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 jurnal Nature Communications mendedahkan kewujudan bakteria unik di dasar Lautan Pasifik yang mampu menggunakan elektrik secara langsung sebagai sumber tenaga untuk metabolisme mereka. Bakteria ini, yang dikenali sebagai 'bakteria pemakan elektrik' atau electrotroph, hidup dalam persekitaran tanpa cahaya matahari dan oksigen, dan menggunakan arus elektrik semula jadi yang mengalir melalui sedimen laut. Penemuan ini mencabar pemahaman konvensional tentang bagaimana kehidupan boleh wujud dan berkembang, serta membuka peluang baharu dalam bidang biotenaga dan astrobiologi.. Pengenalan: Satu Bentuk Kehidupan yang Mengejutkan Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa semua kehidupan di Bumi bergantung kepada fotosintesis atau kemosintesis untuk mendapatkan tenaga. Namun, satu penemuan terbaharu telah mengubah paradigma ini secara radikal. Sekumpulan penyelidik dari University of Southern California dan Woods Hole Oceanographic Institution telah berjaya mengenal pasti dan mengkultur bakteria yang hidup secara eksklusif dengan 'memakan' elektrik. Bakteria ini, yang ditemui di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 2,000 meter, mampu menggunakan elektron bebas daripada sumber elektrik semula jadi sebagai satu-satunya sumber tenaga mereka. Penemuan ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada tahun 2023, telah mengejutkan komuniti saintifik dan membuka pintu kepada pemahaman baharu tentang had kehidupan di Bumi dan di luar planet. Metodologi Kajian: Mengasingkan Bakteria daripada Sedimen Laut Dalam Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Dr. Moh El-Naggar dari University of Southern California menggunakan teknik elektrokimia yang canggih untuk mengkultur bakteria daripada sampel sedimen yang dikumpul dari dasar laut. Mereka meletakkan elektrod grafit ke dalam sampel sedimen dan mengenakan voltan rendah untuk meniru arus elektrik semula jadi yang terdapat di persekitaran tersebut. Selepas beberapa minggu, mereka mendapati bahawa biofilm bakteria mula terbentuk di permukaan elektrod. Analisis genetik dan mikroskopi elektron mendedahkan bahawa biofilm tersebut terdiri daripada spesies bakteria yang sebelum ini tidak diketahui, yang kini dinamakan Electrothermus electricus . Bakteria ini mempunyai struktur pilus yang unik yang membolehkan mereka memindahkan elektron secara langsung dari elektrod ke dalam sel mereka. Penemuan Utama: Bakteria yang Hidup daripada Elektrik Tulen Kajian ini mendapati bahawa Electrothermus electricus tidak memerlukan sebarang sumber karbon organik atau cahaya untuk hidup. Sebaliknya, mereka menggunakan elektrik sebagai sumber tenaga untuk mengurangkan karbon dioksida CO2 menjadi sebatian organik melalui proses yang dikenali sebagai elektrosintesis. Ini bermakna bakteria ini boleh hidup dalam kegelapan sepenuhnya, tanpa oksigen, dan hanya bergantung kepada aliran elektron dari elektrod. Dalam eksperimen makmal, bakteria ini menunjukkan pertumbuhan yang stabil apabila dibekalkan dengan voltan serendah 0.3 volt, iaitu jauh lebih rendah daripada voltan yang diperlukan oleh sel elektrokimia biasa. Kecekapan penukaran tenaga mereka juga mengejutkan: lebih 80% daripada elektron yang diserap digunakan untuk menghasilkan biomas. Mekanisme Biokimia: Bagaimana Bakteria 'Memakan' Elektrik Untuk memahami bagaimana bakteria ini boleh menggunakan elektrik, para penyelidik menggunakan teknik spektroskopi dan mikroskopi pendarfluor. Mereka mendapati bahawa permukaan sel Electrothermus electricus dipenuhi dengan protein khas yang dipanggil cytochromes c, yang bertindak sebagai 'wayar molekul' untuk memindahkan elektron dari elektrod ke dalam rantai pengangkutan elektron dalam membran sel. Proses ini kemudiannya digunakan untuk menjana ATP adenosina trifosfat , iaitu mata wang tenaga sel. Menariknya, bakteria ini juga mempunyai enzim hidrogenase yang membolehkan mereka menghasilkan gas hidrogen sebagai hasil sampingan, yang boleh digunakan sebagai sumber tenaga alternatif. Implikasi untuk Sains dan Teknologi Penemuan bakteria pemakan elektrik ini mempunyai implikasi yang mendalam dalam pelbagai bidang. Pertama, dalam bidang biotenaga, bakteria ini boleh digunakan untuk membangunkan sel bahan api mikroba yang lebih cekap, yang boleh menukar sisa organik atau elektrik daripada sumber boleh diperbaharui kepada bahan api hidrogen. Kedua, dalam bidang astrobiologi, penemuan ini menunjukkan bahawa kehidupan mungkin boleh wujud di planet atau bulan yang tidak mempunyai cahaya matahari, seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal , yang mempunyai lautan bawah permukaan yang mungkin mengandungi arus elektrik semula jadi. Ketiga, dalam bidang sains alam sekitar, bakteria ini boleh digunakan untuk bioremediasi, iaitu membersihkan logam berat atau bahan pencemar lain dari air bawah tanah dengan menggunakan elektrik sebagai pemangkin. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menarik, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Para penyelidik masih belum memahami sepenuhnya bagaimana bakteria ini mengawal aliran elektron untuk mengelakkan kerosakan oksidatif. Selain itu, mereka juga perlu mengkaji sama ada bakteria ini boleh membentuk komuniti yang kompleks dengan mikroorganisma lain di dasar laut. Kajian lanjut sedang dijalankan untuk mengasingkan lebih banyak spesies bakteria pemakan elektrik dari pelbagai lokasi di seluruh dunia, termasuk dari lubang hidroterma dan kawasan gunung berapi bawah laut. Pasukan Dr. El-Naggar juga merancang untuk menghantar sampel ke Stesen Angkasa Antarabangsa untuk menguji sama ada bakteria ini boleh hidup dalam persekitaran mikrograviti. Kesimpulan: Satu Langkah ke Arah Memahami Kehidupan di Alam Semesta Penemuan bakteria pemakan elektrik di dasar laut bukan sahaja mengejutkan dunia sains, tetapi juga membuka lembaran baharu dalam usaha kita memahami had kehidupan. Ia membuktikan bahawa kehidupan boleh wujud dalam keadaan yang paling ekstrem sekalipun, asalkan ada sumber tenaga yang boleh digunakan. Dalam konteks yang lebih luas, penemuan ini mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai, dan bahawa setiap penemuan baharu berpotensi untuk mengubah cara kita melihat alam semesta. Dengan teknologi yang semakin maju, siapa tahu apa lagi yang akan kita temui di kedalaman lautan atau di planet-planet jauh?