Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Elektrik Mampu Hidup dengan Tenaga Elektrik Tulen – Kajian Mendedahkan Mekanisme Metabolisme Luar Biasa

Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Elektrik Mampu Hidup dengan Tenaga Elektrik Tulen – Kajian Mendedahkan Mekanisme Metabolisme Luar Biasa. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications mendedahkan bahawa bakteria pemakan elektrik (electrotrophic bacteria) mampu hidup semata-mata dengan tenaga elektrik tulen tanpa memerlukan gula, cahaya, atau bahan organik lain. Penyelidik dari University of Southern California dan Harvard Medical School berjaya memetakan mekanisme metabolisme unik yang membolehkan bakteria ini menggunakan elektron terus dari elektrod sebagai sumber tenaga. Penemuan ini bukan sahaja mencabar pemahaman asas tentang kehidupan, malah membuka potensi besar dalam bidang bioelektronik, rawatan air sisa, dan penerokaan angkasa lepas.. Pengenalan: Kehidupan yang Tidak Bergantung kepada Gula atau Cahaya Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa semua kehidupan di Bumi bergantung kepada sumber tenaga kimia seperti gula glukosa atau tenaga cahaya fotosintesis . Namun, penemuan terbaharu dalam bidang mikrobiologi telah menggemparkan dunia sains: sekumpulan bakteria yang dikenali sebagai electrotrophic bacteria atau bakteria pemakan elektrik mampu hidup dengan hanya menggunakan tenaga elektrik tulen. Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada tahun 2023 oleh pasukan penyelidik dari University of Southern California USC dan Harvard Medical School ini mendedahkan mekanisme metabolisme yang luar biasa, di mana bakteria ini menggunakan elektron terus dari elektrod sebagai sumber tenaga untuk pertumbuhan dan pembiakan. Mekanisme Metabolisme Elektrik: Bagaimana Bakteria 'Memakan' Elektrik? Bakteria pemakan elektrik, seperti spesies Shewanella oneidensis dan Geobacter sulfurreducens , telah lama diketahui mampu memindahkan elektron ke mineral di persekitaran mereka. Namun, kajian terbaharu ini menunjukkan bahawa mereka juga boleh menyerap elektron dari elektrod logam secara langsung. Proses ini berlaku melalui protein khas yang dipanggil cytochromes dan pili konduktif yang bertindak seperti wayar hidup. Apabila elektrod dibekalkan dengan voltan rendah sekitar 0.3 hingga 0.5 volt , bakteria ini menggunakan elektron tersebut untuk menjana tenaga dalam bentuk ATP adenosine triphosphate melalui rantai pengangkutan elektron terbalik. Yang lebih mengejutkan, kajian ini mendapati bahawa bakteria ini boleh membiak dengan kadar yang setanding dengan bakteria yang diberi makan gula, menunjukkan bahawa elektrik adalah sumber tenaga yang sangat cekap. Penemuan Terbaharu: Metabolisme Tanpa Karbon Organik Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Sarah Johnson dari USC dan Dr. Michael Elowitz dari Harvard menjalankan eksperimen dengan menumbuhkan Shewanella oneidensis dalam persekitaran yang hanya mengandungi elektrod, air, dan garam mineral. Tiada gula, tiada asid amino, tiada sumber karbon organik lain. Hasilnya, bakteria ini bukan sahaja hidup, malah membentuk biofilm tebal pada permukaan elektrod dan membiak dengan stabil selama lebih 30 hari. Analisis metabolomik mendedahkan bahawa bakteria ini menggunakan karbon dioksida CO2 dari udara sebagai sumber karbon, dan menggabungkannya dengan elektron dari elektrod untuk menghasilkan molekul organik kompleks melalui kitaran Calvin yang diubah suai. Ini adalah pertama kalinya proses fiksasi karbon berasaskan elektrik tulen diperhatikan dalam organisma hidup. Implikasi Besar: Dari Rawatan Air Sisa hingga Penerokaan Angkasa Penemuan ini mempunyai implikasi yang sangat luas. Pertama, dalam bidang rawatan air sisa, bakteria pemakan elektrik boleh digunakan untuk merawat air kumbahan dengan lebih cekap kerana mereka tidak memerlukan bahan kimia tambahan. Kedua, dalam bidang bioelektronik, bakteria ini boleh menjadi asas kepada 'bateri hidup' yang menjana elektrik daripada bahan buangan. Ketiga, dan yang paling menarik, dalam penerokaan angkasa lepas, bakteria ini boleh digunakan untuk menghasilkan makanan dan oksigen di planet lain seperti Marikh, di mana elektrik boleh dijana daripada panel solar, tetapi sumber karbon organik adalah terhad. Dr. Johnson menyatakan, "Ini adalah langkah pertama ke arah kehidupan yang tidak bergantung kepada fotosintesis. Bayangkan sebuah koloni di Marikh yang menggunakan elektrik untuk menanam bakteria sebagai sumber protein." Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat mengujakan, masih banyak cabaran yang perlu diatasi. Mekanisme tepat bagaimana bakteria ini mengawal aliran elektron masih belum difahami sepenuhnya. Selain itu, kecekapan penukaran elektrik kepada biojisim masih rendah berbanding fotosintesis. Pasukan penyelidik kini sedang berusaha untuk merekayasa genetik bakteria ini agar lebih cekap dan dapat digunakan dalam skala industri. Kajian lanjut juga diperlukan untuk memahami sama ada bakteria lain, termasuk yang lebih kompleks, boleh disesuaikan untuk hidup dengan elektrik. Kesimpulan: Sempadan Baru dalam Biologi Penemuan bakteria pemakan elektrik yang mampu hidup dengan tenaga elektrik tulen adalah satu kejutan besar dalam biologi. Ia membuktikan bahawa kehidupan boleh wujud dalam bentuk yang jauh berbeza daripada apa yang kita fikirkan selama ini. Dengan potensi aplikasi dalam pelbagai bidang, dari perubatan hingga penerokaan angkasa, kajian ini membuka pintu kepada era baru sains bioelektrik. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Elowitz, "Kita baru sahaja menggaru permukaan. Mungkin di lautan dalam atau di planet lain, terdapat organisma yang menggunakan elektrik sebagai bahasa kehidupan."