Untuk mempelajari membran sel hewan laut dalam, ahli biokimia Itay Budin (tengah) bergabung dengan biolog laut Steve Haddock (kanan) dan Jacob Winnikoff (kiri).
Foto: Dari kiri: Tamrynn Clegg; Geoffroy Tobe; John Lee
“Mereka sedang meneliti area yang, sebagian besar, belum terjamah,” kata Sol Gruner, yang meneliti biofisika molekuler di Universitas Cornell; ia dikonsultasikan untuk penelitian tetapi bukan sebagai penulis bersama.
Lipid plasmalogen juga ditemukan di otak manusia, dan peran mereka dalam membran laut dalam bisa membantu menjelaskan aspek sinyal sel. Lebih jauh, penelitian ini mengungkapkan cara baru kehidupan telah beradaptasi dengan kondisi paling ekstrim di lautan dalam.
Gila di Membran
Seluruh sel kehidupan di Bumi dikelilingi oleh molekul-molekul lemak yang dikenal sebagai lipid. Jika Anda memasukkan beberapa lipid ke dalam tabung reaksi dan menambahkan air, mereka secara otomatis menyusun diri kembali: Ekor lipid yang berminyak dan anti-air bergabung untuk membentuk lapisan dalam, dan kepala yang suka air mereka menyusun bersama untuk membentuk bagian luar dari membran tipis. “Ini sama seperti minyak dan air terpisah di piring,” kata Winnikoff. “Ini universal untuk lipid, dan itulah yang membuat mereka bekerja.”
Untuk sebuah sel, membran lipid luar berfungsi sebagai penghalang fisik yang, seperti dinding luar rumah, memberikan struktur dan menjaga bagian dalam sel tetap di dalam. Tetapi penghalang ini tidak boleh terlalu kokoh: Ini dihiasi dengan protein, yang membutuhkan sedikit ruang untuk menjalankan berbagai tugas seluler mereka, seperti mengangkut molekul melintasi membran. Dan terkadang membran sel memipih untuk melepaskan zat kimia ke lingkungan dan kemudian kembali bersatu.
“Membran ini seimbang tepat di tepi stabilitas … Ini sebenarnya adalah kristal cair.”
Jacob Winnikoff, Universitas Harvard
Untuk membran agar sehat dan fungsional, maka harus kokoh, fluida, dan dinamis pada saat yang sama. “Membran ini seimbang tepat di tepi stabilitas,” kata Winnikoff. “Meskipun memiliki struktur yang sangat terdefinisi, semua molekul individu yang membentuk lembaran di kedua sisi – mereka selalu bergerak di sekitar satu sama lain. Ini sebenarnya adalah kristal cair.”
Salah satu sifat emergen dari struktur ini, katanya, adalah bahwa bagian tengah membran sangat sensitif terhadap suhu dan tekanan – jauh lebih daripada molekul biologis lain seperti protein, DNA, atau RNA. Jika Anda mendinginkan membran lipid, misalnya, molekul-molekul tersebut bergerak lebih lambat, “dan akhirnya mereka akan saling mengunci,” kata Winnikoff, seperti saat Anda memasukkan minyak zaitun ke dalam kulkas. “Secara biologis, itu umumnya hal yang buruk.” Proses metabolisme berhenti; membran bahkan bisa retak dan bocorkan isinya.
Untuk menghindari ini, banyak hewan yang beradaptasi dengan cuaca dingin memiliki membran yang terdiri dari campuran molekul lipid dengan struktur sedikit berbeda untuk menjaga kristal cair mengalir, bahkan pada suhu rendah. Karena tekanan tinggi juga memperlambat aliran membran, banyak ahli biologi menganggap bahwa membran laut dalam dibangun dengan cara yang sama.
