Bakteria Pemakan Elektrik: Penemuan Mikroorganisma yang Hidup dengan Arus Elektrik Mencabar Definisi Kehidupan

Bakteria Pemakan Elektrik: Penemuan Mikroorganisma yang Hidup dengan Arus Elektrik Mencabar Definisi Kehidupan. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications mendedahkan kewujudan bakteria yang mampu hidup secara eksklusif dengan memakan elektron daripada sumber elektrik luaran. Penyelidik dari University of Southern California dan Aarhus University berjaya mengasingkan strain bakteria yang menggunakan elektrik sebagai sumber tenaga utama, menggantikan keperluan gula atau cahaya matahari. Penemuan ini bukan sahaja mencabar definisi kehidupan konvensional tetapi juga membuka potensi besar dalam bidang bioelektronik dan pemulihan alam sekitar.. Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa kehidupan memerlukan sumber tenaga organik seperti gula, lemak, atau cahaya matahari untuk terus hidup. Namun, satu penemuan mengejutkan dalam bidang mikrobiologi telah mengubah perspektif ini secara radikal. Sekumpulan penyelidik dari University of Southern California USC dan Aarhus University di Denmark telah berjaya mengenal pasti dan mengasingkan bakteria yang mampu hidup semata-mata dengan memakan elektron daripada sumber elektrik luaran. Penemuan ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada tahun 2023, membuka lembaran baharu dalam pemahaman kita tentang had kehidupan dan potensi biologi di luar Bumi. Penemuan Bakteria Pemakan Elektrik Kajian ini dipimpin oleh Dr. Moh El-Naggar, seorang profesor fizik dan biologi di USC, bersama pasukan dari Aarhus University. Mereka memulakan penyelidikan dengan mengambil sampel sedimen dari dasar laut di kawasan yang kaya dengan aktiviti geoterma, di mana aliran elektrik semula jadi wujud akibat tindak balas kimia antara mineral. Dengan menggunakan teknik elektrokimia yang canggih, pasukan penyelidik berjaya mengasingkan bakteria daripada genus Shewanella dan Geobacter yang menunjukkan keupayaan luar biasa untuk menyerap elektron terus dari elektrod logam. Ujian lanjut mendapati bahawa bakteria ini boleh membiak dan membentuk koloni dalam persekitaran yang hanya dibekalkan dengan elektrik sebagai sumber tenaga, tanpa sebarang karbon organik. Mekanisme Pemakanan Elektrik Bagaimana bakteria ini 'memakan' elektrik? Menurut kajian, mekanisme utama melibatkan protein khas yang dipanggil 'cytochrome c' yang terletak pada membran luar sel bakteria. Protein ini bertindak seperti wayar molekul yang membolehkan elektron mengalir dari permukaan logam ke dalam sel. Di dalam sel, elektron ini digunakan untuk menjana tenaga dalam bentuk ATP adenosine triphosphate melalui rantai pengangkutan elektron yang diubah suai. Proses ini dikenali sebagai 'electrosynthesis' di mana karbon dioksida CO2 dari udara diikat dan ditukar menjadi sebatian organik menggunakan tenaga elektrik. Ini bermakna bakteria ini boleh melakukan fotosintesis tanpa cahaya, menggunakan elektrik sebagai ganti foton. Implikasi Terhadap Definisi Kehidupan Penemuan ini mencabar definisi kehidupan yang selama ini diterima umum. Dalam biologi klasik, kehidupan ditakrifkan sebagai sistem yang memerlukan sumber tenaga kimia atau cahaya untuk metabolisme. Namun, bakteria pemakan elektrik menunjukkan bahawa kehidupan boleh wujud dengan hanya bergantung kepada aliran elektron. Ini mempunyai implikasi besar dalam astrobiologi, terutamanya dalam pencarian kehidupan di planet lain seperti Marikh atau bulan Europa yang mungkin mempunyai sumber elektrik geoterma tetapi kekurangan cahaya matahari. Dr. El-Naggar menyatakan, "Jika kehidupan boleh wujud dengan elektrik sahaja, maka kemungkinan untuk mencari kehidupan di alam semesta menjadi lebih luas." Potensi Aplikasi Teknologi Selain implikasi saintifik, penemuan ini juga membuka peluang besar dalam bidang teknologi. Bakteria pemakan elektrik boleh digunakan dalam pembangunan sel bahan api mikroba microbial fuel cells yang lebih efisien, di mana bakteria ini menukar sisa organik terus kepada elektrik. Selain itu, ia juga berpotensi dalam pemulihan alam sekitar, terutamanya dalam membersihkan logam berat dari air sisa industri. Bakteria ini boleh 'memakan' logam seperti uranium dan kromium, menjadikannya tidak toksik. Kajian lanjut sedang dijalankan untuk mengoptimumkan strain bakteria ini bagi aplikasi komersial. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menjanjikan, masih banyak cabaran yang perlu diatasi. Salah satu cabaran utama ialah kecekapan penyerapan elektron yang masih rendah berbanding dengan sumber tenaga konvensional. Pasukan penyelidik kini sedang mengkaji cara untuk meningkatkan ekspresi protein cytochrome c dalam bakteria ini. Selain itu, mereka juga ingin memahami bagaimana bakteria ini mengawal aliran elektron untuk mengelakkan kerosakan sel akibat lebihan arus. Penyelidikan masa depan akan memberi tumpuan kepada aplikasi dalam bidang perubatan, seperti pembangunan peranti bioelektronik yang boleh diimplan ke dalam tubuh manusia. Kesimpulan Penemuan bakteria pemakan elektrik merupakan satu lonjakan besar dalam sains biologi. Ia bukan sahaja memperluas pemahaman kita tentang had kehidupan tetapi juga membuka pintu kepada teknologi baharu yang boleh mengubah cara kita menjana tenaga dan membersihkan alam sekitar. Dengan penyelidikan yang berterusan, mungkin suatu hari nanti kita akan melihat bakteria ini digunakan secara meluas dalam pelbagai industri, daripada penjanaan tenaga hijau kepada rawatan air sisa. Dunia sains kini menanti dengan penuh debaran untuk melihat apa lagi rahsia yang tersembunyi dalam dunia mikroorganisma.