Apabila dibahas dengan ungkapan yang sangat sederhana, pokok tentang DNA cukup mudah dimengerti​—dan sangat menarik. Jadi, mari kita berjalan-jalan lagi ke dalam sebuah sel. Namun, kali ini kita akan mengunjungi sel manusia. Bayangkan Anda masuk ke sebuah museum yang dirancang untuk mengajar Anda tentang cara kerja sel tersebut. Seluruh museum merupakan model dari sebuah sel manusia yang khas​—tetapi diperbesar sekitar 13.000.000 kali. Ukurannya sebesar gelanggang olahraga raksasa, yang bisa menampung sekitar 70.000 penonton.

Anda masuk ke museum dan terpukau melihat tempat ini, yang penuh dengan berbagai bentuk dan struktur yang ganjil. Dekat bagian tengah sel terdapat nukleus, sebuah bola setinggi gedung 20 tingkat. Anda berjalan mendekatinya.

Anda melewati pintu di kulit luar nukleus itu, atau membrannya, lalu memandang ke sekeliling. Sebagian besar ruangan ini diisi oleh 46 kromosom. Kromosom yang identik saling berpasangan dan tingginya bervariasi; pasangan yang terdekat dengan Anda setinggi gedung 12 tingkat (1). Setiap kromosom agak menyempit di bagian tengah, sehingga tampak seperti sosis yang terikat di tengahnya tetapi berdiameter seperti batang pohon yang sangat besar. Anda melihat garis-garis horizontal seperti pita pada model-model kromosom itu. Seraya Anda mendekat, ternyata pada setiap pita itu terdapat garis-garis vertikal. Di antara garis-garis vertikal itu masih ada garis-garis horizontal yang lebih pendek (2). Apakah itu tumpukan buku? Bukan; itu adalah sisi luar gulungan-gulungan yang tersusun dengan rapat membentuk tiang-tiang. Anda menarik salah satu gulungan hingga terlepas. Anda terkagum-kagum melihat bahwa gulungan itu terbuat dari kumparan-kumparan yang lebih kecil (3), yang juga tersusun dengan rapi. Di dalam kumparan itulah terdapat benda utama dari semuanya​—sesuatu yang mirip tali yang luar biasa panjang. Apa itu?

STRUKTUR MOLEKUL YANG MENGAGUMKAN

Untuk memudahkan, kita anggap saja bagian dari model kromosom ini sebagai seutas tali yang tebalnya sekitar 2,6 sentimeter. Tali ini tergulung dengan rapat pada sumbunya (4), sehingga membentuk kumparan dalam kumparan. Kumparan-kumparan ini melekat pada semacam penopang sehingga tetap berada pada tempatnya. Papan petunjuk menjelaskan bahwa tali itu dikemas dengan sangat efisien. Jika Anda melepaskan tali dari setiap model kromosom ini dan merentangkan semuanya, panjangnya dari ujung ke ujung mencapai setengah keliling bumi!a

Sebuah buku sains menyebut sistem pengemasan yang efisien ini ”prestasi teknik yang luar biasa”.¹⁸ Apakah menurut Anda kedengarannya masuk akal jika dikatakan bahwa tidak ada pakar teknik di balik prestasi ini? Jika museum ini memiliki toko besar yang menjual jutaan barang dan semuanya itu tertata sedemikian rapinya sehingga Anda bisa menemukan barang apa pun dengan mudah, apakah Anda akan menganggap bahwa tidak ada yang menata tempat tersebut? Tentu saja tidak! Padahal, keteraturan demikian tidak ada apa-apanya dibanding keteraturan dalam kromosom.

Papan petunjuk di museum itu mengundang Anda untuk mengambil seutas tali ini dan mengamatinya dengan cermat (5). Seraya memegangnya, Anda melihat bahwa ini bukan tali biasa. Tali ini tersusun dari dua utas benang yang dipilin. Kedua benang itu dihubungkan dengan batang-batang kecil yang jaraknya sama. Tali itu tampak seperti tangga yang dipilin hingga menyerupai tangga spiral (6). Anda pun tersadar: Anda sedang memegang model molekul DNA​—salah satu misteri besar kehidupan!

Satu molekul DNA, yang dikemas dengan rapi berikut sumbu dan penopangnya, membentuk satu kromosom. Anak tangganya dikenal sebagai pasangan basa (7). Apa fungsi semuanya ini? Sebuah papan petunjuk menyediakan penjelasan yang sederhana.

SISTEM PENYIMPANAN INFORMASI TERHEBAT

Menurut papan petunjuk, kunci untuk memahami DNA ada pada anak tangganya, yakni batang-batang penghubung kedua sisi tangga tersebut. Bayangkan tangga itu dibelah dua. Pada setiap sisi terdapat batang-batang anak tangga yang mencuat. Hanya ada empat jenis batang. Ilmuwan menamainya A, T, G, dan C. Mereka terpukau sewaktu mengetahui bahwa urutan huruf itu ternyata menyampaikan informasi dalam bentuk kode.

Anda mungkin tahu bahwa kode Morse diciptakan pada abad ke-19 agar orang bisa berkomunikasi melalui telegraf. Kode itu hanya berupa dua ”huruf”​—titik dan garis. Sekalipun demikian, kode itu bisa digunakan untuk menyampaikan tak terhitung banyaknya kata atau kalimat. Nah, kode dalam DNA terdiri dari empat huruf. Dengan urutan tertentu, huruf-huruf itu​—A, T, G, dan C​—membentuk ”kata” yang disebut kodon. Kodon tersusun menjadi ”cerita” yang disebut gen. Setiap gen rata-rata memuat 27.000 huruf. Gen-gen ini berikut spasi-spasi panjang di antaranya tergabung menjadi semacam pasal​—satu kromosom. Dibutuhkan 23 kromosom untuk membentuk satu ”buku” yang lengkap​—genom, atau seluruh informasi genetik suatu organisme.b

Genom bisa disamakan dengan buku yang sangat tebal. Berapa banyak informasi yang dimuat di dalamnya? Secara keseluruhan, genom manusia terdiri dari sekitar tiga miliar pasangan basa, atau anak tangga, pada tangga DNA.¹⁹ Bayangkan satu set ensiklopedia yang setiap jilidnya setebal lebih dari seribu halaman. Dibutuhkan 428 jilid seperti itu untuk memuat informasi dalam genom. Karena ada salinan yang kedua dalam setiap sel, dibutuhkan 856 jilid. Seandainya Anda disuruh mengetikkan genom itu sendirian, Anda harus bekerja sepenuh waktu​—lima hari seminggu tanpa cuti​—selama kira-kira 80 tahun!

Tentu saja, semua yang Anda ketik itu tidak akan berguna untuk tubuh Anda. Bagaimana Anda bisa memasukkan ratusan jilid buku yang tebal itu ke dalam setiap sel mikroskopis di tubuh Anda, yang jumlahnya 100 triliun? Memadatkan informasi sebanyak itu sungguh di luar kesanggupan kita.

Seorang profesor biologi molekuler dan sains komputer menyatakan, ”Satu gram DNA, yang jika dikeringkan volumenya hanya sekitar satu sentimeter kubik, dapat menyimpan informasi setara kira-kira satu triliun CD [compact disc].”²⁰ Artinya? Ingatlah, DNA memuat gen, instruksi untuk membangun satu tubuh manusia yang unik. Setiap sel memiliki serangkaian instruksi yang lengkap. Sedemikian padatnya informasi dalam DNA sehingga satu sendok teh DNA bisa memuat instruksi untuk membangun sekitar 350 kali lipat jumlah manusia yang hidup sekarang! DNA untuk tujuh miliar orang yang hidup di bumi sekarang hanyalah seperti lapisan yang sangat tipis pada sendok teh itu.²¹

MESIN YANG AKTIF

Seraya Anda berdiri di keheningan, Anda bertanya-tanya apakah nukleus dalam sel sama senyapnya seperti museum. Lalu, Anda melihat alat peraga lain. Di atas sebuah kotak kaca yang berisi seuntai model DNA terdapat tanda ”Tekan Tombol untuk Peragaan”. Anda menekan tombolnya, dan terdengar suara narator, ”DNA memiliki setidaknya dua tugas yang sangat penting. Yang pertama disebut replikasi. DNA harus disalin agar setiap sel baru memiliki salinan lengkap informasi genetik yang sama. Amatilah simulasi berikut.”

Dari balik pintu di salah satu ujung peraga itu muncul sebuah mesin yang kelihatannya rumit. Itu sebenarnya adalah sekumpulan robot yang saling terhubung. Mesin itu mendekati DNA, menempelkan diri padanya, dan mulai menyusuri DNA seperti kereta api di relnya. Gerakannya terlalu cepat untuk mata Anda, tetapi Anda bisa melihat bahwa di belakangnya kini terdapat, bukan lagi satu, melainkan dua utas tali DNA yang lengkap.

Sang narator menjelaskan, ”Ini adalah peragaan yang sangat disederhanakan tentang proses replikasi DNA. Sekelompok mesin molekuler yang disebut enzim bergerak menyusuri DNA, mula-mula membelahnya menjadi dua, lalu menggunakan setiap untaian sebagai pola untuk membuat untaian pelengkap yang baru. Kami tidak bisa menunjukkan semua bagian yang terkait​—seperti alat kecil yang melaju di depan mesin replikasi dan memotong salah satu untaian DNA sehingga DNA dapat berputar dengan bebas dan tidak terpilin terlalu ketat. Kami juga tidak bisa memperlihatkan bagaimana DNA diperiksa beberapa kali. Kekeliruan bisa dideteksi dan dikoreksi dengan tingkat keakuratan yang mengagumkan.”​—Lihat gambar di halaman 16 dan 17.

Sang narator melanjutkan, ”Yang bisa kami perlihatkan dengan jelas adalah kecepatannya. Anda lihat robot ini bergerak dengan sangat cepat, bukan? Nah, mesin enzim yang asli bergerak menyusuri ’rel’ DNA dengan kecepatan sekitar 100 anak tangga, atau pasangan basa, setiap detik.²³ Seandainya ’rel’ itu seukuran rel kereta api, maka ’mesin’ ini bergerak dengan kecepatan lebih dari 80 kilometer per jam. Pada bakteri, mesin replikasi mini ini dapat bergerak sepuluh kali lebih cepat! Pada sel manusia, ratusan mesin replikasi ini bekerja di berbagai lokasi sepanjang ’rel’ DNA. Mesin-mesin itu menyalin seluruh genom hanya dalam waktu delapan jam.”²⁴ (Lihat kotak ”Molekul yang Dapat Dibaca dan Disalin”, di halaman 20.)

”MEMBACA” DNA

Robot-robot replikasi DNA itu meninggalkan ruangan dan muncullah mesin lain. Mesin ini juga menyusuri DNA, tetapi dengan lebih lambat. Anda melihat tali DNA itu masuk ke mesin ini melalui ujung yang satu dan keluar dari ujung lainnya​—tanpa perubahan. Tetapi, ada satu untaian baru yang keluar dari lubang lain pada mesin itu, mirip ekor yang semakin panjang. Apa yang sedang terjadi?

Sekali lagi, sang narator menjelaskan, ”Tugas DNA yang kedua disebut transkripsi. DNA tidak pernah meninggalkan rumahnya yang aman, yakni nukleus. Jadi, bagaimana gen-gennya​—resep untuk membuat semua protein pembentuk tubuh Anda​—bisa dibaca dan digunakan? Nah, mesin enzim ini mencari lokasi di sepanjang DNA di mana sebuah gen telah diaktifkan oleh sinyal kimiawi dari luar nukleus sel. Lalu, mesin ini menggunakan molekul yang disebut RNA (asam ribonukleat) untuk membuat salinan gen itu. RNA tampak sangat mirip dengan seuntai DNA, tetapi sebenarnya berbeda. Tugasnya adalah mengambil informasi berbentuk kode di dalam gen. RNA memperoleh informasi itu sewaktu berada dalam mesin enzim tadi, lalu keluar dari nukleus dan bergerak menuju salah satu ribosom, dan informasi itu kemudian digunakan untuk membangun sebuah protein.”

Seraya menyaksikan peragaan itu, Anda terkagum-kagum. Anda sangat terkesan dengan museum ini dan kejeniusan orang-orang yang merancang serta membangun mesin-mesinnya. Tetapi, bagaimana seandainya seluruh tempat ini berikut isinya bisa diaktifkan untuk menunjukkan ribuan tugas yang dilaksanakan dalam sel manusia secara serempak pada waktu bersamaan? Pastilah, itu tontonan yang sangat memukau!

Namun, Anda sadar bahwa semua proses yang dilaksanakan oleh mesin-mesin rumit yang sangat kecil ini sebenarnya sedang bekerja saat ini juga dalam 100 triliun sel di tubuh Anda! DNA Anda sedang dibaca, menyediakan petunjuk untuk membangun ratusan ribu jenis protein pembentuk tubuh Anda​—enzim, jaringan, organ, dan seterusnya. Saat ini juga, DNA Anda sedang disalin dan diperiksa sehingga ada serangkaian instruksi yang siap dibaca lagi dalam setiap sel yang baru.