Kloroplas, bagian-bagiannya Sel-sel yang memungkinkan tumbuhan dan alga untuk berfotosintesis, diperkirakan berasal lebih dari 1 miliar tahun yang lalu, ketika cyanobacteria fotosintetik hidup secara simbiotik dalam organisme seluler primitif lainnya.
Mereplikasi perkembangan kemampuan fotosintesis ini pada sel lain saat ini—dengan menempatkan kloroplas di dalam sel hewan—sebelumnya dianggap mustahil: Sel hewan mengenali kloroplas sebagai benda asing dan mencernanya. Namun tim peneliti Jepang telah mengubah pemikiran ini. Ia telah mengembangkan teknik untuk mengisolasi kloroplas yang aktif secara fotosintesis dari alga primitif Cyanidioschyzon.dll dan mentransplantasikannya ke sel ovarium hamster Cina (CHO), sejenis garis sel hewan yang dibudidayakan, dan tetap mempertahankan fungsinya.
“Sepengetahuan kami, ini adalah pertama kalinya transpor elektron fotosintesis dikonfirmasi dalam kloroplas yang ditransplantasikan ke sel hewan,” jelas Yukihiro Matsunaga, profesor di Universitas Tokyo. Transpor elektron adalah proses utama dimana tumbuhan dan alga menghasilkan energi kimia, mendukung berbagai fungsi seluler.
Tim peneliti Matsunaga berhasil mentransfer kloroplas dengan mendorong fagositosis oleh sel CHO, yaitu proses dimana sel mencerna dan memecah zat asing.
Tim peneliti kemudian menggunakan mikroskop laser fluoresensi dan mikroskop resolusi super untuk menangkap gambar penampang sel dan mengamati bagaimana perilaku sel dan kloroplas. Mereka menemukan bahwa kloroplas yang telah diserap ke dalam sel CHO terdapat di dalam sitoplasma, cairan yang mengisi bagian dalam sel, dan beberapa di antaranya mengelilingi inti sel. Setelah kloroplas diambil, sel CHO menunjukkan tanda-tanda berperilaku normal, misalnya dengan terus membelah.
Pengamatan lebih lanjut dengan menggunakan mikroskop elektron mengungkapkan bahwa struktur membran tilakoid kloroplas—tempat enzim yang diperlukan untuk fotosintesis berada—dapat dipertahankan setidaknya selama dua hari. Pengukuran aktivitas fotosintesis menggunakan pencitraan mikroskopis dan modulasi pulsa juga menegaskan bahwa transpor elektron untuk fotosintesis normal selama periode ini. Namun, pada hari keempat setelah pemindahan, struktur membran tilakoid runtuh dan aktivitas fotosintesis kloroplas menurun secara signifikan.
Penelitian ini menunjukkan kemungkinan-kemungkinan baru dalam rekayasa jaringan. Organ buatan, daging buatan, dan lembaran kulit yang terbuat dari beberapa lapisan sel memiliki pertumbuhan yang terbatas ketika jaringan terkena kadar oksigen yang rendah. Jika sel-sel yang menggabungkan kloroplas dapat ditambahkan, maka dimungkinkan untuk memasok oksigen ke jaringan dan mendorong pertumbuhan hanya dengan menyinari jaringan tersebut.
Namun untuk mencapai hal ini, diperlukan teknologi yang memungkinkan kloroplas yang ditransplantasikan dapat mempertahankan aktivitas fotosintesis lebih lama di dalam sel hewan. Menurut tim peneliti, di masa depan juga perlu untuk mengukur jumlah oksigen yang dihasilkan oleh kloroplas yang ditransplantasikan dan jumlah karbon dioksida yang disimpan di dalam sel hewan, yang dapat dilakukan dengan menggunakan teknik yang disebut pelabelan isotop.
Tim peneliti kini akan melanjutkan penelitiannya, dengan tujuan akhir menciptakan sel “planimal” yang memiliki kemampuan tumbuhan. Sel planimal, jika memungkinkan, dapat menjadi pengubah permainan di berbagai industri, termasuk penelitian medis, produksi pangan, dan pembangkit energi.
Cerita ini pertama kali muncul di KABEL Jepang dan telah diterjemahkan dari bahasa Jepang.
