Kamis, 24 Juli 2008

Paruh Cumi, Bunuh Mangsa Tanpa Lukai Diri




Bagaimana cumi bisa menggunakan paruhnya yang sangat keras dan setajam silet untuk menangkap mangsanya tanpa melukai tubuhnya yang lunak itu? Jawaban atas pertanyaan ini mengilhami material yang kelak dapat dibuat untuk tungkai buatan.
Cumi ternyata tidak hanya enak untuk hidangan pembuka santap malam atau dijadikan gulai. Pengamatan saksama atas paruh yang ada di cumi, menimbulkan pertanyaan besar yang disebut di awal tulisan ini.
Jawaban atas pertanyaan ini didapat dari studi cumi-cumi Humboldt, atau Dosidicus gigas, yang besarnya sekitar satu meter dan dapat melukai ikan atau orang dalam satu kali sabetan. Paruh cumi dapat digunakan untuk memutus syaraf mangsa, sehingga mangsanya dibuat tak berdaya.
Digambarkan di berbagai tulisan, cumi memang makhluk yang agresif, dapat tiba-tiba bertingkah ganas dan selalu lapar. Jangan mendekati cumi saat menyelam, bisa-bisa Anda digigit dan dilukai. Cumi bergerak dengan mekanisme propulsi jet dan kecepatannya dapat mencapai 2 m per detik atau 7,2 km per jam. Selain manusia, pemangsa utama cumi adalah ikan paus. Tak heran bila paus sering menunjukkan birat-birat di kulitnya bekas goresan paruh cumi ketika paus bertarung dengan cumi.

Perubahan berangsur

Tampaknya alam sering menggunakan mekanisme perubahan berangsur ini untuk mencegah penumpukan tegangan dan kerusakan jaringan di persambungan material yang berbeda sifat-sifatnya. Misalnya, perubahan yang berangsur seperti ini juga terjadi di antar-muka dentin dan enamel dalam gigi. Dalam rentang 10 mikron (seperjuta meter) terjadi perubahan kekerasan dan sifat-sifat lain berlipat kali.
Hasil penelitian Ali Miserez, dkk., dari University of California di Santa Barbara (Science, 319,1816,2008) menyebutkan, jawaban atas pertanyaan besar tadi adalah perubahan yang berangsur. Ujung paruh cumi sangat keras, namun ujung yang terikat di bagian tubuhnya yang lunak 100 kali lebih lunak. Perubahan dari ujung satu ke ujung lain terjadi berangsur, tidak drastis. Dengan desain seperti ini, paruh dapat berfungsi tanpa melukai bagian lunak cumi dan ikatannya dengan jaringan lain di tubuh menjadi lebih baik.
Kunci lain dari mekanisme di atas adalah kandungan air di paruh cumi. Mekanisme ini berlaku hanya bila bagian paruh yang terikat ke tubuh cumi basah. Bila bagian ini kering, paruh akan menjadi kaku mirip dengan bagian ujungnya.
Perubahan berangsur tadi dimungkinkan oleh perubahan komposisi material. Uniknya, tidak seperti dentin dan enamel, paruh cumi ini terbuat dari bahan- bahan bukan mineral, 100 persen bahan organik. Paruh cumi terutama tersusun atas kitin, air, dan protein yang kaya akan DOPA dan histidin.
Kitin, adalah polisakarida yang tak larut dalam air dan juga ditemui di kulit luar serangga dan hewan lain, misalnya cangkang udang. Perubahan kekakuan paruh yang berangsur erat kaitannya dengan perubahan komposisi yang juga berangsur. Kandungan kitin dan proteinnya berbanding terbalik. Di bagian paling kaku, ujung paruh, kandungan kitinnya terendah tetapi kandungan pro- teinnya tertinggi. Hal sebaliknya terjadi di bagian yang paling lunak.

Aplikasi

Aplikasi material fungsional dengan desain seperti paruh cumi ini kini telah dipikirkan. Dengan bahan yang didesain seperti paruh cumi ini, Anda seolah punya alat potong yang sangat keras dan kaku di ujungnya dan terikat pada material bagian lunak. Jadi, layaknya kita punya pisau setajam silet yang diikat pada jeli.
Tanpa desain spesial ini, saat digunakan untuk memotong, pisau siletnya berfungsi baik, tetapi jelinya pasti akan rusak. Paling tidak, ini mirip sebesar kerusakan di bahan yang dipotong. Namun, dalam paruh cumi, alam telah mengatasi masalah tadi dengan mengubah komposisinya secara perlahan, tidak drastis.
Berbagai struktur dalam aplikasi kita sehari-hari dibuat dari kombinasi material-material yang sangat berbeda misalnya keramik, logam, dan plastik. Menggabungkan material yang sangat berbeda itu memerlukan sejenis pengikatan mekanik tertentu, seperti engsel, sekrup, atau lem semacam epoksi. Tetapi teknik pengikatan ini mempunyai banyak keterbatasan. Bila kita dapat meniru material yang sifatnya berangsur berubah seperti dalam paruh cumi, berbagai kemungkinan baru untuk menggabungkan material akan terbuka. Dengan menyam- bungkan material dengan bahan yang berubah berangsur, kita dapat membentuk ikatan yang lebih kuat.
Aplikasi lain yang sedang dijajaki adalah penggunaan polimer berbasis DOPA untuk membuat perekat yang dapat mudah lepas dan terikat kembali. Strategi yang mirip digunakan juga untuk membuat pelapis yang tahan kontaminasi, pengikatan gugus aktif untuk diagnosis atau terapi dalam nanopartikel dsb.
Memang, kemampuan sintesis kimiawan di laboratorium masih jauh dibandingkan dengan kemampuan alam. Namun, setidaknya pengungkapan seperti ini telah meningkatkan pengetahuan kita tentang bagaimana struktur, komposisi, dan sifat bahan saling berpengaruh.***

Prof. Ismunandar
Dosen Kimia FMIPA ITS.

Tidak ada komentar: