Pernah nggak sih kalian merasa mengantuk? Tahu tidak penyebab kantuk itu apa? Yup, jika kalian menjawab “karena kurangnya supply oksigen ke otak” itu benar sekali. Mengantuk disebabkan karena kurangnya supply oksigen ke otak, sehingga kita merespon kantuk dengan menguap, yaa, untuk menambah pasokan oksigen gitu. Nah, pernah ngga kalian kepikiran, kalau kekurangan oksigen di otak saja kita mengantuk, bagaimana ketikan tidak ada supply oksigen yang mengalir ke otak? Kemungkinan terburuk adalah otak berhenti bekerja, dan ketika sistem operasi berhenti bekerja, apa yang terjadi?
Karena hewan butuh oksigen untuk tetap hidup, maka hewan perlu bernapas agar supply oksigen ke otak dapat terpenuhi. Nah, bagaimana jika cadangan oksigen di dunia ini sudah habis? Atau kemungkinan terburuk, kita tidak bisa bernapas lagi? Hmm….
Tidak seperti tanaman, hewan tidak bisa melakukan fotosintesis untuk menghasilkan oksigennya sendiri. Namun, otak kita memerlukan supply oksigen untuk membuat sejumlah besar energi yang dibutuhkan agar bisa berfungsi dengan baik. Hasil penelitian yang dilakukan oleh para saintis dari The Ludwig Maximilians University, dengan judul “Green oxygen power plants in the brain rescue neuronal activity” yang diterbitkan di “The Journal iScience” pada Rabu, 13 Oktober 2021 kemarin, melaporkan bahwa para saintis telah berhasil menemukan cara memanfaatkan fotosintesis untuk memasok oksigen ke neuron, yaitu dengan menyuntikkan cyanobacteria atau ganggang hijau ke berudu Xenopus laevis kemudian membuat berudu tersebut kehabisan oksigen. Karena kehabisan oksigen, maka aktivitas di otak pun berhenti bekerja. Setelah itu, para saintis memberikan penyinaran ke dalam tangki, yang memungkinkan mikroba untuk melakukan fotosintesis menghasilkan oksigen dari karbon dioksida, yang kemudian bisa memulihkan aktivitas saraf, dengan kata lain, otak berudu menjadi aktif kembali. Hal ini menunjukkan bahwa ganggang berhasil menjaga inang baru mereka tetap hidup dengan cara menyuplai oksigen lewat fotosintesis berkat bantuan cahaya.
“Para peneliti menggunakan pendekatan eksperimental yang elegan dan mudah direproduksi untuk menguji efek aktivasi organisme fotosintesis sebagai cara untuk secara langsung meningkatkan kadar oksigen di otak,” Tulis Diana Martinez, seorang ahli saraf di Universitas Rowan di New Jersey yang tidak terlibat pada penelitian dalam sebuah email ke para peneliti. Pekerjaan itu adalah bukti prinsip, tambahnya, dan “Langkah pertama yang penting dalam menggunakan sumber daya alam untuk mengatasi gangguan patologis”, yang menguras oksigen di otak, seperti serangan jantung dan stroke.
Seorang ahli saraf, Hans Straka dari Ludwig Maximilian University of Munich (LMU) dan kelompoknya tertarik pada konsumsi oksigen di otak dan menggunakan teknik yang sudah mapan di mana mereka membuang kepala kecebong dan membuatnya tetap hidup dan berfungsi selama beberapa hari dalam lingkungan cair yang memasok oksigen dan nutrisi. Saat makan siang, Straka dan ahli biologi tanaman LMU Jörg Nickelsen berbincang tentang bagaimana mereka dapat bekerja sama dalam sebuah proyek. Solusi mereka: selidiki apakah mungkin untuk memiliki mikroorganisme fotosintesis yang memasok otak dengan oksigen.
Myra Chávez Rosas pascadoktoral Nickelsen, yang sekarang berada di Universitas Bern di Swiss, menumbuhkan ganggang hijau (Chlamydomonas reinhardtii) dan cyanobacteria (Synechocystis sp. PCC6803), yang keduanya menghasilkan oksigen saat penerangan. Mahasiswa pascasarjana Suzan zugur, yang telah lulus dari lab Straka, kemudian menyuntikkan ganggang atau cyanobacteria ke jantung berudu tepat setelah kaki depan mereka muncul. Jantung mereka memompa mikroba ke seluruh pembuluh darah hewan, termasuk ke dalam pembuluh darah otak.
Tim menemukan bahwa setelah penerangan dilakukan, konsentrasi oksigen di ventrikel hewan yang disuntik naik. Hewan yang tidak diobati atau yang menerima ganggang atau cyanobacteria yang bermutasi untuk tidak menghasilkan oksigen tidak mengalami peningkatan konsentrasi oksigen. Ketika para peneliti kehabisan oksigen dari air tempat hewan berenang, aktivitas saraf, yang diukur dengan rekaman listrik dari saraf perwakilan, berhenti. Tetapi mereka dapat memulai kembali aktivitas di otak dengan menyinari hewan yang telah menerima suntikan mikroorganisme. Ketika mereka mematikan lampu, aktivitas saraf berhenti lagi.
Meskipun percobaan itu sukses, Martinez mencatat tidak jelas apakah temuan itu dapat diterjemahkan untuk mengobati kondisi di mana otak kekurangan oksigen. “Masalah pertama adalah berudu Xenopus laevis transparan dan cahaya dapat dengan mudah melewati kulit untuk mengaktifkan mesin fotosintesis untuk menghasilkan oksigen. Jika digunakan pada hewan yang lebih kompleks akan sulit, karena cahaya tidak mudah menembus kulit dan mungkin tidak mencapai pembuluh darah untuk mengaktifkan organisme fotosintesis,” tulisnya. Selain itu, sementara oksigen rendah bisa menjadi masalah, kelebihan oksigen juga bisa memperburuk cedera otak. “Dengan demikian, ketidakmampuan kadar oksigen untuk dikontrol dengan baik melalui penggunaan organisme fotosintesis ini akan sama merugikannya dengan hipoksia itu sendiri.” Mencoba teknik pada organoid dan irisan otak terlebih dahulu akan memberikan lebih banyak wawasan tentang efek fisiologisnya, tambahnya.
Straka mengakui bahwa penelitian ini masih dalam tahap awal dan bahwa membawa strategi ke klinik itu “sangat jauh.” Dalam waktu dekat, timnya akan fokus pada beberapa pertanyaan, termasuk efek imunologi dari pengenalan mikroorganisme fotosintesis, dan apakah gula yang dihasilkan mikroba dapat digunakan oleh otak berudu.
Selama dekade terakhir, ada beberapa proyek di mana orang telah mencoba untuk membuat asosiasi simbiosis buatan dengan ganggang, untuk meningkatkan dalam beberapa cara atau memanipulasi fisiologi vertebrata, yang benar-benar radikal, ”kata Ryan Kerney, ahli biologi yang mempelajari simbiosis antara alga dan salamander di Gettysburg College di Pennsylvania dan tidak berpartisipasi dalam pekerjaan baru. Pendekatan di mana mikroba secara artifisial dimasukkan ke dalam sel atau ke dalam jaringan untuk memodifikasi fungsinya sebagian besar tidak diatur dan kurang diteliti dibandingkan dengan teknik modifikasi genetik yang banyak digunakan seperti CRISPR yang menargetkan satu gen, tambah Kerney. Yang tidak diketahui, serta contoh alga patogen, membuat strategi ini sedikit berisiko, catatnya. “Tetapi implikasi potensialnya juga menarik untuk dispekulasikan: Bisakah kita menjauh dari pernapasan sebagai cara untuk menjaga otak kita tetap berjalan?”
[Sumber] [1] https://futurism.com/the-byte/scientists-create-creature-doesnt-need-breathe diakses pada 15/10/2021 [2] https://www.the-scientist.com/news-opinion/scientists-use-photosynthesis-to-power-an-animal-s-brain-69307 diakses pada 15/10/2021
