Indonesia merupakan negara yang terletak di cincin api pasifik dengan aktivitas tektonik yang tinggi. Hal tersebut berdampak pada banyaknya sumber air panas yang terdapat di Indonesia. Sumber air panas sendiri merupakan suatu ekosistem perairan dengan suhu di atas 37oC. Ekosistem tersebut merupakan tempat hidup dari mikroorganisme termofilik yang mampu bertahan hidup dan tumbuh di suhu tinggi.
Mikroorganisme termofilik sendiri sangat bermanfaat di dunia industri. Enzim yang dihasilkan oleh mikroorganimse termofilik dapat digunakan dalam proses industri yang melibatkan suhu tinggi (60-105oC), seperti proses likuefikasi pati dan sakarifikasi material lignoselulosik. Selain itu, mikroorganisme termofilik juga dapat digunakan dalam proses bioremediasi seperti biodegradasi hidrokarbon dan pembersihan logam berat di lingkungan yang ekstrim seperti padang pasir dan lautan lepas.
Walaupun eksplorasi mikroorganisme termofilik sudah banyak dilakukan di Indonesia, namun hanya terbatas dilakukan dengan metode berbasis kultur yaitu menanam air atau sedimen dari suatu sumber air panas ke media mikrobiologi di mana diharapkan akan tumbuh mikroorganisme yang berasal dari sumber air panas tersebut. Dari laporan-laporan ilmiah sebelumnya, metode berbasis kultur hanya mampu mengungkap keanekaragaman mikroorganisme dari suatu ekosistem sebanyak 1%, karena 99% sisanya tidak dapat dikultur.
Di Indonesia sendiri eksplorasi atau bioprospecting mikrorganisme termofilik setidaknya telah dilakukan sejak tahun 1991. Di antara kurang lebih 256 sumber air panas yang ada di Indonesia, salah satu sumber air panas yang paling sering diekplorasi mikroorganisme termofiliknya adalah sumber air panas Cangar di Jawa Timur. Beberapa spesies bakteri termofilik penghasil enzim industri seperti amilase, kitinase, dan selulase, serta biosurfaktan berhasil diisolasi dari sumber air panas Cangar dengan metode berbasis kultur.
Untuk mengungkap keanekaragaman hayati mikroorganisme termofilik di sumber air panas Cangar, sekaligus mendukung United Nation Sustainable Development Goals(SGDs) khususnya “Life below water” peneliti dari Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga memanfaatkan salah satu teknologi mutakhir yaitu next generation sequencing.
Metode Next Generation Sequencing
Setiap makhluk hidup dapat dideteksi keberadaannya dari suatu ekosistem dari fragmen materi genetiknya yang disebut sebagai DNA barcode. Untuk bakteri sendiri DNA barcode yang dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaannya adalah gen penyandi 16S rRNA. Metode next generation sequencing (NGS) memungkinkan deteksi sebagaian besar gen 16S rRNA dari suatu sampel lingkungan. Dalam penelitian ini keseluruhan DNA dari campuran sedimen dan air dari sumber air panas Cangar diisolasi dan keseluruhan gen 16S rRNA dari DNA tersebut dideteksi dengan NGS. Analisis bioinformatika kemudian digunakan untuk menentukan spesies-spesies bakteri yang ada di sumber air panas Cangar dari urutan gen 16S rRNA yang telah dideteksi.
Struktur Komunitas Bakteri di Sumber Air Panas Cangar
Berdasarkan hasil NGS dan analisis bioinformatika terdeteksi 28 filum bakteri di sumber air panas Cangar. Filum paling dominan adalah kelompok bakteri Gram negatif Proteobacteria, Bacteroidetes, dan Chloroflexi. Dominasi filum-filum tersebut mirip dengan yang ditemui pada sumber air panas yang memiliki kondisi fisik yang mirip dengan Cangar (suhu 50-60oC), seperti sumber air panas Ayer Hangat di Malaysia, Coamo di Puerto Rico, dan Badi Anhoni di India.
Sementara itu, famili dan genus yang paling dominan di sumber air panas Cangar adalah Flavobacteriaceae dan Cloacibacterium. Dominasi famili Flavobacteriaceae ditemui juga di sumber air panas yang memiliki kondisi fisik serupa yaitu di sumber air panas Brandvlei d i Afrika Selatan dan Chhoti Anhoni di India. Dominasi genus Cloacibacterium sendiri merupakan yang pertama kali dilaporkan di dunia. Clocibacterium umumnya ditemukan di kulit manusia dan air limbah. Dominasi genus ini kemungkinan terkait dengan aktivitas pariwisata dan pertanian di sekitar sumber air panas Cangar.
Keberadaan Bakteri Bermanfaat dan Bakteri Patogen di Sumber Air Panas Cangar
Analisis NGS dan bioinformatika juga berhasil menyingkap keberadaan bakteri bermanfaat dan bakteri patogen di sumber air panas Cangar. Beberapa bakteri bermanfaat yang dapat dideteksi antara lain Acinetobacter junii yang merupakan penghasil biosurfaktan dan Pseudomonas alcaligenes yang merupakan penghasil berbagai bahan kimia berharga. Bakteri bermanfaat lain adalah Methylobacillus sp. yang merupakan platform potensian untuk produksi protein rekombinan dan Chitinophaga sp. yang merupakan penghasil enzim-enzim yang dapat dimanfaatkan untuk biokonversi limbah pertanian.
Selain bakteri bermanfaat, kemungkinan besar diakibatkan oleh banyaknya aktivitas manusia di sumber air panas Cangar, juga ditemukan bakteri patogen. Beberapa bakteri patogen yang terdeteksi antara lain patogen oportunis seperti Comamonas testosteroni, Comamonas aquatica, dan Vogesella perlucida, serta indikator kontaminasi fekal seperti genus Blautia dan Ruminococcus.
Studi yang merupakan eksplorasi pertama keanekaragaman hayati mikroorganisme di sumber air panas di Indonesia menggunakan teknologi NGS ini, tidak hanya berhasil mengungkap struktur komunitas bakteri di sumber air panas Cangar, namun juga mengungkap keberadaan bakteri bermanfaat dengan potensi untuk menghasilkan enzim dan bahan kimia bernilai tambah, dan terlibat dalam proses bioremediasi, sekaligus keberadaan patogen oportunistik, yang penting untuk pengembangan langkah-langkah kesehatan dan keselamatan di sumber air panas, Studi ini diharapkan ini dapat mendorong eksplorasi lebih lanjut di sumber air panas lainnya di Indonesia.
Penulis: Almando Geraldi, S.Si., Ph.D.
Informasi yang lebih mendetail dari tulisan ini dapat dilihat di: https://smujo.id/biodiv/article/view/8845/5151
