Pembuatan Organ Tumbuhan dan Hewan

Tidaklah cukup, dalam makhluk multiseluler, untuk membagi tenaga kerja di antara sel-sel. Sel-sel itu juga harus diatur.

Semua kehidupan terbuat dari sel, tetapi untuk membangun organisme yang kompleks dan bersel banyak, hampir selalu mengharuskan sel-selnya berasal dari lebih dari satu jenis. Ini berarti bahwa ketika berkembang biak dalam organisme yang sedang tumbuh, sel-sel perlu berdiferensiasi, yang dilakukan dengan mengekspresikan subset gen yang berbeda dari dalam genom yang dimiliki bersama. Pola ekspresi gen yang berbeda menghasilkan jenis sel yang berbeda pula.

Pola ekspresi gen yang kompleks ini tampaknya merupakan pelestarian eukariota, makhluk yang dibangun dari sel-sel yang genom utamanya terbungkus dalam kompartemen kompleks yang disebut nukleus.

Spons, yang diturunkan dari beberapa makhluk multiseluler paling awal, memiliki sejumlah kecil jenis sel. tumbuhan memiliki puluhan, dan hewan memiliki ratusan jenis sel.

Secara umum, jumlah jenis sel merupakan fungsi dari sejauh mana makhluk-makhluk ini memiliki tubuh yang terdiri dari organ, pengaturan di mana aktivitas dari berbagai jenis sel dikoordinasikan untuk melakukan fungsi atau fungsi-fungsi tertentu.

Spons tidak memiliki organ, hanya memiliki rongga yang melaluinya air dipompakan. Dari rongga ini mangsa bersel tunggal bisa direnggut. Ini tidak memerlukan banyak jenis sel yang berbeda.

Tumbuhan memiliki beberapa organ, tetapi tidak terlalu banyak: batang dan akar; kelopak, benang sari dan putik yang digunakan untuk berkembang biak; dan beberapa lagi.

Pada hewan yang lebih komplekslah organ-organ terdiri dari banyak sekali organ yang canggih, entitas-entitas fungsional. Seberapa banyak organ pada spesies hewan tertentu, sampai batas tertentu, menjadi perhatian ahli biologi yang melakukan pengamatan.

Seperti dalam banyak bidang sains lainnya, ada yang ahli biologi pengumpul (lumper) dan ada pula pembelah (splitter). Seorang pengumpul mungkin melihat telinga mamalia sebagai organ. Seorang pembelah mungkin ingin membedakan semua jenis komponen, misalnya struktur dalam telinga bagian dalam yang disebut "organ Corti," menurut nama ahli anatomi yang pertama kali menggambarkannya.

Dengan demikian, panjang senarai organ manusia bervariasi, tetapi 78 adalah angka yang sering muncul dalam teks-teks medis.

Terlebih lagi, hewan cenderung memiliki komplemen standar dari setiap jenis organ.

Pohon ek yang sehat mungkin memiliki 100.000 daun atau 300.000 daun. Tidak ada jumlah yang tepat dari bunga untuk ceri.

Tetapi hewan yang kompleks memiliki jumlah yang tetap untuk hampir semua organnya: satu telinga pada belalang sembah, 2 sayap pada burung, 3 jantung pada gurita, 4 lambung pada sapi, 5 lengan pada bintang laut, 6 mata pada laba-laba pertapa, 32 otak pada lintah, dan seterusnya. Organ-organ ini diatur menurut rencana tubuh yang spesifik.

Pohon ek bisa menumbuhkan cabang dan akar dalam pola apa pun yang tampaknya paling baik. Hewan tidak bisa, karena hewan dan tumbuhan memiliki hubungan yang berbeda dengan ruang dan waktu. Cara hidup yang berbeda ini membutuhkan jenis fleksibilitas yang berbeda pula. Hewan bergerak melalui ruang tetapi, setelah dewasa, berubah bentuk relatif sedikit dari waktu ke waktu.

Tumbuhan tetap diam dalam ruang tetapi banyak berubah bentuk saat tumbuh. Kebanyakan hewan mencari energi yang dibutuhkan dengan berburu atau untuk menua.

Perilaku pencarian energi oleh tumbuhan adalah perihal pertumbuhan akar untuk mengambil air dan mineral, dan permukaan datar dan hijau untuk mengabsorpsi sinar matahari dan Karbon dioksida untuk membuat sebagian besar makanan.

Pada kebanyakan tumbuhan, permukaan tersebut adalah salah satu organ yang paling indah dan paling sederhana: daun. Di jantung daun ada sel-sel mesofil kaya kloroplas yang  bertanggung jawab untuk sebagian besar fotosintesis. Di sisi daun yang lebih cerah, sel-sel  tersusun rapat, seperti palisade. Di sisi yang lebih teduh, sel-sel diatur seperti spons, sehingga udara bisa bersirkulasi, membawa serta Karbon dioksida yang dibutuhkan fotosintesis.

Fotosintesis juga membutuhkan air yang ditarik dari akar melalui tabung yang disebut xilem dan menguap di dalam daun, membasahi udara yang digunakan oleh sel-sel mesofil. Tabung lain, yang disebut floem, membawa gula yang dibuat melalui fotosintesis.

Udara bergerak masuk dan keluar melalui bukaan dalam kutikula daun, yang disebut stomata. Jika air berlimpah, stomata melebar, memungkinkan banyak Karbon dioksida masuk. Jika air kekurangan pasokan, stomata menyempit, mengurangi laju fotosintesis tetapi menghentikan tumbuhan dari kekeringan.

Selain stomata, perilaku tumbuhan sebagian besar merupakan masalah pertumbuhan untuk memungkinkan akses yang lebih besar ke air dan mineral dari bawah, dan sinar matahari dan Karbon dioksida dari atas.

Terjebak sebagaimana adanya,  di mana tumbuhan bertunas, itu paling baik dicapai melalui plastisitas dan berdasarkan hasil dari musim tanam terakhir. Rencana tubuh yang telah ditentukan sebelumnya, 3 cabang pada sudut 120 derajat satu sama lain di sini, 42 daun per ranting di sana, akan menggelikan.

Sebaliknya, gaya hidup aktif hewan memerlukan saraf dan otot yang membutuhkan jauh lebih banyak energi untuk melakukan pekerjaan dibanding jaringan tumbuhan mana pun. Ini juga berarti bahwa rencana tubuh dioptimalkan untuk jenis-jenis perilaku yang menjadi dasar bagi hewan untuk hidup. Otot, saraf dan tulang perlu tumbuh menurut desain yang telah diatur sebelumnya lebih dari yang dilakukan oleh cabang, ranting dan daun tumbuhan.

Sebagian besar organ ini secara fisik koheren. Koordinasi dicapai dengan hubungan struktural di antara sel-sel. Inilah sebabnya mengapa transplantasi organ pada seseorang bisa dilakukan dengan mengggunakan organ orang lain.

Namun, beberapa organ didistribusikan, terutama sistem imun yang memiliki pos-pos di seluruh tubuh dan berbagai komponen bersel tunggal yang mengalir melalui darah. Aktivitas dari berbagai jenis sel ini masih terkoordinasi, tetapi melalui interaksi yang melewati banyak struktur yang berkesinambungan.

Beberapa organ manusia, misalnya ginjal dan paru-paru, memiliki cadangan. Beberapa bisa hilang dengan sedikit konsekuensi, limpa, misalnya, dan sebagian besar bisa dikorbankan tanpa membuat hidup menjadi tidak mungkin.

Pertama, plasenta, bersifat sementara dan bisa tumbuh kembali sesuai kebutuhan. Plasenta terdiri dari berbagai ukuran dan kompleksitas. Berat kelenjar submandibula sekitar 10 gram, usus beberapa kilogram.

Mungkin organ paling sederhana dalam tubuh manusia adalah kandung kemih, kantung yang bisa diregangkan dan memiliki sejumlah kecil jenis sel.

Struktur daun dan neuron. Sumber: The Economist, August 14th 2021, hlm. 60.

Yang paling rumit adalah otak, yang memiliki sekitar 86 miliar sel saraf, atau neuron (ada 133 jenis neuron di korteks saja), yang didukung oleh jumlah sel yang sedikit lebih kecil, yang disebut sel glia (glial cell).

Sistem saraf secara keseluruhan lebih kompleks lagi, menemukan jalannya ke dalam  semua organ lain yang dimiliki tubuh. Sistem saraf adalah puncak dari proses kembar dari diferensiasi (banyak jenis sel yang berbeda) dan integrasi (struktur yang sangat fungsional) yang merupakan inti dari apa yang membuat organ bekerja.

Pada dasarnya, berbagai jenis neuron memiliki nuklei, yang bersama-sama dengan sitoplasma di sekitarnya, terletak dalam otak atau sumsum tulang belakang.

Tetapi neuron juga memiliki tonjolan yang disebut akson, yang beberapa di antaranya menjangkau ke seluruh tubuh, dan dengan demikian bisa meregang sepanjang 1 meter atau lebih. Akson terbungkus dalam selubung berbahan lemak yang disebut mielin, yang disekresikan oleh sel glia tersepesialisasi. Hilangnya mielin ini berdampak buruk, misalnya multipel sklerosis.

Sebagian besar sel dalam semua organ memiliki cara untuk berinteraksi dengan tetangganya, tetapi tidak ada yang melakukannya sebanyak dan sejelas yang dilakukan neuron.

Akson dan tonjolan neuron yang lebih pendek yang disebut dendrit, yang keluar dari akson dan badan sel utama, memiliki tetangga yang jauh lebih banyak daripada jenis sel yang lain.

Sebuah neuron tunggal bisa dengan mudah terhubungkan ke 10.000 neuron lain, dan  beberapa neuron bahkan terhubung menjadi 100.000. Neuron memiliki lebih dari 100 jenis neurotransmitter kimiawi yang bisa digunakan untuk mengirim dan/atau menerima pesan-pesan pada titik-titik koneksi ini.

Neuron juga perlu pergi untuk mengirimkan sinyal dengan cepat di antara bagian-bagian yang berjarak jauh, melalui impuls listrik yang disebut potensial aksi yang berjalan di sepanjang membran sel neuron, dibantu oleh selubung mielin.

Hasilnya adalah sebuah jaringan dengan triliunan koneksi, yang berkomunikasi dengan semua bagian tubuh, dan yang juga dengan cara yang belum dipahami, bisa melakukan proses komputasi yang diperlukan untuk menganalisis input yang diterima, lalu bertindak dengan tepat.

Ketika Organ Menjadi Rusak
Agar organ bisa bekerja, sel-selnya perlu didisiplinkan. Setiap sel harus tahu peranannya dan harus membelah diri hanya bila perlu. Sayangnya, namun tak terhindari, disiplin ini selalu berisiko rusak.

Ketika makhluk multiseluler ber-evolusi, berbagai bentuk sel pun mengorbankan diri. Aspek mendasar dari diferensiasi seluler adalah membutuhkan mayoritas sel untuk menghasilkan keharusan menjadi yang terkuat menurut Darwin: keturunan.

Evolusi mengkonfigurasi sistem operasi nukleus sehingga sel-sel bisa diminta untuk tumbuh hanya dalam batasan-batasan tertentu, untuk berhenti bereproduksi ketika diperintahkan atau bahkan mati atas perintah jika bagian tubuh lainnya membutuhkannya.

Hanya melalui aplikasi aturan seperti itu, yang diprogram ke dalam cara sel mengekspresikan gen, kehidupan multiseluler dimungkinkan.

Mutasi terkadang merusak kontrol ini, membebaskan sel untuk bereplikasi. Beberapa mutasi diturunkan dari generasi ke generasi, membuat sel-sel individu menjadi hidup bebas.

Beberapa mutasi terjadi di tengah jalan. Begitu sebuah sel mulai bereplikasi tanpa diperintahkan, sel itu dan keturunannya memperoleh mutasi lebih lanjut. Sistem imun akan mencoba menghentikan pertumbuhan yang tidak terkendali seperti itu, tetapi sering muncul juga mutasi yang menyebabkan sistem imun menutup mata. Beginilah cara kanker muncul dan berkembang biak.

Kanker bisa mengancam jiwa, dan bahkan jika kanker tidak membunuh seseorang, sesuatu yang lain akan melakukannya. Tubuh individu hanyalah mata rantai dalam rantai besar keberadaan yang bisa dibuang, memiliki jalan keluar dan jalan masuk, dan satu tubuh pada waktunya memainkan banyak peranan.

Kepustakaan
1. Biology Brief - Organs: Leaves, Limbs and Lights, The Economist, August 14th 2021, hlm. 59-60.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.

Jonggol, 5 September 2021

Johan Japardi