Fosil-fosil Danau Menunjukkan Kehidupan Awal di Darat

Sabtu, 16 April 2011 - Sekitar 500 juta tahun setelah munculnya sel-sel kompleks, permukaan daratan mulai dipenuhi vegetasi sederhana seperti lumut, dan hewan pertama yang mampu memanfaatkan peluang dan meninggalkan laut menuju darat.

---

Danau-danau terpencil di sepanjang pantai barat Skotlandia beralih menjadi bukti baru tentang asal usul kehidupan di darat.
Tim ilmuwan dari University of Sheffield, University of Oxford dan Boston College, yang mengeksplorasi bebatuan di sekitar Danau Torridon, telah menemukan sisa-sisa organisme yang sangat diawetkan, yang pernah hidup di dasar danau purba sebagai tempat tinggal satu milyar (1.000 juta) tahun lalu.
Fosil ini menerangi masa penting dalam sejarah evolusi ketika kehidupan membuat lompatan dari sel-sel bakteri kecil yang sederhana (prokariot) ke arah sel-sel yang lebih besar dan lebih kompleks (eukariotik), yang akan membuat fotosintesis dan reproduksi seksual jadi memungkinkan. Temuan ini dilaporkan dalam jurnal Nature.

Fosil menunjukkan sekelompok sel tertutup dalam dinding luar yang kompleks. (Kredit: Oxford University/Brasier Martin)

Beberapa fosil purba terhias sangat halus, begitu besar dan kompleks, di mana mereka merupakan bukti permulaan awal yang mengejutkan bagi munculnya sel eukariot kompleks di darat. Para peneliti percaya bahwa ini berasal dari sel-sel yang kompleks seperti ganggang hijau dan tanaman hijau daratan – segalanya dari selada hingga pohon larch – mampu berkembang dan memenuhi daratan.
Sekitar 500 juta tahun setelah munculnya sel-sel kompleks, permukaan daratan mulai dipenuhi vegetasi sederhana seperti lumut, dan hewan pertama yang mampu memanfaatkan peluang dan meninggalkan laut menuju darat. Pionir-pionir ini diikuti oleh ikan pertama dan pakis, reptil dan tumbuhan runjung, mamalia dan tanaman berbunga – dan, akhirnya, manusia.
Dr. Charles Wellman, Reader dalam Palaeobiology di Fakultas Ilmu Hewan dan Tumbuhan Universitas Sheffield, serta penulis makalah, mengatakan: “Umumnya dianggap bahwa kehidupan berasal dari laut dan bahwa perkembangan penting dalam evolusi kehidupan awal berlangsung di lingkungan laut: asal prokariota, eukariota, seks dan kemultiseluleran.

Fosil menunjukkan berbagai kelompok kecil sel-sel yang membentuk bagian lembaran besar sel yang saling terkoneksi. (Kredit: Oxford University/Brasier Martin)

“Selama ini benua sering dianggap sebagai tempat yang tandus kehidupan – atau lebih banyak biota mikroba yang tidak signifikan, yang didominasi oleh cyanobacteria. Kami telah menemukan bukti untuk kehidupan yang kompleks di darat dari deposito berusia 1 miliar tahun di Skotlandia. Ini menunjukkan bahwa kehidupan di darat saat ini lebih banyak dan kompleks daripada yang diantisipasi. Ini juga membuka kemungkinan menarik bahwa beberapa peristiwa besar dalam sejarah awal kehidupan mungkin telah terjadi di darat dan tidak sepenuhnya di dalam dunia laut.”
Profesor Martin Brasier dari Fakultas Ilmu Bumi Universitas Oxford, mengatakan, “Sel-sel baru ini berbeda dari nenek moyang bakteri mereka di mana mereka memiliki spesialisasi struktur yang meliputi sebuah inti, serta mitokondria dan kloroplas – yang penting untuk fotosintesis. Mereka juga mengalami reproduksi seksual, yang mengarah ke tingkat perubahan evolusioner yang lebih cepat. Bahkan mungkin kondisi seperti yang ditemukan di danau-danau purba di sekitar Danau Torridon menjadi langkah kunci dalam transformasi ini, yang melibatkan penggabungan bakteri simbiotik ke dalam sel untuk membentuk kloroplas, dibandingkan jika ini terjadi di laut seperti yang biasa dibayangkan.”
Profesor Brasier menambahkan, “Semua ini tidak akan mungkin terjadi tanpa kemajuan masa lalu yang dibuat oleh mikroba kecil, sekarang terkubur di dalam fosfat dari danau Torridon. Organisme-organisme inilah yang membantu mengubah lanskap kita dari gurun yang keras dan berbatu menjadi tempat yang hijau dan menyenangkan.

READ MORE - Fosil-fosil Danau Menunjukkan Kehidupan Awal di Darat

Stimulasi Saraf Otak Mempercepat Pembelajaran

Jum'at, 15 April 2011 - Temuan ini memberi bukti langsung pertama bahwa respon otak yang lebih besar dapat membantu pembelajaran.

---

Dalam sebuah terobosan yang dapat membantu pengobatan gangguan belajar, stroke, tinnitus dan sakit kronis lainnya, para peneliti UT Dallas telah menemukan bahwa stimulasi saraf otak mempercepat pembelajaran dalam tes laboratorium.

Temuan lain penelitian utama, yang dipublikasikan dalam Neuron edisi 14 April, melibatkan perubahan positif yang terdeteksi setelah stimulasi dan pembelajaran telah lengkap. Para peneliti yang memantau aktivitas otak pada tikus menemukan bahwa respon otak akhirnya kembali ke keadaan pra-stimulasi mereka, namun hewan ini masih bisa melakukan tugas belajar. Temuan ini memungkinkan para peneliti lebih memahami bagaimana otak belajar dan menyandikan keterampilan baru.

Studi sebelumnya menunjukkan bahwa manusia dan hewan yang mempraktekkan tugas mengalami perubahan besar di otak mereka. Belajar membaca huruf Braille dengan satu jari mengarah pada peningkatan respon otak menjadi terlatih pada angka. Belajar membedakan antara satu set nada mengarah pada peningkatan respon otak menjadi terlatih pada nada.

Namun belum jelas apakah perubahan ini hanya kebetulan atau apakah benar-benar membantu dalam pembelajaran. Penelitian saat ini menunjukkan bahwa perubahan dalam otak sangatlah berarti dan bukan hanya kebetulan, kata Dr Amanda Reed, yang menulis artikel bersama rekan-rekannya dari University of Texas di Dallas’ School of Behavioral and Brain Sciences.

Reed beserta rekan-rekan peneliti menggunakan stimulasi otak untuk melepaskan neurotransmiter yang menyebabkan otak meningkatkan responnya terhadap satu set kecil nada. Tim riset menemukan bahwa peningkatan ini memungkinkan tikus belajar melakukan tugas menggunakan nada lebih cepat daripada hewan yang tidak menerima stimulasi. Temuan ini memberi bukti langsung pertama bahwa respon otak yang lebih besar dapat membantu pembelajaran.

Perawatan masa depan yang meningkatkan perubahan besar di otak juga dapat membantu memulihkan stroke atau ketidakmampuan belajar. Selain itu, beberapa gangguan otak seperti tinnitus atau sakit kronis terjadi ketika perubahan otak skala besar tidak dapat dibalik. Jadi pemahaman baru tentang bagaimana otak belajar ini dapat menghasilkan perawatan yang lebih baik untuk kondisi tersebut.

Para peneliti memeriksa otak hewan laboratorium lagi setelah tikus telah melatih tugas belajar mereka selama beberapa minggu. Otak tampaknya telah kembali normal, meskipun hewan tidak lupa bagaimana melakukan tugas yang telah mereka pelajari. Ini berarti bahwa, meskipun perubahan besar di otak sangat membantu untuk pembelajaran awal, perubahan itu tidak harus permanen, tulis Reed.

“Kami menduga bahwa proses memperluas respon otak selama pembelajaran dan kemudian mengontraksi mereka kembali turun setelah pembelajaran selesai dapat membantu hewan dan manusia untuk dapat melakukan tugas-tugas yang berbeda dengan tingkat keterampilan yang tinggi,” kata Reed. “Jadi misalnya, ini mungkin menjelaskan mengapa orang dapat belajar keterampilan baru seperti melukis atau bermain piano tanpa mengorbankan kemampuan mereka mengikat sepatu atau mengetik di komputer.”

Penelitian oleh Reed beserta para kolega mendukung teori bahwa perubahan otak skala besar tidak langsung bertanggung jawab untuk pembelajaran, tapi mempercepat pembelajaran dengan menciptakan sebuah kolam perluasan neuron dari yang mana otak dapat memilih “jaringan” kecil yang paling efisien untuk mencapai keterampilan baru.

Pandangan baru terhadap otak ini dapat dibandingkan dengan suatu ekonomi atau ekosistem, bukan komputer, kata Reed. Jaringan komputer dirancang oleh para insinyur dan beroperasi menggunakan seperangkat aturan terbatas serta solusi untuk memecahkan masalah. Otak, seperti sistem alam lainnya, bekerja dengan trial and error.

Langkah pertama pembelajaran adalah menciptakan satu set besar neuron beragam yang diaktifkan dengan melakukan keterampilan baru. Langkah kedua adalah mengidentifikasi subset kecil neuron yang dapat menyelesaikan perhitungan yang diperlukan dan mengembalikan sisa neuron lainnya ke kondisi sebelumnya, sehingga mereka dapat digunakan untuk mempelajari keterampilan baru berikutnya.

Pada akhir jangka panjang pelatihan, membuat ketrampilan kinerja ini dilakukan dengan sejumlah kecil neuron khusus yang tidak dengan perorganisasian ulang otak dalam skala besar. Penelitian ini membantu menjelaskan bagaimana otak dapat belajar keterampilan baru tanpa mengganggu pembelajaran sebelumnya. Peneliti menggunakan anestesi saat memasukkan elektroda ke dalam otak tikus laboratorium. Stimulasi otak menyakitkan untuk tikus, kata Reed. Rekan penulis penelitian ini adalah Drs. Jonathan Riley, Carraway Ryan, Andres Carrasco, Claudia Perez, Jakkamsetti Vikram dan Kilgard Michael dari UT Dallas.

Penelitian ini didukung oleh James S. McDonnell Foundation.

READ MORE - Stimulasi Saraf Otak Mempercepat Pembelajaran