Spesies Bakteri Baru yang Sangat Tidak Biasa Ditemukan di Kedalaman Laut yang Gelap

Mikroba yang tidak mampu memecah karbohidrat termasuk dalam keluarga bakteri laut yang baru diidentifikasi.

Sebuah tim peneliti Jerman-Amerika, dipimpin oleh Profesor Iliana Baums dari Institut Helmholtz untuk Keanekaragaman Hayati Laut Fungsional di Universitas Oldenburg (HIFMB) dan Dr. Samuel Vohsen dari Universitas Lehigh di Amerika Serikat, telah mengidentifikasi dua bakteri yang sangat tidak biasa jenis dalam jaringan dua spesies karang laut dalam dari Teluk Meksiko.

Simbion karang yang sebelumnya tidak diketahui ini memiliki genom yang sangat berkurang dan tidak memiliki kemampuan memperoleh energi dari karbohidrat, tim melaporkan dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal ilmiah. Komunikasi Alam. “Spesies ini adalah contoh yang mengesankan tentang betapa sedikitnya gen yang dibutuhkan untuk suatu organisme fungsional,” kata Baums, yang ikut menulis makalah tersebut.

ADVERTISEMENT

SCROLL TO RESUME CONTENT

Tim peneliti mempelajari beberapa koloni dua spesies karang lunak, Callogorgia delta dan Callogorgia Americana, yang ditemukan di Teluk Meksiko pada kedalaman berkisar antara 300 hingga 900 meter, yang gelap gulita. Para peneliti menemukan dua spesies yang sebelumnya tidak diketahui dan berkerabat dekat dari kelas bakteri mollicutes. Mollicutes sering hidup sebagai parasit baik di dalam atau di dalam sel tumbuhan, hewan, dan manusia, dan dalam beberapa kasus menyebabkan penyakit. Berdasarkan analisis genetik mereka, para peneliti mengusulkan keluarga baru yang disebut Oceanoplasmataceae, yang mana kedua bakteri tersebut akan ditugaskan.

Penyelidikan lebih lanjut mengungkapkan bahwa bakteri tersebut merupakan simbion dominan pada karang ini dan hidup dalam lapisan jaringan agar-agar yang membentuk bagian dari sistem pertahanan kekebalan dan mengangkut nutrisi. Salah satu spesiesnya (Oceanoplasma callogorgiae) hanya mengandung 359 gen yang mengkode protein untuk berbagai fungsi metabolisme. Yang lainnya (Thalassoplasma callogorgiae) memiliki 385 gen penyandi protein. Sebagai perbandingan, bakteri usus Escherichia coli mengandung lebih dari 4.000 gen, sementara manusia memiliki sekitar 21.000 gen.

amino asam adalah satu-satunya sumber energi mereka

Pertanyaan tentang bagaimana metabolisme dua mikroba yang baru ditemukan dapat berfungsi dengan genom yang tereduksi masih menjadi misteri bagi para peneliti: “Bakteri ini bahkan tidak membawa gen untuk metabolisme karbohidrat normal, dengan kata lain, untuk memperoleh energi dari karbohidrat – sesuatu yang pada dasarnya dimiliki setiap organisme hidup,” jelas Baums.

Menurut penelitian hingga saat ini, satu-satunya sumber energi mereka adalah asam amino arginin, yang disediakan oleh karang inang. “Tetapi pemecahan asam amino ini hanya menghasilkan sejumlah kecil energi. Sungguh menakjubkan bahwa bakteri ini dapat bertahan hidup dengan jumlah yang sangat sedikit,” kata Vohsen. Bakteri juga memperoleh nutrisi penting lainnya dari inangnya.

Masih belum jelas apakah mikroba tersebut murni parasit, atau apakah karang mendapat manfaat dari simbionnya. Menurut analisis genetik para ilmuwan, kedua spesies bakteri tersebut menggunakan berbagai mekanisme pertahanan yang disebut sistem CRISPR/Cas untuk menghilangkan benda asing DNA. Sistem ini juga digunakan dalam bioteknologi untuk mengedit gen. Para peneliti berhipotesis bahwa mekanisme ini mungkin juga berguna bagi karang inang, membantu mereka menangkis patogen. Kemungkinan lain adalah bakteri memberikan nitrogen kepada inangnya ketika mereka memecah arginin.

Bagi Baums, yang penelitiannya berfokus pada ekologi dan evolusi karang, simbion menawarkan kesempatan untuk mendapatkan wawasan lebih jauh tentang sejarah kelompok hewan yang beragam ini. “Saya selalu merasa luar biasa bahwa karang dapat menghuni begitu banyak habitat berbeda meskipun merupakan hewan yang sangat sederhana dalam hal cetak biru genetiknya,” kata peneliti.

Simbion sangat penting bagi kemampuan karang untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berbeda, jelasnya: “Mereka menyediakan fungsi metabolisme yang tidak dimiliki oleh karang itu sendiri.” Misalnya, karang tropis, yang hidup di perairan dangkal dan tergenang air ringan, bergantung pada alga fotosintetik untuk menyediakan makanan dan energi bagi mereka. Karang air dingin, banyak di antaranya hidup di laut dalam yang gelap dan miskin nutrisi, diperkirakan bergantung pada bakteri untuk mengubah nutrisi atau memperoleh energi dari senyawa kimia.

Referensi: “Penemuan simbion karang laut dalam dari kelompok bakteri laut baru dengan genom yang sangat berkurang” oleh Samuel A. Vohsen, Harald R. Gruber-Vodicka, Santiago Herrera, Nicole Dubilier, Charles R. Fisher dan Iliana B. Baums , 4 November 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-53855-5

Baums, seorang ahli ekologi evolusi dan ahli karang, melakukan penelitian di Institut Helmholtz untuk Keanekaragaman Hayati Laut Fungsional di Universitas Oldenburg (HIFMB) dan memegang jabatan profesor bersama di Universitas Oldenburg dan Institut Alfred Wegener, Pusat Penelitian Kutub dan Kelautan Helmholtz di Bremerhaven. Selain Profesor Baums dan Dr Vohsen, ilmuwan dari Institut Max Planck untuk Mikrobiologi Kelautan di Bremen, Universitas Kiel, dan Universitas Negeri Pennsylvania di AS juga terlibat dalam penelitian ini.