Curious Kids: Mengapa alam menciptakan pola?

Setiap kuncup sekelompok tanaman brokoli Romanesco terdiri dari serangkaian kuncup lebih kecil yang disusun dalam pola spiral yang konsisten. Creativ Studio Heinemann/Westend61 via Getty Images^[1]

Pola-pola seperti ini mulai terbentuk dalam skala kecil ketika material mengalami proses seperti pengeringan, pembekuan, kerutan, difusi, dan reaksi. Perubahan tersebut kemudian memunculkan pola kompleks dalam skala yang lebih besar seperti yang dapat kita lihat sekarang.

Pola pada es dan batu

Coba kamu bayangkan kristal beku halus yang ada di kaca jendela pada hari yang dingin. Apa yang menciptakan pola itu?

Saat air membeku, molekul-molekulnya mulai bersatu membentuk kelompok. Molekul air memiliki bengkokan tertentu yang menyebabkannya menumpuk menjadi kelompok yang berbentuk segi enam saat membeku.

Saat kluster berkembang, banyak faktor lain, termasuk kelembapan dan suhu^[2], mulai memengaruhi bentuk keseluruhannya. Misalnya, saat air membeku di kaca jendela, pola kecil yang tidak sempurna dan acak pada permukaan kaca tersebut akan menyebabkan penumpukan dan menciptakan pola yang lebih besar.

Kristal es pada jendela tua di Norwegia. Baac3nes/Moment via Getty Images^[3]

Proses penumpukan molekul yang sama ini berperan pada pembentukan variasi bentuk kepingan salju yang mencolok.

Bagaimana dengan pola kolom basal yang menakjubkan di Giant’s Causeway? Struktur batu ini terbentuk 50 juta hingga 60 juta tahun yang lalu saat lava – cairan berbatu panas dari bawah tanah – naik ke permukaan bumi dan mulai kehilangan suhu panasnya. Pendinginan pada lava menyebabkan lapisan atas basal berkontraksi. Lapisan yang lebih dalam dan panas menahan tarikan ini, sehingga menciptakan retakan di lapisan atas.

Saat lava mendingin, retakan menyebar semakin dalam ke bebatuan. Kualitas molekuler tertentu dari basalt, serta ilmu fisika dasar tentang proses pecahnya material^[4] – hukum fisika universal untuk semua zat di Bumi – menyebabkan retakan-retakan tersebut bertemu satu sama lain pada sudut tertentu untuk membuat segi enam, seperti molekul air yang menumpuk.

Pada akhirnya, basal yang mendingin pecah menjadi kolom batu berbentuk segi enam yang tetap menciptakan pola yang mengesankan jutaan tahun kemudian.

Pola pada hewan

Pembentukan pola kompleks pada makhluk hidup juga dimulai dengan mekanisme sederhana pada tingkat molekuler. Salah satu proses pembuatan pola yang penting melibatkan cara bahan kimia yang menyebar bereaksi satu sama lain^[5].

Bayangkan tetesan pewarna makanan yang menyebar dalam segelas air – inilah yang disebut difusi.

Tetesan pewarna biru pada berbagai tahap difusi dalam air. Science Photo Library via Getty Images^[6]

Pada tahun 1952, ahli matematika Inggris Alan Turing menunjukkan bahwa penyebaran bahan kimia seperti ini di dalam bahan kimia lain dapat menyebabkan pembentukan semua jenis pola^[7] di alam .

Para ilmuwan telah membuktikan bahwa proses ini mereproduksi pola bintik macan tutul, pola belang-belang zebra, dan banyak ciri pada hewan lainnya.

Belang-belang harimau yang dapat membantunya berbaur dengan lingkungan sekitarnya akan memungkinkan mereka untuk bersembunyi dari mangsa. Sourabh Bharti/iStock via Getty Images Plus^[8]

Apa yang membuat ciri-ciri ini konsisten dari generasi ke generasi? Saat spesies hewan berevolusi, reaksi kimia berevolusi secara bersamaan dan menjadi bagian dari kode genetik mereka. Ini terjadi mungkin karena ciri-ciri mereka membantu hewan bertahan hidup. Sebagai contoh, pola belang membantu harimau menyamarkan diri mereka saat berburu di hutan atau padang rumput. Ini memudahkan mereka untuk mengejutkan dan menangkap mangsanya.

Namun, para ilmuwan masih terus meneliti rincian bahan kimia tertentu yang terlibat dalam proses-proses ini.

Para ilmuwan terkadang tidak mengetahui kegunaan dari suatu pola, dan bahkan bisa jadi suatu pola tidak memiliki kegunaan apapun. Proses molekuler yang cukup sederhana mungkin menghasilkan pola secara kebetulan.

Misalnya, dalam pekerjaan tim riset saya yang mempelajari butiran serbuk sari tanaman, kami melihat berbagai macam pola^[9], termasuk pola runcing, garis, dan banyak lagi.

Butir serbuk sari dari berbagai tanaman umum seperti bunga matahari, tanaman morning glory, hollyhock, lily oriental, evening primrose, dan biji kasturi – diperbesar 500 kali dan diwarnai dalam gambar ini – menampilkan pola yang rumit. Dartmouth Electron Microscope Facility^[10]

Kami belum mengerti mengapa sebuah tanaman dapat menghasilkan suatu pola serbuk sari tertentu yang berbeda dari tanaman-tanaman lain. Apapun kegunaan yang dimiliki pola ini dan pola lainnya di alam, keragaman, kompleksitas, dan keteraturannya sangatlah mengagumkan.

Apakah kamu punya pertanyaan yang ingin dikembangkan ke ahli? Minta bantuan ke orang tua atau orang yang lebih dewasa untuk mengirim pertanyaanmu pada kami. Ketika mengirimkan pertanyaan, pastikan kamu sudah memasukkan nama pendek, umur, dan kota tempat tinggal. Kamu bisa:

Zalfa Imani Trijatna dari Universitas Indonesia menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris.

Authors: Maxim Lavrentovich, Assistant Professor of Theoretical Biophysics, University of Tennessee

Read more https://theconversation.com/curious-kids-mengapa-alam-menciptakan-pola-195541