Panen berdarah

oleh Alexis C. Madrigal, Atlantik

Setiap tahun, hingga setengah juta kepiting tapal kuda ditangkap dan mengalami pendarahan untuk menciptakan teknologi biomedis yang unik.


Ditembak dari film dokumenter PBS Nature - Bencana Dua Spesies

Pikiran pertama yang muncul tentang darah kepiting tapal kuda adalah biru, biru langit.

Tetapi fitur yang paling luar biasa dari darah kepiting tapal kuda bukanlah warna. Ini adalah senyawa kimia yang hanya ditemukan dalam amoebosit sel darah mereka, yang mampu mendeteksi jejak bakteri dan menjebaknya dalam gumpalan darah yang tidak dapat dibalik.

Untuk menggunakan keanehan biologis ini, perusahaan farmasi memecah sel-sel yang mengandung zat yang disebut coagulogen. Kemudian mereka dapat menggunakan koagulogen sebagai pendeteksi polusi dalam larutan apa pun yang dapat bersentuhan dengan darah. Jika endotoksin bakteri berbahaya dalam cairan ditemukan - bahkan jika konsentrasinya satu bagian per triliun - ekstrak darah kepiting tapal kuda akan mulai berfungsi, mengubah solusi menjadi apa yang oleh ilmuwan Fred Bang, rekan penulis penemuan, disebut "gel".

"Ini melumpuhkan bakteri tetapi tidak membunuh mereka." - menulis Bang pada tahun 1956 dalam sebuah karya yang menggambarkan substansi. "Gel atau gumpalan itu stabil dan kental dan tetap demikian selama beberapa minggu pada suhu kamar."

Jika kontaminasi bakteri tidak ada, maka koagulasi tidak terjadi, dan keputusan dapat dibuat tentang tidak adanya bakteri. Ini adalah tes sederhana, hampir instan yang disebut LAL , LAL , atau Limulus amoebocyte lysate. Tes ini dinamai untuk spesies kepiting , Limulus polyphemus.

Tes LAL menggantikan sejumlah besar studi yang menakutkan dengan semua jenis zat pencemar (koloni kelinci besar) . Perusahaan farmasi tidak suka bekerja dengan kelinci, antara lain karena prosesnya lambat dan mahal.

Sampai saat ini, pengujian dengan darah kepiting tapal kuda telah menjadi bisnis besar. "Setiap Obat Bersertifikat FDA (Administrasi Makanan dan Obat-Obatan AS) harus diuji dengan LAL." - kata dokumenter PBS Nature , "termasuk implan bedah, seperti alat pacu jantung dan prostesis."

Saya tidak tahu bagaimana dengan Anda, tetapi saya memiliki gagasan bahwa setiap orang di Amerika yang pernah disuntik dilindungi dari bakteri karena kami mengumpulkan darah makhluk laut yang tak terlihat dengan kekuatan kimiawi tersembunyi - saya merasa sedikit tidak nyaman dengan pemikiran ini. Ini bahkan bukan naskah untuk film fiksi ilmiah, ini adalah postmodernisme.

Satu-satunya masalah adalah perusahaan membutuhkan darah dalam jumlah besar dari kepiting tapal kuda. Kepiting tapal kuda hidup di dasar laut, dekat garis pantai. Ketika mereka ingin kawin, mereka berenang di air dangkal, dan penangkap kepiting di bagian bawah mengambil mereka dari habitat asli mereka.

Penangkap yang bekerja untuk perusahaan biomedis bukan yang pertama kali datang dengan kepiting tapal kuda. Kembali ke masa kolonial Amerika, "pupuk kerang" digunakan untuk memperkaya ladang. Pada abad ke-20, industri terorganisir bahkan muncul di Delaware Bay. Cangkang kepiting tapal kuda diuapkan dan kemudian dikuburkan untuk memberi makan ladang pertanian. Yang lain pergi mencari makan untuk babi. Jumlah kepiting yang ditangkap adalah jutaan.

mengumpulkan kepiting tapal kuda untuk produksi pupuk, 1928. (Arsip Negara Bagian Delaware)

Karena kenyataan bahwa kami perlahan-lahan menghancurkan populasi kepiting tapal kuda, pada tahun 1970-an industri untuk produksi pupuk dari cangkang mereka telah menurun dan menghilang. Tetapi tangkapan itu berlanjut pada 1990-an, ketika nelayan menyadari bahwa mereka bisa menggunakan kepiting tapal kuda sebagai umpan untuk memancing. Termasuk moluska besar, kapal tunda dan belut sungai.
Dengan kata lain, hewan-hewan ini tidak merasakan keramahan orang. Mereka tidak dimanjakan oleh jenis kasih sayang yang kami berikan misalnya kelinci tangan. Di mata orang-orang sebelum karya Fred Bang, satu-satunya keutamaan dari kepiting tapal kuda adalah ketersediaannya. Mereka mencintai pantai laut, seperti kita.

Dan karena tingginya tingkat bakteri di habitat ini, menurut Bang, kepiting tapal kuda telah memperoleh perlindungan kimia yang luar biasa. Sistem peredaran darah mereka lebih seperti sistem peredaran darah laba-laba daripada kita. Jika kita menghirup sesuatu yang buruk, benda ini melewati tubuh kita dan pembuluh darah, memiliki konsekuensi yang tidak menyenangkan dari berkomunikasi dengan sel darah putih sepanjang jalan. Tetapi jika bakteri berhasil menembus eksoskeleton dari kepiting tapal kuda, mereka dapat bergerak bebas menyebabkan kerusakan.

"Kehadiran sinus besar memungkinkan darah untuk bersentuhan langsung dengan jaringan," Woods Hole Institute of Oceanography menjelaskan kisah kepiting. "Ada sejumlah besar rongga terbuka yang luas dan bakteri, menembus celah-celah dalam cangkang kepiting tapal kuda, dengan mudah memasuki bagian dalam kepiting, menciptakan skenario yang berpotensi mematikan."

Coagulogen mengubah rezim akses dalam sistem sirkulasi kepiting tapal kuda. Ketika sel-sel darah kepiting merasakan invasi, mereka melepaskan butiran dengan bahan kimia yang menjadi penghalang fisik lengket untuk pergerakan bakteri, mencegah infeksi menyebar. Metafora terbaik akan menjadi adidaya Manusia Iceman dari film-film X-Men , tetapi alih-alih menggunakan dingin untuk menghilangkan musuh-musuhnya, kepiting tapal kuda menggunakan kemampuan kimia yang luar biasa.
Sayangnya, kemampuan kepiting tapal kuda ini tidak ada pada manusia.

Setelah pengumpul kepiting mengirimkannya ke laboratorium, mereka menusuk jaringan di area hati hewan itu dan mengumpulkan hingga 30 persen dari darah hewan itu. Ekstrak Amoebocyte (LAL) diperoleh dari darah, kemungkinan nilai pasarnya mencapai hingga $ 15.000 per liter. Hanya lima perusahaan yang mengambil darah dari kepiting: Rekanan Cape Cod , Lonza , Wako Chemicals , Charles River Endosafe , dan Limuli Labs (yang tidak memiliki situs web)

Kepiting tapal kuda kembali ke laut jauh dari tempat mereka ditangkap - untuk mencegah pendarahan binatang. Seluruh proses berlangsung dari 24 hingga 72 jam.

Perwakilan industri melaporkan bahwa sejumlah kecil hewan sedang sekarat. Namun, sekitar 10-30 persen dari jumlah total hewan yang membiarkan darah benar-benar binasa. Ini bisa dibandingkan dengan bagaimana kita menyumbangkan darah. Kepiting mengambil jus apel, makan kue manis dan segera kembali normal.

Tetapi beberapa ahli menunjukkan masalah. Di daerah di mana kepiting tapal kuda dipanen dalam jumlah besar untuk keperluan biomedis, seperti Pleasant Bay dan Massachusetts, betina lebih kecil kemungkinannya untuk bertelur. Mungkin pemilihan darah, secara teknis, merusak mereka, bahkan jika tidak mengarah pada kematian.

Para peneliti di Universitas New Hampshire dan Universitas Negeri Plymouth memutuskan untuk menguji hipotesis ini. Mereka menempelkan accelerometer pada kepiting tapal kuda betina, yang menumpahkan darah demi kebaikan masyarakat kita.


kepiting tapal kuda dilengkapi dengan accelerometer

Mereka menggambarkan hasil penelitian dalam sebuah artikel baru di The Biological Bulletin, "Efek perilaku dan psikologis sublethal dari proses pengambilan sampel darah kepiting tapal kuda biomedis, Limulus polyphemus."

Proses pengambilan sampel darah, ternyata, membuat hewan tak berdarah lebih lesu, lebih lambat dan kurang mau mengikuti arus, seperti kebiasaan bagi kerabat mereka.

"Perubahan yang kami amati dalam tingkat mobilitas, kecepatan gerakan, dan kerentanan terhadap ritme pasang surut dapat memiliki efek merugikan pada aktivitas harian L. polyphemus, yang terutama terkait dengan musim bertelur." Kata mereka. “Pemijahan mengharuskan beberapa migrasi intensif energi ke gelombang, ini lebih benar bagi perempuan yang dapat melakukan perjalanan ke gelombang beberapa kali seminggu. Kurangnya aktivitas, misalnya, yang disebabkan oleh pengambilan sampel darah, dapat memengaruhi jumlah migrasi atau durasinya. Dalam kasus terakhir, perempuan dapat menunda pemijahan selama periode pemulihan, dan ini dapat mengurangi hasil pemijahan mereka. "

Singkatnya: sumbangan kepiting tapal kuda betina dapat memoderasi kasih sayang cintanya jika tidak terbunuh. (Hanya 18 persen dari kepiting tapal kuda yang diamati oleh penulis meninggal.)
Pada saat yang sama, proses pengambilan sampel darah jelas lebih baik daripada produksi kotor kepiting tapal kuda, yang telah terjadi sebelumnya, dan ilmu pengetahuan membuktikan bahwa tidak ada analog dengan darah hewan.

Pertanyaan logisnya adalah: mengapa pengganti sintetis untuk lisat amoebocyte belum ditemukan? Pada akhirnya, ini tidak sama ketika kita masih mengekstraksi insulin untuk penderita diabetes dari babi. Kami menggunakan ragi untuk membuatnya menggunakan urutan DNA yang mengkodekan protein.

Inilah yang ternyata: perusahaan bekerja pada solusi seperti itu. Mereka tidak ingin produksi produk konstituen mereka diatur oleh Rencana Perikanan Nasional jika mereka dapat menghindarinya.

Secara khusus, ahli biologi Ding Jack Ling dari National University of Singapore telah berhasil mengembangkan detektor enzim bakteri yang dikenal sebagai Factor C. Dia menjual lisensi ke Lonza, yang membawanya ke pasar sebagai produk yang disebut PyroGene . Perusahaan Jerman Hyglos sedang mengerjakan detektor endotoksin sintetis baru . Dan lainnya, solusi teknologi yang lebih maju sedang dalam perjalanan.

Jadi berita bagus untuk kepiting tapal kuda! Sepertinya kami menemukan ladang minyak, dan paus sperma mulai merayakan ( setidaknya dalam imajinasi kartunis Vanity Fair ).

Lelucon skala kosmik mungkin kepiting tapal kuda, yang telah menjadi bagian penting dari ekonomi bioteknologi baru selama 30 tahun terakhir, akan kembali ke status semula sebagai umpan memancing untuk siput pemangsa. Untuk mewakili nilai dalam semua kasus tidak menguntungkan bagi kepiting tapal kuda. Tetapi tidak memiliki nilai ekonomi pada akhirnya adalah yang terburuk.

Kepiting tapal kuda adalah hewan purba dengan sejarah lebih dari setengah miliar tahun. Mereka memiliki kebiasaan dan gaya hidup yang unik, sementara kami telah mengamati mereka selama beberapa dekade. Darah biru mereka? Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa tembaga dalam darah mereka memainkan peran yang sama dengan yang dimainkan besi dalam tubuh kita. Molekul hemoglobin berbasis zat besi yang membawa oksigen dalam darah kita memberi warna merah; molekul hemocyanin pengangkut oksigen berbasis tembaga dalam darah mereka membuatnya biru.

Penampilan kami sendiri muncul ribuan kali kemudian, setelah datang ke penampilan anatomi yang benar beberapa ratus ribu tahun yang lalu. Mari kita berharap bahwa kita tidak akan menghancurkan kepiting tapal kuda setelah kita selesai mengkloning kebijaksanaan kimia kuno mereka.