cheetah
Cheetah.

Bhataramedia.com – Perbedaan sebesar seperseratus persen pada kebugaran cukup untuk memilih antara pemenang dan pecundang di dalam evolusi. Untuk pertama kalinya peneliti telah mengidentifikasi kekuatan selektif kecil yang membentuk genom bakteri. Cerita ini diterbitkan di jurnal PLoS Genetics.

Teori Evolusi Darwin memperkenalkan konsep ‘survival of the fittest’. Pada setiap generasi individu yang paling ‘fit’ terpilih dan ini adalah kekuatan besar yang membentuk dunia biologis yang kita lihat sekarang ini. Seleksi dapat menjelaskan mengapa cheetah berlari cepat, cheetah berlari cepat untuk menangkap makanan dan memberi makan anak mereka. Cheetah yang tidak berlari cepat mendapatkan sedikit makanan, dan lebih sedikit anaknya yang bertahan hidup.

Brandis dan Hughes menggunakan Salmonella (bakteri yang menyebabkan infeksi pada manusia dan hewan) untuk mengukur kekuatan seleksi memilih individu yang paling layak. Salmonella mirip dengan binatang seperti cheetah, dalam arti bahwa organisme ini bersaing untuk makanan dan berada di bawah pilihan intens untuk menggunakan makanan agar tumbuh cepat atau lebih cepat daripada individu lain dalam lingkungan yang sama. Evolusi kemudian memilih untuk varian yang paling layak.

Untuk tumbuh, bakteri, seperti semua organisme hidup, harus mentranslasikan kode genetik mereka menjadi asam amino yang bergabung bersama-sama untuk membuat protein. Kecepatan translasi menentukan seberapa cepat Salmonella dapat tumbuh. Translasi adalah salah satu proses yang paling kuno di dalam biologi dan telah ada selama miliaran tahun di bumi.

Kode genetik memiliki ‘redundansi’, yang berarti bahwa ada beberapa ‘kodon’ berbeda yang dapat diterjemahkan menjadi satu asam amino apapun. Untuk beberapa asam amino, hingga 6 kodon yang berbeda dapat digunakan. Brandis dan Hughes ditanya, seberapa penting kodon tertentu yang digunakan untuk membuat EF-Tu, salah satu protein yang paling penting pada Salmonella.

Brandis dan Hughes mengubah banyak kodon yang berbeda dan menunjukkan bahwa bahkan mengubah kodon tunggal dalam gen untuk protein ini menjadi salah satu dari kodon ‘identik’ alternatif, dapat mengurangi ‘kebugaran’ Salmonella. Kodon yang benar-benar digunakan oleh Salmonella adalah yang terbaik, dan setiap perubahan mengurangi kebugaran dari bakteri.

Brandis dan Hughes telah menghitung biaya kebugaran dari mengubah kodon gen ini. Rata-rata, mengubah kodon tunggal mengurangi kebugaran bakteri sebesar 0,01 persen per generasi. Perubahan kecil ini cukup besar bagi evolusi untuk memilih urutan DNA paling baik dan menyebabkan apa yang disebut ‘bias penggunaan kodon’, yaitu penggunaan kodon tertentu secara luas untuk membuat protein diekspresikan dengan tinggi.

Bias penggunaan kodon ditemukan pada hampir semua organisme yang cepat tumbuh, termasuk bakteri dan ragi yang menyebabkan infeksi pada manusia. Evolusi telah membentuk mesin translasi mereka, sehingga mereka dapat tumbuh secepat dan seefisien mungkin, belum tentu baik bagi kita, tetapi baik untuk kelangsungan hidup bakteri dan ragi.

“Pesan yang dapat diambil adalah evolusi, yang bekerja pada skala waktu yang sangat lama (ratusan juta tahun), dapat memilih perbedaan kecil di dalam kebugaran relatif, kecil atau lebih kecil dari 0.01 persen per generasi untuk Salmonella,” kata Diarmaid Hughes, seperti dilansir Uppsala University (10/03/2016).

Referensi Jurnal :

Gerrit Brandis, Diarmaid Hughes. The Selective Advantage of Synonymous Codon Usage Bias in Salmonella. PLOS Genetics, 2016; 12 (3): e1005926 DOI: 10.1371/journal.pgen.1005926.