Biologi Sintetis Buka Jalan “De-Ekstensi” Mammoth Berbulu

UPAYA menghidupkan kembali karakteristik hewan yang telah punah memasuki babak baru seiring berkembangnya teknologi biologi sintetis dan penyuntingan gen. Salah satu proyek paling ambisius adalah upaya menghadirkan kembali woolly mammoth atau mammoth berbulu, hewan besar yang pernah mendominasi wilayah Arktik sebelum akhirnya punah ribuan tahun lalu.

Namun, para ilmuwan tidak benar-benar berupaya menghidupkan kembali mammoth dengan menyalin seluruh genom hewan yang telah punah tersebut. Strategi yang dikembangkan lebih menyerupai rekayasa biologis: menggunakan gajah Asia sebagai kerabat hidup terdekat, kemudian mempelajari dan merekayasa sejumlah karakteristik genetik mammoth yang berkaitan dengan kemampuan bertahan di lingkungan dingin.

Upaya tersebut menjadi bagian dari bidang yang dikenal sebagai de-extinction, yakni pendekatan ilmiah untuk mengembalikan karakteristik biologis spesies yang telah punah melalui teknologi seperti pengurutan DNA purba, penyuntingan gen, sel punca, dan teknologi reproduksi.

Salah satu perusahaan yang paling agresif mengembangkan teknologi tersebut adalah Colossal Biosciences. Perusahaan ini mengembangkan proyek untuk menghasilkan gajah yang memiliki sejumlah ciri utama mammoth berbulu dan mampu hidup di lingkungan dingin.

Dalam penjelasannya, Colossal menyebut tujuan proyek tersebut bukan sekadar menciptakan hewan yang secara visual menyerupai mammoth. Targetnya adalah menghasilkan gajah yang memiliki karakter biologis yang memungkinkan hidup di lingkungan dingin, termasuk karakteristik rambut, penyimpanan lemak, dan kemampuan fisiologis lainnya.

“Tujuan kami bukan sekadar menghidupkan kembali mammoth berbulu, tetapi menciptakan gajah tahan dingin dengan seluruh ciri biologis utama mammoth berbulu yang dapat menghuni ekosistem yang sebelumnya ditinggalkan oleh kepunahannya,” demikian penjelasan Colossal mengenai proyek tersebut.

Sel Punca Gajah

Salah satu tantangan terbesar dalam proyek ini adalah mengembangkan sistem biologis yang memungkinkan para ilmuwan melakukan eksperimen genetik pada gajah. Pada 2024, Colossal mengumumkan keberhasilan menghasilkan induced pluripotent stem cells (iPSC) dari gajah Asia. Sel iPSC merupakan sel dewasa yang telah diprogram ulang ke kondisi pluripoten, sehingga memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel tubuh.

Pencapaian tersebut penting karena sel punca dapat menjadi platform untuk mempelajari bagaimana perubahan gen tertentu memengaruhi karakteristik biologis gajah. Para ilmuwan dapat menggunakan sel tersebut untuk menguji hasil penyuntingan gen sebelum melangkah ke tahap yang jauh lebih kompleks, seperti pembentukan embrio.

Majalah ilmiah Nature mencatat bahwa keberhasilan mengubah sel gajah ke kondisi mirip embrionik merupakan langkah penting, tetapi masih terdapat tantangan besar sebelum teknologi tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan hewan dengan karakteristik mammoth.

“Para ilmuwan akhirnya berhasil membawa sel gajah ke kondisi embrionik,” tulis Nature dalam ulasannya mengenai kemajuan teknologi sel punca gajah. Namun, media ilmiah tersebut juga menekankan bahwa penggunaan sel hasil pemrograman ulang untuk menghasilkan mammoth masih jauh dari mudah.

Keberhasilan menghasilkan iPSC gajah juga memiliki manfaat di luar proyek mammoth. Teknologi tersebut berpotensi digunakan untuk mempelajari penyakit pada gajah dan mengembangkan strategi konservasi bagi spesies gajah yang saat ini terancam punah. Dengan demikian, riset de-ekstensi tidak hanya berorientasi pada spesies yang sudah punah, tetapi juga dapat menghasilkan teknologi yang berguna untuk melindungi kerabatnya yang masih hidup.

Mengapa Gajah Asia?

Gajah Asia (Elephas maximus) menjadi salah satu kandidat utama dalam proyek de-ekstensi mammoth karena memiliki hubungan evolusioner yang dekat dengan mammoth berbulu. Kedua hewan tersebut sama-sama berasal dari kelompok Elephantidae. Karena itu, para ilmuwan dapat membandingkan genom gajah Asia dengan DNA mammoth yang diperoleh dari sisa-sisa tubuh yang terawetkan di lapisan es dan permafrost Siberia serta Alaska.

DNA purba menjadi dasar penting dalam proyek tersebut. Para ilmuwan dapat mengurutkan genom mammoth dan membandingkannya dengan genom gajah modern untuk mencari perbedaan genetik yang berkaitan dengan adaptasi terhadap iklim dingin.

Perbedaan tersebut dapat mencakup gen yang berkaitan dengan pertumbuhan rambut, distribusi lemak tubuh, bentuk tubuh, metabolisme, hingga kemampuan hemoglobin bekerja dalam kondisi suhu rendah. Colossal menyebut pihaknya telah mengidentifikasi sejumlah gen yang dianggap berkaitan dengan karakteristik adaptasi dingin ­mammoth.

Dalam rencana perusahaan, perubahan genetik tersebut akan dimasukkan ke dalam sel gajah melalui teknik penyuntingan genom dan kemudian diuji untuk melihat apakah perubahan tersebut benar-benar menghasilkan karakteristik yang diharapkan. Namun, penting dicatat bahwa proses ini tidak sesederhana “memasukkan gen mammoth” ke tubuh gajah.

Sifat biologis suatu hewan biasanya merupakan hasil interaksi banyak gen dan lingkungan. Karakteristik seperti rambut lebat, lapisan lemak tebal, metabolisme, dan toleransi terhadap suhu rendah dapat melibatkan banyak jalur biologis yang saling berkaitan. Karena itu, menciptakan gajah yang tahan dingin membutuhkan lebih dari sekadar mengubah satu atau dua gen.

Rekayasa Genetik

Salah satu teknologi utama dalam upaya tersebut adalah CRISPR, metode penyuntingan gen yang memungkinkan ilmuwan melakukan perubahan pada bagian tertentu dari genom. Secara sederhana, CRISPR dapat digunakan seperti alat penyuntingan molekuler. Para ilmuwan menentukan bagian DNA yang ingin diubah, kemudian menggunakan sistem CRISPR untuk memotong atau memodifikasi bagian tersebut.

Dalam proyek mammoth, teknologi ini digunakan untuk mengeksplorasi perubahan genetik yang ditemukan melalui perbandingan antara genom mammoth dan gajah modern. Targetnya adalah menghasilkan sel gajah yang membawa perubahan genetik tertentu yang berkaitan dengan karakteristik adaptasi dingin.

Namun, para ilmuwan harus memastikan bahwa perubahan tersebut tidak menimbulkan efek yang tidak diinginkan. Perubahan pada satu gen dapat memengaruhi fungsi biologis lain, sehingga pengujian harus dilakukan secara bertahap.

Colossal menyebut salah satu tujuan proyeknya adalah mengembangkan teknologi multiplex genome editing, yaitu kemampuan melakukan banyak perubahan genetik secara bersamaan. Perusahaan tersebut juga menjadikan penelitian mengenai dasar genetik adaptasi dingin sebagai salah satu sasaran utama proyek mammoth. hay