Interaksi Mikroba Pada hewan

2.1  Interaksi yang Menguntungkan Antara Mikroba dengan Hewan

1.      Interaksi Bakteri Bioluminesen pada Ikan

            Bioluminesensi adalah emisi cahaya yang dihasilkan oleh makhluk hidup karena adanya reaksi kimia tertentu. Sebagian besar plankton memiliki kemampuan menghasilkan pendaran, terutama plankton yang hidup di perairan laut dalam. Pada mikroba, bioluminesensi yang dihasilkan belum diketahui manfaatnya, sedangkan pada hewan umumnya digunakan sebagai sinyal kawin, predasi, dan perlindungan terhadap pemangsa.

            Banyak bakteri yang dapat menghasilkan bioluminesensi dan umumnya diketahui seluruh bakteri tersebut tergolong ke dalam bakteri gram negatif, motil, memiliki morfologi batang, dan bersifat aerob atau anaerob fakultatif. Bakteri-bakteri itu tersebar di daerah lautan, perairan tawar, dan tanah. Contoh bakteri penghasil bioluminesensi yang telah diteliti adalah genus Vibrio (V. harveyi, V. fischeri, V. cholera), Photobacterium (P. phosphoreum, P. leiognathi), Xenorhabdus (X. luminescens), Alteromonas (A. haneda), dan Shewanella. Sementara itu, hanya sedikit cendawan yang diketahui dapat menghasilkan bioluminesensi, di antaranya adalah Armillaria mellea, Panellus Stipticus, Omphalotus nidiformis, dan Mycena spp.

            Banyak ikan dilaut mempunyai bakteri bioluminesen yang menyediakan sumber sinar untuk ikan yang umumnya pada lingkungan akuatik dengan sedikit atau tanpa sinar. Mikroba bioluminesen ini adalah bakteri dari genus Beneckea atau Photobacterium.bakteri- bakteri ini umumnya selalu terdapat pada dekat mata, bagian mulut, abdomen, atau daerah rectal dari ikan. Ikan dapat mengontrol sinar dari bakteri bioluminesen dengan membuka dan menutup lipatan epidermal.Sinar ini digunakan untuk menyinari lingkungannya , untuk menarik lawan jenis atau mangsanya. Berikut ini gambar dari salah satu bakteri penghasil bioluminesensi.

2.      Interaksi Mikroba pada Saluran Pencernaan

a.       Interaksi Antara Rayap dengan Flora Usus (Protozoa Mixotricha paradoxa)

            Lingkungan hidup bakteri di alam sangat bervariasi, di air, tanah, air panas, bahan organik, permukaan tubuh makluk hidup, dan bahkan dalam tubuh makluk hidup. Dalam lingkungan tersebut mikrooganisme saling berinteraksi, dan bentuk interaksinya sangat bervariasi dan beragam. Interaksi tersebut membentuk komunitas yang di dalamnya berlangsung serangkaian reaksi dalam proses transfer energi.

            Salah satu interaksi yang terjadi adalah Spirochaeta dengan protozoa yang hidup dalam usus rayap. Rayap merupakan serangga yang makanannya berupa kayu yang mengandung sellulosa, hemisellulosa, dan lignin. Bahan tersebut tidak dapat dirombak oleh rayap karena ketiadaan enzim hidrolitik. Adanya protozoa (misalnya Trichomonas termopsidis, flagellata yang hidup pada caecum rayap dan Mixotricha paradoxa yang hidup pada usus rayap membantu dalam mencerna selulosa) komponen kayu tersebut dapat dihidrolisis menjadi monomer yang dapat digunakan oleh rayap. Sebaliknya bagi protozoa tersebut bisa mendapatkan ruang dan sumber C dari rayap.

            Protozoa yang menghuni usus rayap tidaklah bekerja sendirian tetapi melakukan simbiosis mutualisme dengan sekelompok bakteri. Flagella yang dimiliki oleh protozoa tersebut ternyata adalah sederetan sel bakteri yang tertata dengan baik sehingga mirip flagella pada protozoa umumnya. Bakteri yang menyusun flagella memberikan motilitas pada protozoa untuk mendekati sumber makanan, sedangkan ia sendiri menerima nutrien dari protozoa. Contoh genus bakteri ini adalah Spirochaeta.

            Beberapa bakteri yang menghuni usus rayap juga diketahui dapat menghasilkan faktor tumbuh berupa vitamin B yang dapat digunakan oleh rayap, seperti spesies Enterobacter agglomerans, mampu melakukan fiksasi nitrogen.

          

b.       Interaksi Mikroba pada Rumen Ruminansia

                        Rumen atau perut besar merupakan bagian terbesar dari susunan lambung ruminansia Secara garis besar terdapat 3 kelompok utama mikroba rumen, yaitu: bakteri, protozoa, dan jamur. Mikroorganisme di dalam retikulo-rumen mempunyai peranan penting dalam proses fermentasi pakan. Mikroorganisme utama yang terdapat dalam rumen adalah bakteri, protozoa, jamur (yeast) dan kapang (mould). Proses fermentasi oleh mikroorganisme ini pada rurninansia memegang peranan sangat penting, karena produk akhir fermentasi yang bagi mikroorganisme itu sendiri merupakan limbah, yakni asam lemak terbang dan beberapa vitamin, bagi induk semang justru merupakan sumber energi dan zat yang membantu proses pencernaan selanjutnya. Simbiosis ini sangat menguntungkan kedua belah pihak, karena di satu  pihak mikroorganisme memerlukan bahan organik, sehingga hidupnya sangat menggantungkan dirinya kepada bahan pakan yang dikonsumsi induk semang, di pihak  lain, induk semang yang tidak mampu mencerna serat   kasar, dengan adanya mikroorganisme ini dapat memanfaatkannya. Bahkan beberapa vitamin yang biasanya sedikit terdapat dalam hijauan, dapat disediakan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang terdapat dalam rumen akan dijelaskan sebagai berikut.

Berikut ini merupakan gambar bagian rumen pada ruminansia.

1.      Bakteri Rumen

            Sebagian besar bakteri rumen berbentuk cocci kecil. Bakteri rumen diklasifikasikanatas berdasarkan macam substrat yang digunakan sebagai sumber energi utama, yakni:

a. Bakteri Selulolitik

                        Bakteri ini menghasilkan enzim yang dapat menghidrolisis ikatan glukosida, sellulosa dan dimer selobiosa. Sepanjang yang diketahui tak satupun hewan yang mampu memproduksi enzim selulase sehingga pencernaan selulosa sangat tergantung pada bakteri yang terdapat di sepanjang saluran pencernaan pakan. Bakteri selulolitik akan dominan apabila makanan utama ternak berupa serat kasar. Contoh bakteri selulolitik antara lain adalah : Bacteriodes succinogenes, Ruminicoccus f lavefaciens.

b. Bakteri Hemiselulosa

                        Hemiselulosa merupakan struktur polisakarida yang penting dalam dinding sel tanaman. Mikroorganisme yang dapat menghidrolisa selulosa biasanya juga dapat menghidrolisa hemiselulosa. Meskipun demikian ada beberapa spesies yang dapat menghidrolisa hemiselulosa tetapi tidak dapat menghidrolisa selulosa. Contoh bakteri hemiselulolitik antara lain: Butyrivibrio fibriosolven, Bacteriodes ruminicola.

c. Acid Utilizer Bacteria (bakteri pemakai asam)

                        Beberapa janis  bakteri dalam rumen dapat menggunakan asam laktat meskipun jenis bakteri ini umumnya tidak terdapat dalam jumlah yang berarti. Asam oksalat yang bersifat racun pada mamalia akan dirombak oleh bakteri rumen, sehingga menyebabkan ternak ruminansia mampu mengkonsumsi tanaman yang beracun bagi ternak lainnya sebagai bahan makanan. Beberapa spesies bakteri pemakai asam laktat yang dapat dijumpai dalam jumlah yang banyak setelah ternak mendapatkan tambahan jumlah makanan butiran maupun pati dengan tiba-tiba adalah : Peptostreptococcus bacterium, Propioni bacterium.

d. Bakteri Amilolitik

                        Beberapa bakteri selulolitik juga dapat memfermentasi pati, meskipun demikian beberapa jenis bakteri amilolitik tidak dapat menggunakan memfermentasi selulosa. Bakteri amilolitik akan menjadi dominan dalam jumlahnya apabila makanan mengandung pati yang tinggi, seperti butir-butiran. Bakteri amilolitik yang terdapat di dalam rumen antara lain: Bacteriodes amylophilus, Butyrivibrio fibrisolvens.

e. Sugar Untilizer Bacteria (bakteri pemakai gula)

                        Hampir semua bakteri pemakai polisakarida dapat memfermentasikan disakarida dan monosakarida. Tanaman muda mengandung karbohidrat siap terfermentasi dalam konsentrasi yang tinggi yang segera akan mengalami fermentasi begitu sampai di retikulo-rumen. Kesemua ini merupakan salah satu kelemahan/kerugian dari sistem pencernaan ruminansia. Sebenarnya gula akan lebih efisien apabila dapat dicerna dan diserap langsung di usus halus.

f. Bakteri Proteolitik

            Bakteri proteolitik merupakan jenis bakteri yang paling banyak terdapat pada saluran pencernaan makanan mamalia termasuk karnivora (carnivora). Didalam rumen, beberapa spesies diketahui menggunakan asam amino sebagai sumber utama enersi. Beberapa contoh bakteri proteolitik antara lain: Bacteroides amylophilus, Clostridium sporogenes.

            g. Bakteri Methanogenik

                        Sekitar 25 persen dari gas yang diproduksi di dalam rumen adalah gas methan. Bakteri pembentuk gas methan lambat pertumbuhannya. Contoh bakteri ini antara lain: Methanobacterium ruminantium, Methanobacterium formicium

h. Bakteri Lipolitik

                        Beberapa spesies bakteri menggunakan glycerol dan sedit gula. sementara itu beberapa spesies lainnya dapat menghidrolisa asam lemak tak jenuh dan sebagian lagi dapat menetralisir asam lemak rantai panjang menjadi keton. Enzim lipase bakteria dan protozoa sangat efektif dalam menghidrolisa lemak dalam chloroplast. Contoh bakteri lipolitik antara lain: Anaerovibrio lipolytica.

 i. Bakteri Ureolitik

                        Sejumlah spesies bakteri rumen menunjukkan aktivitas ureolitik dengan jalan menghidrolisis urea menjadi CO2 dan amonia. Beberapa jenis bakteri ureolitik menempel pada epithelium dan menghidrolisa urea yang masuk kedalam rumen melalui difusi dari pembuluh darah yang terdapat pada dinding rumen. Oleh karena itu konsentrasi urea dalam cairan rumen selalu rendah. Salah satu contoh bakteri ureolitik ini misalnya adalah Streptococcus sp.

2.      Protozoa Rumen

            Sebagian besar protozoa yang terdapat didalam rumen adalah cilliata meski pun flagellata juga banyak dijumpai.  Cilliata ini merupakan protozoa non pathogen dan anaerobik mikroorganisme. Seperti halnya bakteri, cilliata juga mampu memfermentasi hampir seluruh komponen tanaman yang terdapat di dalam rumen seperti: selulosa, hemiselulosa, fruktosan, pektin, pati, gula terlarut dan lemak. Dari hasil serangkaian studi, diperoleh informasi bahwa ciliata diduga mempunyai peranan sebagai sumber protein dengan keseimbangan kandungan asam amino yang lebih baik. Ciliata ini yang mampu mencerna selulosa dengan hasil akhir berupa asam lemak. Para ahli mengklasifikasikan ciliata rumen yang berbeda yaitu berdasarkan pada organella sel seperti ada tidaknya vakula, kerangka dan posisi cilia. Klasifikasi tersebut adalah sebagai berikut.

·         Oligotrichia yang mempunyai ukuran sel lebih kecil dan hanya memiliki cilia di sekitar prostoma (mulut). Jenis ini hanya sedikit sekali menggunakan gula terlarut sebagai makananannya, akan tetapi butir-butir pati akan menjadi sasaran utama untuk dimangsanya.

·         Holotricha  yang mempunyai ukuran sel lebih besar dengan cilia menutup seluruh tubuh. Holotricha dapat menggunakan glukosa, fruktosa, sukrosa dan pektin. Karbohidrat akan disimpan dalam bentuk amilopektin (salah satu bentuk rantai panjang pati). Jenis ciliata rumen ini mempunyai peranan penting dalam metabolisme karbohidrat dengan jalan menelan gula segera setelah masuk ke rumen dan menyimpannya dalam bentuk amilopektin, yang selanjutnya akan melepaskan kembali senyawa ini kedalam cairan rumen pada saat populasi Holotricha mengalami lisis atau pada fase pertumbuhannya. Mekanisme ini mempunyai pengaruh positif terhadap tersedianya karbohidrat dapat terfermentasi (fermentable carbohydrate) bagi bakteri rumen, terutama apabila tidak terdapat lagi karbohidrat dalam makanan misalnya pada saat ternak beristirahat.

3.      Jamur Rumen

        Selain bakteri, di dalam rumen juga terdapat mikroorganisme lain yaitu jamur. Mikrooganisme ini selalu banyak terdapat dalam rumen ternak ruminansia yang diberi ransum basal dengan kandungan serat kasar tinggi (misalnya jerami), menunjukkan bahwa mikroorganisme ini mempunyai peranan penting dalam pencernaan serat kasar. Salah satu ciri khas jamur rumen ini bila dibandingkan dengan jenis jamur lainnya adalah kebutuhannya akan kondisi absolut anaerobik (strictly anaerobic) untuk pertumbuhan dan terbentuknya senyawa hidrogen (H) dalam proses fermentasi selulosa. Siklus kehidupan mikroorganisme ini dilaporkan berlangsung antara 24 - 30 jam, menandakan bahwa jamur rumen sangat erat kaitannya dengan material yang sukar dicerna.

c.        Interaksi Bakteri Escherichia coli pada Usus Manusia

      Bakteri coli merupakan bakteri gram negatif berbentuk batang, tidak memiliki spora, memiliki pili, anaerobik fakultatif, suhu optimum 37⁰C, flagella peritrikus, dapat memfermentasi karbohidrat dan menghasilkan gas, bersifat patogenik, menyebabkan infeksi saluran kemih

      Habitat utama Escherichia coli adalah dalam saluran pencernaan manusia tepatnya di saluran gastrointestinal yaitu pada colon dan juga pada hewan berdarah hangat. Bakteri ini termasuk umumnya hidup pada rentang 20-40 derajat C, optimum pada 37 derajat. Total bakteri ini sekitar 0,1% dari total bakteri dalam saluran usus dewasa.

      Usus besar atau kolon pada manusia memiliki panjang ± 1 meter dan terdiri atas kolon ascendens, kolon transversum, dan kolon descendens. Di antara intestinum tenue (usus halus) dan intestinum crassum (usus besar) terdapat sekum (usus buntu). Pada ujung sekum terdapat tonjolan kecil yang disebut appendiks (umbai cacing) yang berisi massa sel darah putih yang berperan dalam imunitas.

       Pada colon, zat-zat sisa ini masih  mengandung banyak air dan garam mineral yang diperlukan oleh tubuh. Air dan garam mineral kemudian diabsorpsi kembali oleh dinding kolon, yaitu kolon ascendens. Zat-zat sisa berada dalam usus besar selama 1 sampai 4 hari. Pada saat itu terjadi proses pembusukan terhadap zat-zat sisa dengan dibantu bakteri Escherichia coli, yang mampu membentuk vitamin K dan B12.

      Pada proses pembusukan tersebut terjadi fermentasi zat-zat sisa makanan pada colon yang dibantu oleh bakteri Escherichia coli.  Sebelum zat sisa makanan tersebut masuk ke dalam colon , terlebih dahulu terjadi penyerapan di dalam usus halus. Zat-zat makanan yang diserap di dalam usus ini misalnya monosakarida, disakarida, vitamin dan lemak. Selanjutnya zat sisa tersebut akan mengalami pembususkan di colon. Selama pembusukan tersebut terjadi fermentasi zat-zat yang masih terkandung dalam zat sisa seperti polisakarida. Polisakarida ini akan difermentasi sehingga menghasilkan zat-zat yang tertentu seperti asetat propaniat butirat. Dalam proses pembususkan ini juga menghasilkan vitamin K dan B12 yang bermanfaat magi tubuh manusia. Selanjutnya zat-zat sisa yang tidak dapat terserap lagi akan dikeluarkan sebagai feses.  Berikut ini merupakan bagan simbiosis bakteri coli dalam colon.

2.2  Interaksi yang Merugikan Antara Mikroba Patogen dengan Hewan

1.      Jamur Penyebab Penyakit Kulit (Panu)

            Panu atau di dunia medis disebut dengan  istilah lain Pityriasis versicolor, merupakan infeksi jamur di permukaan kulit. Definisi medisnya adalah infeksi jamur superfisial yang ditandai dengan adanya makula  di kulit, skuama halus, disertai rasa gatal. Infeksi jamur superfisialis yang kronis dan asimtomatis   disebabkan oleh Malassezia furfur menyerang stratum    korneum dari epidermis.

                Panu disebabkan oleh organisme lipofilik dimorfik, Malassezia furfur, yang hanya dapat dikultur pada media yang diperkaya dengan asam lemak berukuran C12- sampai C14. Malassezia furfur atau yang juga dikenal dengan nama singkat M furfur, merupakan salah satu anggota dari flora kulit manusia normal (normal human cutaneous flora) dan ditemukan pada bayi (infant) sebesar 18% sedangkan pada orang dewasa mencapai 90-100%.

                Panu dapat terjadi di mana saja di permukaan kulit manusia, seperti: tubuh bagian atas, lengan atas, leher, kulit kepala yang berambut, muka/wajah, punggung, dada, perut (abdomen), ketiak (axillae), tungkai atas, lipat paha, paha, alat kelamin (genitalia), dan bagian tubuh yang tak tertutup pakaian. Penyakit ini bila diderita orang yang berkulit putih, maka bercak yang tampak adalah berwarna kemerahan. Bila diderita orang berkulit gelap, maka bercak yang tampak adalah warna keputihan (Pityriasis versicolor). Bila terdapat di daerah kulit yang tertutup, maka akan tampak sebagai bercak kecoklatan atau hitam (Pityriasis versicolor nigra). Karena terdapat beberapa warna itulah maka panu disebut Pityriasis versicolor.

                Malassezia furfur, Sebagai organisme yang lipofilik, Malassezia furfur memerlukan lemak (lipid) untuk pertumbuhan in vitro dan in vivo. Lebih lanjut, tahap miselium dapat dirangsang in vitro dengan penambahan kolesterol dan ester kolesterol pada medium yang tepat. Karena organisme ini lebih cepat berkoloni/mendiami kulit manusia saat pubertas dimana lemak kulit meningkat lebih banyak dibandingkan pada masa remaja (adolescent) dan panu bermanifestasi di area yang “kaya minyak” atau sebum-rich areas (misalnya: di dada, punggung), variasi lemak di permukaan kulit individu dipercaya berperan utama dalam patogenesis penyakit.

            Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi munculnya penyakit panu ini adalah sebagai berikut.

·         Kecenderungan (predisposition) genetik.

·         Lingkungan yang lembab, hangat.

·         Malnutrition (Penggunaan obat golongan steroid atau obat antiinflamasi, seperti prednison, deksametason, dan betametason).

2.      Bakteri Penyebab Penyakit Tuberculosis

Salah satu interaksi bakteri dengan hewan yang merugikan adalah tuberculosis. Tuberkulosis atau TB adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis. Penyakit ini paling sering menyerang paru-paru walaupun pada sepertiga kasus menyerang organ tubuh lain dan ditularkan orang ke orang. Ini juga salah satu penyakit tertua yang diketahui menyerang manusia.

Bakteri Mycobacterium tuberculosis berbentuk batang lurus atau sedikit melengkung, tidak berspora dan tidak berkapsul. Bakteri ini berukuran lebar 0,3 – 0,6 mm dan panjang 1 – 4 mm. Dinding M. tuberculosis sangat kompleks, terdiri dari lapisan lemak cukup tinggi (60%). Penyusun utama dinding sel M. tuberculosis  ialah asam mikolat, lilin kompleks (complex-waxes), trehalosa dimikolat yang disebut cord factor, dan mycobacterial sulfolipids yang berperan dalam irulensi. Struktur dinding sel yang kompleks tersebut menyebabkan bakteri M. tuberculosis bersifat tahan asam, yaitu apabila sekali diwarnai akan tetap tahan terhadap upaya penghilangan zat warna tersebut dengan larutan asam – alcohol.

Gejala utama tuberkulosis ialah batuk selama 3 minggu atau lebih, berdahak, dan biasanya bercampur darah. Bisa juga nyeri dada, mata memerah, kehilangan nafsu makan, sesak napas, demam, badan lemah, dan semakin kurus. Bila tidak ditangani, bisa terjadi syok hipovolemik atau sesak napas berat yang berujung kematian.

Cara penularan penyakit ini dapat melalui kontak dengan dahak atau menghirup titik-titik air dari bersin atau batuk dari orang yang terinfeksi kuman tuberculosis. Kuman tuberkulosis yang masuk melalui saluran napas akan bersarang di jaringan paru sehingga akan terbentuk suatu sarang pneumonik, yang disebut sarang primer atau afek primer. Sarang primer ini mungkin timbul di bagian mana saja dalam paru, berbeda dengan sarang reaktivasi. Dari sarang primer akan kelihatan peradangan saluran getah bening menuju hilus (limfangitis lokal). Peradangan tersebut diikuti oleh pembesaran kelenjar getah bening di hilus (limfadenitis regional). Afek primer bersama-sama dengan limfangitis regional dikenal sebagai kompleks primer. kompleks primer tersebut dapat menyebar ke daerah sekitarnya seperti bronkus yang lama kelamaan dapat menjadi sarang pneumonik.(http://biomatectona.blogspot.com)

ekologi mikroba

EKOLOGI MIKROBA

Ekologi mikroba adalah Ilmu yang mempelajari tentang timbal balik antara mikroba dan lingkungan hidupnya.
Satuan dasar ekologi adalah ekosistem. Sistem ini mencapai komponen-komponen biotik maupun abiotik. Komponen biotik adalah masyarakat kehidupan organisme atau biozonose. Komponen abiotik adalah faktor tak hidup yang meliputi faktor fisik dan kimia.
Ekosistem dalam ekologi mikroba dapat berupa system mikro dan system makro. Secara umum setiap system memiliki ciri-ciri yaitu adanya dinamika populasi, keanekaragaman, mekanisme adaptasi dan adanya hubungan antarorganisme yang ada di dalam system tersebut. Contohnya yaitu tanah sebagai suatu sistem, memiliki anggota komunitas yang tersusun dari berbagai populasi mikroba yaitu bakteri, Actinomycetes, virus, khamir dan protozoa. Macam dan jumlah mikroba tanah tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor jenis tumbuhan, pH, temperatur, curah hujan, macam tanah dan kelembaban tanah.
Menurut Winigradsky ada 2 kategori mikroorganisme yang ditemukan dalam ekosistem mikroorganisme otokhton dan alokhton. Mikroorganisme otokhton asli ada atau selalu ada dalam ekosistem tertentu. Bakteri otokhton selalu dapat ditemukan dalam tanah, tidak tergantung apakah zat makanan tertentu dipasok dari luar atau tidak. Keberadaannya didasarkan atas penambahan zat-zat makanan yang sedikit banyak tetap yang khas untuk ekosistemnya. Dengan mikroorganisme alokhton atau zimogen dimaksudkan mikroorganisme yang keberadaannya tergantung dari peningkatan kadar zat makanan yang kadang-kadang terjadi atau dari adanya zat-zat makanan tertentu. Bakteri-bakteri ini boleh dikatakan asing di dalam ekosistem, dan terdapat hanya untuk sementara waktu atau bertahan dalam bentuk stadium istirahat.
Habitat ekologi adalah tempat atau lokasi yang pada keadaan normal dihuni oleh organisme tertentu (individu atau populasi). Di dalam ekosistem tertentu suatu mikroorganisme pada umunya hanya mempunyai satu habitat. Tetapi suatu mikroorganisme dapat mempunyai beberapa habitat, masing-masing habitat di dalam ekosistem yang berlainan. Sebagai contoh Rhizobium tumbuh baik di dalam tanah maupun di dalam tumbuhan, bakteri metanogen mempunyai habitat di sedimen danau, dalam perut besar dan di dalam menara pembusukan sebuah instalasi pembersihan.
Komunitas mikroba merupakan hubungan timbal balik yang kompleks antara mikroba dengan lingkungannya, baik unsur hidup maupun unsur tak hidup. Contohnya yaitu Rhizobium. Rhizobium mendapatkan nitrogen dari tanah dan tanah menjadi subur.
Relung ekologi mikroba berlainan dengan habitat, relung ekologi ini tidak berhubungan dengan lokasi dalam ruangan, tetapi berhubungan dengan fungsi suatu organisme atau suatu populasi. Pada relung ini masing-masing jenis atau populasi memenuhi fungsi tertentu, yang ditentukan oleh kebutuhannya akan bahan makanan fisiologik, sifat-sifat kinetik, kemampuan biokimia, keistimewaan-keistimewaan structural dan toleransinya terhadap kondisi-kondisi lingkungan. Hal ini dapat diperjelas dengan contoh: di dala perut besar hanya bakteri-bakteri selulotik tertentu saja yang sanggup mempertahankan diri dan memecahkan selulosa, selulosa dipecahkan secara anaerob dan energi diperoleh dengan peragian. Lebih lanjut suhu dalam usus besar harus sedemikian sehingga keberadaan asam lemak, enzim, ammonium, gas, dan produk lain dapat ditoleransi. Akhirnya harus diusahakan ada pembuangan berlanjut dari produk-produk peragian, misalnya hydrogen. Untuk dapat berfungsi dalam ekosistem tertentu harus mempunyai kemampuan dan toleransi yang besar.
Faktor fisik utama yang mempengaruhi ekosistem adalah sebagai
berikut:
a. Suhu
Suhu berpengaruh terhadap ekosistem karena suhu merupakan syarat yang
diperlukan mikroba untuk hidup. Namun, juga ada mikroba yang hanya
dapat hidup pada kisaran suhu tertentu.
b. Sinar matahari
Sinar matahari mempengaruhi ekosistem secara global karena matahari
menentukan suhu.
c. Air
Air berpengaruh terhadap ekosistem karena air dibutuhkan untuk
kelangsungan hidup organisme. Bagi tumbuhan, air diperlukan dalam
pertumbuhan, perkecambahan, dan penyebaran biji; bagi hewan dan
manusia, air diperlukan sebagai air minum dan sarana hidup lain,
misalnya transportasi bagi manusia, dan tempat hidup bagi ikan. Bagi
unsur abiotik lain, misalnya tanah dan batuan, air diperlukan sebagai
pelarut dan pelapuk.
d. Tanah
Tanah merupakan tempat hidup bagi organisme. Jenis tanah yang berbeda
menyebabkan organisme yang hidup didalamnya juga berbeda. Tanah juga
menyediakan unsur-unsur penting bagi pertumbuhan organisme, terutama
tumbuhan.
e. Ketinggian
Ketinggian tempat menentukan jenis organisme yang hidup di tempat
tersebut, karena ketinggian yang berbeda akan menghasilkan kondisi
fisik dan kimia yang berbeda.
f. Angin
Angin selain berperan dalam menentukan kelembapan juga berperan dalam
penyebaran biji tumbuhan tertentu.
g. Garis lintang
Garis lintang yang berbeda menunjukkan kondisi lingkungan yang berbeda
pula. Garis lintang secara tak langsung menyebabkan perbedaan
distribusi organisme di permukaan bumi. Ada organisme yang mampu hidup
pada garis lintang tertentu saja. Dilihat dari luasnya, maka ekosistem mikroorganisme amat berbeda-beda. Misalnya suatu ekosistem dapat mencakup sebuah kolam, sebuah danau atau daerah akar tumbuhan. Dalam hubungan dengan ekosistem, juga kerap digunakan pengertian lingkungan. Lingkungan menyangkut hubungan-hubungan organisme tertentu (populasi tertentu) dengan komponen-komponen biotik dan abiotik ekosistem sekitarnya.

 Dikutip dari  BLOG MATA KULIAH KESEHATAN LINGKUNGAN

Bakteri Pendegradasi Minyak

Minyak terbukti menjadi pencemar lautan nomor satu. Separuhnya dihasilkan dari aktivitas industri. Selebihnya akibat kegiatan pelayaran hingga kecelakaan kapal tanker. Lautan Indonesia sebagai jalur kapal tanker internasional pun rawan tercemar limbah minyak. Namun laut Indonesia juga memiliki mekanisme tersendiri untuk menetralisasi pencemaran. Laut Indonesia kaya mikroba pengunyah minyak yang mampu meremediasi kawasan tercemar.

“Mikroba itu perlu diberdayakan untuk mengurangi pencemaran laut,” kata Ahmad Thontowi, salah satu anggota tim peneliti bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Thontowi berhasil meraih hibah dari Indonesia Toray Science Foundation (ITSF) untuk risetnya itu, di Jakarta, akhir Februari silam. Dengan dana hibah tersebut, Thontowi berharap bisa melanjutkan penelitian tentang bakteri pemakan minyak. Thontowi memiliki waktu untuk melakukan riset hingga 31 Maret ini.

Menurut Thontowi, penelitian itu dimulai pada 1 April 2005. “Benar telah berlangsung lebih dari tiga tahun,” katanya. Dana murni berasal dari Pemerintah Jepang, sedangkan Indonesia menyumbang fasilitas laboratorium, sumber daya hayati, dan tenaga peneliti. Penelitian itu diperkiraan menghabiskan dana Rp 3 milyar. Riset itu merupakan kerja bersama antara LIPI dan National Institute of Technology and Evaluation (NITE), Jepang.

Kerja sama riset ini dipayungi MOU Ristek-NITE/NEDO, Jepang. Di LIPI sendiri, ada tiga pusat penelitian (puslit) yang terlibat, yaitu Puslit Bioteknologi, Puslit Biologi, dan Puslit Oseanografi. Latar belakang penelitian itu adalah bahwa tanker-tanker internasional –termasuk Jepang– melalui jalur laut Indonesia, Selat Malaka, Sunda, dan Lombok. Kepadatan lalu lintas memungkinkan suatu saat bisa terjadi kecelakaan tanker yang dapat menyebabkan pencemaran minyak.

Dengan menguasai teknologi penanganan limpahan minyak, bila terjadi kasus pencemaran minyak, akan lebih mudah mengatasinya. Yaitu menggunakan bakteri pengunyah limbah yang akan mengubah minyak menjadi senyawa lain yang tidak berbahaya. Penelitian itu memang bertujuan mengisolasi dan mengarakterisasi bakteri pendegradasi minyak di laut tropis, terutama wilayah jalur tanker dari negara produsen minyak ke Jepang melalui Indonesia.

Telah dikoleksi 53 jenis mikroba pendegradasi senyawa minyak di laut. Penelitian itu difokuskan pada isolasi dan karakterisasi mikroba pendegradasi di laut. Sedangkan monitoring keberadaan mikroba sepanjang musim pada kondisi alami di laut tercemar juga merupakan bagian faktor yang diamati dan diteliti. “Mekanisme penguraian minyak atas peran bakteri-bakteri tersebut di amati, diteliti, dan dilakukan dalam skala lapangan di Pulau Pari, Kepulauan Seribu,” katanya.

Selanjutnya, di laboratorium, penelitian komposisi dan komunitas bakteri yang bertanggung jawab atas penguraian minyak di laut diamati menggunakan metode pendekatan molekuler, yang disebut teknik DGGE (denaturing gradient gel elektrophoresis). “Kami juga melakukan karakterisasi gen yang bertanggung jawab atas penguraian senyawa hidrokarbon beserta kloningnya,” kata Thontowi.

“Kami menduga, setiap bakteri yang bekerja untuk meremediasi minyak di laut punya peran sendiri-sendiri di habitat alamnya,” katanya. Dari hasil isolasi, bakteri tertentu dinyatakan dominan dan relatif memiliki kemampuan mendegradasi minyak yang signifikan (tinggi), yaitu Marinobacter, Oceanobacter, Alcanivorax, Thalassospira, Stappia, Bacillus, Novospingobium, Pseudomonas, Spingobium, dan Rhodobacter.

“Untuk di Indonesia, biasanya yang banyak dikenal Pseudomonas,” ujarnya. Jika minyak tumpah ke laut, yang terjadi adalah penguapan, dibawa ombak ke pantai, atau terendapkan. Minyak mentah sendiri terdiri dari empat jenis senyawa, yaitu saturates/parafin, aromatik termasuk PAH (polycyclic aromatic hydrocarbon), resin, dan aspalten.

“Kami menangani untuk pencemar hingga dua senyawa, saturates dan aromatik,” katanya. Secara teori, resin dan aspalten juga bisa diuraikan oleh bakteri. Namun itu memerlukan penelitian lebih lanjut. Adapun teknik untuk mengunyah minyak tersebut menggunakan bioremediasi atau biodegradasi. Bioremediasi adalah proses remediasi atau pemulihan area terpolusi menggunakan mikroba sebagai agen pendegradatornya.

Bioremediasi dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu bioaugmentasi dan biostimulasi. Bioaugmentasi adalah teknik menebarkan mikroba ketika terjadi pencemaran minyak. Sedangkan teknik biostimulasi menggunakan “pupuk” mineral untuk menumbuhkan mikroba di lingkungan yang tercemar. “Sehingga mikroba yang tumbuh itu siap menguraikan minyak menjadi senyawa yang lebih ramah lingkungan. Dan itu yang paling banyak direkomendasikan, meskipun tidak tertutup kemungkinan menggunakan teknik bioaugmentasi,” paparnya.

Thontowi mengingatkan bahwa mikroba yang bekerja menguraikan minyak tidak hanya sejenis, tapi suatu komunitas. Setiap setiap jenis mikroba memiliki kemampuan sendiri-sendiri dalam mengurai minyak. “Ada yang kemampuannya mengurai parafin, tugas selanjutnya dilakukan jenis lain,” katanya. Namun yang banyak dikenal mampu mengurai saturates dan aromatik adalah Alcanivorax borkumensis. “Dia memang dikenal memiliki kemampuan yang tinggi,” ujarnya.

Efektivitas bakteri dalam mengurai minyak bervariasi, bergantung pada jenis bakteri, dari 0 persen-100 persen. Efektivitas bakteri dalam mengurai minyak didasarkan pada jumlah minyak yang ada dalam larutan kultur dibandingkan dengan sesudah treatment bakteri, dihitung seberapa besar minyak yang tertinggal dalam larutan, termasuk bakterinya.

Monitoring dilakukan menggunakan GC-Mass, alat penera gas kromatografi yang dapat menganalisis komponen senyawa apa yang ada dalam larutan tersebut dan bermassa berapa, sehingga diketahui persis masih mengandung minyak atau tidak. “Dalam percobaan, setelah treatment dengan bakteri, minyak habis termakan bakteri,” katanya.

Prosesnya, sebelum makan minyak, bakteri menghasilkan surfactan. Yaitu sejenis enzim yang dapat menyatukan minyak dengan air. Setelah minyak dan air menyatu, mulailah bakteri makan minyak. “Ditandai dengan terpecah-pecahnya gumpalan minyak menjadi kecil-kecil,” tuturnya. Akhirnya minyak diubah menjadi senyawa lain yang tidak berbahaya.

“Dengan mengembangkan mikroba tropis Indonesia, akan mudah mengembangkan sistemnya karena telah sesuai dengan habitat tumbuh mikroba tersebut,” katanya. Di luar negeri, yang sudah mempraktekkannya adalah Jepang, Kanada, dan Amerika Serikat. Pencemaran tanker di sekitar perairan Jepang, Kanada, dan Amerika terjadi akibat tenggelamnya Exxon Valdez yang berisi 38.800 ton minyak pada 1989.

Rohmat Haryadi
Gatra Nomor 22 [Terbit Kamis, 9 April 2009]