Anugerah bagi Penelitian Jam Biologis Tubuh
Medali untuk Hadiah Nobel Bidang Fisiologi atau Kedokteran
PROSES evolusi menjadikan tubuh manusia aktif pada siang hari dan tidur malam hari. Saat melakukan perjalanan lintas zona waktu atau bekerja malam, tubuh sering kali tak nyaman karena berada dalam lingkungan yang tak sesuai jam tubuh. Penemuan tentang mekanisme molekuler jam biologis tubuh itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017.
Telepon rumah yang ada di samping ranjang Michael Rosbash (73) di Massachusetts, Amerika Serikat, berdering Senin (2/10) pukul 05.09 waktu setempat atau 16.09 waktu Jakarta. ”Telepon itu tidak pernah berdering kecuali ada yang meninggal atau sesuatu yang besar terjadi,” katanya.
Dering telepon itu membuat Rosbash resah, hingga istrinya meminta dia menarik napas. Ternyata, penelepon pada pagi buta itu dari Komite Hadiah Nobel yang meneleponnya dari Stockholm, Swedia, wilayah yang enam jam lebih cepat daripada waktu di Massachusetts.
Salah satu pemenang Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017, Michael Rosbash, yang menjadi profesor di Universitas Brandeis, AS, difoto di depan rumahnya di Newton, Massachusetts, AS, Senin (2/10).
Penelepon mengatakan, Rosbash menjadi salah satu pemenang Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017 yang akan diumumkan sekitar setengah jam kemudian. Pemenang lainnya adalah Jeffrey C Hall (72) dan Michael W Young (68), rekan peneliti senegara Rosbash.
”Saya tercengang dan terkejut,” ujarnya. Rasa tak percaya itulah yang membuat Rosbash masih terduduk dengan piama dan didampingi istrinya saat Kantor Berita Swedia TT menghubunginya setelah pengumuman berlangsung. Bahkan, ia mengaku belum sempat memikirkan hadiah itu, apalagi minum secangkir kopi dan memberitahukannya kepada rekan-rekannya.
Sementara Young yang menerima kabar itu dari pihak kedua, bukan dihubungi langsung oleh Komite Nobel, mengatakan sambil tertawa, ”Ini gila... saya tidak yakin bagaimana saya bisa melewati hari ini.” Bagi Young, pengumuman Hadiah Nobel itu membuat seperti ada sesuatu yang berputar-putar di kepalanya, seperti tak percaya.
Michael W Young, satu dari tiga pemenang Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017, saat memberikan keterangan pers di Universitas Rockefeller, New York, AS, Senin (2/10).
Sekretaris Komite Nobel Thomas Perlmann dalam pengumuman peraih Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017 di Institut Karolinska Stockholm mengatakan, Hadiah Nobel diberikan kepada Hall, Rosbash, dan Young atas temuan mereka tentang mekanisme molekuler pengendalian jam biologis atau ritme sirkadian tubuh.
Saat ini, Hall terdaftar sebagai profesor di Universitas Maine, Maine, AS. Sementara Rosbash di Universitas Brandeis, Waltham, dan Young di Universitas Rockefeller, New York.
Jam tubuh
Semua makhluk hidup memiliki jam biologis internal yang membantu mereka mengantisipasi dan menyesuaikan diri dengan perubahan ritme harian lingkungan. Ritme biologis makhluk hidup itu telah disesuaikan dengan perputaran Bumi.
Pada abad ke-18, astronom Perancis, Jean Jacques d’Ortous de Mairan, menemukan bukti bahwa daun tanaman mimosa akan terbuka dan mengarah ke Matahari pada siang hari dan tertutup saat malam tiba. Namun, saat tumbuhan itu diisolasi dari cahaya Matahari atau ditempatkan dalam lingkungan yang gelap terus, nyatanya daun tumbuhan tetap terbuka pada siang hari.
Temuan itu menunjukkan tumbuhan memiliki jam biologis sendiri, tidak terpengaruh oleh ada atau tidaknya sinar Matahari. Salah satu jenis tumbuhan mimosa adalah tumbuhan puteri malu.
Pada abad ke-20, peneliti lain menemukan bahwa jam biologis itu juga ada pada tikus dan manusia. Jam biologis itu membantu manusia mempersiapkan tubuhnya menghadapi perubahan sepanjang hari. Adaptasi secara teratur itulah yang disebut sebagai ritme sirkadian.
Ritme sirkadian dikendalikan oleh gen. Studi Seymour Benzer dan Ronald Konopka menemukan, mutasi gen bisa mengganggu jam sirkadian. Gen pengatur ritme sirkadian yang mengalami mutasi itu dinamakan gen periode.
Pada 1984, Hall dan Rosbash, yang ketika itu sama-sama berada di Universitas Brandeis, dan Young berhasil mengisolasi gen periode tersebut. Gen periode itu berisi instruksi untuk membuat protein PER. Saat protein PER meningkat, dia akan mematikan instruksi genetiknya sendiri.
Jeffrey C Hall, satu dari tiga pemenang Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017.
Kondisi itu membuat tingkat protein PER naik turun atau berosilasi selama 24 jam seirama dengan ritme sirkadian. PER terakumulasi pada malam hari yang ”memaksa” manusia beristirahat dan terkurang pada siang hari yang membuat tubuh manusia aktif.
Untuk mempertahankan ritme sirkadian itu, Hall dan Rosbash berhipotesis bahwa protein PER menghambat aktivitas gen periode. Melalui mekanisme tertentu yang disebut putaran umpan balik penghambat, PER dapat mencegah pembentukannya sehingga mampu mengatur keberlanjutannya.
Young juga menemukan gen lain yang terlibat dalam pengaturan tubuh yang disebut gen waktu ganda (doubletime) yang diberi kode protein DBT. Gen ini mampu menunda akumulasi protein PER sehingga naik turunnya kadar protein PER sesuai dengan siklus 24 jam. Stabilitas PER itulah yang menjelaskan terjadinya lark, orang yang bangun terlalu pagi atau aktif di pagi hari, dan juga owl, orang yang justru aktif di malam hari.
Mengejutkan
Hadiah Nobel untuk penelitian bidang fisiologi ini mengejutkan banyak pihak. Banyak yang tak percaya, tetapi banyak juga yang mengapresiasi pilihan Komite Nobel kali ini. Meski terkesan sepele, ritme sirkadian berpengaruh besar pada perilaku, suasana hati, kadar hormon, waktu tidur, suhu tubuh, hingga sistem metabolisme tubuh manusia.
Gangguan ketidakcocokan jam internal tubuh dengan lingkungan eksternalnya, seperti pada orang yang mengalami jet lag akibat perjalanan lintas zona waktu atau kerja malam, berpengaruh besar pada kesejahteraan seseorang.
Dalam jangka pendek, gangguan ketidakcocokan jam tubuh dengan lingkungan eksternal itu akan memengaruhi pembentukan memori. Sementara dalam jangka panjang, meningkatkan risiko penyakit jantung, diabetes melitus tipe 2, dan kanker.
”Jika kita mengacaukan sistem jam tubuh, akan berdampak besar pada metabolisme tubuh,” kata Russell Foster, profesor neurosains sirkadian dari Universitas Oxford, Inggris.
Sementara itu, Achim Kramer, peneliti jam biologis tubuh di Universitas Kedokteran Charite-Berlin, Jerman, menyebutkan, temuan Hall, Rosbash, dan Young itu memberi landasan kuat para ahli biologi tentang susunan molekuler yang mengatur jam biologis tubuh manusia.
”Tanpa temuan itu, kita tidak bisa memperdebatkan secara ilmiah waktu sekolah yang tepat, waktu terbaik minum obat, hingga menemukan keterkaitan antara gangguan metabolisme dan gangguan jam tubuh,” katanya.
Besarnya manfaat penemuan mekanisme molekuler pengatur jam biologis tubuh itu membuat Hall, Rosbash, dan Young diganjar anugerah ilmu pengetahuan paling prestisius di dunia, Hadiah Nobel. Selain berhak atas medali dan piagam, mereka juga berhak atas hadiah uang senilai 9 juta krona atau Rp 14,9 miliar untuk bertiga.
Sumber: nobelprize.org, AP, AFP, Reuters, BBC, livescience.com
