Bagaimana Gaya Mekanik dan Efek Marangoni Membentuk Perkembangan Embrio

Setiap kali Anda melihat tetesan air atau aliran cairan di gelas anggur, ada fenomena fisika bernama efek Marangoni yang sedang bekerja. Efek ini terjadi karena perbedaan tegangan permukaan antara cairan yang berbeda, seperti alkohol dan air dalam anggur. Dalam biologi, para ilmuwan kini menemukan bahwa efek yang sama membantu pembentukan bentuk dan pola pada embrio selama tahap awal perkembangan. Penelitian terbaru di Prancis menggunakan model embrio yang disebut gastruloid, yang terdiri dari kumpulan sel punca, mengamati bahwa sel-sel di embrio bergerak seperti pola aliran cairan Marangoni. Sel-sel ini mengalir di sepanjang sisi kemudian turun di bagian tengah, memungkinkan embrio mendapatkan sumbu kepala dan ekor. Temuan ini menekankan bahwa gaya mekanik berperan bersama gen dalam membentuk organisme. Selain itu, penelitian di Rockefeller University mengungkap bahwa pola bulu burung tidak sepenuhnya diatur oleh sinyal genetik yang dikendalikan molekul. Sebaliknya, perubahan sifat mekanik jaringan yang dipengaruhi molekul menyebabkan gaya tarikan dan dorongan yang akhirnya menentukan pola bulu, menunjukkan bagaimana gen dan mekanika berinteraksi pada tingkat yang lebih luas. Studi lainnya pada embriogenesis lalat buah menunjukkan bahwa sel tidak hanya bergerak, tapi juga meregangkan diri dengan cara yang unik, tergantung pada waktu dan produksi protein aktin yang berperan layaknya pegas di dalam sel. Eksperimen membuktikan bahwa penghambatan pembentukan aktin menghilangkan kemampuan peregangan ini, menunjukkan hubungan erat antara mekanika dan biologi molekuler. Penemuan-penemuan ini membuka jalan baru dalam biologi perkembangan dengan mengajak kita melihat selain genetika, juga mekanika sebagai faktor kunci. Pemahaman ini diharapkan akan meningkatkan kemampuan kita mempelajari penyakit, kelainan bentuk, dan proses regenerasi dengan pendekatan yang lebih holistik antara fisika, kimia, dan biologi.