Simbiosis Mutualisme Bakteri Dan Serangga / Insekta - Dua tahun lalu, seorang laki-laki berumur 71 tahun dari Indiana telah tertusuk ranting pohon ditangannya. Hal ini terjadi sehabis ia menebang sebuah pohon crabaple (sejenis apel). Kejadian ini menjadikan infeksi di tangannya. Peristiwa yang tidak biasa ini alhasil memicu adanya penelitian yang dipimpin ilmuwan dari Universitas Utah untuk menemukan basil gres dan memecahkan misteri perihal bagaimana cara basil hidup di dalam serangga.
Karena strain basil gres yang ditemukan sanggup dengan gampang tumbuh di laboratorium dan mempunyai keterkaitan erat dengan Sodalis, yaitu genus dari basil yang hidup bersimbiosis di dalam usus insekta, maka timbul pemikiran untuk mengubah bahan genetik basil gres tersebut sehingga mereka sanggup dipakai untuk mencegah penularan penyakit oleh serangga, ibarat lalat tsetse, dan mencegah kerusakan tanaman oleh virus yang hidup di dalam serangga.
“Jika secara genetik kita sanggup memodifikasi basil kemudian memasukkannya kembali ke dalam serangga, maka hal ini sanggup dipakai sebagai cara untuk memerangi penyakit yang ditularkan oleh serangga,” kata Adam Clayton, mahasiswa Ph.D di University of Utah Ph.D. bidang biologi dan juga penulis pertama pada studi ini, dimana studi ini berhasil mengungkap basil gres dan genomnya atau “cetak biru genetik.”
 |
| Kumbang beras memakan gandum. (Credit: Kelly Oakeson, University of Utah) |
Studi ini akan dipublikasikan Kamis, 15 November di jurnal PLoS Genetics secara online.
Temuan ini “menunjukkan asal mula dari hubungan simbiosis yang saling menguntungkan antara basil dan serangga,” kata biologi Ph.D.mahasiswa Kelly Oakeson. ”Ada basil di lingkungan yang bisa membentuk hubungan simbiosis dengan serangga.
Colin Dale, penulis senior studi dan seorang profesor biologi, menyampaikan bahwa temuan ini memperlihatkan “missing link dalam pemahaman kita perihal bagaimana asal mula simbiosis mutualisme antara basil dan insekta. Menurutnya, penelitian ini juga memperlihatkan secara khusus bahwa hubungan ini muncul secara independen pada masing-masing serangga. Studi ini memperlihatkan kesimpulan yang mengejutkan yaitu serangga mengambil patogen yang tersebar luas di lingkungan dan kemudian mendomestikasikannya di dalam badan mereka. Fenomena ini terjadi secara independen di setiap serangga “.
Teori lain menyampaikan bahwa tawon dan tungau membuatkan basil simbiotik dari satu serangga ke serangga lainnya. Dale menyampaikan bahwa teori itu tidak bisa menjelaskan mengapa jenis basil yang sama sanggup ditemukan pada serangga yang berbeda pada lokasi dan makanannya, termasuk serangga yang mencari kuliner baik pada tanaman atau hewan. Studi gres ini mendukung teori bahwa awalnya serangga terinfeksi oleh basil patogen dari tanaman atau binatang di lingkungannya, kemudian basil ini berevolusi menjadi kurang virulen dan memperlihatkan manfaat bagi serangga. Bakteri ini tidak menyebar dari satu serangga ke serangga lain, namun basil ini diturunkan ke keturunan / generasi serangga berikutnya.
Penelitian ini didanani oleh The National Science Foundation dan National Institutes of Health.
Cara Menjinakkan Bakteri Patogen
Berbagai basil hidup bersimbiosis di dalam darah atau sel-sel lemak atau struktur khusus yang menempel di usus pada sekitar 10 persen serangga. Bakteri mendapatkan kawasan tinggal dan nutrisi dari serangga inangnya, dan basil ini menghasilkan nutrisi (terutama vitamin B dan asam amino) untuk membantu memberi “makanan” serangga. Kadang-kadang mereka juga memproduksi racun untuk membunuh penyerang lain, ibarat jamur atau telur yang diletakkan di dalam serangga oleh tawon parasit.
Sodalis hanya salah satu dari beberapa jenis basil yang hidup pada serangga. Bakteri simbiotik ini diketahui mempunyai bahan genetik atau genom terkecil dibandingkan organisme selular lainnya sehingga mereka sanggup berevolusi dengan nyaman di dalam serangga. Saat berada di dalam serangga, mereka akan kehilangan gen untuk bertahan hidup di luar serangga lantaran gen ini sudah tidak diharapkan lagi.
Studi ini juga menemukan adanya basil gres dari luka laki-laki Indiana – “Para peneliti menyebutnya strain HS, Sebutan ini menurut studi Clayton yang mengenai “Human Sodalis . “Sekuensing genomnya memperlihatkan bahwa HS mempunyai bahan genetik yang relatif besar dan berkaitan erat dengan basil ibarat Sodaliss yang mempunyai genom lebih kecil dan hidup di banyak spesies serangga. Hasil ini menyiratkan bahwa mereka semua berasal dari basil ibarat HS.
Bagaimana ceritanya sehingga tangan Fritz yang tertusuk sanggup menghasilkan inovasi gres ?
Pada 15 Oktober 2010, Thomas Fritz (seorang pensiunan penemu, insinyur, relawan pemadam kebakaran) menebang pohon crabaple mati setinggi 10 kaki di luar rumahnya di akrab Evansville, Ind. Saat ia mengangkut cuilan pohon, ia terjatuh dan terjerembab. Sebuah cabang kecil menusuk tangan kanannya di selaput berdaging antara ibu jari dan jari telunjuk.
Luka ini membengkak dan ia berobat ke dokter. Saat dokter menyidik luka tersebut, ternyata telah terbentuk kista di area luka. Kista tersebut diambil dan dikirimkan ke laboratorium. Luka di tangan Friz diberi antibiotik untuk mengobatinya.
Rasa sakit dan jerawat ternyata terus berlanjut, bahkan luka tersebut menjadi bernanah.Sekitar lima ahad sehabis kecelakaan itu, spesialis bedah ortopedi menghilangkan beberapa potong kulit dari luka, yang alhasil Friz sanggup sembuh tanpa bencana lebih lanjut.
Selanjutnya Fritz mengatahui bahwa cairan yang terinfeksi dari lukanya mengandung bakteri, yang sebelumnya belum diketahui bahwa basil ini merupakan HS, sehingga hal ini sanggup mengungkapkan bagaimana cara serangga mendomestikasi bakteri.
“Saya serasa menjadi seorang ilmuwan. Saya mempunyai keyakinan yang berpengaruh bahwa Tuhan melaksanakan ini untuk tujuan untuk memperlihatkan pengetahuan suplemen – dan itu indah.”
Mengidentifikasi Strain Baru Bakteri
Laboratorium yang pertama mendapatkan cairan dari luka terinfeksi pada Fritz tidak bisa mengidentifikasi basil terisolasi dari itu. Makara organisme itu dikirim ke Laboratorium Arup, yaitu National Pathology Reference Library yang dioperasikan oleh University of Utah.
“Menemukan basil gres bukanlah hal yang luar biasa,” kata Fisher, Ahli Mikrobiologi yang juga eksekutif medis Arup bidang bakteriologi dan pengujian antimikroba. Sebuah studi pada tahun 2008 telah menemukan adanya 215 spesies basil gres pada sampel yang dikirim ke laboratorium klinis selama 2001-2007. Pada penelitian sebelumnya yang juga dilakukan tahun ini, Fisher dan rekan telah juga menemukan 673 spesies gres basil pada lebih dari 26.000 sampel klinis yang dianalisis selama tahun 2006-2010.
Analisis di Arup mendeskripsikan bahwa basil dari Fritz yakni E. coli, namun Fisher menyampaikan bahwa hebat teknologi medis mewaspadai hasil tersebut.
“Kami mendapatkan bermacam-macam analisis yang sangat terkait erat dengan basil gres tersebut, namun kami belum sanggup mengetahui secara niscaya mengenai jenisnya. Fakta kuncinya yakni bahwa basil endosimbion terkait erat dengan Soladis. Hal ini terpikirkan oleh saya alasannya yakni saya tahu bahwa Colin Dale melaksanakan penelitian terhadap Soladis.” Kata Fisher.
Dale menemukan dan menamai basil Sodalis pada tahun 1999. Dia menyampaikan sekuencing terhadap bahan genetiknya memperlihatkan bahwa basil HS berkaitan dengan basil yang hidup bersimbiosis di dalam 17 spesies serangga, termasuk lalat tsetse, kumbang, kutu burung dan kutu busuk. Selain itu basil HS juga berkaitan erat dengan basil di dalam kumbang chestnut / kacang berangan dan spesies kutu busuk.
Penelitian tersebut membandingkan genom strain HS, Sodalis glossinidius , yang hidup di lalat tsetse, dan basil ibarat soladis lainnya yang tinggal di kumbang beras.
Dibandingkan dengan HS, dua spesies basil lainnya telah menghilangkan atau menonaktifkan sekitar setengah gen mereka. Analisis memperlihatkan bahwa basil pada kumbang beras telah tinggal di kumbang setidaknya mulai 28.000 tahun yang lalu, sedangkan Sodalis glossinidius telah tinggal lebih awal di inangnya yaitu mulai 100.000 tahun lalu.” Kata Dale.
Bagaimana Cara untuk Mencegah Penyebaran Penyakit oleh Serangga ?
Lalat tsetse dan kutu daun membawa basil simbiosisnya yaitu Sodalis yang berkaitan erat HS. Sodalis tidak tumbuh dengan baik di luar badan serangga, namun HS sanggup tumbuh dengan baik di laboratorium.
“Jadi, sanggup dimungkinkan untuk menyisipkan gen di HS dan kemudian menempatkan basil tersebut di dalam lalat tsetse dengan tujuan untuk membunuh benalu protozoa yang hidup di lalat tersebut. Lalat tsetse merupakan penyebab penyakit tidur pada orang-orang dan binatang domestik di sub-Sahara Afrika,” kata Dale.
“Kutu daun menularkan banyak sekali macam virus tanaman yang menyerang kedelai, alfalfa, bit, kacang-kacangan, dan kacang tanah. Jika basil simbiosisnya diganti dengan strain HS yang telah direkayasa genetika, maka hal ini sanggup mengganggu transmisi penyakit oleh kutu daun dan serangga lainnya.” Tambah Dale.
Studi ini berspekulasi bahwa selain basil HS, ada kemungkinan banyak basil lainnya yang belum ditemukan pada lingkungan yang sanggup membentuk hubungan simbiosis antara basil dengan serangga.
“Kami telah mengidentifikasi sangat sedikit basil yang ada di alam. Spesies gres dan strain ibarat HS seringkali hanya ditemukan dikala mereka telah menginfeksi manusia.” Ungkap Dale.
Referensi Jurnal :
Adam L. Clayton, Kelly F. Oakeson, Maria Gutin, Arthur Pontes, Diane M. Dunn, Andrew C. von Niederhausern, Robert B. Weiss, Mark Fisher, Colin Dale. A Novel Human-Infection-Derived Bacterium Provides Insights into the Evolutionary Origins of Mutualistic Insect–Bacterial Symbioses. PLoS Genetics, 2012; 8 (11): e1002990 DOI: 10.1371/journal.pgen.1002990
Artikel ini merupakan terjemahan dari bahan yang disediakan oleh University of Utah via Science Daily (15 November 2012). Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
