Bakteria Pemakan Elektrik di Dasar Laut: Penemuan Mikroorganisma yang Hidup dengan Arus Elektrik Mencabar Teori Ekosistem Bumi

Bakteria Pemakan Elektrik di Dasar Laut: Penemuan Mikroorganisma yang Hidup dengan Arus Elektrik Mencabar Teori Ekosistem Bumi. Kajian terbaharu oleh penyelidik dari University of Southern California dan University of Delaware menemui bakteria yang mampu 'memakan' elektron secara langsung daripada mineral logam di dasar laut. Bakteria ini, dikenali sebagai electroautotrophs, menggunakan elektrik sebagai sumber tenaga untuk menetapkan karbon dioksida, membentuk asas rantai makanan yang unik. Penemuan ini diterbitkan dalam jurnal Nature Communications dan membuka perspektif baharu tentang kitaran karbon global serta potensi kehidupan di planet lain seperti Europa dan Enceladus.. Penemuan Bakteria Elektroautotrof di Lombong Hidroterma Dalam satu penemuan yang mengejutkan komuniti saintifik, sekumpulan penyelidik dari University of Southern California dan University of Delaware berjaya mengenal pasti spesies bakteria yang hidup secara eksklusif dengan 'memakan' elektron daripada mineral logam di dasar laut. Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada tahun 2023 ini menumpukan kepada sampel yang diambil dari lubang hidroterma di Lautan Pasifik, iaitu kawasan yang kaya dengan sulfida logam dan aliran elektrik semula jadi. Bakteria ini, yang digelar sebagai 'electroautotrophs', tidak memerlukan cahaya matahari atau bahan organik untuk terus hidup. Sebaliknya, mereka menggunakan elektron yang diekstrak terus daripada permukaan mineral seperti pirit FeS₂ sebagai sumber tenaga utama. Proses ini dikenali sebagai 'electrosynthesis' dan merupakan satu bentuk metabolisme yang sebelum ini hanya dianggap teori. Mekanisme Pemakanan Elektrik: Bagaimana Bakteria Menyerap Elektron Mekanisme yang membolehkan bakteria ini 'memakan' elektron adalah sangat unik dan rumit. Melalui mikroskopi elektron dan analisis genetik, para penyelidik mendapati bahawa permukaan sel bakteria ini dipenuhi dengan struktur protein khas yang dipanggil 'cytochrome c nanowires'. Struktur ini bertindak seperti kabel elektrik biologi yang menghubungkan sel dengan permukaan mineral. Apabila bakteria menyentuh mineral, elektron mengalir melalui nanowires ini ke dalam sel, di mana ia digunakan untuk menjana tenaga dalam bentuk ATP adenosine triphosphate melalui rantai pengangkutan elektron yang diubah suai. Lebih menarik lagi, bakteria ini juga memiliki enzim khas yang membolehkan mereka menggunakan elektron tersebut untuk menetapkan karbon dioksida CO₂ daripada air laut menjadi sebatian organik, sama seperti proses fotosintesis tetapi tanpa cahaya. Ini bermakna mereka bertindak sebagai pengeluar primer dalam ekosistem gelap dan tanpa oksigen di dasar laut. Implikasi Terhadap Kitar Karbon Global dan Perubahan Iklim Penemuan ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang kitar karbon global. Selama ini, para saintis menganggap bahawa pengikatan karbon di lautan hanya berlaku melalui fotosintesis di permukaan atau melalui kemosintesis oleh bakteria yang menggunakan hidrogen sulfida. Namun, electroautotrophs membuka satu laluan baharu: penyerapan karbon secara langsung melalui elektrik geologi. Kajian anggaran menunjukkan bahawa di kawasan lubang hidroterma, jumlah karbon yang ditetapkan oleh bakteria ini boleh mencecah sehingga 10% daripada jumlah karbon organik yang dihasilkan di dasar laut. Ini bermakna proses ini mungkin memainkan peranan yang lebih besar dalam mengawal kepekatan CO₂ atmosfera daripada yang disangka. Dalam konteks perubahan iklim, penemuan ini boleh membantu membangunkan teknologi biopemulihan karbon baharu, seperti reaktor elektrokimia yang menggunakan bakteria untuk menangkap dan menyimpan karbon secara cekap. Potensi Astrobiologi: Kehidupan di Europa dan Enceladus Salah satu aspek yang paling menarik daripada penemuan ini adalah kaitannya dengan astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal diketahui mempunyai lautan bawah permukaan yang mungkin mengandungi mineral logam dan sumber elektrik geologi. Sehingga kini, para saintis sukar membayangkan bagaimana kehidupan boleh wujud di persekitaran yang gelap dan sejuk tanpa cahaya matahari. Namun, penemuan electroautotrophs menunjukkan bahawa kehidupan boleh bergantung sepenuhnya kepada elektrik mineral sebagai sumber tenaga. Ini menjadikan Europa dan Enceladus sebagai calon utama untuk mencari kehidupan luar bumi. Malah, misi NASA yang akan datang seperti Europa Clipper dirancang untuk mengesan tanda-tanda aktiviti elektrik di lautan bawah permukaan, yang mungkin menjadi petunjuk kehadiran bakteria seumpama ini. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat mengujakan, masih banyak cabaran yang perlu diatasi. Pertama, sukar untuk mengkultur bakteria ini di makmal kerana mereka memerlukan persekitaran yang sangat spesifik dengan kepekatan mineral dan voltan elektrik yang tepat. Kedua, mekanisme molekul yang tepat bagi pemindahan elektron masih belum difahami sepenuhnya. Penyelidik kini sedang menggunakan teknik CRISPR untuk menyunting gen bakteria ini bagi mengenal pasti gen yang bertanggungjawab terhadap nanowires dan enzim penetapan karbon. Selain itu, eksperimen sedang dijalankan untuk menguji sama ada bakteria ini boleh hidup pada logam lain seperti besi, mangan, atau tembaga. Jika berjaya, ini boleh membuka jalan kepada aplikasi bioteknologi seperti pengekstrakan logam daripada bijih secara biologi atau pembersihan sisa radioaktif. Penemuan ini juga mencetuskan persoalan falsafah: adakah elektrik merupakan bentuk tenaga asas yang lebih universal daripada cahaya untuk kehidupan di alam semesta? Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Biologi Penemuan bakteria pemakan elektrik di dasar laut bukan sekadar satu lagi spesies mikroorganisma yang aneh. Ia mewakili satu paradigma baharu dalam biologi, menunjukkan bahawa kehidupan boleh wujud dan berkembang maju dengan sumber tenaga yang paling asas: elektron. Ini mengubah cara kita melihat ekosistem Bumi dan potensi kehidupan di tempat lain. Dengan penyelidikan lanjut, kita mungkin akan menemui bahawa electroautotrophs bukanlah pengecualian, tetapi sebahagian daripada jaringan kehidupan yang lebih luas yang selama ini tersembunyi di bawah permukaan laut. Bagi Malaysia yang memiliki perairan laut dalam yang luas, penemuan ini juga membuka peluang untuk penyelidikan biodiversiti marin tempatan yang mungkin menyimpan rahsia serupa.