Manusia telah beralih ke tanaman poppy untuk mendapatkan tinggi atau menghilangkan rasa sakit selama ribuan tahun. Dan terlepas dari semua kemajuan farmasi mengejutkan kami, ketergantungan kami pada pabrik tidak banyak berubah; bunga poppy digunakan untuk membuat dua obat penghilang rasa sakit, morfin dan kodein yang paling banyak digunakan di dunia, dan noscapine penekan batuk.
Tapi bagaimana tanaman opium poppy (Papaver somniferum) mendapatkan sifat penghilang rasa sakit untuk memulai?
Sebuah tim peneliti di Inggris, Cina dan Australia telah menggali pertanyaan ini selama beberapa tahun terakhir, memeriksa genom opium poppy untuk mengetahui bagaimana tanaman ini mengembangkan sifat terapeutiknya yang luar biasa kuat dan bermanfaat. Sekarang, sebuah studi baru, yang diterbitkan hari ini (30 Agustus) dalam jurnal Science, merinci sebagian besar genom opium poppy. Studi ini menyoroti kapan dan bagaimana gen penghasil farmasi utama berperan.
Tugas itu sulit, berkat kelimpahan materi genetik tanaman yang mengandung beberapa bagian berulang. Tetap saja, menyatukan genom sangat membantu untuk melacak perkembangan opium poppy.
Peristiwa genetik poppy pertama yang penting, para peneliti temukan, terjadi sekitar 110 juta tahun yang lalu. Saat itulah seluruh genom, atau setidaknya potongan yang sangat besar, digandakan. Ini tidak biasa untuk angiospermae, kategori tanaman berbunga yang termasuk bunga poppy. Tetapi duplikasi bisa menjadi konsekuensi. Ketika organisme memiliki dua kali lipat materi genetik, satu setengah genom bebas untuk berevolusi, sementara separuh lainnya tetap stabil, kata rekan penulis studi Ian Graham, seorang profesor genetika biomedis di University of York di Inggris.
Dalam kasus bunga poppy, bahwa materi genetik ekstra berevolusi dalam satu cara yang sangat penting, para peneliti menemukan: Lebih dari 7,8 juta tahun yang lalu, dua gen menyatu dan menjadi gen tunggal yang bertanggung jawab untuk morfin dan produksi kodein poppy. Kode "megagene" ini untuk enzim yang mengubah molekul poppy prekursor menjadi senyawa yang akhirnya menjadi kodein dan morfin. Tanpa itu, bunga poppy hanya akan mengubah molekul prekursor yang sama menjadi senyawa noscapine, dan tanaman tidak akan menjadi obat penghilang rasa sakit.
Bagi Graham, ini adalah salah satu penemuan terpenting dalam penelitian mereka. "Sangat memuaskan mengetahui bagaimana gen itu muncul," katanya kepada Live Science.
Setelah fusi gen itu, genom poppy direplikasi lagi dan kehilangan beberapa bagian, penelitian menemukan. Tetapi megagene penting untuk membentuk opiatesstuck sekitar. Seperti halnya gen yang paling bermanfaat, kemungkinan besar gen ini adalah mutasi acak yang terus diturunkan karena bermanfaat bagi tanaman. Tidak sepenuhnya jelas bagi para ahli biologi mengapa bunga poppy mempertahankan keterampilan memproduksi morfin dan kodein, tetapi kemungkinan karena bahan kimia menangkal herbivora yang lapar, kata Graham.
Beberapa misteri poppy lainnya masih harus dipecahkan. Sebagai contoh, enzim lain yang terlibat dalam memproduksi morfin dan kodein mungkin muncul lebih awal dari kedatangan megagene 7,8 juta tahun yang lalu, meskipun tim peneliti tidak tahu kapan tepatnya. (Dengan kata lain, megagene bukan satu-satunya pemain yang terlibat dalam produksi penghilang rasa sakit di bunga poppy.) Graham mengatakan bahwa ia juga berharap untuk mempelajari genom spesies tanaman terkait untuk mengetahui mengapa beberapa dari mereka melakukan atau tidak membuat narkotika.
Tetapi untuk sekarang, menyimpulkan bagaimana bunga poppy mendapatkan kualitas obat mereka, dan seperti apa genome itu, sudah cukup untuk membantu industri penghilang rasa sakit, kata Graham. (Meskipun penyalahgunaan opioid, masih ada kebutuhan untuk obat penghilang rasa sakit yang berkualitas dan obat-obatan perawatan paliatif, ia menambahkan.) Meskipun hortikultura telah mengembangkan strain hiper spesifik yang sebagian besar menghasilkan opiat atau noscapine, penanam opium poppy selalu mencari cara untuk membuat produksi lebih berkelanjutan dan hemat biaya, katanya.
Dan seperti tanaman lainnya, mungkin ada ruang untuk modifikasi genetik untuk membuat bunga poppy menghasilkan lebih banyak agen farmasi, tumbuh lebih cepat atau tahan terhadap infeksi. "Analisis genom memberi kita landasan untuk melakukan semua itu dengan lebih efektif," kata Graham.
