mutasi dalam genom bakteri, menurut sebuah studi baru oleh Milner Center for Evolution di University of Bath yang telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications pada 19 Oktober 2021 berjudul A mutational hotspot that determines highly repeatable evolution can be built and broken by silent genetic changes.
Penulis penelitian mengatakan temuan ini akan membantu kita di masa depan untuk memprediksi evolusi bakteri dan virus dari waktu ke waktu, yang dapat membantu desain vaksin dan pemahaman yang lebih baik tentang resistensi antibiotik.
Sementara sebagian besar evolusi dibentuk oleh seleksi alam, di mana hanya individu-individu yang beradaptasi dengan lingkungan mereka saja yang mampu bertahan dan mewariskan gen mereka, namun dalam studi baru tersebut menunjukkan bahwa evolusi juga dipengaruhi oleh kekusutan dalam untaian DNA.
Sebuah tim ilmuwan, yang dipimpin oleh University of Bath bekerja sama dengan University of Birmingham, melihat evolusi dua strain bakteri tanah Pseudomonas fluorescens (SBW25 dan Pf0-1).
Ketika para ilmuwan menghilangkan gen yang memungkinkan bakteri untuk berenang, kedua jenis bakteri dengan cepat mengembangkan kemampuan untuk berenang lagi, tetapi menggunakan rute yang sangat berbeda.
Salah satu strain (disebut SBW25), selalu bermutasi bagian yang sama dari gen tertentu untuk mendapatkan kembali mobilitas. Namun, strain lain (disebut Pf0-1) bermutasi di tempat yang berbeda pada gen yang berbeda setiap kali para ilmuwan mengulangi percobaannya.
Baca Juga: Teka-Teki Jalur Migrasi Polinesia Terpecahkan Melalui Analisis DNA
Untuk memahami mengapa satu strain berevolusi dapat diprediksi dan yang lainnya tidak dapat diprediksi, mereka membandingkan urutan DNA dari kedua strain tersebut. Mereka menemukan bahwa pada galur SBW25, yang bermutasi dengan cara yang dapat diprediksi, ada daerah di mana untaian DNA melingkar kembali dengan sendirinya membentuk kekusutan berbentuk jepit rambut.
Kekusutan ini dapat mengganggu mesin sel, yang disebut DNA polimerase, yang menyalin gen selama pembelahan sel, sehingga membuat mutasi lebih mungkin terjadi.
Ketika tim menghilangkan struktur jepit rambut menggunakan enam mutasi diam (tanpa mengubah urutan protein yang dihasilkan), ini menghapus hotspot mutasi dan bakteri mulai berevolusi dalam berbagai cara yang jauh lebih luas untuk mendapatkan kembali kemampuan berenangnya.
Baca Juga: Misteri Wajah Tiga Mumi Mesir Kuno Terungkap Berkat Analisis DNA
Melansir Tech Explorist, Dr Tiffany Taylor, dari Milner Center for Evolution, mengatakan, "DNA biasanya membentuk struktur heliks ganda, tetapi ketika DNA disalin, untaiannya terpisah sebentar. Kami telah menemukan ada titik-titik panas dalam DNA di mana urutannya menyebabkan untaian DNA yang terpisah terpelintir kembali ke diri mereka sendiri – seperti ketika Anda menarik untaian tali – ini menghasilkan kusut.”
Ia menambahkan dalam penjelasannya, "Ketika enzim DNA polimerase berjalan di sepanjang untai untuk menyalin gen, ia menabrak kekusutan itu dan dapat melompat, menyebabkan mutasi. Eksperimen kami menunjukkan bahwa kami mampu membuat atau menghapus hotspot mutasional dalam genom dengan mengubah urutan untuk menyebabkan atau mencegah kusutnya jepit rambut ini. Meskipun seleksi alam masih merupakan faktor terpenting dalam evolusi, ada faktor lain yang juga berperan.”
Baca Juga: Analisis DNA Raksasa Segorbe Singkap Genosida Etnis Muslim di Spanyol
Titik panas mutasi telah ditemukan dalam sel kanker, dan para peneliti berencana untuk mencarinya di berbagai spesies bakteri, termasuk patogen penting.
"Jika kita tahu di mana titik potensial mutasi pada bakteri atau virus, mungkin membantu kita untuk memprediksi bagaimana mikroba ini bisa bermutasi di bawah tekanan selektif." kata Taylor.
Informasi ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana bakteri dan virus berevolusi, yang dapat membantu juga dalam mengembangkan vaksin terhadap varian penyakit baru. Ini juga dapat mempermudah untuk memprediksi bagaimana mikroba dapat mengembangkan resistensi terhadap antibiotik.
"Seperti banyak penemuan menarik, ini ditemukan secara tidak sengaja. Mutasi yang kami lihat disebut diam karena tidak mengubah hasil urutan protein, jadi awalnya kami tidak menganggapnya penting. Namun temuan kami secara fundamental menantang pemahaman kami tentang peran yang dimainkan mutasi diam dalam adaptasi.” kata Dr James Horton, yang baru saja menyelesaikan PhD-nya di Milner Center for Evolution.
Baca Juga: Keunikan DNA Manusia Modern yang Diwarisi oleh Nenek Moyang Mereka