Simbiosis Mutualisme Bakteri Dan Serangga / Insekta

Leave a Comment
Simbiosis Mutualisme Bakteri Dan Serangga / Insekta - Dua tahun lalu, seorang pria berumur 71 tahun dari Indiana telah tertusuk ranting pohon ditangannya. Hal ini terjadi setelah ia menebang sebuah pohon crabaple (sejenis apel). Kejadian ini menyebabkan infeksi di tangannya. Peristiwa yang tidak biasa ini akhirnya memicu adanya penelitian yang dipimpin ilmuwan dari Universitas Utah untuk menemukan bakteri baru dan memecahkan misteri tentang bagaimana cara bakteri hidup di dalam serangga.

Karena strain bakteri baru yang ditemukan dapat dengan mudah tumbuh di laboratorium dan memiliki keterkaitan erat dengan Sodalis, yaitu genus dari bakteri yang hidup bersimbiosis di dalam usus insekta, maka timbul pemikiran untuk mengubah materi genetik bakteri baru tersebut sehingga mereka dapat digunakan untuk mencegah penularan penyakit oleh serangga, seperti lalat tsetse, dan mencegah kerusakan tanaman oleh virus yang hidup di dalam serangga.

“Jika secara genetik kita dapat memodifikasi bakteri lalu memasukkannya kembali ke dalam serangga, maka hal ini dapat digunakan 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 bakteri baru dan genomnya atau “cetak biru genetik.”
Kumbang beras memakan gandum
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 bakteri dan serangga,” kata biologi Ph.D.mahasiswa Kelly Oakeson. ”Ada bakteri di lingkungan yang mampu membentuk hubungan simbiosis dengan serangga.

Colin Dale, penulis senior studi dan seorang profesor biologi, mengatakan bahwa temuan ini memberikan “missing link dalam pemahaman kita tentang bagaimana asal mula simbiosis mutualisme antara bakteri dan insekta. Menurutnya, penelitian ini juga menunjukkan secara khusus bahwa hubungan ini muncul secara independen pada masing-masing serangga. Studi ini memberikan kesimpulan yang mengejutkan yaitu serangga mengambil patogen yang tersebar luas di lingkungan dan kemudian mendomestikasikannya di dalam tubuh mereka. Fenomena ini terjadi secara independen di setiap serangga “.

Teori lain mengatakan bahwa tawon dan tungau menyebarkan bakteri simbiotik dari satu serangga ke serangga lainnya. Dale mengatakan bahwa teori itu tidak bisa menjelaskan mengapa jenis bakteri yang sama dapat ditemukan pada serangga yang berbeda pada lokasi dan makanannya, termasuk serangga yang mencari makanan baik pada tanaman atau hewan. Studi baru ini mendukung teori bahwa awalnya serangga terinfeksi oleh bakteri patogen dari tanaman atau hewan di lingkungannya, lalu bakteri ini berevolusi menjadi kurang virulen dan memberikan manfaat bagi serangga. Bakteri ini tidak menyebar dari satu serangga ke serangga lain, namun bakteri 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 bakteri hidup bersimbiosis di dalam darah atau sel-sel lemak atau struktur khusus yang melekat di usus pada sekitar 10 persen serangga. Bakteri mendapatkan tempat tinggal dan nutrisi dari serangga inangnya, dan bakteri ini menghasilkan nutrisi (terutama vitamin B dan asam amino) untuk membantu memberi “makanan” serangga. Kadang-kadang mereka juga memproduksi racun untuk membunuh penyerang lain, seperti jamur atau telur yang diletakkan di dalam serangga oleh tawon parasit.

Sodalis hanya salah satu dari beberapa jenis bakteri yang hidup pada serangga. Bakteri simbiotik ini diketahui memiliki materi genetik atau genom terkecil dibandingkan organisme selular lainnya sehingga mereka dapat berevolusi dengan nyaman di dalam serangga. Saat berada di dalam serangga, mereka akan kehilangan gen untuk bertahan hidup di luar serangga karena gen ini sudah tidak diperlukan lagi.

Studi ini juga menemukan adanya bakteri baru dari luka pria Indiana – “Para peneliti menyebutnya strain HS, Sebutan ini berdasarkan studi Clayton yang mengenai “Human Sodalis . “Sekuensing genomnya menunjukkan bahwa HS memiliki materi genetik yang relatif besar dan berkaitan erat dengan bakteri mirip Sodaliss yang memiliki genom lebih kecil dan hidup di banyak spesies serangga. Hasil ini menyiratkan bahwa mereka semua berasal dari bakteri mirip HS.

Bagaimana ceritanya sehingga tangan Fritz yang tertusuk dapat menghasilkan penemuan baru ?

Pada 15 Oktober 2010, Thomas Fritz (seorang pensiunan penemu, insinyur, relawan pemadam kebakaran) menebang pohon crabaple mati setinggi 10 kaki di luar rumahnya di dekat Evansville, Ind. Saat ia mengangkut potongan 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 memeriksa 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 bengkak ternyata terus berlanjut, bahkan luka tersebut menjadi bernanah.Sekitar lima minggu setelah kecelakaan itu, seorang ahli bedah ortopedi menghilangkan beberapa potong kulit dari luka, yang akhirnya Friz dapat sembuh tanpa insiden lebih lanjut.

Selanjutnya Fritz mengatahui bahwa cairan yang terinfeksi dari lukanya mengandung bakteri, yang sebelumnya belum diketahui bahwa bakteri ini merupakan HS, sehingga hal ini dapat mengungkapkan bagaimana cara serangga mendomestikasi bakteri.

“Saya serasa menjadi seorang ilmuwan. Saya memiliki keyakinan yang kuat bahwa Tuhan melakukan ini untuk tujuan untuk memberikan pengetahuan tambahan – dan itu indah.”

Mengidentifikasi Strain Baru Bakteri

Laboratorium yang pertama menerima cairan dari luka terinfeksi pada Fritz  tidak mampu mengidentifikasi bakteri terisolasi dari itu. Jadi organisme itu dikirim ke Laboratorium Arup, yaitu National Pathology Reference Library yang dioperasikan oleh University of Utah.

“Menemukan bakteri baru bukanlah hal yang luar biasa,” kata Fisher, Ahli Mikrobiologi yang juga direktur medis Arup bidang bakteriologi dan pengujian antimikroba. Sebuah studi pada tahun 2008 telah menemukan adanya 215 spesies bakteri baru 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 baru bakteri pada lebih dari 26.000 sampel klinis yang dianalisis selama tahun 2006-2010.

Analisis di Arup mendeskripsikan bahwa bakteri dari Fritz adalah E. coli, namun Fisher mengatakan bahwa ahli teknologi medis meragukan hasil tersebut.

“Kami mendapatkan beragam analisis yang sangat terkait erat dengan bakteri baru tersebut, namun kami belum dapat mengetahui secara pasti mengenai jenisnya. Fakta kuncinya adalah bahwa bakteri endosimbion terkait erat dengan Soladis. Hal ini terpikirkan oleh saya sebab saya tahu bahwa Colin Dale melakukan penelitian terhadap Soladis.” Kata Fisher.

Dale menemukan dan menamai bakteri Sodalis pada tahun 1999. Dia mengatakan sekuencing terhadap materi genetiknya menunjukkan bahwa bakteri HS berkaitan dengan bakteri yang hidup bersimbiosis di dalam 17 spesies serangga, termasuk lalat tsetse, kumbang, kutu burung dan kutu busuk. Selain itu bakteri HS juga berkaitan erat dengan bakteri di dalam kumbang chestnut / kacang berangan dan spesies kutu busuk.

Penelitian tersebut membandingkan genom strain HS, Sodalis glossinidius , yang hidup di lalat tsetse, dan bakteri mirip soladis lainnya yang tinggal di kumbang beras.

Dibandingkan dengan HS, dua spesies bakteri lainnya telah menghilangkan atau menonaktifkan sekitar setengah gen mereka. Analisis menunjukkan bahwa bakteri 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 bakteri simbiosisnya yaitu Sodalis yang berkaitan erat HS. Sodalis tidak tumbuh dengan baik di luar tubuh serangga, namun HS dapat tumbuh dengan baik di laboratorium.

“Jadi, dapat dimungkinkan untuk menyisipkan gen di HS dan kemudian menempatkan bakteri tersebut di dalam lalat tsetse dengan tujuan untuk membunuh parasit protozoa yang hidup di lalat tersebut. Lalat tsetse merupakan penyebab penyakit tidur pada orang-orang dan hewan domestik di sub-Sahara Afrika,” kata Dale.

“Kutu daun menularkan berbagai macam virus tanaman yang menyerang kedelai, alfalfa, bit, kacang-kacangan, dan kacang tanah. Jika bakteri simbiosisnya diganti dengan strain HS yang telah direkayasa genetika, maka hal ini dapat mengganggu transmisi penyakit oleh kutu daun dan serangga lainnya.” Tambah Dale.

Studi ini berspekulasi bahwa selain bakteri HS, ada kemungkinan banyak bakteri lainnya yang belum ditemukan pada lingkungan yang dapat membentuk hubungan simbiosis antara bakteri dengan serangga.

“Kami telah mengidentifikasi sangat sedikit bakteri yang ada di alam. Spesies baru dan strain seperti HS seringkali hanya ditemukan ketika 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 materi yang disediakan oleh University of Utah via Science Daily (15 November 2012). Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Next PostNewer Post Previous PostOlder Post Home

0 komentar:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.