JEO - Insight

Begini Bunyi
Virus Corona
saat Jadi Musik...

Rabu, 15 April 2020 | 21:59 WIB

Ujungnya, karya ini juga bertujuan membantu upaya para pakar medis sedunia mendapatkan penawar paling mujarab bagi Covid-19. Kok bisa?

BETUL, struktur virus corona (2019-nCoV atau SARSCoV-2) dapat berbunyi. Tentu, bukan bunyi seperti kita berbicara.

Ini adalah upaya Markus J Buehler, saintis dari Massachusetts Institute of Technology (MIT), dalam membantu para pakar di seluruh dunia untuk memahami virus corona.

Mengejutkannya, suara dari struktur molekul virus corona ini enak didengar. Mau tahu seperti apa bunyinya? 

Suara yang dari tadi mungkin sudah Anda dengar, itu bunyinya. Bila belum muncul, coba klik tanda segitiga putih di dalam lingkaran oranye dalam visualisasi suara berikut ini: 

Dari apa nada itu?

Suara berdurasi 110 menit tersebut memunculkan paduan bebunyian dentang lonceng, petikan senar, dan seruling.

Menurut Buehler, nada-nada bebunyian itu mewakili setiap aspek yang berbeda dari protein penyusun virus corona. 

Karya Buehler ini antara lain telah dipublikasikan di majalah sains terkemuka, Science, edisi 3 April 2020.

"Sungut" (spike) yang membuat virus penyebab penyakit Corona (Covid-19) dapat berikatan dengan reseptor sel inang manusia sesungguhnya merupakan struktur kombinasi dari beragam asam amino.

Dalam gambar-gambar yang belakangan sering kita lihat, "sungut-sungut" ini adalah tonjolan-tonjolan mencuat dari badan virus corona, yang juga membuat virus ini lalu diberi nama corona karena penampakannya dengan semua "sungut" itu.

Nah, para ilmuwan dari Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan MIT memetakan beragam asam amino tersebut, mengurutkan rangkaiannya, memberikan "nada" tersendiri untuk masing-masing asam amino, lalu mengubah seluruh rangkaian tersebut sebagai nada. 

Pekerjaan ini menggunakan bantuan teknologi kecerdasan buatan bernama sonifikasi.

Bila biasanya gambaran paling mutakhir virus adalah rangkaian asam amino dalam struktur lengkunga heliks atau membentang sebagai lembaran, kali ini virus corona mewujud sebagai musik.

Apa gunanya?

Sekelas profesor MIT membuat ini tentu bukan sekadar ingin tampil beda. Ujungnya, karya ini juga bertujuan menemukan penawar paling mujarab bagi Covid-19.

Mereka berharap untaian nada yang mewakili struktur dan urutan asam amino virus corona ini akan membantu para peneliti medis mengidentifikasi bagian dari protein penyusun 2019-nCoV yang dapat disasar antibodi dan atau obat.

Simak tujuan yang diharapkan dari upaya menyuarakan struktur virus corona dalam petikan tanya jawab dengan Markus J Buehler di bagian tulisan setelah ini.

TANYA JAWAB DENGAN MARKUS J BUEHLER

MARKUS J Buehler bukan baru kali ini mewujudkan struktur sel sebagai untaian nada. Dia punya minat khusus terhadap perancangan protein baru. Tak jarang hasil risetnya itu dia "suarakan" menjadi untaian nada.

Dalam proyek bersama MIT dan IBM Watson AI Lab, misalnya, Buehler merancang protein baru yang diharapkan dapat memperpanjang umur simpan bahan makanan yang selama ini cepat busuk.

Lalu, Buehler bersama koleganya pernah pula membuat ulang protein sutra yang biasa dipakai lebah madu untuk membuat sarang. 

Buat catatan, rangkaian protein pada dasarnya merupakan wujud dasar yang membentuk semua makhluk hidup saat ini. 

Semua riset Buehler ini memanfaatkan pemodelan deep learning (DL)—level tertinggi saat ini dari "keluarga" kecerdasan buatan (artificial intelligence atau AI) dan pembelajaran mesin (machine learning atau ML)—menggunakan bank data protein. 

Bank data protein yang dipakai Buehler mencakup sekitar 120.000 protein, dalam wujud urutan asam amino dan wujud tiga dimensi.

Adapun referensi lugas lebih lanjut soal AI, ML, dan DL, antara lain dapat Anda baca di sini.

 

Baca juga: Tak Runtuh Dihajar Perang Dagang Trump, Huawei Geber Lini Komputasi dan AI

 

Kembali ke kerja Buehler terkait virus corona, berikut ini petikan wawancara Buehler dengan tim dari MIT News yang versi utuhnya dapat Anda baca di sini

Petikan kami sajikan dalam format tanya jawab.

Apa gunanya menerjemahkan struktur protein menjadi suara?

Otak kita hebat dalam memproses suara!

Dalam satu sapuan, telinga kita mengambil semua fitur hierarkis suara, (mulai dari) nada (pitch), warna nada (timbre), volume, melodi, irama, hingga kunci nada (chord).

Kita butuh mikroskop berkemampuan tinggi untuk melihat detail yang setara dengan itu dari sebuah gambar. Itu pun, kita tak akan bisa melihatnya sekaligus.

Suara adalah cara paling elegan untuk mengakses informasi yang tersimpan dalam protein.

Biasanya, suara dihasilkan dari material yang bergetar, seperti senar, lalu musik dibuat dengan mengatur suara dalam pola hierarkis.

Dengan teknologi kecerdasan buatan, kita dapat menggabungkan konsep-konsep ini. Kami gunakan getaran di tingkat molekuler dan jaringan saraf untuk membangun bentuk musik baru.

Kami sedang mengerjakan metode untuk mengubah struktur protein menjadi representasi yang dapat didengar. Kemudian, kami terjemahkan representasi ini sebagai material baru.

 

Apa yang bisa diceritakan dari riset suara virus corona ini?

Setiap "sungut" virus korona memiliki tiga rantai protein yang saling berbelit menjadi pola menarik.

Struktur ini terlalu kecil untuk dilihat mata tetapi dapat "didengar". Kami merepresentasikan struktur fisik protein, dengan belitan rantainya, sebagai melodi yang terjalin membentuk komposisi berlapis.

Urutan asam amino protein dari setiap sungut, pola struktur sekunder, dan wujud tiga dimensinya yang rumit, semua kami tampilkan (dalam representasi suara ini).

Hasilnya, muncul sebentuk musik pengiring, dengan not-not saling bersahutan. Seperti simfoni, pola musik ini menggambarkan bentuk persilangan geometris protein, mewujudkan perwujudan kode deoxyribonucleic acid (DNA). 

Struktur Protein Sungut Virus Corona - (DOK PRIBADI/MARKUS J BUEHLER)

Virus punya kemampuan luar biasa untuk menipu dan mengeksploitasi inang demi melipatgandakan dirinya sendiri.

Genom virus membajak "mesin" pembuat protein sel inang. Mesin ini lalu dipaksa mereplikasi genom virus dan menghasilkan protein virus untuk menghasilkan virus baru.

Saat mendengarkan suara virus ini, Anda mungkin terkejut dengan nada yang menyenangkan bahkan menenangkan.

Itu mengakali telinga kita dengan cara yang sama virus menipu sel kita. Itu adalah penyerbu yang menyamar sebagai pengunjung yang ramah. 

Melalui musik, kita dapat melihat sungut virus corona dari sudut pandang baru sekaligus menghargai betapa mendesaknya kebutuhan untuk mempelajari "bahasa" protein.

 

Bisakah ini jadi cara menghadapi Covid-19 dan virus yang menyebabkannya?

Dalam jangka panjang, iya. Menerjemahkan protein menjadi suara memberi para ilmuwan alat lain untuk memahami dan merancang protein.

Bahkan mutasi kecil dapat membatasi atau sebaliknya menambah kekuatan patogen dari SARS-CoV-2. 

Melalui sonifikasi, kita juga dapat membandingkan proses biokimia dari sungut protein virus ini dengan virus pendahulunya seperti SARS dan MERS. 

Melalui musik yang kami buat, kami menganalisis struktur getaran dari sungut protein yang menginfeksi inang.

Memahami pola getaran ini penting untuk perancangan obat dan lebih banyak keperluan lain. Getaran dapat berubah ketika suhu menghangat, misalnya.

Ini juga dapat menjelaskan kepada kita penyebab sungut  protein varian baru virus corona ini bisa menancap ke sel manusia melebihi virus lain.

Kami masih akan terus mengeksplorasi semua itu.

Selain itu, kami juga mungkin bakal menggunakan pendekatan komposisi buat merancang obat untuk menyerang virus ini.

Kita dapat mencari protein baru yang cocok dengan melodi dan irama antibodi yang mampu mengikat sungut protein, mengganggu kemampuannya menginfeksi inang. 

 

Bagaimana musik dapat membantu perancangan protein?

Anda dapat memikirkan musik sebagai cerminan algoritma struktur.

Goldberg Variation milik Johan Sebastian Bach, misalnya, adalah wujud brilian sebuah musik pengiring, prinsip yang kami temukan pula dalam protein.

Kita sekarang dapat mendengar konsep ini sebagaimana alam menggubahnya, lalu membandingkan itu dengan ide-ide dalam imajinasi kita, atau memakai AI untuk berbicara dalam bahasa perancangan protein dan membiarkannya membayangkan struktur baru. 

Kami yakin bahwa analisis suara dan musik dapat membantu kita memahami materi di dunia dengan lebih baik. Ekspresi artistik, bagaimanapun, hanyalah model dari dunia dengan kita di dalamnya dan semua yang ada di sekitar kita. 

Dapatkan Voucher Belanja jutaan rupiah, dengan #JernihBerkomentar di bawah ini! *S&K berlaku
Berkomentarlah secara bijaksana dan bertanggung jawab. Komentar sepenuhnya menjadi tanggung jawab komentator seperti diatur dalam UU ITE
Laporkan Komentar
Terima kasih. Kami sudah menerima laporan Anda. Kami akan menghapus komentar yang bertentangan dengan Panduan Komunitas dan UU ITE.