Sabtu, 28 Agustus 2010

Bakteri Fototrofik: Si Pemanen Matahari (Part III)

Kembali dan terus kembali lagi dalam artikel 'Bukan Tulisan Ilmiah'. Inilah yang ditunggu-tunggu apabila telah menyelesaikan bacaan Bakteri Fototrofik Part II, yaa setidaknya itulah yang saia dengar dari para responden. Semoga para pembaca terus menyukainya deh kalo begitu. Oke seperti yang saia janjikan sebelumnya, pada part III sekaligus part terakhir ini saia akan membicarakan sedikit mengenai ekologi serta pemanfaatan bakteri fototrofik yang seringkali kita jumpai baik secara tradisional maupun skala industri modern. Well, enjoy your reading.

Pengantar
Yaa lagi-lagi pengantar. Bab ini akan selalu menyertai kita sebelum memasuki inti cerita dalam part III ini. Sebelum kita memasuki pembahasan yang pertama, yakni ekologi bakteri fototrofik terdapat beberapa hal yang perlu dimengerti. Yup seperti biasanya kita mulai dari sebuah definisi. Ekologi merupakan ilmu mengenai interaksi antar mahluk hidup dengan lingkungan yang menentukan kemelimpahan dan distribusi/persebarannya. Nah ketika kita membicarakan mengenai ekologi bakteri kita akan sering menemui istilah seperti populasi/grup, struktur komunitas, dan parameter/ukuran fisikawi-kimiawi lingkungan. Oya, pada bagian ekologi ini juga perlu cara pandang baru terhadap kata 'lingkungan', yaitu dalam skala bakteri. 'Lingkungan' yang dimaksud dalam tulisan ini tidaklah terlalu besar, yaa kira-kira seukuran tanda titik pada akhir kalimat ini. Yup, dalam 'lingkungan' yang sebesar itu di lautan, akan terdapat puluhan ribu bahkan hingga jutaan bakteri. So my advice is, see small and think big. Penjelasan berikut mengenai ekologi mengkin akan lebih ditekankan pada komunitas bakteri fototrofik di lautan karena ekosistem lautan merupakan habitat yang paling mewakili semua kelompok bakteri fototrofik yang ada. Kemudian, kita juga akan melihat bagaimana interaksi/hubungan dari khususnya kelompok-kelompok bakteri fototrofik dengan kelompok bakteri maupun organisme lainnya. Selain itu dalam hal pemanfaatan, ternyata cukup banyak potensi kelompok bakteri fototrofik yang dapat dimanfaatkan oleh para Homo sapiens. Oke, supaya tidak memunculkan keribetan lebih lanjut, mari kita lanjut saja ke tema masing-masing.



Ekologi, Struktur Komunitas, dan Interaksi Bakteri Fototrofik
Ketika kita membicarakan ekologi kita tidak akan pernah luput dari yang namanya interaksi dengan skala terkecil adalah populasi. Dalam dunia bakteri, definisi populasi terkait dengan ekologi lebih mengarah pada sekelompok bakteri yang memiliki kesamaan fungsi/peran dalam ekosistem/lingkungannya. Nah, dalam hal ini bekteri fototrofik merupakan satu populasi tersendiri di ekosistem lautan meskipun perannya secara detail akan membagi kelompok tersebut menjadi populasi-populasi yang lebih spesifik lagi. Pada ekosistem lautan, bakteri fotoautotrofik oksigenik maupun anoksigenik, yaitu Cyanobacteria, purple sulfur bacteria (PSB) dan green sulfur bacteria (GSB). Ketiganya merupakan golongan bakteri fototrofik yang mampu menghasilkan senyawa organik dari karbon dioksida (CO2). Kemampuan 'memasak makanan' itu menjadikan ketiganya sebagai salah satu produsen, atau lebih mudahnya sebagai penyedia makanan bagi seluruh komunitas lautan. Dengan demikian, hal tersebut juga menjelaskan bahwa cyanobacteria banyak terdapat pada bagian permukaan lautan dimana ada banyak sinar matahari. Senyawa organik hasil 'masak-memasak' cyanobacteria dan GSB ada yang disimpan dan ada juga yang dilepaskan ke lingkungan sekitarnya. Lingkungan sekitar tempat cyanobacteria dan GSB juga menjadi habitat bagi para bakteri fotoheterotrofik seperti para purple non-sulfur bacteria (PnSB) atau green non-sulfur bacteria (GnSB) yang memanfaatkan senyawa organik tersebut bersama dengan sinar matahari untuk mendukung kehidupannya. Interaksi tersebut bersama dengan interaksi lainnya antar bakteri di lautan akan mempengaruhi dinamika populasi masing-masing kelompok bakteri tersebut, yakni dalam hal ini kita fokuskan pada bakteri fototrofik. Setelah melihat salah satu contoh interaksi antar sesama bakteri fototrofik, sekarang kita beralih ke interaksi pada kisaran yang lebih luas. Kita mulai dari satu pertanyaan, yaitu bagaimana dinamika (laju naik-turunnya kepadatan) populasi bakteri fototrofik serta kaitannya dengan organisme lain di ekosistem laut? Setidaknya terdapat tiga teori dan satu hipotesis untuk menjelaskan fenomena tersebut, yaitu Bottom-Up Control, Top-Down Control, Sideway Control, dan hipotesis 'Kill the winner'. Sekarang mari kita bahas satu per satu:


Teori Bottom-Up Control menjelaskan bahwa fluktuasi senyawa organik nutrien (bahan makanan) yang berperan sebagai 'bottom' akan mempengaruhi semua faktor diatas (up) yang terkait dengan ketersediaannya. Hal ini terlihat jelas pada dinamika populasi cyanobacteria. Loh kok bisa? mereka kan bisa 'masak' sendiri, lalu kenapa populasinya masih bisa dipengaruhi oleh fluktuasi nutrien? Yup, mereka memang bisa 'memasak' sendiri, namun hanya untuk senyawa-senyawa karbon dan ternyata tidak semua anggota cyanobacteria dapat 'memasak' senyawa-senyawa nitrogen-organik (melakukan fiksasi nitrogen). Salah satu anggota yang banyak terdapat pada permukaan lautan terbuka yang tidak dapat melakukan fiksasi nitrogen adalah genus Synechococcus. Dalam hal ini, fluktuasi senyawa nitrogen-organik hasil penguraian/dekomposisi sangat mempengaruhi dinamika populasinya.

Teori Top-down Control menjelaskan hubungan perburuan/predasi terhadap dinamika populasi. Konsumen atau predator berperan sebagai 'top' yang mempengaruhi dinamika populasi bakteri mangsanya (down). Nah konsumn apakah yang dimaksud? Saia sarankan jangan berpikir tentang paus ataupun manusia karena ini ukurannya jauh lebih kecil. Predator tersebut mungkin kelompok mikrobia eukaryotik seperti dinoflagellata (nah apalagi itu??) ataupun zooplankton. Nah kuliah ekologi yang pernah saia ikuti pernah menjelaskan mengenai predator-prey relationship yang dijelaskan pertama kali oleh Oom Lotka dan Oom Voltera dan kemudian dijelaskan lagi secara lebih mendetail oleh dalam trophic cascading interaction (interaksi tingkat makanan berkesinambungan) di perairan oleh Oom Carpenter. Hubungan/relationship tersebut menjelaskan bahwa kenaikan populasi bakteri mangsa (prey) akan diikuti oleh kenaikan populasi zooplankton predator yang pada akhirnya akan menurunkan kembali populasi bakteri mangsa dan seterusnya. Efek ini, seperti halnya pada bottom-up control, umum terjadi pada komunitas penghuni perairan laut sehingga membuat populasi setiap organisme terkontrol secara berkesinambungan.

Teori Sideway Control merupakan satu hal yang cukup unik dan eksklusif pada komunitas bakteri. Komunitas bakteri merupakan gabungan dari berbagai populasi bakteri yang berinteraksi satu dengan lainnya pada tempat (lingkungan) dan waktu tertentu. Nah pada sideway control ini, terdapat suatu hal yang bisa saia katakan sebagai 'interaksi setara' antar populasi bakteri. Jadi, selain interaksi memangsa dan dimangsa, populasi bakteri juga berinteraksi satu dalam hal kompetisi, saling memberi makan (sintrofi/syntrophy), saling meracuni (amensalisme), dan bahkan hidup bersama organisme lain (simbiosis) baik itu secara mutualisme maupun parasitisme. Lalu mengapa interaksi ini cukup eksklusif untuk bakteri? ya karena interaksi inilah yang cukup jelas terlihat pada bakteri dibandingkan dengan organisme lainnya yang lebih besar. Selain itu, bakteri juga memiliki kemampuan untuk menghasilkan berbagai macam senyawa kimia yang membantu proses interaksi ini. Nah pada komunitas bakteri fototrofik, semua jenis interaksi sideway control tersebut terjadi. Salah satu contohnya adalah pada ekosistem lautan terdapat cyanobacteria yang dapat menghasilkan senyawa racun/toksik bagi bakteri lain agar cyanobacteria dapat dengan sukses menguasai bagian permukaan laut. Namun ternyata juga ada populasi bakteri lain, misalnya dari kelompok fotoheterotrof, kebal terhadap senyawa racun yang diproduksi oleh cyanobacteria dan justru menggunakan senyawa tersebut untuk mendukung kehidupannya--suatu proses sintrofi. Beberapa spesies dari kelompok bakteri fotoheterotrofik PnSB juga ada yang hidup bersimbiosis dengan dinoflagellata (suatu organisme cukup kecil namun lebih besar dari bakteri pada umumnya) parasit pada kerang laut. Interaksi sideway control ini juga turut berpengaruh dalam menentukan kemelimpahan bakteri fototrofik di lautan dan cukup setara dengan bottom-up atau top-down control.

Hipotesis 'kill the winner' merupakan suatu gagasan baru terhadap dinamika populasi bakteri di lautan. Hipotesis ini menekankan peran virus bakteri di lautan (virioplankton), suatu kelompok virus yang menyerang dan membunuh bakteri. Pada ekosistem laut, terdapat suatu kecenderungan bahwa apabila suatu saat terjadi dominansi suatu habitat (niche) oleh bakteri tertentu, maka jumlah/densitas bakteri tersebut akan sangat tinggi/padat. Nah, kepadatan ini akan memicu penyerangan virus terhadap bakteri tersebut sehingga pada akhirnya akan menurunkan jumlahnya. Lalu mengapa harus menunggu kepadatan jumlah bakteri yang tinggi dulu baru hipotesis ini berperan? Well, jawabannya terletak pada sifat khas ekosistem lautan terbuka itu sendiri yaitu suatu ekosistem yang relatif miskin nutrien/zat makanan jika dibandingkan dengan perairan darat maupun daratan. Virioplankton merupakan parasit yang hanya dapat hidup di dalam sel bakteri dan perpindahannya pun sebisa mungkin harus dari bakteri ke bakteri. Kepadatan bakteri yang tinggi pada waktu tertentu di ekosistem lautan akan memudahkan penyebaran virioplankton ini untuk 'memangsa' bakteri. Lalu ketika kepadatan bakteri dominan (winner) sudah turun, maka sebagian habitat (niche) nya dapat dimanfaatkan oleh bakteri yang se-tipe/mirip sehingga jenis-jenis bakteri lain pun dapat hidup (coexist) bersama.

Interaksi lainnya yang menurut saia cukup berperan namun bukan merupakan penggerak utama dalam penentuan struktur komunitas bakteri fototrofik lautan adalah aktivitas transfer bahan genetik. Mekanisme pertukaran ini memungkinkan perubahan sifat suatu bakteri fototrofik menjadi berubah sehingga dengan sifat baru tersebut, suatu bakteri akan mampu menempati habitat (niche) baru yang sebelumnya tidak dapat ditempati. Menurut data yang ada, hal ini kerap terjadi pada masa lampau ketika awal kehidupan di bumi, yaitu bahwa berbagai macam kelompok bakteri termasuk juga bakteri fototrofik kerap melakukan pertukaran bahan genetik yang mengandung sifat 'mampu hidup pada suhu tinggi' sehingga masing-masing dapat menyesuaikan diri dengan kondisi awal bumi yang masih panas tersebut. Namun pada kondisi bumi sekarang ini, saia rasa interaksi tersebut sudah lebih jarang terjadi, namun kita tetap harus memasukannya dalam pertimbangan kita hehehe...

Nah, setelah semua interaksi yang kita ketahui tersebut, tentu kita akan bertanya khususnya terkait dengan bakteri fototrofik, yaitu mekanisme mana yang paling berperan dan mana yang kurang berperan? Pada dasarnya, tidak ada satupun dari semua mekanisme tersebut yang dapat berdiri sendiri. Semua mekanisme tersebut terjadi secara bersamaan, namun kondisi tempat dan waktu lah yang menentukan interaksi mana yang harus berjalan terlebih dahulu.

Pemanfaatan Potensi Bakteri Fototrofik
Oke setelah kita membicarakan mengenai ekologi bakteri fototrofik di lautan, sekarang kita akan membicarakan mengenai pemanfaatan beberapa golongan dari bakteri tersebut. salah satu ciri yang paling mencolok dari bakteri fototrofik adalah kemampuannya dalam melakukan fototrofi. Untuk melakukan hal tersebut, mereka pasti membutuhkan apa yang disebut sebagai pigmen klorofil, bakterioklorofil, dan segala aksesorinya. Ya, singkat kata mereka itu berwarna. Nah penelitian mengenai kandungan pigmen yang dimiliki oleh bakteri fototrofik menunjukan sifat antioksidan yang kalau di iklan-iklan katanya baik untuk kesehatan. Nah dari segi ini kita bisa memanfaatkan pigmen mereka sebagai pewarna makanan karena selain mempercantik makanan bagi para Homo sapiens, ternyata menyehatkan juga kan. Tidak menutup kemungkinan bahwa di masa depan pewarna makanan yang dihasilkan dari bakteri fototrofik kelak akan menggantikan dominansi pewarna makanan yang dihasilkan dari tumbuhan menimbang dari kecepatan produksinya dalam skala besar. Selain itu, pigmen bakteri ini juga dapat menurunkan resiko kesehatan karena dapat menggantikan pewarna tekstil yang juga banyak dipakai sebagai pewrna makanan. Selain sebagai pewarna makanan, bakteri fototrofik sebagai salah satu kelompok bakteri dengan keanekaragaman metabolisme yang sangat tinggi juga dapat menghasilkan beberapa senyawa kimia yang dinilai menguntungkan bagi para Homo sapiens. Salah satu contohnya adalah penghasilan senyawa anti-bakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri parasit pada ikan oleh salah satu anggota kelompok bateri fotoheterotrofik. Hal ini tentunya menguntungkan dalam sektor akuakultur karena dapat menurunkan angka kematian larva/benih ikan akibat infeksi bakteri parasit. itulah dua contoh yang sekiranya saia tahu (karena menyangkut penelitian yang saia kerjakan hehehe) disamping masih banyak lagi pemanfaatan potensi lainnya dari bakteri fototrofik baik dari segi industri, kesehatan, bahkan ilmu pengertahuan.


Akhir Kata
Sampai disinilah akhir dari artikel 'Bukan Tulisan Ilmiah' berjudul Bakteri Fototrofik: Si Pemanen Matahari yang dapat saia ceritakan. Dapat saia simpulkan bahwa bakteri fototrofik merupakan kelompok bakteri yang sangat beragam di dunia ini dan disatukan oleh satu macam sifat, yaitu kemampuannya dalam memanfaatkan sinar matahari untuk mendukung kehidupan. Keanekaragaman bakteri ini baik dalam hal jenis, kekerabatan, metabolisme, hingga pemanfaatan merupakan sebuah cerminan betapa luasnya kehidupan yang dimiliki oleh makluk kecil ini. Sebagai penutup mari kita coba bayangkan bersama kalimat yang saia tuliskan pada awal part III ini untuk keseluruhan cerita Bakteri Fototrofik: See Small and Think Big.


Regards,
Victor Aprilyanto

Tidak ada komentar: