Nanopora Belajar Layaknya Otak, Penemuan Komputasi Masa Depan
Bayangkan sebuah lubang yang sangat kecil—jauh lebih kecil dari sehelai rambut—yang tidak hanya berfungsi sebagai saluran, tetapi juga bisa “mengingat” dan belajar. Inilah yang ditemukan oleh para ilmuwan: sebuah mekanisme di mana nanopora belajar layaknya otak manusia.
Nanopora adalah protein pembentuk lubang yang ada pada banyak makhluk hidup. Pada manusia, mereka membantu sistem kekebalan tubuh. Pada bakteri, mereka sering kali berfungsi sebagai racun yang melubangi sel. Dalam dunia teknologi, lubang super kecil ini sangat berharga untuk mendeteksi DNA dan sensor molekuler.
Misteri Aliran Listrik yang Tak Terduga
Meskipun sudah lama digunakan dalam bioteknologi, perilaku nanopora sering kali sulit diprediksi. Selama ini, ilmuwan bingung dengan dua fenomena aneh pada nanopora:
- Rektifikasi (Penyearahan): Aliran partikel bermuatan (ion) berubah-ubah tergantung apakah tegangan listriknya positif atau negatif.
- Gating (Pengereman): Aliran ion tiba-tiba berhenti mendadak tanpa peringatan.
Kedua perilaku ini, terutama gating, sering mengganggu kinerja sensor nanopora. Namun, tim peneliti dari EPFL yang dipimpin oleh Matteo Dal Peraro dan Aleksandra Radenovic akhirnya berhasil memecahkan misteri ini.
Bagaimana Nanopora “Berpikir”?
Tim peneliti melakukan eksperimen menggunakan aerolysin, sebuah pori bakteri yang umum dipakai dalam penelitian. Mereka memodifikasi muatan listrik di dalam pori tersebut untuk melihat bagaimana dampaknya terhadap aliran ion.
Baca juga: Implan Nirkabel Cahaya, Ajarkan Otak Membaca Sinyal Baru
Penemuan mereka mengungkap fakta menarik:
- Pengendali Arah: Muatan listrik di dalam dinding pori bertindak seperti polisi lalu lintas, menentukan seberapa mudah ion bisa lewat ke satu arah dibandingkan arah lainnya.
- Struktur yang Fleksibel: Gating atau penghentian aliran terjadi karena pori tersebut tidak stabil. Ketika aliran ion terlalu kuat, struktur pori “runtuh” sementara dan menutup jalan, lalu terbuka kembali.
Ilmuwan menemukan bahwa jika mereka membuat struktur pori menjadi kaku, aliran tidak akan pernah berhenti. Sebaliknya, sifat fleksibel-lah yang memungkinkan pori tersebut untuk menutup dan membuka.
Menuju Komputer Biologis Masa Depan
Mengapa penemuan bahwa nanopora belajar layaknya otak ini begitu penting?
Karena dengan memahami cara kerja muatan listrik ini, insinyur dapat merancang nanopora sesuai kebutuhan:
- Untuk Sensor: Membuat pori yang kaku dan stabil agar pengukuran DNA lebih akurat tanpa gangguan.
- Untuk Komputer Canggih: Membuat pori yang fleksibel yang bisa “belajar”.
Dalam demonstrasi yang menakjubkan, tim peneliti berhasil menciptakan nanopora yang meniru plastisitas sinaptik—kemampuan otak untuk memperkuat atau memperlemah sinyal antar saraf. Pori ini bisa “mengingat” sinyal listrik masa lalu, mirip seperti cara sinapsis di otak kita menyimpan memori.
Ini adalah langkah besar menuju prosesor komputer masa depan yang tidak lagi berbasis silikon biasa, melainkan menggunakan air dan ion (seperti otak kita) untuk memproses data dengan cara yang jauh lebih cerdas dan efisien.
Referensi: “Lumen charge governs gated ion transport in β-barrel nanopores” by Simon Finn Mayer, Marianna Fanouria Mitsioni, Paul Robin, Lukas van den Heuvel, Nathan Ronceray, Maria Jose Marcaida, Luciano A. Abriata, Lucien F. Krapp, Jana S. Anton, Sarah Soussou, Justin Jeanneret-Grosjean, Alessandro Fulciniti, Alexia Möller, Sarah Vacle, Lely Feletti, Henry Brinkerhoff, Andrew H. Laszlo, Jens H. Gundlach, Theo Emmerich, Matteo Dal Peraro and Aleksandra Radenovic, 11 November 2025, Nature Nanotechnology.
DOI: 10.1038/s41565-025-02052-6
