Salah satu misteri besar dunia botani melibatkan komponen yang lazim ditemukan di banyak salad kita: mentimun. Kecuali spesies mentimun tertentu yang dimaksud memiliki cara unik untuk menyebarkan bijinya—dalam aliran lendir balistik.
Sebuah tim ilmuwan interdisipliner yang dipimpin oleh Universitas Oxford telah menjelaskan metode penyebaran benih mentimun yang agresif dan kurang dipahami. Sebuah penelitian yang diterbitkan pada tanggal 25 November di jurnal PNAS menunjukkan bahwa temuan ini dapat menginspirasi inovasi bioteknologi, seperti mekanisme pelepasan obat secara tepat. Hal ini juga menjelaskan bagaimana mentimun bisa meluncurkan bijinya dengan jarak 250 kali panjang tubuhnya.
“Selama berabad-abad orang bertanya bagaimana dan mengapa tanaman luar biasa ini mengirimkan benihnya ke dunia dengan cara yang begitu kejam. Sekarang, sebagai tim yang terdiri dari ahli biologi dan matematika, kami akhirnya mulai mengungkap teka-teki botani yang besar ini,” Chris Thorogood dari Oxford Botanic Garden, seorang ilmuwan yang terlibat dalam penelitian ini, mengatakan dalam sebuah pernyataan universitas.
Mentimun yang menyemprot, labu Mediterania, telah dikenal sejak jaman dahulu. Pliny the Elder (23/24 M hingga 79 M) pernah merenungkan pengalamannya dengan tanaman tersebut, dengan mengatakan: “Kecuali untuk menyiapkannya, mentimun dibelah sebelum matang, bijinya akan menyembur keluar, bahkan membahayakan mata. ”
Tanamannya berbulu, berbunga kuning, dan buahnya—mentimun—panjangnya mencapai beberapa inci. Saat sudah matang, mereka akan melepaskan bagian atas batangnya yang tebal dan mengeluarkan lendir berisi biji dengan sangat cepat. Benihnya dapat mencapai kecepatan hingga 65,6 kaki (20 meter) per detik dan mendarat hingga jarak 32,8 kaki (10 meter). Tidak heran Pliny mengkhawatirkan matanya.
Untuk mempelajari mekanisme ini lebih dekat, para ilmuwan dari Universitas Oxford dan Universitas Manchester menggunakan serangkaian eksperimen, pemodelan matematika, videografi kecepatan tinggi, CT scan, dan fotografi.
Inilah yang mereka pelajari: Pada minggu-minggu sebelum benih dikeluarkan, mentimun menumpuk cairan dan menjadi bertekanan tinggi. Beberapa hari sebelum kejadian, sebagian lendir berpindah dari buah ke batang, membuat mentimun miring sekitar 45 derajat dari posisi sebelumnya yang hampir vertikal, membuat batang lebih panjang, tebal, dan kaku. Ketika ketimun dan batangnya akhirnya pecah, ujung batangnya tersentak sehingga menyebabkan ketimun berputar ke arah yang berlawanan.
“Pertama kali kami memeriksa tanaman ini di Kebun Raya, peluncuran benihnya sangat cepat sehingga kami tidak yakin hal itu benar-benar terjadi. Sangat menarik untuk menggali dan mengungkap mekanisme tumbuhan unik ini,” kata Derek Moulton dari Universitas Oxford, yang juga mengerjakan penelitian tersebut.
Arah dan kecepatan benih bergantung pada waktunya. Misalnya benih yang keluar dari buah terlebih dahulu adalah yang paling cepat, mempunyai sudut luncur paling rendah, dan mendarat paling jauh. Benih berikutnya lebih lambat (karena tekanan mentimun sudah berkurang), mempunyai sudut peluncuran yang lebih tinggi (karena rotasi mentimun), dan oleh karena itu mendarat lebih dekat.
Dengan cara ini, satu tanaman ketimun yang menyemprotkan banyak buah dapat menyebarkan benihnya dalam lingkaran yang hampir rata antara jarak 6,6 kaki (2 meter) dan 32,8 kaki (10 meter). Meskipun keseluruhan mekanismenya mengejutkan, langkah yang melibatkan aliran cairan dari buah kembali ke batang mungkin merupakan hal yang “unik di dunia tumbuhan,” tulis para peneliti dalam pernyataannya.
Tim juga mengembangkan model matematika untuk mensimulasikan mekanisme ini dan menguji bagaimana perubahan parameter dapat berdampak pada hasil. Namun ternyata sistem penyebaran benih sudah mendekati optimal.
Jika batangnya lebih tebal dan kaku, putaran mentimun akan berkurang dan bijinya akan meluncur secara horizontal. Jika batang menerima lebih sedikit cairan sebelum dikeluarkan, buah akan mendapat tekanan lebih tinggi dan mengeluarkan biji lebih cepat tetapi lebih vertikal. Kedua skenario tersebut membatasi jangkauan penyebaran, yang berarti semakin sedikit benih yang dapat bertahan karena berbagai faktor, termasuk meningkatnya persaingan untuk mendapatkan sumber daya.
Meskipun penjelasan di balik perilaku tanaman yang aneh (seperti mengapa bunga ini berbau seperti daging busuk) mungkin tidak dapat diterapkan dengan jelas dalam kehidupan sehari-hari, mungkin kita akan segera menemukan lebih banyak tulisan oleh Pliny the Elder yang mengungkapkan bahwa tentara Romawi memasukkan biji balistik mentimun yang menyemprotkan ke dalamnya. senjata legiun khusus.