Beruang Air: Binatang Terkebal Di Muka Bumi

2,296

Ceritanya bermula semasa saya sedang melakukan eksperimen tentang kekebalan bakteria terhadap suhu dan juga cahaya UV. Dalam kebanyakan kes, kesemua bakteria itu mati apabila didedahkan pada sinaran UV, tapi tak semua mati apabila apabila dipanaskan bersama dengan air sampai rebus.

Hal ini bukanlah benda yang pelik. Bakteria merupakan antara makhluk paling lasak di bumi. Mereka senang bercambah dan mempunyai kelebihan tertentu yang membolehkan mereka kekal selamat walaupun pada keaadan yang ekstrem. Walaubagaimanapun, kelebihan ini berlainan bagi setiap spesis bakteria.

Contohnya, Pyrococcus furiosus mampu hidup pada suhu sepanas 121 C. Pyrococcus sp. pula mampu hidup dalam keadaan tekanan setinggi 1100 bar, yakni bersamaa tekanan air pada paras 11 km di jurang Mariana, Lautan Pasifik.

Frasa ‘mampu hidup’ pada ayat saya sebelum ini merupakan sejenis bentuk penghinaan terhadap mereka. Mereka bukan setakat hidup, mereka sebenarnya hidup selesa. Neraka bagi kita adalah syurga bagi mereka. Mereka bercambah dan berkembang pesat pada keadaan esktrem.

Dalam kebanyakan kes, bakteria ekstrem ini dikenali sebagai archea dalam keluarga taksa. Eksperimen ini secara tak langsung menyebabkan saya terfikir sekiranya mereka ini adalah binatang terlasak di bumi. Kemudian, saya teringat tentang sejenis binatang…ya, sejenis binatang yang berkali ganda lebih lasak berbanding archea dan hampir mustahil untuk mati.

Sekitar tahun 1773, seorang zoologis bernama J.A.E Goeze telah menjumpai sejenis binatang aneh dalam kajian-kajian sehariannya. Beliau dengan perasaan takjubnya mengatakan:

“Binatang halus ini sangat menghairankan. Rupanya aneh, persis seekor beruang versi halus. Disebabkan ini, saya mahu memanggil makhluk ini sebagai ‘beruang air.”

Pada tahun 1776, seorang saintis bernama Lazzaro Spallanzani menamakan beruang air ini sebagai Tardigradum yang bermaksud ‘pejalan lambat’. Kedua-dua nama ini diberi kerana makhluk ini sememangnya bergerak seperti seekor beruang di darat, tapi pada tempo yang sangat perlahan dek saiznya yang kecil.

Walaupun ia dipanggil ‘binatang’ dan ‘beruang air’, ia taklah sebesar beruang. Saiznya yang paling besar boleh mencapai 1.5 mm, yakni hanya 1/3 daripada diameter mata jarum jahit. Ya, sangat halus. Beruang air yang baru menetas daripada telurnya pula rata-rata dalam lingkungan saiz sebesar 0.05 mm.

Anda sebenarnya boleh melihat binatang air secara mata kasar, namun disebabkan warna badannya yang lutsinar, ia menyebabkan keadaan ini hampir mustahil. Nak tak nak anda perlukan mikroskop untuk melihatnya secara terus.

Gambar 1: Beruang air di bawah kanta mikroskop elektron

Jadi, apa bukti yang menunjukkan beruang air ni sangat tahan lasak?

HABITAT DAN KETAHANAN BERUANG AIR

Sebagai pemula, beruang air ini boleh dijumpai di mana-mana sahaja di ceruk dunia selain gunung berapi. Anda boleh temuinya di kolam air panas, dasar laut dalam, di bawah salji tebal dan juga di puncak Himalaya. Berbanding arkea yang hanya boleh hidup pada keadaan ekstrem tertentu, beberapa spesis beruang air ni mampu hidup ekstrem pada kesemua jenis keadaan ekstrem sebagaimana habitat mereka yang disebut di atas.

Kebanyakan bakteria dan arkea akan mati apabila disejukkan ke tahap suhu serendah -20 C, di mana air di dalam mereka membeku menjadi kristal, lalu mengoyakkan tubuh sel mereka dan mati. Berbanding dengan arkea, beruang masih mampu bertahan hingga ke suhu -272 C, yakni hampir dekat dengan takat tersejuk yang mampu dicapai zarah (absolute zero, -273.15 C). Pada suhu -272 C ni, kebanyakan zarah dan atom akan menjadi tepu dan berhenti bergetar, hilang tenaga, tapi beruang air ni masih tetap mampu hidup. Ini baru pasal suhu.

Pada tahun 2007, Agensi Angkasa Eropah telah menghantar 3000 binatang ke angkasa vakum. Dalam keadaan tersebut, segala jenis organisme akan terdedah kepada ancaman sinaran radiasi, dehidrasi dan tekanan rendah. Antara 3000 binatang tersebut, beruang air antara yang mampu bertahan semasa didedahkan pada keadaan vakum selama 10 hari.

Ini taklah menghairankan kerana sebelum ini banyak kajian telah dilakukan berkenaan ‘kekentalan’ beruang air terhadap tiga ancaman di atas. Misalnya, beruang air diketahui mampu hidup 30 tahun tanpa air dan makanan walaupun itu menyebabkan badan mereka hanya mempunyai peratus air sebanyak 3%. Namun, apabila diberi makanan dan air, mereka akan kembali aktif seperti biasa.

Kekebalan beruang air ini saya kira sudah mencapai tahap sangat aneh dan ‘absurd’ apabila tiga orang ahli fizik dari Universiti Oxford dan Universiti Harvard membuat kajian model tentang keadaan di mana beruang air ini akhirnya mati berdasarkan simulasi matematik. Hasilnya, mereka mendapati beruang air ini masih mampu hidup sekalipun mereka disinari dengan radiasi dengan dos sebanyak 6000 grays. Bagi manusia, 5 grays sahaja sudah cukup untuk membunuh manusia.

Juga, jumlah output tenaga yang dikeluarkan oleh sinaran 6000 grays ini cukup kuat untuk membuat lautan menggelegak. Saintis-saintis ini memasukkan senario pelangaran asteroid dan letupan gamma, di mana mereka akhirnya mencapai satu kata putus. Hanya situasi serupa kiamat seperti letupan bintang dan Big Bang sahaja mampu membunuh beruang air secara total. Sebagai seorang biologis, saya terfikir, apa mekanisme yang menyebabkan beruang air ini begitu lasak?

MEKANISME PERLINDUNGAN BERUANG AIR

Walaupun beruang air ni tahan lasak, ia tak bermakna mereka ini merupakan ekstremofil seperti arkea. Tak, mereka tak mampu jadikan neraka sebagai syurga. Mereka tak mampu berpesta dan berkembang biak dengan bagus pada keadaan yang ekstrem. Cumanya, beruang air ini mampu bertahan keadaan ini melalui proses kriptobiosis. Dalam bahasa mudahnya, hibernasi tahap ekstrem.

Apabila mereka memasuki fasa kriptobiosis, beruang air akan merendahkan tahap metabolik mereka serendah 0.01% daripada normal dan akan kehilangan 97% air daripada jumlah air mereka. Disebabkan mereka mempunyai fasa kriptobiosis yang berlainan mengikut keadaan ekstrem yang berlainan, maka saya akan terangkan fasa kejadian kriptobiosis bagi keadaan kering dan vakum sahaja.

Semasa dalam keadaan kering, mereka perlu kering dengan sangat perlahan. Sekiranya mereka kering terus, mereka boleh mati. Oleh itu, mereka akan menarik kaki dan kepala mereka ke dalam badan dan membentuk diri mereka persis bola.

Teknik ini akan mengecilkan jumlah luas permukaan beruang air supaya tak banyak kelembapan yang terbebas. Setelah hampir kebanyakan air ini hilang, mereka akan menjadi mati suri. Hampir mati, tapi masih hidup. Isi kandungan beruang air ini seperti tepung kering dalam bekas plastik, dan sebagaimana tepung yang menjadi kental apabila diberi air, beruang air ini akan kembali menjadi aktif apabila diberi air. Fasa dan rupa kriptobiotik beruang air ini dipanggil ‘tun’.

Gambar : Fasa kritobiosis ‘tun’ oleh beruang air. Gambar 4 ialah fasa lengkap ‘tun’ yang bergumpal menjadi bola.

Sebagaimana proses yang disebut sebentar tadi, beruang air juga akan menjadi ‘tun’ apabila didedahkan pada keadaan vakum angkasa. Bagi mengatasi masalah kekurangan oksigen dan kekeringan melampau, mereka bertukar menjadi ‘tun’ dan tahap metabolisme mereka jatuh mendadak.

Namun, ‘tun’ sahaja tak memadai untuk mengatasi sinaran radiasi kuat yang mampu menembusi segala macam benda melainkan konkrit dan plumbum tebal. Ini secara tak langsung memberi satu petanda. Kemungkian besar beruang air ini mempunyai mekansime pembetulan DNA yang sangat cekap di mana mereka mampu membetulkan DNA rosak tanpa sebarang masalah.

Kita juga mempunyai masalah ini setiap hari, tapi tak secekap beruang air. Disebabkan itulah, kita kerap kali mendengar manusia mendapat kanser dan tumor, kerana antara puncanya ialah kegagalan sistem pembetulan DNA.

Konklusi

Berbalik kepada eksperimen saya di makmal, hal berkaitan tentang bakteria, arkea dan beruang air ini memberi saya satu pengajaran. Sekecil mana pun benda itu, seremeh mana pun organisme tersebut, pasti mempunyai kepentingan yang boleh dipelajari manusia dalam demi kebaikan bersama.

Bakteria seperti E.coli  misalnya, merupakan antara bakteria yang mampu cetuskan keracunan makanan sekiranya berada di dalam makanan. Namun, disebabkan mereka lah penghidap diabetes mampu menerima ubat insulin yang lebih murah daripada sepatutnya. Dahulu, insulin hanya mampu diperoleh melalui organ pancreas lembu.

Sekarang, kita hanya perlu menukar serpihan DNA E. coli  ini dengan serpihan DNA pankreas manusia dan mereka akan menghasilkan insulin untuk kita pada kos yang lebih murah.

Jadi, bayangkan kalau kita dapat ambil pelajaran daripada proses kriptobiosis beruang air, adakah kita akan dapat hasilkan manusia super yang mampu bertahan pada keadaan yag sangat ekstrem? Bagaimana pula kalau kita dapat hasilkan ubat anti kanser berdasarkan protein beruang air?

RUJUKAN:

Horneck, G. (2003). Could life travel across interplanetary space? Panspermia revisited. In Evolution on Planet Earth (pp. 109-127).

Persson, D., et al. 2011. Extreme stress tolerance in tardigrades: Surviving space conditions in low earth orbit. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research 49(suppl 1):90–97.

Kinchin, I. M. 1994. The Biology of Tardigrades. London and Chapel Hill, N.C.: Portland Press.

Horikawa, Daiki D (2012). “Survival of Tardigrades in Extreme Environments: A Model Animal for Astrobiology”. In Altenbach, Alexander V.; Bernhard, Joan M.; Seckbach, Joseph. Anoxia. Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology. 21. pp. 205–17. doi:10.1007/978-94-007-1896-8_12ISBN 978-94-007-1895-1.

Sloan, D., Batista, R. A., & Loeb, A. (2017). The resilience of life to astrophysical events. Scientific reports7(1), 5419.

Komen yang ditutup, tetapi jejak balik dan ping balik terbuka.