Melawan Segala Kemungkinan: Mikroba Hidup Ditemukan di Tempat yang Paling Tidak Mungkin di Bumi

Teknik baru memisahkan mikroba hidup (iDNA) dan mati (eDNA). DNAmemungkinkan analisis yang tepat terhadap kehidupan mikroba di Gurun Atacama. Metode ini mengungkap mikroba aktif dan menawarkan wawasan baru tentang ekosistem ekstrem.

Gurun Atacama, yang membentang di sepanjang Pantai Pasifik Chili, adalah tempat terkering di dunia dan, karena kekeringannya yang ekstrem, tidak ramah bagi sebagian besar bentuk kehidupan. Namun, tidak semuanya bisa bertahan dalam kondisi yang keras—penelitian terhadap tanah berpasir di gurun tersebut telah mengungkap beragam komunitas mikroba. Namun, menyelidiki peran mikroorganisme dalam lingkungan seperti itu merupakan suatu tantangan, karena sulit membedakan materi genetik dari mikroba hidup dan materi genetik mikroba mati.

Teknik pemisahan baru dapat membantu peneliti fokus pada bagian hidup masyarakat. Dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal AplikasiSayaed dan Mikrobiologi Lingkungan, sebuah tim peneliti internasional menjelaskan cara baru untuk memisahkan materi genetik ekstraseluler (eDNA) dari intraseluler (iDNA). Metode ini memberikan wawasan yang lebih baik tentang kehidupan mikroba di lingkungan dengan biomassa rendah, yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan dengan metode ekstraksi DNA konvensional, kata Dirk Wagner, Ph.D., ahli geomikrobiologi di GFZ German Research Center for Geosciences di Potsdam, yang memimpin penelitian ini. belajar.

Penelitian di Gurun Atacama

Para ahli mikrobiologi menggunakan pendekatan baru pada sampel tanah Atacama yang dikumpulkan dari gurun sepanjang petak barat-timur dari tepi laut hingga kaki pegunungan Andes. Analisis mereka mengungkapkan berbagai mikroba yang hidup dan mungkin aktif di daerah paling kering. Pemahaman yang lebih baik tentang eDNA dan iDNA, kata Wagner, dapat membantu peneliti menyelidiki semua proses mikroba.

“Mikroba adalah pionir yang mengkolonisasi lingkungan seperti ini dan mempersiapkan lahan bagi suksesi kehidupan selanjutnya,” kata Wagner. Proses-proses ini, katanya, tidak terbatas pada gurun saja. “Hal ini juga dapat diterapkan pada medan baru yang terbentuk setelah gempa bumi atau tanah longsor di mana situasi yang kurang lebih sama, substrat berbasis mineral atau batuan.”

Sebagian besar alat yang tersedia secara komersial untuk mengekstraksi DNA dari tanah meninggalkan campuran sel hidup, tidak aktif, dan mati dari mikroorganisme, kata Wagner. “Jika Anda mengekstrak semua DNA, Anda memiliki DNA dari organisme hidup dan juga DNA yang dapat mewakili organisme yang baru saja mati atau sudah lama mati.” Urutan metagenomik DNA tersebut dapat mengungkap mikroba dan proses mikroba tertentu. Namun, hal ini memerlukan DNA berkualitas baik yang memadai, tambah Wagner, “hal ini sering kali menjadi hambatan di lingkungan dengan biomassa rendah.”

Tantangan Ekstraksi DNA Konvensional

Untuk mengatasi masalah tersebut, ia dan rekan-rekannya mengembangkan proses untuk menyaring sel-sel utuh dari campuran, meninggalkan fragmen genetik eDNA yang tersisa dari sel-sel mati di sedimen. Ini melibatkan beberapa siklus pembilasan lembut, katanya. Dalam tes laboratorium mereka menemukan bahwa setelah 4 kali pengulangan, hampir semua DNA dalam sampel telah dibagi menjadi 2 kelompok.

Ketika mereka menguji tanah di Gurun Atacama, mereka menemukan Actinobacteria dan Proteobacteria di semua sampel dalam kelompok eDNA dan iDNA. Hal ini tidak mengherankan, kata Wagner, karena sel-sel hidup terus-menerus mengisi kembali simpanan iDNA ketika mereka mati dan terdegradasi. “Jika suatu komunitas benar-benar aktif, maka terjadi pergantian yang konstan, dan itu berarti kedua kolam tersebut harus lebih mirip satu sama lain,” ujarnya. Pada sampel yang dikumpulkan dari kedalaman kurang dari 5 sentimeter, ditemukan bahwa bakteri Chloroflexota mendominasi kelompok iDNA.

Dalam penelitiannya di masa depan, Wagner berencana melakukan pengurutan metagenomik pada sampel iDNA untuk lebih memahami mikroba yang bekerja, dan menerapkan pendekatan yang sama pada sampel dari lingkungan tidak bersahabat lainnya. Dengan mempelajari iDNA, katanya, “Anda bisa mendapatkan wawasan lebih dalam tentang peran aktif komunitas yang sebenarnya.”

Referensi: “Di dalam Gurun Atacama: mengungkap mikrobioma hidup di lingkungan ekstrem” oleh Alexander Bartholomäus, Steffi Genderjahn, Kai Mangelsdorf, Beate Schneider, Pedro Zamorano, Samuel P. Kounaves, Dirk Schulze-Makuch dan Dirk Wagner, 14 November 2024, Mikrobiologi Terapan dan Lingkungan.
DOI: 10.1128/aem.01443-24