BILA sebuah bola lampu bersinar, orang tentu tidak heran lagi. Memang ada kekuatan (energi listrik) yang menyebabkan timbulnya sinar dan ada hubungan antara sumber kekuatan dengan bola tersebut. Tetapi tentang bakteri-bakteri yang bersinar, nampaknya masih mempakan barang baru yang menimbulkan banyak tanda tanya pada manusia.
Meski kelompok bakteri tersebut sudah menunjukkan kemampuannya mengemisikan sinar sejak dia ditemukan, keluarbiasaanya baru dirasakan akhir-akhir ini. Manusia kemudian mengkaitkan sifat fisiologis si bakteri dengan kondisi lingkungan, meletakkan si bakteri sebagai bioindikator yang berpotensi menunjukkan tingkat polusi yang terjadi.
Emisi cahaya yang terjadi bukan hanya berfungsi penerangan seperti bola lampu, namun sebagai lampu lalu lintas di persimpangan jalan: merah, kuning, hijau. Tentu pada bakteri ini tidak muncul sinar warna merah, kuning, hijau. Warna-warna itu terekspresi dalam bentuk intensitas sinarnya.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Berdasarkan intensitas sinar yang dihasilkan, manusia menerjemahkan seberapa besar polutan yang terbeban di suatu lingkungan. Dengan menghitung berapa tingkat kehilangan sinar, maka hasilnya bisa dikonversikan ke tingkat polusi yang sedang terjadi.
Mengenal lebih dekat
Bioluminisensi atau berpendarnya cahaya karena aktivitas biologis (akibat metabolisme jasad hidup) dapat dihasilkan oleh kelompok bakteri dari genus Photobacterium. Genus tersebut lebih dikenal dalam hal bioluminisensi dibanding spesies-spesies dari genus Vibrio yang juga mampu berperan sama.
Sebagian besar dari bakteri tersebut adalah mikroorganisme laut, sehingga tidak mengherankan bila mereka juga kadang ditemukan berasosiasi dengan ikan air asin. Beberapa jenis ikan mempunyai organ khusus yang dapat ditumbuhi bakteri luminisensi.
Kadang-kadang si bakteri juga bisa ditemukan di ikan-ikan yang sudah mati. Yang terakhir ini sering memunculkan ide untuk memperoleh biakan bakteri luminisensi dari permukaan ikan mati yang sudah disimpan beberapa hari dalam ruang gelap pada suhu 10-20 derajat Celcius. Kelompok bakteri tersebut umumnya bersifat gram negatif (karakter fisiologis berdasarkan tipe dinding selnya), fakultatlf aerob (dapat tumbuh baik ada atau tidak ada 02 atau dalam hal ini luminisensi terjadi jika ada 02) dan bergerak dengan flagelnya. Untuk mengetahui lebih rinci bagaimana, dan kapan si bakteri dapat mengemisikan cahaya, tentu perlu pengetahuan sifat fisiologis terutama tipe metabolismenya.
Metabolisme dan emisi cahaya
Beberapa komponen yang dibutuhkan untuk luminisensi bakteri diantaranya adalah enzim lusiferase, rantai panjang aldehid alifatik (RCHO), FMN (flavin mononucleotide) dan O2.
Proses tersebut membutuhkan suatu donor elektron –umumnya pendonor elektron itu adalah NAD (nicotinamideadenine dinucleotide)— yang sudah berikatan dengan atom hidrogen dalam bentuk NADH. Elektron yang disumbangkan NADH lewat melalui FMN dan diterima oleh O2.
Enzim lusiferase menunjukkan keunikan dalam pengaturan sintesis yang disebut dengan autoinduksi. Tentu saja hal ini ada kaitannya dengan produk spesifik metabolisme dari bakteri luminisensi (lebih umum disebut autoinduser). Selama pertumbuhan, produk tersebut terakumulasi di medium kultur.
Saat produk mencapai titik kritis, induksi enzim akan terjadi. Pada Vibrio fischeri senyawa induser yang teridentifikasi adalah NBeta-ketokaproilhomoserin lakton.
Dari keterkaitan metabolik yang telah dijelaskan di atas, tidak mengherankan jika fenomena yang muncul di alam juga mengekspresikan hal yang sama. Meskipun ada bakteri luminisensi belum tentu bioluminisensi terjadi.
Mengapa? Karena densitas dari bakteri menjadi faktor yang sangat dominan. Bila densitas bakteri tinggi, densitas autoinduser tinggi, baru bioiluminisensi terdeteksi.
Sekilas informasi genetika
Banyak informasi baru tentang bioluminisensi telah dimunculkan berdasarkan studi genetika yang berkaitan dengan proses tersebut. Beberapa operon lux telah berhasil diidentifikasi dari spesies Vibrio yang luminisensi dan kunci struktur gennya telah diklonkan dan diurutkan.
Gen lux A dan lux B merupakan pengkode untuk subunit a dan b dari lusiferase bakteri. Gen lux C, lux D, dan lux E pengkode untuk polipeptida yang berfungsi dalam reaksi bioluminisensi, penggandaan, dan aktivasi asam-asam lemak untuk sistem luminisensi. Galur (strain) E coli pengemisi cahaya juga telah dibuat dengan menyisipkan klon gen-gen lux dari spesies Vibrio ke dalam sel E coli, kemudian menempatkan ekspresinya dibawah kontrol spesifik sekaligus untuk mempermudah manipulasi E coli.
Langkah terakhir ini memacu paket penelitian dalam aspek pengaturan bioluminisensi karena banyak peralatan genetik E coli yang dapat digunakan untuk penyelidikan dari aspek pengontrolan gen lux.
Biodetektor, satu pilihan
Dalam terapan, dasar pemikiran praktis melibatkan pertimbangan jumlah dari NAD yang tereduksi, FMNH2, dan O2 yang menyebabkan reduksi bioluminisensi. Dua alternatif penyebab pengurangan bioluminisensi yang dapat disebutkan disini adalah reaksi dapat balik (reversible) molekul toksik dengan enzim target atau dengan molekul substrat.
Hal ini dapat berarti pula semakin banyak kandungan polutan di suatu lingkungan, semakin kecil pula kesempatan untuk terjadinya reaksi yang menghasilkan produk normal bagi kelompok bioluminisensi. Jadi, emisi cahaya tak akan muncul di tempat yang terpolusi. Fenomena sebaliknya dapat diperhitungkan juga, semakin bersih lingkungan dari polutan, intensitas cahaya yang dihasilkan akan semakin besar.
Menggarisbawahi adanya hubungan yang sangat akrab antara konsentrasi polutan dengan intensitas emisi yang dihasilkan, penggunaan biodetektor ini sangat layak untuk dipertimbangkan sebagai salah satu pilihan.
Kesensitifannya terhadap perubahan kondisi lingkungan menempatkan biodetektor yang mengandalkan bioluminisensi tersebut sebagai alat deteksi cepat dan relatif murah. Ini bisa diterapkan untuk mengukur polutan akuatik, air limbah, air yang berasal dari proses pembuatan bahan bakar fosil, mikotoksin dan limbah kimia.
Tentu seiring dengan perkembangan teknologi yang pesat, metode cepat yang diharapkan dalam aplikasi pengukuran bioluminisensi polusi menjadi target utama. Hal ini dapat dilihat dari salah satu produk kemasan yang sudah dipasarkan, misalnya microtox. Microtox dalam terapannya mengarah ke pengujian cepat toksisitas perairan.
Kemasan yang diperdagangkan tersebut menggunakan Photobacterium phosphoreum sebagai agensia bioluminisensi dan dilengkapi oleh beberapa reagen pelengkap yang harus digunakan sesuai prosedur yang tersurat dalam tahap-tahap pengujian.
Microtox adala salah satu dari pengembangan teknologi praktisnya. Namun, masih dibutuhkan pengembangan teknologi lainnya yang dapat diarahkan ke pengujian untuk lingkungan lebih luas, contohnya terestrial, atau untuk mendeteksi polusi udara.
Semua itu mungkin saja dikembangkan selama minat penelitian masih mewarnai para ilmuwan untuk ”mengawinkan”’ aspek biologis dengan permasalahan polusi yang ada.
Sri Hartini, staf pengajar program studi mikrobiologi lingkungan jurusan biologi lingkungan, Fakultas Biologi Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
Sumber: Kompas, tanpa diketahui tanggalnya
