Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Sistem Navigasi Burung, Ide Teknologi Pengganti GPS

Ada burung yang mampu berimigrasi ribuan mil di musim dingin, ada penyu, Hiu yang bermigrasi ribuan mil dan kembali pulang, bagaimana mereka melakulannya? Sedangkan manusia memerlulan GPS didarat. 

Sejauh ini penelitian hanya mengkonfirmasi beberapa hewan yang menggunakan medan magnet sebagai petunjuk arah mereka, namun secara khusus bagaiamana mekanisme kemampuan alami ini bekerja belum diketahui.


Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan menyelidiki bagaimana binatang seperti burung, penyu, ikan dan serangga merasakan medan magnet Bumi untuk menemukan jalan mereka. Penelitian terbaru dari Universitas Oxford dan Oldenburg yang didanai oleh komando pengembangan pasukan Tempur Angkatan Darat AS, Combat Capabilities Develoment Command (DEVCOM), Laboratorium Penelitian Angkatan Darat, Kantor Penelitian Angkatan Laut Global dan Kantor Angkatan Udara Penelitian Ilmiah. Studi ini terbit di jurnal Nature.

Tim menemukan bahwa rasa magnetik burung-burung migrasi seperti Robins Eropa didasarkan pada protein peka cahaya tertentu di mata, Cryptochrom 4. Yaitu protein yang diyakini para ilmuwan memungkinkan burung ini mendeteksi arah medan magnet Bumi dan menavigasi migrasi mereka.

Protein seperti cryptochrome terdiri dari rantai asam amino. Cyrptochrome 4 berisi empat asam amino tryptophan yang terbentuk secara seri. Menurut perhitungan tim peneliti, elektron naik dari satu triptofan ke selanjutnya melalui seri, menghasilkan apa yang disebut pasangan radikal yang peka terhadap magnetis. Untuk membuktikannya secara eksperimental, tim dari Oldenburg University memproduksi versi yang sedikit dimodifikasi dari Robin Cryptochrome, di mana masing-masing triptophan pada gilirannya digantikan oleh asam amino yang berbeda untuk menghalangi pergerakan elektron. Dengan menggunakan protein yang dimodifikasi ini, kelompok kimia Universitas Oxford secara eksperimental menunjukkan bahwa elektron bergerak dalam cryptochrome seperti yang diperkirakan dalam perhitungan dan pasangan radikal yang dihasilkan sangat penting untuk menjelaskan efek medan magnet yang diamati.

"Penelitian ini tidak hanya menunjukkan bahwa cryptochrome 4 sensitif terhadap medan magnet, tetapi yang penting juga mengidentifikasi mekanisme molekuler yang mendasari sensitivitas ini," Dr. Stephanie Mcenhinny, seorang manajer program di laboratorium.

Para peneliti mengekstrak kode genetik cryptochrome yang berpotensi sensitif terhadap magnetis dan menghasilkan protein fotektif dalam jumlah besar menggunakan budaya sel bakteri. Tim kemudian menggunakan berbagai resonansi magnetik dan teknik spektroskopi optik novel untuk mempelajari protein dan menunjukkan sensitivitas yang jelas terhadap medan magnet. Hasilnya, Tim menunjukkan bahwa protein sensitif terhadap medan magnet karena reaksi transfer elektron yang dipicu oleh penyerapan cahaya biru.

Tim juga membandingkan Cryptochrome 4 pada ayam dan merpati, hewan yang tidak bermigrasi. Para peneliti menemukan bahwa protein lebih sensitif secara magnetis pada burung-burung migrasi daripada ayam atau merpati.

"Kami pikir hasil ini sangat penting karena mereka menunjukkan untuk pertama kalinya sebuah molekul dari peralatan visual burung migrasi sensitif terhadap medan magnet," kata Profesor Henrik Mouritsen, Institut Biologi dan Ilmu Lingkungan di Oldenburg University.

Peneliti percaya bahwa reaksi kimia yang sangat khusus ini memberikan informasi burung tentang arah medan magnet Bumi, yang bertindak seperti kompas magnetik. Penelitian ini merupakan awal untuk penelitian lebih bnyak untuk memahami sepenuhnya bagaimana cryptochrome 4 merasakan medan magnet yang lemah dan bagaimana ini pada akhirnya diterjemahkan sebagai sinyal yang dipahami oleh burung yang bermigrasi, pengetahuan baru ini merupakan langkah pertama menuju sistem navigasi potensial yang bergantung pada medan magnet molekul sintetis yang meniru mekanisme penginderaan magnetik cryptochrome dalam perangkat navigasi masa depan.

Studi semacam itu belum mungkin terjadi secara teknis; Namun, penulis berpikir protein yang terlibat dapat secara signifikan lebih sensitif di lingkungan aslinya. Dalam sel-sel di retina, protein mungkin diperbaiki dan diselaraskan, meningkatkan sensitivitas mereka terhadap arah medan magnet. Selain itu, mereka juga cenderung dikaitkan dengan protein lain yang dapat memperkuat sinyal sensorik. Tim saat ini sedang mencari ini sebagai mitra interaksi yang belum diketahui. "Jika kita dapat membuktikan bahwa Cryptochrome 4 adalah sensor magnetik kita akan menunjukkan mekanisme kuantum yang pada dasarnya membuat hewan peka terhadap rangsangan lingkungan sejuta kali lebih lemah dari yang diperkenankan sebelumnya," kata Peter Hore, profesor kimia di Universitas Oxf di Universitas Oxf.

Tujuan dari penelitian ini sebagai pengetahuan dasar upaya pengembangan teknologi di masa depan untuk mengeksploitasi mekanisme ini untuk sensor medan magnet yang sangat sensitif yang dapat memungkinkan navigasi pengganti di mana GPS tidak tersedia, bermasalah atau tidak akurat.

Operasi dalam lingkungan yang ditolak GPS adalah tujuan AMA A.S. Tentara harus siap beroperasi di lingkungan di mana teknologi telah terdegradasi atau ditolak oleh tindakan musuh. Selain itu Angkatan Darat, Angkatan Laut, dan Udara, Dewan Penelitian Eropa juga mendukung penelitian ini. Kolaborasi ini juga merupakan bagian penting dari pusat penelitian kolaboratif yang didanai oleh Yayasan Penelitian Jerman.

Jurnal Referensi:
  • Jingjing Xu, Lauren E. Jarocha, Marcin Konowalczyk, Kevin B. Henbest, Tilo Zollitsch, Sabine Richert, Matthew J. Golesworthy, Jessica Schmidt, Daniel J. C. Sowood, Marco Bassetto, Jiate Luo, Jessica R. Walton, Victoire Déjean, Jessica Fleming, Yujing Wei, Tommy L. Pitcher, Maike Herrmann, Hang Yin, Haijia Wu, Rabea Bartölke, Stefanie J. Käsehagen, Simon Horst, Gabriel Moise, Glen Dautaj, Patrick D. F. Murton, Angela S. Gehrckens, Yogarany Chelliah, Joseph S. Takahashi, Stefan Weber, Ilia A. Solov’yov, Can Xie, Stuart R. Mackenzie, Christiane R. Timmel, Karl-Wilhelm Koch, Henrik Mouritsen, P. J. Hore. 2021. Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird. Nature, 2021; 594 (7864): 535 DOI: 10.1038/s41586-021-03618-9



Post a Comment for "Sistem Navigasi Burung, Ide Teknologi Pengganti GPS"