Di laboratorium riset Meng Wang—peneliti di Kampus Riset Janelia Howard Hughes Medical Institute, Amerika Serikat—umur panjang bukanlah hal yang luar biasa bagi seekor cacing. Wang bersama timnya mempelajari mekanisme yang memengaruhi umur panjang. Mereka menemukan, dengan meningkatkan ekspresi enzim tertentu di dalam lisosom cacing gelang C, elegans, umur hidup cacing dapat diperpanjang hingga 60%.
Penelitian mereka diterbitkan di jurnal Science. Yang mengejutkan, keturunan dari cacing yang tidak mengalami modifikasi genetik juga menunjukkan umur yang lebih panjang dari biasanya.
Ketika para peneliti menyilangkan cacing berumur panjang tersebut dengan cacing “tipe liar” yang tidak mengekspresikan enzim berlebih—sebuah prosedur rutin untuk menghapus manipulasi genetik—hasilnya tetap sama: keturunannya hidup lebih lama dibandingkan cacing normal. Entah bagaimana, tanda-tanda umur panjang tersebut dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya, bahkan hingga empat generasi.
Wang dan timnya mengungkap bagaimana perubahan pada lisosom yang memicu umur panjang dapat ditransfer dari sel-sel tubuh ke sel-sel reproduksi melalui histon—protein penting yang berfungsi mengatur dan mengorganisasi DNA. Di dalam sel reproduksi, histon yang membawa pesan ini memicu perubahan pada epigenom cacing—sekumpulan penanda kimia yang mengatur ekspresi gen—sehingga memungkinkan perubahan pada lisosom diwariskan lintas generasi tanpa mengubah urutan DNA aslinya.
Temuan ini memiliki implikasi yang jauh melampaui sekadar umur panjang. Modifikasi epigenetik dapat membantu organisme menghadapi berbagai stres lingkungan—mulai dari perubahan pola makan dan paparan polutan hingga stres psikologis. Penelitian ini menunjukkan bagaimana manfaat adaptasi tersebut bisa diwariskan dari induk kepada keturunannya.
“Selama ini kita berpikir bahwa warisan biologis hanya tersimpan di dalam inti sel,” ujar Wang, dikutip dari situs Howard Hughes Medical Institute.
“Namun sekarang kami menemukan, histon dapat berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Jika histon tersebut mengalami modifikasi, maka informasi epigenetik bisa ditransfer dari satu sel ke sel lainnya. Ini memberikan mekanisme baru untuk memahami bagaimana efek transgenerasi dapat terjadi.”
Para peneliti menemukan, satu jenis modifikasi histon—yakni perubahan epigenetik tertentu—lebih banyak terjadi pada cacing berumur panjang dibandingkan dengan cacing yang memiliki umur normal. Mereka kemudian meneliti bagaimana modifikasi ini berhubungan dengan perubahan pada lisosom yang berperan dalam memperpanjang umur.
Dengan menggunakan kombinasi teknik genetik, analisis transkriptomik, dan pencitraan, tim peneliti menemukan, perubahan metabolisme pada lisosom yang memengaruhi umur panjang cacing mengaktifkan serangkaian proses di dalam sel.
Proses ini meningkatkan jumlah varian histon tertentu, yang kemudian berpindah dari jaringan somatik (tubuh cacing) ke sel germinal atau sel reproduksinya. Perpindahan ini berlangsung melalui protein yang biasanya mengantarkan nutrisi ke sel telur yang sedang berkembang. Di dalam sel germinal, histon tersebut mengalami modifikasi, memungkinkan informasi dari lisosom disalurkan ke dalam sel germinal, dan akhirnya diwariskan dari induk ke keturunannya.
Para peneliti juga menemukan, jalur ini diaktifkan selama kondisi puasa, yang memicu perubahan metabolisme pada lisosom. Hal ini menunjukkan adanya hubungan antara fenomena fisiologis—seperti puasa—dengan perubahan yang dapat diwariskan melalui garis keturunan.
Penelitian ini menambah bukti kalau lisosom, yang sebelumnya dikenal hanya sebagai “tempat daur ulang” sel, sebenarnya juga berfungsi sebagai pusat pensinyalan penting yang mengatur berbagai proses seluler—dan kini terbukti dapat memengaruhi keturunan lintas generasi.
Selain itu, penelitian ini juga mengungkap mekanisme baru dalam transfer informasi dari sel somatik ke sel germinal melalui histon. Temuan ini dapat membantu menjelaskan bagaimana berbagai bentuk informasi yang tidak terkait DNA dapat diwariskan dari orang tua ke anak.
Dengan memberikan pemahaman tentang bagaimana perubahan lingkungan pada sel somatik dapat diwariskan melalui garis keturunan, studi ini membuka jalan bagi pemahaman lebih dalam tentang efek transgenerasi yang telah lama diamati, misalnya bagaimana kekurangan gizi pada orang tua dapat memengaruhi kesehatan keturunannya.
“Kami kini menunjukkan, soma dan germline dapat terhubung melalui histon, dan histon ini mampu membawa informasi genetik yang bertahan selama beberapa generasi,” kata Wang.
