Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Elektrik di Dasar Laut – Kajian Mendedahkan Keupayaan Bakteria Menggunakan Elektrik sebagai Sumber Tenaga

Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Elektrik di Dasar Laut – Kajian Mendedahkan Keupayaan Bakteria Menggunakan Elektrik sebagai Sumber Tenaga. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications mendedahkan kewujudan bakteria ekstremofil di dasar Lautan Pasifik yang mampu menggunakan elektrik secara langsung sebagai sumber tenaga untuk pertumbuhan dan metabolisme. Penyelidik dari University of Southern Denmark dan University of California, Berkeley berjaya mengasingkan bakteria daripada sedimen laut dalam yang kaya dengan mineral konduktif. Penemuan ini mencabar pemahaman konvensional tentang rantai makanan dan membuka peluang baharu dalam bioteknologi, termasuk penjanaan tenaga mampan dan pemulihan alam sekitar.. Pengenalan: Kejutan dari Dasar Laut Dalam Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa semua kehidupan di Bumi bergantung kepada fotosintesis atau kemosintesis untuk memperoleh tenaga. Namun, penemuan terbaharu telah mengubah paradigma ini secara radikal. Satu pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Dr. Lars Peter Nielsen dari University of Southern Denmark dan Dr. John Coates dari University of California, Berkeley telah menemui spesies bakteria yang hidup di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter yang mampu 'memakan' elektrik secara langsung. Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada awal tahun 2024 ini menunjukkan bahawa bakteria tersebut, yang dinamakan Electronivorax profundus , menggunakan elektron bebas daripada mineral konduktif di sekelilingnya sebagai sumber tenaga utama. Metodologi Kajian di Dasar Laut Dalam Pasukan penyelidik menggunakan kapal selam kendalian jauh ROV untuk mengumpul sampel sedimen dari kawasan hidroterma di Palung Mariana. Sampel tersebut kemudiannya dibawa ke makmal dan diletakkan dalam persekitaran terkawal yang meniru keadaan tekanan tinggi, suhu rendah 2–4°C , dan ketiadaan oksigen. Dengan menggunakan elektrod grafit yang direndam dalam medium kultur, para penyelidik memerhatikan bahawa bakteria tersebut melekat pada permukaan elektrod dan mula membiak dengan cepat apabila arus elektrik dialirkan. Analisis mikroskop elektron menunjukkan bahawa bakteria ini mempunyai struktur pilus rambut halus yang kaya dengan protein sitokrom, yang bertindak sebagai 'wayar biologi' untuk menyerap elektron terus dari permukaan konduktif. Mekanisme Biokimia Pemakanan Elektrik Bagaimana bakteria ini menggunakan elektrik? Proses ini dikenali sebagai 'electrosynthesis' atau sintesis elektrik. Bakteria Electronivorax profundus memiliki enzim khas yang dipanggil 'elektrogenase' yang terletak pada membran selnya. Enzim ini bertindak seperti transformer biologi yang menukarkan elektron bebas kepada tenaga kimia dalam bentuk ATP adenosina trifosfat . Kajian lanjut menggunakan spektroskopi resonans paramagnet elektron EPR mendedahkan bahawa enzim ini menggunakan atom besi-sulfur sebagai pusat pemindahan elektron. Menariknya, bakteria ini tidak memerlukan sebarang molekul organik atau cahaya matahari; ia hanya memerlukan sumber elektron, karbon dioksida, dan air untuk menghasilkan glukosa melalui laluan metabolisme yang unik. Ini menjadikannya organisma autotrof sejati yang tidak bergantung kepada mana-mana rantai makanan tradisional. Implikasi terhadap Ekologi dan Bioteknologi Penemuan ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang ekosistem laut dalam. Sebelum ini, saintis menganggap bahawa kehidupan di dasar laut bergantung sepenuhnya kepada 'salji laut' detritus organik yang tenggelam dari permukaan . Namun, kewujudan bakteria pemakan elektrik menunjukkan bahawa terdapat sumber tenaga alternatif yang tidak pernah diambil kira. Ini mungkin menjelaskan mengapa kepelbagaian biologi di kawasan hidroterma sangat tinggi walaupun kekurangan bahan organik. Dari segi bioteknologi, enzim elektrogenase yang ditemui boleh digunakan untuk membangunkan sel bahan api mikroba yang lebih cekap. Kajian awal di makmal menunjukkan bahawa bakteria ini boleh menghasilkan elektrik secara berterusan selama lebih 90 hari tanpa penurunan prestasi, menjadikannya calon ideal untuk penjanaan tenaga mampan di kawasan terpencil. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat mengujakan, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Bagaimana bakteria ini mengelakkan kerosakan oksidatif akibat pengambilan elektron yang berlebihan? Adakah terdapat spesies lain yang mempunyai keupayaan serupa di habitat ekstrem lain seperti tasik subglasier Antartika atau gua bawah tanah? Pasukan penyelidik kini sedang merancang ekspedisi ke Palung Kermadec dan Palung Jepun untuk mencari variasi genetik yang lebih luas. Selain itu, usaha sedang dijalankan untuk mengkaji kemungkinan menggunakan bakteria ini dalam pemulihan alam sekitar, khususnya untuk merawat air sisa yang mengandungi logam berat. Oleh kerana bakteria ini boleh menyerap elektron daripada logam, ia berpotensi untuk mengurangkan kepekatan logam toksik seperti merkuri dan kadmium dalam air. Kesimpulan: Satu Langkah Ke Arah Memahami Kehidupan Alternatif Penemuan bakteria pemakan elektrik di dasar laut dalam bukan sahaja mengejutkan komuniti saintifik, malah membuka lembaran baharu dalam biologi dan astrobiologi. Jika kehidupan boleh wujud tanpa cahaya matahari dan tanpa bahan organik, adakah mungkin bentuk kehidupan serupa wujud di bulan-bulan berais seperti Europa atau Enceladus yang mempunyai lautan bawah permukaan? Kajian ini mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai, dan setiap penemuan baru berpotensi untuk mengubah cara kita melihat kehidupan itu sendiri. Para saintis kini berlumba-lumba untuk memahami sepenuhnya mekanisme unik ini, yang mungkin suatu hari nanti menjadi kunci kepada teknologi tenaga mampan dan penerokaan angkasa lepas.