Anak-anak, mesin pemotong rumput, pesawat terbang, kereta api, mobil — hampir semuanya membuat kebisingan. Dan jika dua ilmuwan California benar, demikian juga sel hidup. Dalam percobaan baru-baru ini menggunakan sains perbatasan nanoteknologi, para peneliti telah menemukan bukti bahwa sel-sel ragi mengeluarkan satu jenis jeritan sementara sel-sel mamalia dapat memberikan sel lainnya. Penelitian, meskipun masih awal, berpotensi "revolusioner, " seperti yang dikatakan oleh seorang ilmuwan, dan kemungkinan, aplikasi medis yang diakui jauh, sedang dilakukan: suatu hari, pemikiran itu berlanjut, mendengarkan suara yang dibuat oleh sel Anda. seorang dokter, sebelum gejala muncul, apakah Anda sehat atau hampir sakit.
Konten terkait
- Bisakah Nanoteknologi Menyelamatkan Kehidupan?
Pendiri studi suara sel, atau "sonocytology, " sebagaimana ia menyebutnya, adalah Jim Gimzewski, seorang ahli kimia UCLA berusia 52 tahun yang telah berkontribusi pada pameran museum seni tentang struktur molekul. Ide suara sel datang kepadanya pada tahun 2001 setelah seorang peneliti medis mengatakan kepadanya bahwa ketika sel-sel jantung hidup ditempatkan dalam cawan petri dengan nutrisi yang sesuai, sel-sel akan terus berdenyut. Gimzewski mulai bertanya-tanya apakah semua sel mungkin berdetak, dan jika demikian, apakah getaran sekecil itu akan menghasilkan suara yang terdeteksi. Lagipula, ia beralasan, suara hanyalah hasil dari gaya yang mendorong molekul, menciptakan gelombang tekanan yang menyebar dan meregulasi ketika ia menyerang gendang telinga. Dia juga beralasan bahwa meskipun suara yang dihasilkan oleh sel tidak akan terdengar, itu mungkin dideteksi oleh instrumen yang sangat sensitif.
Gimzewski sangat cocok untuk menangani pertanyaan itu, karena keduanya ahli dalam instrumentasi — ia telah membangun mikroskopnya sendiri — dan nyaman di rumah di dunia yang sangat kecil. Seorang pemimpin dalam nanoteknologi, atau ilmu memanipulasi atom dan molekul individu untuk membangun mesin mikroskopis, Gimzewski sebelumnya bekerja di laboratorium riset IBM di Zurich, Swiss, di mana ia dan rekan-rekannya membangun baling-baling molekul berputar 1, 5 nanometer, atau berdiameter 0, 0000015 milimeter. Mereka juga membangun sempoa terkecil di dunia, yang memiliki, sebagai manik-manik, molekul individu dengan diameter kurang dari satu nanometer. Jika tidak ada yang lain, prestasi itu, yang mendapat banyak pujian, menunjukkan bahwa janji nanoteknologi yang banyak digembar-gemborkan memiliki dasar dalam kenyataan.
Untuk terjun pertamanya ke sonocytology, Gimzewski memperoleh sel ragi dari rekan biokimia di UCLA. (Dia "terlihat, " kenangnya, ketika dia menjelaskan mengapa dia menginginkan sel-sel itu.) Bekerja dengan mahasiswa pascasarjana Andrew Pelling, Gimzewski merancang cara untuk menguji suara seluler dengan alat nanoteknologi yang disebut atomic force microscope (AFM). Biasanya, AFM menciptakan gambar visual sel dengan melewatkan probe yang sangat kecil, sehingga ujungnya kecil berukuran mikroskopis, di atas permukaan sel, mengukur setiap benjolan dan lubang di membran luarnya. Komputer mengubah data menjadi gambar. Tetapi para peneliti UCLA memegang probe kecil AFM dalam posisi tetap, meletakkannya dengan ringan di permukaan membran sel "seperti jarum rekaman, " kata Pelling, untuk mendeteksi getaran yang menghasilkan suara.
Pasangan ini menemukan bahwa dinding sel naik dan turun tiga nanometer (sekitar 15 atom karbon saling bertumpuk) dan bergetar rata-rata 1.000 kali per detik. Jarak dinding sel menentukan amplitudo, atau volume, gelombang suara, dan kecepatan gerakan naik-turun adalah frekuensinya, atau pitch. Meskipun volume suara sel ragi terlalu rendah untuk didengar, Gimzewski mengatakan frekuensinya secara teoritis berada dalam kisaran pendengaran manusia. "Jadi yang kami lakukan hanyalah menaikkan volume, " tambahnya.
Gimzewski (memegang model molekul karbon di laboratorium UCLA-nya) menggunakan mikroskop atom untuk "mendengarkan" sel-sel hidup. (Debra DiPaolo) Frekuensi sel-sel ragi yang diuji para peneliti selalu dalam kisaran tinggi yang sama, "sekitar C-tajam ke D di atas C tengah dalam hal musik, " kata Pelling. Memercikkan alkohol pada sel ragi untuk membunuhnya meningkatkan nada, sementara sel-sel mati mengeluarkan suara rendah, gemuruh yang dikatakan Gimzewski mungkin merupakan hasil dari gerakan atom acak. Pasangan ini juga menemukan bahwa sel-sel ragi dengan mutasi genetik membuat suara yang sedikit berbeda dari sel-sel ragi normal; wawasan tersebut telah mendorong harapan bahwa teknik tersebut pada akhirnya dapat diterapkan untuk mendiagnosis penyakit seperti kanker, yang diyakini berasal dari perubahan susunan genetik sel. Para peneliti telah mulai menguji berbagai jenis sel mamalia, termasuk sel tulang, yang memiliki nada lebih rendah dari sel ragi. Para peneliti tidak tahu mengapa.
Hanya sedikit ilmuwan yang menyadari pekerjaan sonocytology Gimzewski dan Pelling, yang belum dipublikasikan dalam literatur ilmiah dan diteliti dengan cermat. (Para peneliti telah mengirimkan temuan mereka ke jurnal peer-review untuk publikasi.) Dari mulut ke mulut telah menimbulkan keraguan serta kekaguman. Seorang ilmuwan yang akrab dengan penelitian ini, Hermann Gaub, ketua fisika terapan di LudwigMaximilianUniversity di Munich, Jerman, mengatakan bunyi yang diyakini Gimzewski adalah getaran seluler mungkin berasal dari asal lain. "Jika sumber getaran ini ditemukan di dalam sel, ini akan menjadi revolusioner, spektakuler, dan sangat penting, " kata Gaub. "Namun, ada banyak sumber [suara] potensial di luar sel yang perlu dikeluarkan." Pelling setuju, dan mengatakan bahwa ia dan Gimzewski sedang melakukan tes untuk mengesampingkan kemungkinan bahwa molekul lain dalam cairan memandikan sel, atau bahkan ujung mikroskop itu sendiri, menghasilkan getaran yang diambil oleh probe mereka.
Ratnesh Lal, seorang ahli saraf dan ahli biofisika di University of California di Santa Barbara yang telah mempelajari denyutan sel-sel jantung yang tetap hidup dalam sebuah piringan, mengatakan bahwa keahlian nanoteknologi Gimzewski mungkin menjadi kunci untuk menentukan apakah sel-sel menghasilkan suara. "Harapan utama adalah untuk menggunakan ini dalam diagnosa dan pencegahan, " kata Lal, menambahkan: "Jika ada orang di dunia yang dapat melakukannya, dia bisa."
Gimzewski mengakui masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Sementara itu, temuan ini menarik perhatian rekannya di UCLA, Michael Teitell, seorang ahli patologi yang mengkhususkan diri pada kanker limfosit, sejenis sel darah putih. Dia menundukkan sel-sel otot manusia dan tikus serta sel-sel tulang pada obat-obatan dan bahan kimia untuk memicu perubahan genetik dan fisik; Gimzewski kemudian akan mencoba untuk "mendengarkan" sel-sel yang diubah dan membedakannya dengan suara mereka.
Teitell mengatakan pemikiran untuk mendeteksi kanker pada tahap selnya yang paling awal adalah menggairahkan, tetapi apakah teknologinya akan berfungsi sebagai alat diagnostik masih harus dilihat (atau didengar). Dia tidak ingin menjual terlalu banyak ide: "Bisa jadi semua sinyal ini akan menjadi kesalahan besar sehingga kita tidak akan dapat dengan jelas mengidentifikasi satu dari yang lain."
Gimzewski berharap karya itu akan memiliki aplikasi praktis, tapi dia senang dengan perburuannya. "Apa pun hasilnya, " katanya, "saya terutama didorong oleh rasa ingin tahu dan kegembiraan pada fenomena gerakan seluler — apa yang mengilhami alam untuk menciptakan mekanisme seperti itu dan untuk benar-benar memahami secara mendalam apa arti suara yang indah ini." Kemungkinan hanya bahwa dia menemukan karakteristik baru sel, dengan semua pertanyaan menarik yang menimbulkan, adalah, katanya, "sudah lebih dari cukup hadiah."
