UJI ENZIM KATALASE

Uji enzim katalase

Semisal kamu melakukan praktikum tentang enzim katalase seperti ini.

Tujuan Penelitian

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim katalase

Dasar Teori

Fungsi enzim katalase adalah menguraikan Hidogen Peroksida (H₂O₂) menjadi air (H₂O) dan oksigen (O₂) yang tidak berbahaya. Bila tidak segera diuraikan, senyawa ini akan bersifat toksik dan dapat merusak sel.

Alat dan Bahan

• Tabung reaksi + rak
• Pipet tetes
• Pembakar spiritus
• mortar
• Kaki tiga dan kaca
• Lidi dan korek api
• es batu
• Ekstrak hati (enzim katalase)
• Hidrogen Peroksida (H₂O₂)
• HCl
• NaOH

Cara Kerja

1. Haluskan hati dengan mortar lalu tambahkan sedikit air
2. Mengambil ekstrak hati dan tuangkan ke dalam tabung reaksi.
3. Teteskan larutan H₂O₂ dan secepatnya tutuplah ujung tabung reaksi dengan menggunakan ibu jari, sambil mengocoknya dengan pelan.
4. Amatilah dan catat apa yang terjadi.
5. Siapkan sebuah lidi yang membara, lepaskan ibu jari dan secepatnya masukkan lidi yang membara ke dalam tabung reaksi.
6. Amatilah dan catat apa yang terjadi.
7. Lakukan langkah 1 – 6 masing-masing dengan:
1. penambahan HCL
2. penambahan NaOH
3. memanaskan ekstrak hati lebih dulu sebelum ditambah H₂O₂
4. menambahkan es batu lebih dulu sebelum ditambah H₂O₂
8. Catat hasil pengamatanmu dalam bentuk tabel

Hasil Pengamatan

Misalnya hasil pengamatan kamu seperti ini



Berdasar tabel pengamatan di atas dapat ditarik beberapa konsep sebagai berikut:

• Gelembung yang muncul adalah gelembung oksigen, berdasarkan reaksi
• 2H₂O₂ -----> 2H₂O + O₂ dengan bantuan enzim katalase
• Gelembung oksigen ini banyak dihasilkan jika dalam percobaan menggunakan ekstrak hati, artinya sel-sel hati banyak mengandung enzim katalase karena hati bertanggungjawab utama terhadap proses detoksifikasi (menetralkan racun). Percobaan lain dengan membandingkan ekstrak bahan lain misalnya kentang, wortel, atau jantung juga menghasilkan gelembung berarti bahan-bahan tersebut juga mengandung enzim katalase. Tetapi kadar tertinggi tetap ekstrak hati.
• Pada perlakuan lain dengan penambahan NaOH, HCl, dipanaskan, dan diberi es batu, ternyata jumlah gelembung sangat berkurang. Ini sesuai dengan sifat kerja enzim, bahwa enzim bekerja pada pH tertentu dan bekerja pada suhu tertentu.
• Perlakuan normal (kontrol) menghasilkan banyak gelembung, berarti enzim katalase bekerja pada suhu normal dalam suasana netral.

Tip dan trik

Seringkali siswa telah melakukan prosedur sesuai petunjuk yang diberikan, namun ternyata hasilnya bisa berbeda dengan kelompok lain, atau hasilnya berbeda dengan teorinya. Berikut ini tip dan trik agar praktikum enzim katalase ini berhasil dengan bagus.

• Air adalah medium reaksi. Jika kadar air cukup, maka reaksi lebih cepat berjalan. Jadi tambahkan air dengan cukup saat membuat ekstrak hati.
• Tingkat kelarutan ekstrak hati berpengaruh terhadap kecepatan penguraian peroksida. Maka buatlah ekstrak hati sehalus mungkin.
• Enzim katalase terdapat di dalam sel-sel hati.  Jika jumlah enzim meningkat, maka reaksi juga berjalan lebih cepat. Jadi tambahkan porsi hati lebih banyak.

Jika kadar perosida sedikit, maka gelembung yang dihasilkannya juga sedikit. Agar gelembung yang dihasilkan lebih banyak, tambahkan sedikit lagi peroksida. Tapi ingat, ekstrak hati yang dibuat harus cukup.

Peningkatan Hilangnya Keanekaragaman Hayati Mengancam Kesejahteraan Manusia

Kamis, 7 Juni 2012 - "Punahnya spesies liar di bumi akan berbahaya bagi ekosistem dunia dan bisa membahayakan masyarakat dengan berkurangnya layanan ekosistem yang penting bagi kesehatan dan kesejahteraan manusia."

---

Dua puluh tahun setelah KTT Bumi di Rio de Janeiro, 17 ahli ekologi terkemuka menyerukan upaya internasional untuk menekan hilangnya keanekaragaman hayati, yang mengorbankan kemampuan alam untuk menyediakan barang dan jasa yang penting bagi kesejahteraan manusia.
Selama dua dekade terakhir, bukti ilmiah yang kuat telah menunjukkan bahwa hilangnya keanekaragaman hayati di dunia mengurangi produktivitas dan keberlanjutan ekosistem alam serta mengurangi kemampuannya dalam menyediakan barang dan jasa seperti makanan, kayu, pakan ternak, tanah subur, serta perlindungan dari hama dan penyakit, demikian menurut tim internasional yang dipimpin ahli ekologi Bradley Cardinale dari University Michigan.
Tindakan-tindakan manusia telah memporak-porandakan ekosistem alam di bumi, mengakibatkan kepunahan spesies dalam tingkat beberapa kali lipat lebih cepat dari yang pernah teramati dalam catatan fosil. Meskipun demikian, masih ada waktu – jika negara-negara di dunia membuat prioritas internasional pelestarian keanekaragaman hayati – untuk menyelamatkan berbagai spesies yang masih hidup dan untuk mengembalikan sebagian dari apa yang telah hilang, demikian menurut Cardinale dan rekan-rekannya.
Para peneliti mempresentasikan temuan mereka pada jurnal Nature edisi 7 Juni, dalam sebuah artikel berjudul “Hilangnya Keanekaragaman Hayati dan Dampaknya terhadap Kemanusiaan.” Makalah ini merupakan pernyataan konsensus ilmiah yang merangkum bukti-bukti dari 1.000 lebih studi ekologi selama dua dekade terakhir.
“Seperti halnya pernyataan konsensus dari para dokter dengan peringatan publiknya tentang bahaya penggunaan tembakau bagi kesehatan, ini adalah pernyataan konsensus dari para ahli yang sepakat bahwa punahnya spesies liar di bumi akan berbahaya bagi ekosistem dunia dan bisa membahayakan masyarakat dengan berkurangnya layanan ekosistem yang penting bagi kesehatan dan kesejahteraan manusia,” kata Cardinale, seorang profesor di Sekolah Sumber Daya Alam dan Lingkungan serta di Departemen Ekologi dan Biologi Evolusioner UM.
“Kita harus menanggapi hilangnya keanekaragaman hayati dengan jauh lebih serius – dari individu-individu hingga badan-badan internasional – dan mengambil tindakan yang lebih besar untuk mencegah kepunahan spesies lebih lanjut,” kata Cardinale, penulis pertama dalam makalah Nature.
Diperkirakan ada sekitar 9 juta spesies tumbuhan, hewan, protista dan jamur yang menghuni bumi, berbagi dengan sekitar 7 miliar manusia.

Peneliti mengukur produktivitas ganggang di sungai. (Kredit: Brad Cardinale)

Himbauan untuk bertindak diserukan di saat-saat para pemimpin internasional mempersiapkan diri untuk berkumpul di Rio de Janeiro pada tanggal 20-22 Juni untuk menghadiri Konferensi PBB mengenai Pembangunan Berkelanjutan, yang dikenal sebagai Konferensi Rio +20. Konferensi mendatang ini menandai 20 Tahun KTT Bumi 1992 di Rio yang menghasilkan dukungan dari 193 negara terhadap tujuan-tujuan Konvensi pada Keanekaragaman Hayati berupa konservasi keanekaragaman hayati dan pemanfaatan sumber daya alam secara berkelanjutan.
KTT Bumi 1992 yang didorong oleh besarnya minat untuk memahami tentang hilangnya keanekaragaman hayati mungkin berdampak pada dinamika dan pemfungsian ekosistem, begitu pula pada penyediaan barang dan jasa yang berharga bagi masyarakat. Dalam makalah Nature, Cardinale dan para kolega meninjau studi-studi terkait yang sudah dipublikasikan dan membuat daftar enam pernyataan konsensus, empat kecenderungan yang muncul serta empat pernyataan “keseimbangan bukti”.
Keseimbangan bukti menunjukkan, misalnya, bahwa keragaman genetik meningkatkan hasil panen tanaman komersial, meningkatkan produksi kayu di hutan, meningkatkan produksi pakan ternak di padang rumput, serta meningkatkan stabilitas hasil panen pada perikanan. Meningkatnya keanekaragaman tumbuhan juga menghasilkan resistensi yang lebih besar terhadap invasi, menghambat patogen tanaman seperti infeksi jamur dan virus, meningkatkan penyerapan karbon di di udara melalui penyempurnaan biomassa, serta meningkatkan remineralisasi nutrisi dan bahan organik tanah.
“Tak akan ada yang setuju dengan apa yang akan terjadi jika ekosistem kehilangan spesies, namun kebanyakan dari kita setuju bahwa itu tidak akan menjadi baik. Dan kita setuju bahwa jika ekosistem kehilangan sebagian besar spesiesnya, maka itu akan menjadi bencana,” kata Shahid Naeem dari Universitas Columbia, salah satu penulis pendamping dalam makalah Nature. “Dua puluh tahun dan seribu studi kemudian, apa dipikir benar oleh dunia dalam pertemuan di Rio pada tahun 1992 akhirnya telah terbukti: Keanekaragaman hayati mendasari kemampuan kita untuk mencapai pembangunan berkelanjutan.”
Meskipun terdapat dukungan luas terhadap Konvensi pada Keanekaragaman Hayati, namun hilangnya keanekaragaman hayati terus berlangsung selama dua dekade terakhir, bahkan seringkali dengan tingkat yang menanjak. Sebagai responnya, satu set tujuan baru pelestarian keanekaragaman untuk tahun 2020, yang dikenal sebagai target Aichi, baru-baru telah dirumuskan. Juga, sebuah badan internasional baru yang disebut Panel Antarpemerintah tentang Keanekaragaman Hayati dan Jasa Ekosistem telah dibentuk pada bulan April 2012 untuk memandu respon global terhadap pengelolaan keanekaragaman hayati dan ekosistem dunia.
Kesenjangan yang signifikan dalam ilmu pengetahuan di balik keanekaragaman hayati masih tetap ada dan harus diatasi apabila target Aichi harus dipenuhi, kata Cardinale dan para kolega dalam makalah Nature.
“Beberapa pertanyaan kunci yang kami uraikan dapat membantu menunjukkan jalan bagi penelitian generasi berikutnya tentang bagaimana perubahan keanekaragaman hayati mempengaruhi kesejahteraan manusia,” kata David Hooper dari Universitas Western Washington, salah satu penulis pendamping studi.
Tanpa adanya pemahaman tentang proses ekologis mendasar yang menghubungkan keanekaragaman hayati, fungsi dan jasa ekosistem, maka upaya untuk meramalkan konsekuensi sosial akibat hilangnya keragaman, dan untuk memenuhi tujuan kebijakan, akan cenderung gagal, demikian menurut 17 ahli ekologi.
“Tapi dengan adanya pemahaman yang mendasar dalam genggaman, kita mungkin bisa membawa era modern hilangnya keanekaragaman hayati ke arah jalur yang aman bagi kemanusiaan,” simpul mereka.
Selain Cardinale, Naeem dan Hooper, penulis pendamping dalam makalah Nature ini adalah J. Emmett Duffy dari The College of William and Mary, Andrew Gonzalez dari Universitas McGill, Charles Perrings dan Ann Kinzig dari Universitas Arizona, Patrick Venail dan Anita Narwani dari Sekolah Sumber Daya Alam dan Lingkungan UM; Georgina Mace dari Imperial College London, David Tilman dari Universitas Minnesota, David Wardle dari Universitas Ilmu Pertanian Swedia; Gretchen Daily dari Universitas Stanford, Michel Loreau dari Pusat Nasional de la Recherche Scientifique di Moulis, Perancis, James Grace dari US Geological Survey; Anne Larigauderie dari Museum Nasional d’Histoire Naturelle di Rue Cuvier, Perancis, serta Diane Srivastava dari Universitas British Columbia.
Penelitian ini memperoleh pendanaan dari National Science Foundation dan dari University of California-Santa Barbara dan negara bagian California.
“Kemurnian air, produksi pangan dan kualitas udara bisa mudah untuk digunakan begitu saja, namun semua itu sebagian besar disediakan oleh komunitas organisme,” kata George Gilchrist, direktur program di Divisi Biologi Lingkungan National Science Foundation, yang mendanai penelitian. “Makalah ini menunjukkan bahwa bukan hanya jumlah makhluk hidup, tetapi juga keanekaragaman hayati spesies, genetik dan sifat mereka yang mempengaruhi ketersediaan berbagai ‘jasa ekosistem’ yang penting.”
Kredit: University of British Columbia
Jurnal: Bradley J. Cardinale, J. Emmett Duffy, Andrew Gonzalez, David U. Hooper, Charles Perrings, Patrick Venail, Anita Narwani, Georgina M. Mace, David Tilman, David A. Wardle, Ann P. Kinzig, Gretchen C. Daily, Michel Loreau, James B. Grace, Anne Larigauderie, Diane S. Srivastava, Shahid Naeem. Biodiversity loss and its impact on humanity. Nature; 486, 59–67 (07 Juni 2012); DOI: 10.1038/nature11148

Pencernaan Makanan

Proses pencernaan makanan

Mencerna adalah memecah bahan makanan yang molekulnya berukuran besar menjadi molekul yang lebih kecil sehingga memungkinkan diserap oleh usus halus. Bahan makanan yang dicerna adalah karbohidrat, lemak, dan protein. Air, vitamin, dan mineral tidak dicerna karena sudah berukuran kecil, sehingga langsung diserap oleh usus.

Agar bisa diserap usus halus, karbohidrat dipecah menjadi glukosa (monosakarida), protein menjadi asam amino, dan lemak dipecah menjadi asam lemak dan gliserol.
Seperti telah saya jelaskan di posting sebelumnya, bahwa alat pencernaan utama adalah mulut, lambung, dan usus halus. Pada ketiga tempat itulah berlangsung proses pencernaan yang utama. Pada setiap organ utama pencernaan berlangsung proses yang berbeda, mulai masalah pH, jenis pencernaan, jenis enzim, hingga bahan yang dicerna. Proses pencernaan tersebut bisa berlangsung dengan bantuan beberapa kelenjar yang menghasilkan enzim pencerna, misalnya hati, pankreas, dan usus 12 jari (duodenum).
Pada proses pencernaan berlangsung pencernaan mekanik dan khemis. Pencernaan secara mekanik adalah proses penghancuran makanan oleh gigi atau gerak peristaltik lambung. Sedangkan pencernaan khemis (enzimatis) adalah pencernaan secara kimiawi yang dilakukan oleh enzim (lihat tabel).
Berikut ini saya buatkan ringkasan proses pencernaan pada manusia dalam bentuk tabel.

	Mulut	Lambung	Usus halus
Jenis pencernaan	- mekanik - khemis	- mekanik - khemis	- khemis
pH (keasaman)	netral (pH = 7)	asam (ph < 7) (pengarhuh HCl)	basa (pH > 7) (pengaruh NaHCO3)
bahan yang dicerna	karbohidrat saja	protein saja	semua jenis makanan - karbohidrat - lemak - protein
enzim	ptialin	- pepsin - renin	- amilase / diastase - lipase / steapsin - tripsin - erepsin - disakarase (sukrase, laktase, maltase)
pencernaan bahan	ptialin memecah karbohidrat menjadi disakarida	- pepsin memecah protein menjadi pepton - renin menggumpalkan kasein susu	- karbohidrat dipecah oleh amilase/diastease menjadi disakarida - disakarida (sukrosa, maltosa, laktosa) dipecah oleh disakarase menjadi monosakarida (glukosa)  - lemak diubah menjadi emulsi lemak  oleh empedu - emulsi lemak dipecah oleh lipase / steapsin menjadi asam lemak + gliserol - tripsin memecah pepton menjadi peptida - erepsin memecah peptida menjadi asam amino
bentuk yang diserap	glukosa (monosakarida)	asam amino	- asam lemak - gliserol
transportasi melalui	darah	darah	pembuluh limfe (chyll) / getah bening

Transportasi nutrisi hasil pencernaan

Ada 2 cara pengangkutan nutrisi hasil pencernaan, yaitu melalui darah dan melalui limfe (pembuluh chyll). Asam amino, glukosa, dan vitamin BC (larut dalam air) diserap usus dan dibawa oleh darah melalui vena porta menuju hati. Inilah yang disebut vena porta hepatica. Di hati kadar glukosa diatur dengan cara diubah menjadi glikogen oleh hormon insulin, baru dikirim ke jantung melalui vena hepatica untuk diedarkan ke seluruh tubuh.
Asam lemak, gliserol, dan vitamin A, D, E, K (larut dalam lemak) diangkut melalui pembuluh chyll (pembuluh getah bening usus) lalu menuju ke vena di bawah tulang selangka (vena subklavia). Sedangkan garam empedu masuk ke dalam darah menuju hati untuk dibentuk lagi menjadi empedu.
Pada kolon (usus besar) terjadi pengaturan kadar air dari faeces serta terjadi pembusukan faeces dengan bantuan bakteri Eschreichia coli. Dan di dalam kolon faeces terdorong sedikit demi sedikit oleh gerakan peristaltik mendekati rektum atau poros usus. Bila poros usus sudah penuh, timbullah rangsangan untuk buang air besar (defekasi). Rangsangan semacam itu disebut rangsangan gastrokolik.

Gangguan pada Sistem Pencernaan

Seluruh sistem pencernaan dapat terganggu karena bermacam-macam hal, antara lain sebagai berikut:

1. Parotitis, yaitu infeksi pada kelenjar parotis. Biasanya disebut penyakit gondong.
2. Xerostomia, yaitu produksi air liur yang sangat sedikit.
3. Maag, karena kelebihan HCl dalam lambung
4. Ulkus, gejala maag yang akut karena terjadi luka pada dinding lambung
5. Diare, merupakan kelainan karena menurunnya proses reabsorbsi air pada kolon sehingga faeces berbentuk cair
6. Disentri, infeksi karena bakteri atau amuba sehingga penderita mengeluarkan faeces cair bercampur darah dan nanah
7. Sembelit, kelainan karena proses reabsorbsi air pada kolon terlalu banyak sehingga faeces menjadi padat dan sulit untuk dikeluarkan
8. Apendisitis, yaitu adanya infeksi pada usus buntu.
9. Peritonitis, yaitu terjadinya peradangan pada selaput dinding rongga tubuh.
10. “Salah cerna”, yaitu gangguan merangsang lambung karena terlalu banyak makan cabe dan minum alkohol. Rasa nyeri yang timbul disebut kolik.

Ilmuwan Menciptakan Komputasi Blok-blok Bangungan dari Bakteri dan DNA

Rabu, 19 Oktober 2011 - Para ilmuwan membangun jenis gerbang logika yang disebut "Gerbang AND" dari bakteri Escherichia coli (E. Coli) yang biasanya ditemukan pada usus bawah.

---

Para ilmuwan telah berhasil menunjukkan bahwa mereka mampu membangun beberapa komponen dasar untuk perangkat digital dari bakteri dan DNA, yang bisa membuka jalan bagi generasi baru perangkat komputasi biologis, lewat penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications, 18 Oktober.
Para peneliti dari Imperial College London telah menunjukkan bahwa mereka mampu membangun gerbang logika, yang digunakan untuk pemrosesan informasi pada perangkat seperti komputer dan mikroprosesor, dari bakteri usus yang berbahaya dan DNA. Ini adalah gerbang logika biologis yang paling canggih yang pernah dibuat oleh para ilmuwan.
Profesor Richard Kitney, penulis pendamping makalah dari Pusat Biologi Sintetis dan Inovasi dan dari Departemen Bioengineering di Imperial College London, menyebutkan, “Gerbang-gerbang logika adalah blok bangunan fundamental dalam sirkuit silikon di mana usia keseluruhan digital kami dijadikan dasar. Tanpa mereka, kami tidak bisa memproses informasi digital. Sekarang kami telah menunjukkan bahwa kami bisa meniru bagian ini dengan menggunakan bakteri dan DNA, kami berharap pekerjaan kami ini bisa menghasilkan generasi baru prosesor biologis, yang aplikasi dalam pengolahan informasinya bisa sama pentingnya dengan elektronik setara mereka.”
Meskipun masih jauh, tim riset menunjukkan bahwa gerbang logika biologis suatu saat bisa membentuk blok-blok bangunan dalam komputer biologis mikroskopis. Perangkat ini meliputi sensor yang berenang di dalam arteri, mendeteksi pembangunan plak berbahaya dan secara cepat menghantarkan pengobatan ke zona yang terinfeksi. Aplikasi lainnya dapat memasukkan sensor yang mendeteksi dan menghancurkan sel-sel kanker di dalam tubuh dan monitor-monitor polusi yang dapat digunakan di dalam lingkungan, mendeteksi dan menetralkan racun berbahaya seperti arsenik.

Para ilmuwan telah berhasil menunjukkan bahwa mereka mampu membangun beberapa komponen dasar untuk perangkat digital dari bakteri dan DNA, yang bisa membuka jalan bagi generasi baru perangkat komputasi biologis. (Kredit: Janice Haney Carr)

Penelitian sebelumnya hanya membuktikan bahwa gerbang logika biologis memang bisa dibuat. Tim riset mengatakan bahwa keuntungan dari gerbang logika biologis mereka dibandingkan upaya sebelumnya adalah, mereka berperilaku lebih seperti rekan-rekan elektronik mereka. Gerbang biologis baru juga bersifat modular, artinya mereka dapat dipasang bersama untuk membuat berbagai jenis gerbang logika, membuka jalan bagi prosesor biologis yang lebih kompleks yang akan dibangun di masa depan.
Dalam studi baru ini, para peneliti menunjukkan bagaimana gerbang logika biologis bekerja. Dalam satu percobaan, mereka menunjukkan bagaimana gerbang logika biologis dapat meniru cara di mana gerbang logika elektronik memproses informasi dengan pengalihan “on” atau “off.”
Para ilmuwan membangun jenis gerbang logika yang disebut “Gerbang AND” dari bakteri Escherichia coli (E. Coli) yang biasanya ditemukan pada usus bawah. Tim riset mengubah E. Coli dengan DNA yang dimodifikasi, yang diprogram ulang untuk melakukan peralihan yang sama dan menonaktifkan prosesnya, seperti hal elektronik yang setara, saat distimulasi dengan bahan kimia.
Para peneliti juga mampu menunjukkan bahwa gerbang-gerbang logika biologis dapat dihubungkan secara bersama untuk membentuk komponen yang lebih kompleks dengan cara yang sama dengan komponen elektronik. Pada eksperimen lain, para peneliti menciptakan sebuah “Gerbang NOT” dan dikombinasikan dengan gerbang AND untuk menghasilkan “gerbang NAND” yang lebih kompleks.
Tahap selanjutnya dari penelitian ini, tim riset akan berusaha mengembangkan sirkuit yang lebih kompleks yang terdiri dari beberapa gerbang logika. Salah satu tantangan yang dihadapi oleh tim adalah menemukan cara untuk menghubungkan beberapa gerbang logika biologis secara bersama, mirip dengan cara di mana gerbang-gerbang logika elektronik yang saling berhubungan, untuk memungkinkan proses yang kompleks bisa dilakukan.
Kredit: Imperial College London
Jurnal: Baojun Wang, Richard I Kitney, Nicolas Joly, Martin Buck. Engineering modular and orthogonal genetic logic gates for robust digital-like synthetic biology. Nature Communications, 2011; 2: 508 DOI: 10.1038/ncomms1516

Variasi Ekspresi Gen Steroid Seks dapat Meramalkan Perilaku Agresif

Rabu, 13 Juni 2012 - Seorang biologiwan Universitas Indiana menunjukkan kalau variasi alami dalam ukuran kemampuan otak mengolah hormon steroid meramalkan variasi fungsional dalam perilaku agresif.

---

 Penelitian baru ini dipimpin oleh  Kimberly A. Rosvall, seorang pasca doktoral dan ilmuan asisten penelitian di   Bloomington College of Arts and Sciences Jurusan Biologi Universitas indiana, menemukan hubungan kuat dan signifikan antara perilaku agresif pada burung hidup bebas dan kelimpahan RNA duta dalam daerah otak yang relevan secara perilaku untuk tiga molekul pengolah steroid seks utama: reseptor androgen, reseptor estrogen, dan aromatase.

 “Variasi individual adalah bahan baku evolusi, dan dalam studi ini kami melaporkan kalau burung hidup bebas beraneka dalam tingkat agresinya dan individu yang semakin agresif menunjukkan level gen yang lebih tinggi terkait dengan pengolah testosteron di otak,” katanya. “Kami telah lama berhipotesis kalau kemampuan otak mengolah steroid bertanggung jawab atas perbedaan individu dalam perilaku termediasi hormon, namun demonstrasi langsungnya langka, khususnya dalam hewan hidup bebas yang tidak dimanipulasi.”

 Rosvall mengatakan kalau studinya menunjukkan kalau agresi diramalkan dengan kuat oleh variasi individu dalam ekspresi gen molekul yang memicu efek genomik testosteron. Penelitian terbaru ini,   ”Neural sensitivity to sex steroids predicts individual differences in aggression: implications for behavioral evolution,” diterbitkan tanggal 6 Juni dalam Proceedings of The Royal Society B.

Temuan ini termasuk yang pertama menunjukkan kalau variasi individu dalam ekspresi gen syaraf untuk tiga molekul pengolah steroid seks meramalkan variasi individu dalam agresivitas di kedua jenis kelamin di alam, hasil yang seharusnya berdampak luas untuk pemahaman terhadap mekanisme evolusi perilaku agresif.

 “Di satu sisi, kita punya banyak bukti untuk mengatakan kalau testosteron adalah penting dalam evolusi segala jenis sifat,” kata Rosvall. “Di sisi lain, kita tahu kalau variasi individu adalah syarat untuk seleksi alam, namun variasi individu dalam testosteron tidak selalu meramalkan perilaku. Konundrum ini membawa perdebatan pada para peneliti mengenai bagaimana sifat termediasi hormon berevolusi.”

 Berhasil menemukan hubungan kuat antara perilaku dan variasi individu dalam ekspresi gen yang berhubungan dengan pengolahan hormon ini menarik karena memberi tahu para ilmuan kalau evolusi dapat membentuk perilaku lewat perubahan dalam ekspresi gen-gen ini, serta lewat perubahan dalam tingkat testosteron itu sendiri.

 Tim ini mengukur variasi alami dalam agresivitas terhadap jenis kelamin yang sama pada burung junco mata hitam liar betina dan jantan  (Junco hyemalis) di awal musim kawin. Junco mata hitam adalah layang-layang Amerika Utara yang telah dipelajari dengan baik oleh para ilmuan khususnya dalam penelitian hormon, perilaku, dan perbedaan jenis kelamin. Dengan membandingkan perbedaan agresivitas individual (gaya terbang atau suara kicauan yang diarahkan pada penyusup) dengan tingkat sirkulasi testosteron dan ekspresi gen syaraf untuk tiga molekul pengolah steroid seks utama, para peneliti mampu mengkuantifikasi ukuran sensitivitas pada testosteron dalam daerah otak yang relevan dengan perilaku sosial: hipotalamus, telencephalon ventromedial, dan telencephalon posterior kanan.

 Hasil mereka menunjukkan seleksi dapat membentuk evolusi agresi lewat perubahan ekspresi reseptor androgen, reseptor estrogen, dan aromatase pada jantan dan betina, pada derajat yang independen dari tingkat sirkulasi testosteron. Mereka menemukan, misalnya, kalau jantan yang bernyanyi lagu lebih banyak pada penyusupnya memiliki lebih banyak RNA duta untuk aromatase dan reseptor estrogen di telencephalon posterior, dan juga kalau jantan dan betina yang terbang menghujam seekor penyusup lebih sering memiliki lebih banyak RNA duta reseptor androgen, reseptor estrogen, dan aromatase di jaringan otak termasuk amigdala medial, sebuah daerah otak yang diketahui mengendalikan agresi pada pengerat dan burung lain. RNA duta adalah salinan satu untai gen yang ditranslasi menjadi molekul protein.

 Penelitian ini mengungkapkan kalau ada variasi dalam sinyal hormon dan dalam ekspresi gen dimana seleksi dapat bertindak mempengaruhi agresivitas. Ia juga menunjukkan prasyarat untuk evolusi karakteristik termediasi testosteron lewat perubahan dalam ekspresi gen lokal untuk molekul kunci yang mengolah steroid seks, dan menunjukkan kalau evolusi sifat dapat terjadi dalam derajat kebebasan tertentu dari tingkat testosteron yang bersirkulasi.

 “Para peneliti berpikir kalau ini mungkin kasusnya untuk seratus tahun, berdasarkan banyak penelitian sangat penting yang menggunakan manipulasi eksperimental seperti pengebirian atau penggantian hormon,” kata Rosvall. “Namun sangat sedikit orang melihat apakah individu sesungguhnya memang bervariasi dalam gen-gen ini, dan apakah variasi individu ini ada maknanya, dalam perilaku suatu hewan. Penelitian kami menunjukkan kalau itu memang ada maknanya.”

 Pandangan baru mengenai mekanisme neuroendokrin agresi dapat dimodifikasi saat populasi berdiversi menjadi spesies juga menawarkan kesempatan untuk penelitian lebih lanjut, termasuk mencoba menentukan apakah gen yang diatur naik atau turun dalam respon terhadap rangsangan lingkungan merupakan gen yang sama yang berkontribusi pada evolusi sifat dan karakter tertentu.

Pengarang lain makalah ini dengan Rosvall adalah kandidat Ph.D biologi Christine M. Bergeon Burns, profesor biologi J.L. Goodson, profesor jurusan ilmu otak dan psikologi  Dale Sengelaub, dan profesor luar biasa biologi dan studi gender   Ellen D. Ketterson, semua dari universitas Indiana, dan kandidat Ph.D   Julia Barske serta professor Barney A. Schlinger dari Universitas California Los Angeles. Penelitian ini didanai oleh   National Institutes of Health, Indiana Academy of Sciences, dan National Science Foundation.

Sumber berita:

 Indiana University

Referensi jurnal:

K. A. Rosvall, C. M. Bergeon Burns, J. Barske, J. L. Goodson, B. A. Schlinger, D. R. Sengelaub, and E. D. Ketterson. Neural sensitivity to sex steroids predicts individual differences in aggression: implications for behavioural evolution. Proc. R. Soc. B, June 6, 2012 DOI: 10.1098/rspb.2012.0442