Jaringan Rahasia Tanah: Bagaimana Mikroba Berbagi Sumber Daya
Para peneliti telah menemukan bahwa mikrobioma tanah, terdiri dari hingga 10.000 jenis hanya dalam secangkir tanah, memainkan peran penting dalam siklus nutrisi dan karbon melalui interaksi kompleks dan pertukaran sumber daya.
Penelitian terbaru yang berfokus pada korinoid—nutrisi dalam keluarga vitamin B12—menunjukkan bagaimana senyawa ini memengaruhi pertumbuhan mikroba dan kesehatan tanah. Wawasan ini dapat mengarah pada metode baru untuk memanipulasi mikrobioma tanah guna meningkatkan fungsi ekosistem.
Keanekaragaman dan Interaksi Mikrobioma
Komunitas mikroba, atau mikrobioma, terutama yang ada di tanah, sangat beragam, mencakup hingga 10.000 spesies hanya dalam satu cangkir tanah. Para ilmuwan sedang mengeksplorasi bagaimana mikrobioma dan anggotanya beradaptasi dengan lingkungannya, karena interaksi ini secara signifikan mempengaruhi sifat dan komposisi tanah.
Penelitian terbaru telah menyelidiki bagaimana spesies mikroba yang berbeda berinteraksi dan bertukar sumber daya penting seperti vitamin, dengan fokus khusus pada korinoid—sekelompok nutrisi yang mencakup vitamin B12. Karena banyak bakteri lingkungan tidak dapat menghasilkan nutrisi ini sendiri, memahami bagaimana mereka menukar nutrisi tersebut dapat memberikan wawasan berharga tentang bagaimana mikrobioma mengatur proses penting seperti siklus karbon dan nutrisi.
Kesehatan Tanah dan Peran Mikroba
Tanah memainkan peran penting dalam menjaga kesehatan ekosistem dengan menyimpan bahan organik, mendaur ulang unsur hara, menyaring dan menahan air, serta memberikan dukungan fisik dan unsur hara bagi tanaman. Mikroba adalah kontributor utama terhadap fungsi-fungsi ini, sehingga kemampuan untuk mempengaruhi perilaku mikrobioma berpotensi menjadi alat yang ampuh untuk meningkatkan kinerja tanah.
Kedua penelitian tersebut mengungkapkan bahwa korinoid tidak hanya mempengaruhi pertumbuhan bakteri tanah individu di laboratorium tetapi juga mempengaruhi bagaimana bakteri bertahan hidup dan hidup berdampingan di lingkungan tanah. Temuan ini membuka jalan bagi strategi inovatif untuk mengelola mikrobioma dan meningkatkan kesehatan tanah.
Studi tentang Dampak Corrinoids
Kompleksitas interaksi mikroba menimbulkan tantangan bagi para peneliti yang ingin memahami fungsi mikrobioma. Dua penelitian baru-baru ini berfokus pada korinoid, kelompok nutrisi penting dalam kelompok vitamin B12, untuk menyelidiki bagaimana respons masing-masing mikroba terhadap lingkungannya secara kolektif memengaruhi fungsi mikrobioma tanah.
Berfokus pada satu jenis nutrisi memungkinkan studi mikrobioma secara lebih rinci. Kedua penelitian tersebut selanjutnya bersinergi dengan berfokus pada tanah padang rumput California yang sama, sehingga memungkinkan para peneliti menghasilkan kerangka kerja untuk memahami siklus nutrisi dalam sistem ini.
Wawasan Eksperimental tentang Pertukaran Nutrisi Mikroba
Studi pertama berfokus pada dampak korinoid pada bakteri individu. Para peneliti mengisolasi lebih dari 100 bakteri tanah, 37 di antaranya merupakan spesies baru, dan menguji apakah bakteri tersebut dapat memproduksi korinoid atau harus bergantung pada bakteri lain untuk memasok korinoid. Dari bakteri tersebut, 60% menghasilkan korinoid, namun hanya sedikit yang melepaskannya dari sel saat dibiakkan di laboratorium. Temuan ini menunjukkan bahwa organisme yang melepaskan korinoid mungkin memasok nutrisi penting ini ke anggota komunitas mikrobioma lainnya dan berdampak besar pada pembentukan perakitan dan aktivitas mikrobioma di lingkungan.
Studi kedua menyelidiki korinoid di tanah. Analisis kimia mengungkapkan bahwa tanah mengandung korinoid pada tingkat yang melebihi kebutuhan untuk pertumbuhan mikroba maksimal, meskipun sebagian besar terikat erat pada matriks tanah. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa menambahkan korinoid yang berbeda ke dalam tanah dapat mengubah mikrobioma tanah untuk sementara. Hal ini menunjukkan bahwa korinoid mungkin menawarkan peluang untuk mempengaruhi struktur dan perilaku mikrobioma kompleks dalam sistem rekayasa dan lingkungan.
Referensi:
“Distribusi filogenetik dan karakterisasi eksperimental produksi dan ketergantungan korinoid pada isolat bakteri tanah” oleh Zoila I Alvarez-Aponte, Alekhya M Govindaraju, Zachary F Hallberg, Alexa M Nicolas, Myka A Green, Kenny C Mok, Citlali Fonseca-García, Devin Coleman -Derr, Eoin L Brodie, Hans K Carlson dan Michiko E Taga, 22 April 2024, Jurnal ISME.
DOI: 10.1093/ismejo/wrae068
“Respon komunitas mikroba tanah terhadap korinoid dibentuk oleh reservoir alami vitamin B12” oleh Zachary F Hallberg, Alexa M Nicolas, Zoila I Alvarez-Aponte, Kenny C Mok, Ella T Sieradzki, Jennifer Pett-Ridge, Jillian F Banfield, Hans K Carlson, Mary K Firestone dan Michiko E Taga, 4 Juni 2024, Jurnal ISME.
DOI: 10.1093/ismejo/wrae094
Penelitian ini didanai oleh Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi (DOE), Kantor Penelitian Biologi dan Lingkungan, Program Ilmu Genomik dan Area Fokus Ilmiah Mikrobioma Tanah “Mikroba Bertahan”. Penelitian ini juga didanai oleh Institut Kesehatan NasionalInstitut Nasional Ilmu Kedokteran Umum, Konsorsium Gelar Pascasarjana Nasional untuk Minoritas dalam Teknik dan Sains (GEM), Yayasan Kase-Tsujimoto, dan program Proyek Sponsor untuk Peneliti Sarjana di Universitas California, Berkeley.
