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 Nature Communications mendedahkan kewujudan bakteria ekstremofil di dasar Lautan Pasifik yang mampu 'memakan' elektrik secara langsung daripada permukaan mineral logam. Bakteria ini, yang dikenali sebagai 'electrotrophs', menggunakan elektron sebagai sumber tenaga utama untuk metabolisme mereka, mencabar pemahaman konvensional tentang rantai makanan di Bumi. Penemuan ini membuka potensi besar dalam bidang bioteknologi, termasuk penjanaan tenaga boleh baharu dan pembersihan sisa radioaktif.. Pengenalan: Sumber Tenaga Alternatif di Dasar Laut Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa kehidupan di Bumi bergantung sepenuhnya kepada tenaga suria melalui fotosintesis atau tenaga kimia daripada sebatian organik. Namun, penemuan terbaharu oleh pasukan penyelidik dari University of Southern California USC dan Institut Oseanografi Scripps telah menggemparkan dunia sains. Mereka menemui satu spesies bakteria yang hidup di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter yang mampu menggunakan elektrik secara langsung sebagai sumber tenaga. Bakteria ini, yang dikenali sebagai 'electrotrophs', tidak memerlukan cahaya matahari atau bahan organik untuk terus hidup. Sebaliknya, mereka 'memakan' elektron yang mengalir dari permukaan mineral logam seperti besi dan mangan yang terdapat di dasar laut. Metodologi Kajian di Palung Mariana Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada Mac 2024 ini menggunakan teknologi penderiaan jauh dan mikroskopi elektron termaju. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Sarah Johnson dari USC mengambil sampel sedimen dari Palung Mariana, kawasan paling dalam di lautan dunia. Mereka kemudiannya mendedahkan sampel tersebut kepada elektrod logam dalam keadaan makmal yang meniru persekitaran dasar laut. Hasilnya, mereka mendapati bahawa bakteria tersebut secara aktif melekat pada permukaan elektrod dan mula menyerap elektron. Analisis genetik menunjukkan bahawa bakteria ini memiliki gen khas yang menghasilkan protein 'cytochrome' yang bertindak sebagai 'wayar hidup' untuk memindahkan elektron dari permukaan logam ke dalam sel mereka. Mekanisme Biokimia: Bagaimana Bakteria 'Memakan' Elektrik Proses pemakanan elektrik ini melibatkan satu mekanisme biokimia yang sangat kompleks. Bakteria electrotroph menggunakan protein khas yang dipanggil 'porin-cytochrome complex' yang terletak pada membran luar sel. Protein ini bertindak seperti span yang menangkap elektron bebas dari permukaan logam. Elektron tersebut kemudiannya diangkut melalui rantaian pengangkutan elektron dalam sel untuk menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP adenosine triphosphate . Menariknya, bakteria ini juga mampu menggunakan elektron untuk mengurangkan karbon dioksida menjadi sebatian organik, satu proses yang dikenali sebagai 'electrosynthesis'. Ini bermakna mereka boleh menghasilkan makanan mereka sendiri hanya dengan menggunakan elektrik dan karbon dioksida, tanpa memerlukan cahaya matahari langsung. Implikasi terhadap Teori Kehidupan di Bumi dan Luar Bumi Penemuan ini mempunyai implikasi yang sangat besar terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan. Sebelum ini, teori utama menyatakan bahawa kehidupan pertama di Bumi mungkin bermula di dasar laut berhampiran lubang hidroterma yang kaya dengan tenaga kimia. Kini, penemuan bakteria pemakan elektrik ini memberikan bukti bahawa kehidupan boleh wujud dengan hanya menggunakan tenaga elektrik semula jadi yang terdapat di persekitaran. Ini juga membuka kemungkinan bahawa kehidupan di planet lain, seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal , yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap dan sejuk, mungkin wujud dalam bentuk bakteria electrotroph yang memakan elektrik dari aktiviti geoterma. Potensi Aplikasi dalam Bioteknologi dan Tenaga Boleh Baharu Selain daripada implikasi saintifik, penemuan ini juga menawarkan potensi besar dalam bidang bioteknologi. Para penyelidik kini sedang mengkaji kemungkinan menggunakan bakteria electrotroph untuk menghasilkan tenaga elektrik secara biologi. Konsep 'bio-bateri' yang menggunakan bakteria ini boleh menjadi sumber tenaga yang mampan dan mesra alam. Selain itu, bakteria ini juga boleh digunakan untuk membersihkan sisa radioaktif atau logam berat dari persekitaran. Oleh kerana mereka mampu menyerap elektron dari logam, mereka boleh digunakan untuk merawat air sisa industri yang mengandungi logam toksik. Malah, kajian awal menunjukkan bahawa bakteria ini boleh mengurangkan kepekatan uranium dalam air sisa sebanyak 90% dalam masa 24 jam. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menjanjikan, masih banyak cabaran yang perlu diatasi. Pertama, bakteria electrotroph sangat sensitif terhadap perubahan persekitaran dan sukar untuk dikultur dalam skala besar. Kedua, mekanisme pemindahan elektron yang tepat masih belum difahami sepenuhnya. Pasukan penyelidik dari USC kini sedang bekerjasama dengan pakar biofizik dari Universiti Cambridge untuk memodelkan struktur protein cytochrome yang terlibat. Mereka berharap dapat menghasilkan versi sintetik protein ini yang boleh digunakan dalam sel buatan. Selain itu, ekspedisi lanjut ke Palung Mariana dan kawasan laut dalam lain dirancang untuk mencari lebih banyak spesies electrotroph yang mungkin mempunyai keupayaan unik. Kesimpulan: Satu Langkah ke Arah Pemahaman Baru tentang Kehidupan Penemuan bakteria pemakan elektrik ini bukan sahaja mengejutkan dunia sains, tetapi juga membuka lembaran baru dalam pemahaman kita tentang bagaimana kehidupan boleh wujud dan berkembang dalam persekitaran yang paling ekstrem di Bumi. Ia menunjukkan bahawa kehidupan jauh lebih kreatif dan adaptif daripada yang kita sangkakan. Dengan potensi aplikasi dalam tenaga boleh baharu dan pemulihan alam sekitar, penemuan ini mungkin menjadi salah satu pencapaian saintifik paling penting dalam dekad ini. Seperti yang dinyatakan oleh Dr. Johnson, 'Kita baru sahaja menggaru permukaan lautan dalam. Siapa tahu apa lagi yang menunggu untuk ditemui di sana?'