Menggunakan Matematika untuk Hitung Proses Biologis

Jakarta, CNN Indonesia -- Proses biologis yang kompleks, seperti metabolisme tubuh, melibatkan ribuan senyawa berbeda oleh terjadinya reaksi kimiawi. Rantai proses ini disebut jaringan reaksi kimiawi.

Nah, peneliti dari Universitas Luxembourg sudah mengembangkan sebuah metode matematika untuk mempelajari properti energetik pada jaringan reaksi kimia tersebut. Temuan mereka diterbitkan di jurnal Physical Review X.

Tim yang dipimpin Profesor Massimiliano Esposito mencoba menyelidiki bagaimana sistem biologis paling kecil bekerja pada level molekul. Sistem ini menyebabkan fluktuasi massa yang besar, yang membuat perilakunya sulit diprediksi.

Agar bisa menggambarkannya, peneliti menggunakan pendekatan probalistik yang menghitung dinamika sistem ini berdasarkan statistik perubahan yang terjadi. Dengan menggunakan deskripsi probabilistik ini, mereka mengkaji bagaimana sistem ini bertukar energi dan materi dengan lingkungan mereka dan berapa banyak energi yang hilang selama proses ini - sebuah disiplin ilmu yang disebut termodinamika stokastik.

Namun, di ranah jaringan reaksi kimia yang kompleks, deskripsi probabilistik menjadi tidak layak karena melibatkan ribuan molekul. Peneliti menunjukkan bagaimana metode matematika yang dikembangkan untuk sistem kecil dapat digunakan untuk menyelidiki jaringan ini.

“Saat ini model termodinamika untuk jaringan macam ini masih banyak kekurangannya. Upaya kami membangun jalan untuk terciptanya karakterisasi termodinamika dari jaringan reaksi kimia, seperti metabolisme,” ujar Riccardo Rao, penulis utama studi itu.

Rao mengatakan jaringan itu ibarat mesin yang mengubah beberapa senyawa menjadi senyawa lain. Beberapa senyawa dimakan sebab mereka adalah bahan bakar proses tersebut. “Deskripsi kami bisa menjawab pertanyaan, seperti, apakah proses ini efisien? Berapa energi yang dipakai? Kalau kita sedikit ‘mencubit’ sistem itu, bagaimana reaksinya?” ujar Rao lagi.

Saat ini, riset mereka fokus pada model jaringan metabolisme. Tapi mereka berencana menggandeng ahli biologi dan kimia untuk menguji dan mengaplikasikan penelitian mereka pada sistem biologis yang konkret.