Pilihan Makanan Anda Mempengaruhi Iklim Bumi

Setiap tindakan memiliki biaya. Itu sama berlaku untuk mengendarai mobil seperti halnya untuk menanam makanan dan mengirimkannya ke piring makan Anda. Sebuah tim peneliti baru saja menghitung biaya produksi daging dibandingkan jenis makanan lain untuk pengunjung manusia. Mereka menemukan bahwa produksi daging – dari pertanian hingga garpu – melepaskan lebih banyak polusi pemanasan iklim yang menghasilkan buah, sayuran, kacang-kacangan dan biji-bijian. Lebih banyak lagi.

Perhitungan mereka menunjukkan bahwa orang dapat melakukan banyak hal untuk memperlambat pemanasan global jika mereka membatasi berapa banyak daging yang mereka makan.

Ada banyak “biaya” untuk memproduksi barang apa pun, termasuk makanan. Tentu, orang membayar uang untuk makanan serta bahan bakar yang dibutuhkan untuk mendapatkan bahan makanan ke toko atau restoran. Tapi itu hanya biaya yang paling terlihat. Memproduksi barang juga membutuhkan sumber daya. Untuk makanan, ini termasuk air yang digunakan untuk mengairi ladang tanaman. Ini juga termasuk pupuk dan bahan kimia yang meningkatkan pertumbuhan tanaman dan melawan hama. Dan jangan lupa bensin dan diesel yang menjadi bahan bakar bajak dan juga truk yang membawa hasil panen ke pasar.

Bersama dengan sumber daya tersebut adalah limbah: polusi. Kotoran sapi adalah salah satu polutan yang jelas terkait dengan produksi daging. Tetapi ada yang lain, termasuk polutan udara yang dimuntahkan oleh traktor yang membajak ladang dan truk yang memindahkan makanan ke hewan dan hewan ke rumah jagal. Peter Scarborough di Universitas Oxford di Inggris, dan rekan-rekannya memutuskan untuk menghitung beberapa polusi yang kurang terlihat yang diciptakan oleh produksi makanan.

Mereka fokus pada gas rumah kaca. Di atmosfer, gas-gas ini memerangkap panas dari sinar matahari. Akhir-akhir ini mereka terlalu banyak terperangkap, menyebabkan semacam demam global ringan. Secara keseluruhan, produksi makanan menyumbang seperlima dari jenis polusi ini.

Satu gas rumah kaca yang dipancarkan melalui produksi makanan kita adalah karbon dioksida, atau CO2. Ini dilepaskan oleh pembakaran bahan bakar fosil, seperti bensin dan gas alam. Mereka digunakan untuk menyalakan mesin pertanian, untuk membawa makanan ke pasar (dan rumah), untuk menyimpan makanan yang menunggu pemrosesan dan untuk memasak makanan. Para peneliti juga menghitung metana. Fermentasi dalam nyali ternak ruminansia – kebanyakan sapi – melepaskan gas ini. Dan para ilmuwan menghitung nitro oksida yang dilepaskan selama pembajakan dan pemupukan ladang tanaman.

Ketiga gas itu penting. CO2 adalah gas rumah kaca yang dilepaskan dalam volume tertinggi. Tetapi metana dan dinitrogen oksida tinggal di atmosfer jauh lebih lama daripada CO2. Dengan demikian, mereka lebih kuat, molekul untuk molekul, dalam menghangatkan atmosfer Bumi.

Laser Membuat Tikus Berhalusinasi

Mengarahkan sinar laser ke otak tikus dapat membuat mereka “melihat” garis-garis yang tidak ada di sana. Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan menciptakan persepsi visual spesifik dengan tipu daya lab.

Percobaan menggunakan optogenetika. Teknik ini menggunakan sinar laser untuk mengaktifkan sel-sel saraf di otak yang disebut neuron. Para ilmuwan men-tweak neuron untuk memiliki protein peka cahaya. Protein ini meminta sel untuk mengirim sinyal sebagai respons terhadap cahaya.

Optogenetika memulai debutnya sekitar 15 tahun yang lalu. Semua orang berharap itu akan memberi para ilmuwan kontrol yang tepat atas persepsi dan perilaku yang mengikuti, kata ilmuwan saraf Karl Deisseroth. Ia membantu merintis teknik itu. Kemampuan itu dapat membantu mengungkap pertanyaan besar, seperti bagaimana kelompok sel otak tertentu menciptakan pengalaman.

“Sangat menyenangkan untuk sampai ke titik ini,” kata Deisseroth, seorang penyelidik Howard Hughes Medical Institute di Stanford University di California.

Tim Deisseroth mengidentifikasi sekelompok sekitar 20 neuron yang aktif ketika tikus melihat garis horizontal atau vertikal pada layar. Setiap tikus telah dilatih untuk menjilat air dari semburan ketika melihat garis-garis tempat ia dilatih.

Para peneliti kemudian berangkat untuk membuat tikus berhalusinasi garis menggunakan sinar laser. Ketika otak berhalusinasi, ia melihat sesuatu yang tidak benar-benar ada.

Tikus pertama kali ditampilkan garis nyata yang sangat samar. Lama-kelamaan, garis-garis itu menjadi sangat samar sehingga tikus tidak bisa melihatnya. Mereka gagal menjilat semburan air. Memukul kelompok neuron dengan sinar laser, bagaimanapun, meningkatkan kinerja tikus. Mereka lebih sering menjilat semburan air.

Kemudian para peneliti menguji tikus dalam kegelapan total. Hewan pengerat itu tidak bisa melihat garis apa pun. Cahaya laser yang bersinar pada kelompok yang sama dari 20 atau lebih neuron menyebabkan tikus untuk “melihat” garis dan menjilat spouts mereka.

Neuron yang terstimulasi cahaya juga mendorong neuron lain untuk melepaskan sinyal. Ini menunjukkan bahwa sel-sel penglihatan lain bertindak seolah-olah tikus telah melihat pemandangan nyata. Tim melaporkan temuan online pada 18 Juli di Science.

Neuroscientist Conor Liston menyebut pekerjaan itu secara teknis luar biasa. “Saya pikir setiap ilmuwan saraf di bidang ini akan melihat ini dengan penuh minat,” kata Liston, yang bekerja di Weill Cornell Medicine di New York City.

Beberapa kemajuan kunci mengarah pada keberhasilan percobaan, kata Deisseroth. Diantaranya: Laser yang dikendalikan oleh kristal cair, dan ditemukannya protein yang disebut ChRmine. Protein ini merespons cahaya – bahkan cahaya redup. Itu sifat yang membantu karena terlalu banyak cahaya dapat merusak otak.

Pendekatan serupa dapat membuat para ilmuwan menciptakan rasa, sentuhan, dan aroma, kata Deisseroth. Dan metode baru ini memungkinkan peneliti mengontrol kelompok neuron yang terlibat dalam tugas otak yang lebih kompleks. “Anda dapat dengan mudah membayangkan menggunakan alat serupa untuk mempelajari memori,” kata Liston.

Cahaya Baru Pada Ilmu Otak

Balikkan sakelar dan Anda dapat menghidupkan atau mematikan lampu, kipas, dan segala hal lainnya. Sel-sel saraf individu di otak sekarang adalah tambahan terbaru untuk daftar ini. Selama dekade terakhir, para ilmuwan telah menemukan cara untuk menggunakan cahaya untuk mengendalikan sel-sel saraf otak, atau neuron.

Bidang baru ini disebut optogenetika (OP-toh-jeh-NEH-tix). Opto- adalah awalan yang mengacu pada cahaya. Genetika berkaitan dengan instruksi biologis yang dikodekan dalam gen kita. Seperti namanya, teknologi baru ini menggunakan cahaya untuk menghidupkan atau mematikan aksi yang diprogram secara genetis dalam sel-sel otak.

Keith Bonin menyebut teknologi ini “revolusioner.” Dia mengatakan itu “akan memungkinkan kita untuk lebih memahami bagaimana otak bekerja.” Seorang fisikawan, Bonin bekerja di Wake Forest University di Winston-Salem, N.C.

Otak bertindak sebagai pusat perintah untuk semua yang kita lakukan. Ini adalah sarang neuron – diperkirakan 86 miliar di antaranya. Otak juga mengandung berbagai jenis neuron. Sebanyak 100.000 dari yang paling kecil akan muat di kepala pin.

Untuk memahami bagaimana hewan bergerak, belajar atau berperilaku, para ilmuwan biasanya harus menunggu dan menonton, berharap mereka akan ada di sana ketika peristiwa atau perilaku yang diantisipasi mungkin terjadi. Tidak lagi. Dengan optogenetika, para ilmuwan sekarang dapat menghidupkan tugas atau perilaku ini dengan membalik saklar. Sakelar lampu.

Teknologi baru ini membuka jalur baru untuk penelitian. Sebagai contoh, para ilmuwan belajar lebih banyak tentang apa yang benar dalam otak yang sehat – dan salah ketika otak dipengaruhi oleh berbagai gangguan.

Dalam banyak hal, otak adalah komputer yang hidup. Ini menerima data, mengolahnya menjadi informasi dan kemudian menghasilkan respons. Dan otak melakukan hal-hal ini dengan listrik, seperti halnya komputer.

Namun, dengan komputer, Anda dapat dengan mudah memasukkan data dan kemudian menjalankan program untuk melihat apa yang terjadi. Para peneliti telah lama ingin melakukan itu dengan otak. Tapi itu tidak mudah.

“Tidak ada keyboard untuk otak,” kata Ed Boyden. Dia adalah seorang ahli saraf di Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge. Dia berada di tim peneliti pada tahun 2004 yang pertama kali menggunakan optogenetika untuk bekerja.

Protein adalah molekul yang membentuk dasar sel hidup dan jaringan lain. Banyak juga berfungsi sebagai molekul yang melakukan aksi di dalam dan di sekitar sel. Kelompok Boyden mengidentifikasi protein yang sensitif terhadap cahaya. Mereka menjadi kunci untuk optogenetika.

Mata Anda mengandung opsin (OP-sin), salah satu protein ini. Ketika cahaya mencapai sel-sel retina di bagian belakang mata, opsin memicu sinyal listrik. Segera, sinyal-sinyal itu menembak ke otak. Otak kemudian menerjemahkan sinyal-sinyal itu menjadi penglihatan.

Banyak bakteri, jamur, alga, dan tanaman juga mengandung opsins. Banyak opsins bekerja seperti penjaga gerbang. Pikirkan gerbang sebagai pintu putar satu arah, kata Bonin. Ketika cahaya mengenai pintu putar, opsin memungkinkan ion (atom atau molekul dengan muatan listrik) melewatinya. Bergantung pada gerbang, opsin dapat mengaktifkan atau menonaktifkan aksi neuron.

Mengapa Binatang Sering ‘Berdiri’ Untuk Orang

Anda mungkin tidak berpikir bahwa kita memiliki banyak kesamaan dengan tikus yang melarikan diri atau ikan melayang. Namun, di balik bulu atau sisiknya, makhluk-makhluk ini memiliki kemiripan yang mencolok dengan manusia. Di bawah mikroskop, sel-sel dan molekul mereka sangat mirip dengan kita sehingga banyak peneliti menggunakan ini dan hewan lain untuk memahami bagaimana tubuh manusia bekerja – dan untuk memprediksi kemungkinan tanggapan kita terhadap kemungkinan obat atau racun.

Ketika tikus, ikan, dan hewan lain digunakan dalam penelitian medis, mereka disebut model. Sama seperti mobil model yang menyerupai mobil sungguhan, model hewan cukup seperti orang yang dapat digunakan para peneliti dalam eksperimen. Karena berbagai alasan, peneliti sering tidak dapat melakukan tes seperti itu pada orang.

Model-model hewan dapat membantu para peneliti menjawab berbagai pertanyaan. Apakah obat kanker ini aman untuk Nenek? Adakah yang bisa mencegah gagal jantung misterius yang menyebabkan kematian mendadak pada ribuan atlet muda setiap tahun? Mungkinkah bahan sabun itu membahayakan kita – atau ikan dan serangga – setelah dicuci? Akankah semprotan kutu itu menyakiti Fido – atau bayi yang merangkak di atas karpet yang dirawat?

“Ketika mencoba menangani masalah kesehatan potensial bahan kimia, penting untuk memahami cara kerjanya,” kata Isaac Pessah. Dia ahli toksikologi di University of California, Davis. Beberapa tahun yang lalu, labnya melaporkan bahwa agen pembunuh kuman yang umum mengganggu pergerakan kalsium dalam sel otot. Pessah dan rekan-rekannya tidak mempelajari ini dengan melakukan percobaan pada orang-orang. Sebaliknya, para ahli menggunakan model hewan untuk menunjukkan bagaimana bahan kimia – yang disebut triclosan – berbahaya. Pada tikus, itu melemahkan otot kaki dan jantung, memperlambat sirkulasi darah. Pada ikan, itu memperlambat kecepatan berenang.

Triclosan ditemukan di banyak produk rumah tangga. Produk-produk ini berkisar dari pasta gigi, sampo dan mencuci tangan hingga kain, spons dapur, dan mainan.

Sebelum penelitian oleh tim Pessah, penelitian lain telah mengajukan pertanyaan tentang apakah bahan kimia yang banyak digunakan ini dapat membahayakan orang. Namun, para peneliti tidak dapat mengukur bahaya bahan kimia dengan memaparkan sukarelawan sehat pada berbagai dosis dan kemudian menghitung berapa banyak yang sakit atau mati. Itu tidak etis, aman atau bahkan legal. Itulah alasan utama para ilmuwan beralih ke model hewan.

Tetapi ada alasan lain juga. Dengan mengubah DNA hewan atau menggunakan cara lain untuk menimbulkan perubahan pada sel dan jaringannya, beberapa organisme dapat memodelkan penyakit manusia secara dekat. Dengan cara ini, para peneliti dapat memeriksa seberapa baik terapi potensial bekerja – atau bagaimana hal itu terbukti berbahaya – sebelum melanjutkan untuk mengujinya pada orang. Hewan juga dapat membantu para ilmuwan menyaring sejumlah besar bahan kimia dengan cepat untuk mengidentifikasi beberapa bahan yang mungkin bermanfaat. Banyak obat yang Anda temukan di rak apotek pertama kali diuji pada hewan.