Namun, ada satu masalah besar yang selalu muncul: setiap hasil produksi mengandung nikotin, zat yang tidak diinginkan dalam produk obat.

Para ilmuwan sebenarnya sudah lama mencoba mematikan jalur pembentukan nikotin pada tanaman tembakau. Akan tetapi, upaya itu terkendala karena belum diketahui secara pasti gen mana yang berperan dalam proses tersebut. Selama hampir dua abad, tahapan penting dalam pembentukan nikotin masih menjadi misteri bagi dunia sains.

Misteri Nikotin yang Bertahan 200 Tahun

Pada 1828, dua ahli kimia asal Jerman, Posselt dan Reimann, berhasil mengekstrak nikotin murni dari daun tembakau untuk pertama kalinya. Mereka memberi nama pada molekul tersebut dan menjelaskan efeknya, tetapi belum mampu mengungkap bagaimana tanaman tembakau memproduksinya.

Sejak saat itu, banyak ilmuwan mencoba memecahkan teka-teki tersebut. Pada 1990, sebuah tim peneliti sempat menjalankan reaksi pembentukan nikotin di dalam tabung menggunakan campuran enzim kasar, tetapi komponen utamanya tetap belum ditemukan.

Dilansir dari laman earth, terobosan baru akhirnya muncul, Dr. Benjamin Lichman dari Pusat Produk Pertanian Baru, Universitas York, bersama tim peneliti dari Universitas Kopenhagen, berhasil melacak seluruh tahapan pembentukan nikotin pada tanaman tembakau.

“Ini adalah momen besar dalam ilmu tumbuhan dan biokimia karena kita sekarang memiliki jawaban yang telah kita kejar selama lebih dari 200 tahun!” ujar Lichman.

Peran Gula yang Selama Ini Menyembunyikan Jawaban

Misteri tersebut ternyata bertahan lama karena tanaman menggunakan “trik” kimia berupa gula.

Dalam proses pembentukan nikotin, tanaman tembakau terlebih dahulu menempelkan molekul glukosa ke salah satu bahan pembangun kimia. Glukosa itu berfungsi mengaktifkan molekul sehingga cukup reaktif untuk membentuk cincin nikotin.

Pada tahap akhir, glukosa dilepaskan kembali sehingga tidak meninggalkan jejak pada molekul nikotin yang sudah jadi. Karena itulah banyak penelitian sebelumnya gagal menemukan jalur yang tepat dan justru mengikuti senyawa yang ternyata bukan bagian utama proses tersebut.

Nikotin Tersusun dari Dua Cincin Kimia

Nikotin terbentuk dari penggabungan dua cincin kimia berbeda yang berasal dari bagian kimia tanaman yang terpisah. Secara individual, keduanya tidak menyerupai nikotin. Penggabungan kedua cincin inilah yang menjadi tahapan utama pembentukan nikotin.

Bagi tanaman tembakau, nikotin berfungsi sebagai insektisida alami untuk melindungi daun dari ulat dan serangga pemakan tanaman. Sementara bagi manusia, zat tersebut kemudian dimanfaatkan dalam berbagai produk tembakau.

Penelitian lain bahkan menemukan biji tembakau hangus di perapian kuno Utah yang menunjukkan penggunaan tembakau sudah terjadi sekitar 12.300 tahun lalu.

Empat Enzim Kunci Berhasil Diidentifikasi

Tim peneliti menemukan empat enzim utama yang bekerja di akar tanaman tembakau. Salah satu enzim bertugas menempelkan glukosa ke asam nikotinat. Enzim lainnya mengatur ulang bahan pembangun kimia agar siap menjalani proses penggabungan cincin.

Enzim ketiga yang diberi nama NicGS memiliki peran paling penting karena menyatukan kedua cincin dan membentuk struktur nikotin khas tembakau. Sementara enzim keempat bertugas melepaskan kembali glukosa.

Benjamin Schwabe, mahasiswa doktoral Universitas York sekaligus penulis utama penelitian, menggunakan pencitraan sinar-X resolusi tinggi untuk melihat langsung aktivitas enzim tersebut selama reaksi berlangsung.

Hasil pencitraan menunjukkan NicGS bekerja dengan melepaskan atom hidrogen dari molekul dalam proses pembentukan nikotin.

Pembuktian Langsung pada Tanaman

Untuk memastikan hasilnya akurat, tim peneliti membangun kembali jalur empat enzim tersebut pada daun Nicotiana benthamiana, kerabat tanaman tembakau yang biasanya tidak menghasilkan nikotin.

Mereka memasukkan bahan awal yang sudah diberi penanda kimia lalu memantau pergerakannya di dalam sistem hasil rekayasa tersebut. Hasil akhirnya adalah nikotin dengan bentuk identik seperti yang dihasilkan tanaman tembakau asli. Ketika salah satu dari empat enzim dihilangkan, proses pembentukan nikotin langsung terganggu dan menghasilkan campuran molekul yang tidak stabil.

Nicotiana benthamiana saat ini memang banyak digunakan dalam pertanian molekuler untuk memproduksi vaksin dan antibodi dalam skala besar. Masalahnya, tanaman tersebut tetap menghasilkan nikotin yang harus dibersihkan dari produk akhir, sehingga menambah biaya dan kompleksitas produksi.

Dengan ditemukannya empat gen utama pembentuk nikotin, para peneliti kini memiliki peluang untuk mematikan jalur tersebut langsung dari sumbernya. Penemuan ini juga membuka kemungkinan merekayasa tanaman tembakau agar mampu menghasilkan berbagai senyawa farmasi sesuai kebutuhan.

Dampak Lebih Luas bagi Dunia Bioteknologi

Tim peneliti mengungkapkan bahwa tanaman tembakau kemungkinan memiliki salinan gen lain yang sangat mirip dengan empat enzim tersebut. Meski diperkirakan memiliki fungsi sama, hal itu masih perlu diteliti lebih lanjut.

Beberapa tahapan reaksi juga diketahui dapat berlangsung secara spontan tanpa bantuan enzim, sehingga belum sepenuhnya mencerminkan kondisi alami di akar tanaman hidup.

Meski begitu, penelitian ini berhasil memetakan secara lengkap gen dan enzim yang digunakan tanaman tembakau untuk menghasilkan nikotin, termasuk tahapan glukosa tersembunyi yang selama ini membingungkan ilmuwan.

Temuan tersebut diyakini dapat membantu pemulia tanaman menciptakan varietas tembakau tanpa nikotin tanpa mengganggu pertumbuhan tanaman. Selain itu, perusahaan bioteknologi juga berpeluang mengembangkan strain tanaman produksi yang lebih bersih dan efisien untuk kebutuhan farmasi.

Para peneliti menilai mekanisme kimia berupa “menempelkan gula, menjalankan reaksi, lalu melepaskannya kembali” kemungkinan juga digunakan pada jalur metabolisme tumbuhan lain yang hingga kini belum terpecahkan. Studi ini telah diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.

Artikel Misteri Nikotin 200 Tahun Akhirnya Terpecahkan, Ilmuwan Temukan Rahasia Tembakau pertama kali tampil pada Katafoto.id.

Namun, penelitian terbaru terhadap lebih dari 15.000 lansia di Inggris menemukan faktor lain yang dinilai memiliki pengaruh besar terhadap penurunan kondisi fisik dan mental tersebut. Tekanan finansial, kondisi perumahan yang buruk, kerawanan pangan, hingga ketidakstabilan hidup disebut berkontribusi besar terhadap proses penuaan.

Penelitian yang dilakukan ilmuwan dari Universitas Edinburgh itu memperkenalkan metode baru untuk mengukur tekanan sosial pada lansia. Hasilnya menunjukkan bahwa kesulitan hidup sehari-hari dapat memengaruhi penuaan sama kuatnya dengan faktor biologis tubuh.

Tim peneliti memantau orang dewasa berusia di atas 50 tahun selama 14 tahun. Dalam studi tersebut, mereka mengembangkan sistem pengukuran baru berupa skor kuantitatif tunggal untuk menilai tingkat kerentanan sosial pada usia lanjut.

Dilansir dari laman earth, penelitian yang dipimpin Laurence Rowley-Abel dari Sekolah Ilmu Sosial dan Politik Universitas Edinburgh bersama sejumlah kolaborator dari Amerika Serikat dan Skotlandia.

Para peneliti ingin mengetahui apakah tekanan hidup di usia senja, seperti kesulitan membayar sewa, memenuhi kebutuhan makanan, hingga menjaga rumah tetap hangat, meninggalkan dampak nyata terhadap kondisi tubuh lansia.

Dalam studi ini, kerapuhan dipahami sebagai hilangnya daya tahan tubuh secara perlahan seiring bertambahnya usia. Kondisi tersebut membuat tubuh semakin rentan menghadapi tekanan maupun gangguan kesehatan.

Sebelumnya, pendekatan standar untuk mengukur kerapuhan dilakukan dengan menghitung berbagai defisit kecil, mulai dari gangguan keseimbangan, penurunan daya ingat, hingga penyakit kronis. Seluruh faktor itu kemudian digabungkan menjadi satu skor yang mampu memprediksi risiko rawat inap maupun kematian lebih baik dibanding faktor usia semata.

Melalui penelitian terbaru ini, tim ilmuwan mengembangkan Indeks Prekaritas Usia Senja yang menilai aspek sosial dari penuaan. Mereka mengidentifikasi 21 faktor risiko dalam enam kategori, yakni kondisi keuangan, pensiun, pekerjaan, perumahan, hubungan sosial, dan tanggung jawab perawatan tanpa bayaran.

Masalah keuangan menjadi faktor yang paling dominan. Pendapatan rendah, keterbatasan tabungan, hingga ketergantungan pada bantuan sosial berkaitan erat dengan tingginya skor kerapuhan.

Tidak hanya itu, kekhawatiran terhadap kondisi finansial di masa depan juga memiliki dampak tersendiri terhadap kesehatan lansia, bahkan ketika kondisi keuangan mereka sebenarnya masih tergolong stabil.

Penelitian juga menemukan bahwa kerawanan pangan, seperti terpaksa melewatkan waktu makan karena keterbatasan biaya, berkorelasi kuat dengan penurunan kondisi fisik dan mental. Hal serupa terjadi pada kemiskinan energi, yaitu ketidakmampuan memenuhi kebutuhan pemanas rumah.

Menariknya, faktor-faktor tersebut tetap berpengaruh meskipun tingkat pendapatan dan kekayaan secara keseluruhan telah diperhitungkan. Artinya, rasa lapar dan hidup dalam kondisi dingin memiliki dampak tersendiri terhadap proses penuaan.

Masalah perumahan juga menjadi perhatian dalam studi ini. Lansia yang masih menyewa rumah diketahui memiliki skor kerapuhan lebih tinggi dibanding mereka yang memiliki rumah sendiri. Tinggal di lingkungan dengan kelembapan, jamur, atau kondisi hunian yang buruk turut memperburuk kondisi kesehatan.

Bahkan, pengalaman tunawisma pada masa lalu disebut meninggalkan dampak jangka panjang yang masih terlihat hingga puluhan tahun kemudian.

Peneliti menilai pengaruh kondisi perumahan tidak semata terkait kemampuan ekonomi, melainkan juga kualitas tempat tinggal itu sendiri yang memengaruhi kesehatan.

Selama ini, penelitian mengenai ketimpangan dalam penuaan lebih banyak menggunakan indikator umum seperti tingkat kekayaan dan pendidikan. Namun, menurut tim peneliti, pendekatan tersebut belum cukup menggambarkan kondisi nyata yang dialami lansia sehari-hari.

Indeks kerentanan sosial yang dikembangkan dalam penelitian ini disebut mampu menjelaskan hampir empat kali lebih banyak variasi kondisi kerapuhan dibanding gabungan indikator kekayaan dan pendidikan.

Penelitian juga menemukan kesenjangan besar antara lansia dengan kehidupan stabil dan mereka yang hidup dalam tekanan sosial berat. Perbedaan tersebut bahkan disebut setara dengan sekitar 30 tahun penuaan biologis.

Lansia dengan tingkat kerentanan sosial tertinggi memiliki kondisi fisik yang setara dengan orang lain yang berusia 30 tahun lebih tua tetapi hidup dalam kondisi stabil.

Sementara itu, faktor hubungan sosial menunjukkan hasil yang lebih beragam. Menjadi janda atau duda hanya memberi pengaruh kecil terhadap risiko kerapuhan. Hidup sendiri juga tidak menunjukkan dampak signifikan, begitu pula perceraian.

Dalam aspek pengasuhan, lansia yang sesekali memberikan perawatan tanpa bayaran justru memiliki skor kerapuhan sedikit lebih rendah. Namun, mereka yang sampai meninggalkan pekerjaan demi merawat anggota keluarga diketahui mengalami kondisi kesehatan lebih buruk.

Temuan tersebut memperkuat penelitian sebelumnya mengenai dampak kebijakan penghematan di Inggris terhadap percepatan penuaan dan memburuknya kesehatan masyarakat.

“Penelitian ini menunjukkan dampak kesehatan yang substansial dari keadaan sosial yang genting yang dihadapi banyak orang seiring bertambahnya usia,” kata Rowley-Abel.

Ia mengingatkan bahwa pemangkasan dukungan sosial berpotensi menimbulkan dampak kesehatan jangka panjang karena meningkatkan paparan terhadap kondisi hidup yang menghambat proses penuaan sehat dan kemandirian lansia.

Bagi tenaga medis, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pertanyaan mengenai kemampuan membayar tagihan pemanas rumah atau kestabilan tempat tinggal bisa sama pentingnya dengan pemeriksaan kesehatan rutin.

Sementara bagi pembuat kebijakan, indeks tersebut dinilai dapat membantu memantau dampak pemotongan bantuan sosial terhadap kesehatan masyarakat dalam jangka panjang, termasuk peningkatan angka rawat inap.

Artikel Kesulitan Ekonomi Ternyata Bisa Mempercepat Penuaan Hingga 30 Tahun pertama kali tampil pada Katafoto.id.