Nationalgeographic.co.id—Dikenali sebagai "Conan si Bakteri", Deinococcus radiodurans telah lama memukau para ilmuwan dengan kemampuannya yang luar biasa untuk bertahan hidup dalam kondisi ekstrem, khususnya paparan radiasi. Ketahanan bakteri ini ribuan kali lebih tinggi dibandingkan organisme hidup lainnya, termasuk manusia.
Misteri di balik ketahanan luar biasa ini akhirnya mulai terkuak. Para peneliti dari Northwestern University dan Uniformed Services University (USU) telah mengidentifikasi sebuah mekanisme pertahanan alami yang unik pada bakteri ini.
Ternyata, Deinococcus radiodurans memiliki kemampuan untuk membentuk antioksidan yang sangat kuat melalui kombinasi antara metabolit sederhana dan mangan. Antioksidan ini berperan sebagai tameng pelindung yang sangat efektif melawan kerusakan sel akibat radiasi.
Inspirasi untuk teknologi masa depan
Terinspirasi oleh keajaiban alam ini, seperti dilansir laman BBC, para ilmuwan telah berhasil mengembangkan sebuah antioksidan sintetik yang diberi nama MDP.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 12 Desember 2023 di Proceedings of the National Academy of Sciences, tim peneliti menunjukkan bahwa MDP memiliki kemampuan perlindungan yang jauh lebih baik dibandingkan komponen-komponen penyusunnya secara individual.
Kombinasi ion mangan, fosfat, dan peptida kecil dalam MDP membentuk sebuah kompleks molekuler yang sangat stabil dan efektif dalam menangkal kerusakan akibat radiasi.
Penemuan ini membuka peluang besar untuk pengembangan teknologi baru yang dapat meningkatkan kualitas hidup manusia.
Beberapa potensi aplikasi dari MDP antara lainmelindungi astronot dari radiasi kosmik yang intens selama misi ruang angkasa jauh, mempersiapkan diri untuk keadaan darurat radiasi, dan menghasilkan vaksin yang dinonaktifkan oleh radiasi.
Perisai antioksidan super kuat
"Kompleks ternari inilah yang menjadi perisai luar biasa Deinococcus radiodurans melawan efek radiasi," ungkap Brian Hoffman dari Northwestern University yang memimpin penelitian bersama Michael Daly dari USU.
Baca Juga: Warisan Kekaisaran Jepang, Mampukah Kombucha Tangkal Radiasi Nuklir?
DIrinya mengaku telah lama mengetahui bahwa ion mangan dan fosfat bersama-sama membentuk antioksidan yang kuat, tetapi menemukan dan memahami potensi 'ajaib' yang dihasilkan oleh penambahan komponen ketiga merupakan sebuah terobosan.
"Studi ini telah memberikan kunci untuk memahami mengapa kombinasi ini merupakan radioprotektan yang begitu kuat dan menjanjikan," lanjut Hoffman.
Hoffman adalah Profesor Kimia Charles E. dan Emma H. Morrison serta profesor biologi molekuler di Weinberg College of Arts and Sciences, Northwestern. Ia juga merupakan anggota Institut Proses Kehidupan Kimia. Sebagai ahli Deinococcus radiodurans, Daly adalah profesor patologi di USU dan anggota Komite Perlindungan Planet Nasional.
Hubungan antara antioksidan mangan dan ketahanan radiasi
Penelitian ini merupakan kelanjutan dari studi sebelumnya yang dilakukan oleh kedua tim peneliti, di mana mereka berusaha mengungkap mekanisme di balik kemampuan Deinococcus radiodurans untuk bertahan hidup di kondisi Mars.
Melalui teknik spektroskopi canggih, tim Hoffman berhasil mengukur akumulasi antioksidan mangan dalam sel bakteri ini.
Hasil penelitian menunjukkan adanya korelasi yang sangat kuat antara jumlah antioksidan mangan dalam sel bakteri dengan tingkat ketahanan radiasinya. Semakin tinggi kadar antioksidan mangan, semakin besar pula kemampuan bakteri untuk bertahan hidup dalam paparan radiasi intens.
Dalam penelitian sebelumnya pada tahun 2022, Hoffman dan Daly menemukan fakta mengejutkan bahwa Deinococcus radiodurans yang dikeringkan dan dibekukan mampu menahan radiasi hingga 140.000 gray, sebuah angka yang sangat fantastis dan setara dengan 28.000 kali dosis radiasi yang mematikan bagi manusia.
Sebagai perbandingan, dalam penelitian sebelumnya, bakteri ini hanya mampu bertahan pada dosis 25.000 gray.
Penemuan ini memiliki implikasi yang sangat signifikan bagi bidang astrobiologi. Jika bakteri seperti Deinococcus radiodurans mampu bertahan hidup dalam kondisi ekstrem di Bumi, maka bukan tidak mungkin terdapat mikroorganisme serupa yang hidup di planet lain, seperti Mars.
Radiasi kosmik dan solar merupakan ancaman utama bagi kehidupan di luar angkasa, namun penemuan kompleks antioksidan super kuat ini menunjukkan bahwa kehidupan mungkin dapat bertahan dalam kondisi yang jauh lebih ekstrem daripada yang kita bayangkan sebelumnya.
Baca Juga: Fosil Hewan Laut di Maroko, Laut Ordovisium Awal Dikuasai Arthropoda
Dengan kata lain, jika ada mikroorganisme beku yang tertidur di bawah permukaan Mars, sangat mungkin mereka telah berhasil bertahan dari paparan radiasi kosmik dan solar yang intens selama jutaan tahun.
Sifat perlindungan yang unik
Sebagai upaya lebih lanjut, tim yang dipimpin oleh Hoffman dan Daly berhasil menciptakan sebuah molekul pelindung yang sangat efektif. Molekul ini merupakan kombinasi unik dari tiga komponen: sebuah peptida sintetis (DP1), fosfat, dan mangan.
Kombinasi ini menghasilkan sebuah agen penangkap radikal bebas yang sangat kuat, mampu melindungi sel dan protein dari kerusakan akibat radiasi.
Penelitian lebih lanjut mengungkapkan bahwa struktur MDP yang unik adalah kunci keberhasilannya. Dengan menggunakan teknik spektroskopi yang canggih, para ilmuwan berhasil mengidentifikasi bagaimana ketiga komponen ini berinteraksi dan bekerja sama untuk melindungi sel.
Keberhasilan dalam mengembangkan MDP membuka pintu bagi berbagai kemungkinan aplikasi. Salah satu potensi yang paling menarik adalah penggunaan MDP dalam pengembangan vaksin.
Dalam penelitian sebelumnya, tim telah menunjukkan bahwa MDP dapat digunakan untuk melindungi vaksin dari kerusakan akibat radiasi, memungkinkan pembuatan vaksin polivalen yang lebih stabil dan efektif.
"Pemahaman baru tentang MDP ini dapat mengarah pada pengembangan antioksidan berbasis mangan yang lebih kuat untuk aplikasi dalam perawatan kesehatan, industri, pertahanan, dan eksplorasi ruang angkasa," ujar Daly.
Penelitian ini, yang telah diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences pada tanggal 12 Desember 2024, merupakan langkah maju yang signifikan dalam upaya untuk memahami dan mengatasi dampak buruk radiasi.
Penelitian ini didukung oleh berbagai lembaga, termasuk National Institutes of Health (hibah nomor GM111097), National Science Foundation (hibah nomor CHE-2333907), dan Defense Threat Reduction Agency (hibah nomor HDTRA1620354).
KOMENTAR