Teknologi Laser Mengungkap Kehidupan Dalam Sel

DESY adalah laboratorium terbesar di Jerman untuk penelitian partikel, yang memiliki beberapa sumber cahaya raksasa. Laboratorium ini jadi fasilitas eksplorasi teknologi nano. Dalam akselerator bawah tanah sepanjang beberapa kilometer, dibangkitkan pancaran sinar X dengan konsentrasi tinggi.

Dalam eksperimen yang berlangsung di sumber cahaya Petra, ilmuwan menyelidiki, bagaimana virus perusak bergerak melewati dinding sel dan menancapkan dirinya pada jaringan sel. Tidak banyak yang diketahui tentang proses ini. Bagaimana sebenarnya cara kerja atom yang menyebabkan virus tidak bisa menancap? Tidak bisa dilihat jelas, tapi instrumen pengukur mencatat peristiwa tersebut.

Oliver H. Seeck, ahli fisika: "Detektor awalnya hanya menunjukkan intensitas maksimal, dan saya bisa menampilkannya dengan berbagai warna. Untuk orang awam hanya tampak citra warna-warni."

Citra dari dunia atom tampak tidak berarti apa-apa bagi mata yang tidak terlatih. Bagi ilmuwan, itu menunjukkan citra berharga bagi kehidupan yang tidak kasat mata. Dalam hal ini virus.

Petra sangat cocok untuk uji coba biologis. Protein bisa dikristalisasi dengan mudah dan didinginkan. Dalam temperatur membeku, protein mempertahankan karakteristiknya. Dengan pancaran sinar x gelombang pendek detail kecil dalam komponen protein bisa difoto. Ini jadi petunjuk, struktur atom mana yang harus diblokir untuk mencegah bakteri dan virus menempel pada sel. Ini penting bagi pengembangan obat melawan penyakit infeksi.

Ahli fisika Alke Meent menjelaskan, "Kami punya sinar Röntgen yang sangat kuat, kita tidak hanya bisa melihat citra statis, jadi status quo-nya, melainkan juga menyulut reaksi dan bisa membuat film di tingkat atom. Yang menunjukkan bagaimana molekul protein berubah."

Sumber cahaya XFEL

Selama beberapa tahun, riset untuk melihat secara langsung proses kristalisasi tidak bisa direalisasikan. Proses ini memberikan pandangan pada sifat elemen di bawah kondisi ekstrim. Untuk itu diperlukan XFEL akan jadi sumber cahaya paling terang di dunia, dan bisa digunakan untuk meneliti struktur paling kecil di planet ini. XFEL akan menguntungkan banyak ilmuwan dari berbagai bidang, misalnya fisika semikonduktor, biologi molekuler, kedokteran, kimia, astrofisika dan geologi. Di samping itu, ilmuwan dapat meneliti obat baru, atau struktur materi untuk mobil dan pesawat.

Untuk pertama kalinya, mereka akan mampu melakukan observasi dari bagian dalam sel, dan melihat secara "realtime" bagaimana tanaman mengubah cahaya jadi energi. Ilmuwan Dr. Jan Grünert: "Kami membuat banyak hal bisa dilihat, yang sekarang bagi manusia dan mesin masih tak kasat mata, tapi jelas penting buat hidup kita. Salah satu contohnya adalah fotosintesa, bagaimana cahaya ditangkap tanaman. Kami ingin mengerti, bagaimana tanaman mampu menangkap quantum cahaya dan menyimpannya."

Lorong panjangnya 3.4 km. Akselerator pertama berlokasi 40m di bawah tanah. Nantinya akan ada 100 buah dan XFEL mulai berfungsi tahun 2017. Elemen akselerator didinginkan hingga -271°C sehingga bisa mengalirkan listrik tanpa mengalami kehilangan energi. Pancaran radiasi diarahkan ke 5 terowongan untuk memungkinkan beberapa eksperimen dilakukan pada saat bersamaan. Elektron yang berlebihan diserap pilar-pilar berlapis tembaga sehingga tidak bocor keluar.

"Gambaran kita tentang alam berubah total, karena kita mengerti dinamika struktur terkecil, yang selama ini tidak bisa kita lihat. Misalnya, bagaimana protein bisa membelah diri. Dinamika ini penting untuk bisa mengerti, bagaimana proses di alam berfungsi pada skala nano", ujar Grünert. Detail atom pada virus dan sel bisa diurai kodenya, juga apa yang terjadi di dalam bintang.