Nationalgeographic.co.id - Para peneliti dunia hewan telah menemukan bagaimana bahan kimia dalam sel-sel organisme laut memungkinkan mereka untuk bertahan hidup pada tekanan tinggi yang ditemukan di lautan dalam.
Semakin dalam makhluk laut hidup, maka semakin tidak ramah dan ekstrem lingkungan yang harus mereka hadapi. Di salah satu titik terdalam di Pasifik—Palung Mariana, 11 kilometer di bawah permukaan laut—tekanannya 1,1 kbar atau delapan ton per inci persegi. Itu adalah peningkatan 1.100 kali lipat dari tekanan yang dialami di permukaan bumi.
Di bawah tekanan normal atau atmosfer, molekul air membentuk jaringan seperti tetrahedron.
Namun, pada tekanan tinggi, jaringan molekul air mulai terdistorsi dan berubah bentuk. Ketika ini terjadi pada air di dalam sel hidup, itu mencegah proses bio-kimia penting terjadi dan membunuh organisme.
Dalam laporan temuan mereka, para peneliti di Leeds untuk pertama kalinya mampu memberikan penjelasan tentang bagaimana molekul yang ditemukan dalam sel organisme laut melawan efek tekanan eksternal pada molekul air.
Profesor Lorna Dougan, dari Sekolah Fisika dan Astronomi di Leeds, mengatakan, "Kehidupan telah beradaptasi untuk bertahan dan berkembang dalam lingkungan yang ekstrem. Di kedalaman lautan, organisme hidup di bawah tekanan tinggi yang ekstrem yang akan menghancurkan kehidupan manusia.”
"Tekanan tinggi ini mendistorsi air cair yang ada di semua kehidupan, menghasilkan dampak yang merugikan pada biomolekul yang menopang semua proses biologis,” tambahnya.
Ia juga menekankan, "Kita perlu memahami apa yang terjadi pada air di bawah tekanan dan bagaimana organisme yang beradaptasi dengan tekanan memerangi efek ini. Jika kita dapat memahami bagaimana organisme ini bertahan pada tekanan ekstrem, kita dapat menerapkan temuan ini pada studi stabilitas biomolekuler yang lebih luas."
Molekul yang ditemukan dalam sel yang menghasilkan efek perlindungan terhadap tekanan eksternal yang tinggi disebut TMAO (trimetilamina N-oksida). Penelitian telah menunjukkan bahwa jumlah TMAO pada organisme laut meningkat sejalan dengan kedalaman habitat mereka.
Dipimpin oleh Dr. Harrison Laurent, juga dari Sekolah Fisika dan Astronomi, penelitian ini menggunakan salah satu fasilitas analisis paling canggih di dunia untuk menyelidiki bagaimana tekanan kuat mengubah ikatan hidrogen antara molekul air yang bertetangga.
Disebut ISIS Neutron dan Muon Source, fasilitas analisis di STFC Rutherford Appleton Laboratory di Oxfordshire ini digunakan untuk menembakkan berkas neutron,yang merupakan partikel sub-atom tersebut ke sampel air dengan dan tanpa TMAO. Analisis ini dilakukan pada tekanan rendah, 25 bar, dan tekanan tinggi, 4 kbar.
Baca Juga: Ilmuwan Melihat 'Makhluk Misterius' Raksasa Saat Meneliti Kapal Karam
Baca Juga: Kehidupan di Laut Dalam Juga Tidak Aman dari Ancaman Perubahan Iklim
Baca Juga: Penemuan Spesies Baru Ubur-Ubur Mahkota Laut Dalam di Samudera Pasifik
Tes tersebut telah mengungkapkan rincian struktur atom molekul air.
Pada tekanan tinggi, ikatan hidrogen dalam sampel air murni menjadi terdistorsi dan kurang stabil dan keseluruhan jaringan molekul air menjadi padat. Kehadiran TMAO, bagaimanapun, memperkuat dan menstabilkan ikatan hidrogen dan mempertahankan struktur jaringan molekul air.
"TMAO menyediakan jangkar struktural yang menghasilkan air yang mampu menahan tekanan ekstrem di bawahnya. Temuan ini penting karena mereka membantu para ilmuwan memahami proses di mana organisme telah beradaptasi untuk bertahan hidup dalam kondisi ekstrem yang ditemukan di lautan," kata Laurent.
Dari penelitian tersebut, tim peneliti juga telah mampu mengembangkan apa yang disebut dengan "rasio perlindungan osmolit", yang memprediksi tingkat TMAO yang dibutuhkan dalam sel-sel organisme laut sehingga mereka dapat bertahan hidup pada kedalaman tertentu di lautan.
"Studi kami menyediakan jembatan antara air di bawah tekanan pada tingkat molekuler dan kemampuan luar biasa organisme yang berkembang di bawah tekanan tinggi di kedalaman lautan,” kata Profesor Dougan. "Penelitian yang baru-baru ini diterbitkan telah mengungkapkan spesies baru yang hidup di dasar laut dalam. Kami sekarang memahami adaptasi luar biasa yang memungkinkan kehidupan mengeksploitasi habitat ini."
Temuan ini telah dipublikasikan di jurnal Communications Chemistry pada 28 September dengan judul “The ability of trimethylamine N-oxide to resist pressure induced perturbations to water structure.”