Sebuah tim dari Universitas Jenewa menunjukkan cara menghasilkan Hydra berkepala dua dan donat hanya dengan memberikan tekanan pada tubuh mereka.
Hydra adalah spesies air kecil yang ditemukan di kolam air tawar dan danau. Hewan ini membuat para ilmuwan terpesona karena kemampuannya meregenerasi kepala atau kakinya ketika dipotong. Namun, tidak seperti sepupu mitologisnya, ia hanya memiliki satu kepala. Sebuah tim dari Universitas Jenewa telah menunjukkan bahwa Hydra berkepala dua dapat dihasilkan hanya dengan memberikan tekanan pada tubuhnya setelah kepalanya dipotong. Dengan metode serupa, tim juga menunjukkan cara memproduksi tisu berbentuk donat. Studi ini menunjukkan bagaimana kendala mekanis eksternal dapat mengubah titik simetri benda dan memengaruhi perkembangannya. Kesimetrian ini, yang terdapat pada spesies hewan lain yang lebih kompleks, dapat memainkan peran penting dalam evolusi. Kajian selengkapnya tersedia di Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
Dalam mitologi Yunani, Hydra adalah monster berkepala sembilan yang dibunuh oleh Heracles, yang masing-masing kepalanya tumbuh kembali segera setelah dipotong. Ditemukan pada abad ke-18, Hydra juga merupakan nama yang diberikan untuk makhluk air kecil dari keluarga ubur-ubur, yang hidup di perairan danau dan kolam yang tenang dan segar. Berukuran hanya beberapa milimeter, ia memiliki satu kaki dan kepala yang dilengkapi tentakel tipis. Kekuatan regeneratifnya yang luar biasa membuatnya mendapatkan nama yang sesuai dengan mitologinya.
Ketika Hydra dipotong tegak lurus terhadap sumbu tubuh (antara kaki dan kepala), ia beregenerasi membentuk kepala baru. Dengan mengompres secara lembut jaringan regenerasi kepala, tim yang dipimpin oleh Aurélien Roux, profesor di Departemen biokimia di Sekolah Kimia dan Biokimia di Fakultas Sains Universitas Jenewa, telah berhasil secara mekanis menginduksi pembentukan makhluk berkepala dua yang layak. Ular naga. Sebuah fenomena yang belum pernah diamati sebelumnya.
Hydra berkepala dua, diproduksi dengan menekan tubuh hewan yang terpenggal, menangkap artemia yang dibawa ke lingkungan untuk dimakan.
Cacat topologi
“Di dalam Hydra, filamen aktin disusun secara paralel di sepanjang sumbu kaki-kepala dan menyatu di kepala untuk membentuk 'cacat topologi' dalam jaringan aktin,” jelas Yamini Ravichandran, rekan postdoctoral di tim Aurélien Roux dan penulis pertama buku tersebut. penelitian. “Pekerjaan kami menunjukkan bahwa cacat topologi dalam tatanan ini memainkan peran penting dalam regenerasi kepala, bertindak sebagai pengatur mekanis.”
Dengan memberikan tekanan lembut di sepanjang tubuh Hydra yang terpenggal menggunakan gel agar selama empat hari, para ilmuwan menyebabkan dua cacat topologi, yang mengarah pada pembentukan dua kepala. Untuk menguji apakah satu cacat menghasilkan satu kepala, peneliti bermaksud menghilangkan cacat tersebut dan melihat apakah hewan tersebut masih dapat beregenerasi. Namun ada kendala yang sulit diatasi, yaitu topologi. Garis sejajar pada bola selalu menimbulkan dua cacat, yaitu kutub bola. Untuk menghilangkan cacat tersebut, tekanan sejajar dengan filamen aktin menyebabkan cacat ini menyatu dan menghilang, membentuk jaringan “donat” yang tidak mampu meregenerasi kepala dan akhirnya mati kelaparan. Topologi donat ini unik karena merupakan satu-satunya yang tidak menerima cacat dan struktur yang tidak ada dalam biologi hewan.
Hydra adalah model yang berharga karena jaringan aktinnya mudah diamati, namun hasil yang diperoleh dapat diterapkan jauh melampaui spesies ini. Sejauh ini, bagaimana sel dan jaringan mengoordinasikan kekuatan yang membentuk organisme belum dipahami dengan baik. Konsep yang diusulkan adalah bahwa genetika menentukan nasib sel, yang pada gilirannya menentukan kekuatan yang membentuk jaringan. Studi ini menunjukkan bahwa faktor genetik dan mekanisme jaringan digabungkan – dan dengan demikian bertindak pada tingkat yang sama – untuk membentuk kepala yang tepat pada Hydra. Seperti yang ditunjukkan oleh Aurélien Roux, “hasil ini menawarkan wawasan baru mengenai sinyal mekanis yang memandu perbaikan dan regenerasi jaringan, dengan implikasi potensial untuk memahami morfogenesis pada organisme lain”.
Video mikroskop fluoresensi menunjukkan regenerasi jaringan yang dibelah menjadi hydra berkepala dua. Serabut otot yang teratur terlihat.
Video mikroskop fluoresensi menunjukkan pembentukan jaringan berbentuk cincin yang tidak beregenerasi. Serabut otot yang teratur terlihat.
