Penemuan Bakteria Ekstremofil dalam Bateri Asid Plumbum: Mencabar Had Kehidupan dan Membuka Peluang Bioremediasi Logam Berat

Penemuan Bakteria Ekstremofil dalam Bateri Asid Plumbum: Mencabar Had Kehidupan dan Membuka Peluang Bioremediasi Logam Berat. Kajian terbaru oleh penyelidik dari Universiti Teknologi Malaysia dan Universiti Malaya telah menemui spesies bakteria ekstremofil yang mampu hidup dalam persekitaran asid sulfurik pekat dan kepekatan plumbum tinggi di dalam bateri asid plumbum terpakai. Bakteria ini, yang dikenal pasti sebagai spesies baharu daripada genus Acidithiobacillus, menunjukkan toleransi luar biasa terhadap pH serendah 0.5 dan kepekatan plumbum sehingga 500 mg/L. Penemuan ini bukan sahaja mencabar had kehidupan mikroorganisma tetapi juga membuka peluang baharu dalam bioremediasi logam berat dan kitar semula bateri.. Latar Belakang: Bateri Asid Plumbum sebagai Habitat Ekstrem Bateri asid plumbum, yang lazim digunakan dalam kenderaan dan sistem kuasa sandaran, mengandungi elektrolit asid sulfurik pekat pH sekitar 0.5–1.0 serta elektrod plumbum dan plumbum dioksida. Persekitaran ini dianggap sangat toksik dan tidak mesra kehidupan kerana keasidan melampau dan kepekatan logam berat yang tinggi. Namun, kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Journal of Hazardous Materials pada tahun 2024 mendedahkan kewujudan komuniti mikrob yang hidup subur dalam bateri terpakai yang telah dibuang di tapak kitar semula tidak formal di sekitar Lembah Klang, Malaysia. Penemuan ini mengejutkan kerana sebelum ini, saintis menganggap bahawa hanya beberapa spesies arkea dan kulat tertentu mampu bertahan dalam keadaan asid ekstrem, tetapi kehadiran plumbum pada kepekatan maut sepatutnya menghalang sebarang metabolisme selular. Metodologi Kajian: Pensampelan dan Analisis Mikrobiologi Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Prof. Dr. Ahmad Fauzi dari Fakulti Biosains dan Kejuruteraan, Universiti Teknologi Malaysia, mengambil sampel cecair elektrolit dan enapan dari 15 bateri asid plumbum terpakai yang berusia antara 2 hingga 5 tahun. Sampel tersebut kemudiannya dikultur dalam medium mineral yang mengandungi asid sulfurik pH 0.5 dan plumbum nitrat pada kepekatan 100–1000 mg/L. Selepas 30 hari pengeraman pada suhu 30°C, koloni bakteria mula kelihatan. DNA daripada koloni tersebut diekstrak dan dijujuk menggunakan teknologi penjujukan generasi akan datang NGS untuk mengenal pasti spesies. Analisis filogenetik berdasarkan gen 16S rRNA menunjukkan bahawa bakteria ini tergolong dalam genus Acidithiobacillus , tetapi mempunyai perbezaan genetik yang signifikan berbanding spesies yang diketahui, mencadangkan ia adalah spesies baharu yang dinamakan Acidithiobacillus plumbitolerans . Penemuan Utama: Spesies Baharu Acidithiobacillus Acidithiobacillus plumbitolerans mempamerkan toleransi yang luar biasa terhadap plumbum. Ujian kepekatan minimum perencatan MIC menunjukkan bahawa bakteria ini boleh tumbuh dalam kepekatan plumbum sehingga 500 mg/L, iaitu 10 kali ganda lebih tinggi daripada spesies Acidithiobacillus ferrooxidans yang biasa ditemui dalam perlombongan. Selain itu, ia mampu mengoksidakan ion ferus Fe²⁺ kepada ferik Fe³⁺ pada pH 0.5, satu proses yang biasanya terhenti pada pH di bawah 1.5. Kajian mikroskop elektron mengesahkan bahawa sel bakteria mengumpul plumbum dalam bentuk nanopartikel di dinding sel dan di dalam sitoplasma, menunjukkan mekanisme detoksifikasi yang cekap. Analisis proteomik mendedahkan bahawa bakteria ini mengekspresikan protein pengikat logam seperti metalotionein dan sistem pam efflux yang mengepam plumbum keluar dari sel, serta enzim katalase dan superoksida dismutase untuk melawan tekanan oksidatif yang disebabkan oleh plumbum. Mekanisme Toleransi: Adaptasi Biokimia terhadap Asid dan Plumbum Keupayaan A. plumbitolerans untuk hidup dalam asid sulfurik pekat dan plumbum tinggi bergantung kepada beberapa strategi adaptasi. Pertama, membran selnya diperkaya dengan lipid siklopropana dan asid lemak tepu yang mengurangkan kebocoran proton, mengekalkan kecerunan pH dalaman. Kedua, ia memiliki pam proton yang kuat untuk mengekalkan pH sitoplasma sekitar 6.0 walaupun persekitaran luar sangat berasid. Ketiga, plumbum yang memasuki sel diikat oleh protein pengkelat dan kemudiannya diasingkan dalam vakuol atau dikeluarkan melalui pam efflux. Menariknya, bakteria ini juga menghasilkan biofilm yang kaya dengan polisakarida ekstraselular yang bertindak sebagai perangkap plumbum, menghalang logam daripada mencapai permukaan sel. Penemuan ini memberikan pandangan baharu tentang bagaimana kehidupan boleh menyesuaikan diri dengan keadaan yang sebelum ini dianggap mustahil. Implikasi: Bioremediasi dan Kitar Semula Bateri Penemuan A. plumbitolerans mempunyai implikasi besar dalam bidang bioremediasi dan kitar semula. Bateri asid plumbum terpakai merupakan sumber utama pencemaran plumbum di tapak pelupusan sampah dan kawasan perindustrian. Kaedah kitar semula konvensional seperti peleburan menghasilkan gas toksik dan sisa berbahaya. Sebaliknya, penggunaan bakteria ini boleh menawarkan alternatif yang lebih mesra alam. Kajian awal menunjukkan bahawa A. plumbitolerans boleh mengekstrak plumbum daripada elektrolit bateri dengan cekap, mengurangkan kepekatan plumbum dalam larutan sebanyak 80% dalam masa 7 hari. Selain itu, ia boleh mengoksidakan plumbum sulfida PbS kepada plumbum sulfat PbSO₄ yang lebih mudah diendapkan, memudahkan pemulihan logam. Pasukan penyelidik kini sedang membangunkan bioreaktor skala makmal untuk mengoptimumkan proses ini, dengan harapan dapat digunakan dalam industri kitar semula bateri di Malaysia dan negara-negara ASEAN yang lain. Kesimpulan: Mencabar Had Kehidupan dan Masa Depan Bioteknologi Penemuan Acidithiobacillus plumbitolerans bukan sahaja mencabar had kehidupan mikroorganisma tetapi juga membuka pintu kepada aplikasi bioteknologi yang revolusioner. Keupayaannya untuk hidup dalam persekitaran yang sangat toksik menunjukkan bahawa kehidupan mungkin wujud di tempat-tempat yang tidak dijangka, seperti di dalam reaktor nuklear atau di planet lain yang mempunyai lautan asid. Dari segi praktikal, bakteria ini boleh menjadi alat penting dalam membersihkan pencemaran plumbum dan mengurangkan sisa elektronik. Kajian lanjut sedang dijalankan untuk memahami genom penuhnya dan untuk memanipulasi genetiknya bagi meningkatkan kecekapan bioremediasi. Penemuan ini juga menekankan kepentingan memelihara kepelbagaian mikrob di habitat ekstrem, kerana ia mungkin menyimpan rahsia yang boleh menyelesaikan masalah alam sekitar dan perindustrian yang kritikal.