Variasi Analisis Dalam Mengungkap Sistematika Bakteri

Bakteri adalah mikroorganisme dengan sel yang sangat sederhana karena tidak memiliki membran nukleus (prokaryotic cell). Ukurannya yang hanya berkisar 1 mikron membutuhkan alat untuk mengamatinya yaitu dengan mikroskop maupun lup. Mengenali bakteri sangatlah penting dilakukan mengingat kehadirannya tersebar luas hampir di segala tempat (kosmopolitan) dan erat interaksinya dengan kepentingan makhluk hidup khususnya bagi manusia.
Keanekaragaman bakteri dengan ciri-ciri yang beragam pula membuka suatu cabang mikrobiologi yang membahas tentang keanekaragaman dan pengelompokan atau klasifikasi mikroba (termasuk bakteri) ke dalam kelompok-kelompok berdasarkan kemiripan sifat yang dapat diamati (phenotypic relationship) ataupun berdasarkan kemiripan sekuensi gennya (penotypic relationship).

Bahkan sebahagian ahli mengelompokkan bakteri berdasarkan Polyphasic relationship-nya, yaitu berdasarkan kemiripan phenotypic dan genotypic sekaligus sehingga dapat membentuk pohon fiolgenetik (pohon yang menggambarkan hubungan makhluk hidup secara universal). Tujuan para ahli mengenali dan mengklasifikasi bekteri adalah agar kedepannya tahu bagaimana memperlakukan bakteri-bakteri tersebut sehingga berperan secara maksimal demi kesejahteraan penghuni bumi itu sendiri. Ilmu yang mempelajari keanekaragaman dan proses pengelompokan bakteri ini disebut sistematika bakteri

Analisis Fenotif dalam Mengungkap Sistematika Bakteri

Salah satu bakteri yang harus kita kenal sistematikanya adalah bakteri asam laktat karena perannya yang cukup besar bagi manusia. Bakteri Lactobacilluc casei yang terdapat dalam Yakult (susu fermentasi), misalnya. Minuman probiotik yang berasa manis keasam-asaman ini sudah tidak asing lagi perannya bagi kesehatan pencernaan kita. Tapi sudahkah kita mengenal bakteri “baik” ini? Artikel ini akan mengenalkan kita pada sistematika Bakteri asam laktat yang bernama Lactobacillus casei.

Singkat cerita sejarah penemuan mikroganisme yang ditemukan oleh Dr. Minoru Shirota (seorang ilmuwan mikrobiologi dan dokter lulusan Kyoto Imperial University, Jepang) ini awalnya diisolasi dari 300 jenis mikroorganisme untuk diuji ketahanannya terhadap zat acid dan cairan empedu sebagai satu solusi untuk memulihkan masalah pencernaan masyarakat Jepang pada saat itu, hingga akhirnya ia menyimpulkan mikroorganisme ini yang paling resisten terhadap zat acid serta cairan empedu. Mikroorganisme ini lah yang sekarang kita kenal dengan Lactobacillus casei Shirota Strain (Stamer 1979).

Beralih pada sejarah sistematikanya, pada saat bakeri ini ditemukan, Shirota tidaklah langsung memberikan nama spesiesnya. Beliau melakukan langkah-langkah sistematis untuk mengungkapkan jati diri mikroorganisme ini. Pengamatan yang pertama kali lakukan yaitu dengan pendekatan fenotipik (sifat yang muncul dan dapat diamati) secara morfologi, fisiologi, kemotaksonomi, biokimia, sifat kebutuhan nutrisinya. Pengamatan dimulai berdasarkan ciri umum sebuah kingdom (dunia) misalnya dari ciri jumlah sel, ukuran sel dan kehadiran membran nukleus (inti sel). Setelah melakukan identifikasi hingga dapat disimpulkan mikroorganisme ini sebagai anggota kingdom bakteri karena identik dengan ciri kingdom bakteri pada umumnya yaitu uniselluler (bersel satu) dengan ukuran sel sekitar 0,7-1,1 x 2,0-4,0 mikrometer dan selnya tidak memiliki membran inti (procaryote cell). Setelah mengetahui kingdomnya akan mempermudah pegamatan yang lebih spesifik ke tingkatan di bawahnya (Lay 1994).

Bacaan lanjutan  Ciri-ciri Bakteri dan Prospek Bakteri Ekstremofil Pada Industri

Selanjutnya dilakukan pengamatan lainnya untuk menentukan tingkat divisionya. Bakteri ini digolongkan kedalam anggota Firmicutes karena dinding selnya yang rigid yang mengandung 90% peptidoglikan atau merupakan bakteri gram positif. Firmicutes sendiri berasal dari bahasa latin yaitu (“firmus : kuat”, “cutis : kulit”) yang mengacu pada dinding sel. Bakteri ini juga disebut sebagai bakteri gram positif karena komposisi peptidoglikannya hampir 90% dari total ketebalan dinding sel. Pembuktian bakteri apakah termasuk bakteri gram positif salah satunya dengan menggunakan metode pewarnaan gram, dimana bakteri gram positif akan tetap mampu mengikat zat warna ungu dari kristal violet yang diteteskan diatas selnya meskipun telah dilakukan penyiraman dengan aquades (Hadioetomo 1993).

Ciri morfologi selanjutnya berhasil menempatkan bakteri Firmicutes ini ke dalam kelas Bacilli karena selnya berbentuk batang. Ciri fisiologi metabolisme dari bakteri ini memposisikan bakteri ini ke tingkatan selanjutnya yaitu ke dalam famili Lactobacilliales yang secara umum selnya tidak dapat menghasilkan spora dan merupakan bakteri fakultatif anaerob (dapat hidup pada lingkungan yang tanpa oksigen, namun kehadiran oksigen tidak menjadi masalah baginya). Ciri biokimia bakteri ini juga sangat mendukung bakteri ini untuk bergabung ke dalam famili Lactobacilliales karena kemampuannya dalam mengubah karbohidrat (glukosa) menjadi asam laktat yang efek bakterisidal dari asam laktat ini berkaitan dengan penurunan pH lingkungan menjadi 3 sampai 4,5. Pengidentifikasian selanjutnya mengarah pada tingkat genus.

Ada enam genus (marga) yang termasuk dalam famili Lactobacilliales, meliputi: Enterococcus, Lactobacillus, Lactococus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus. Namun bakteri temuan Shirota ini identik dengan ciri-ciri anggota genus Lactobacillus yang dapat memecah bukan hanya gula tapi juga lactosa menjadi asam laktat. Produksi asam laktat menyebabkan lingkungan menjadi asam sehingga menghambat pertumbuhan bakteri lain yang berbahaya sehingga digunakan sebagai agen probiotik. Cirinya yang sangat toleran terhadap lingkungan yang asam menjadi ciri bakteri dengan nama spesies Lactobacillus casei ini (Amin dan Leksono 2001).

Bacaan lanjutan  Thermotoga maritima sang Bakteri Gunung Berapi

Analisis Genotif (Metagenom) dalam Mengungkap Sistematika Bakteri

Analisis bakteri berdasarkan ciri-ciri di atas belum cukup kontribusinya untuk mengungkapkan kasus sistematika lainnya, misalnya untuk mengetahui hubungan kekerabatan yang lebih universal (hubungan kekerabatan beberapa spesies yang berbeda kingdom). Misalnya mana lebih dekat kekerabatannya antara manusia dengan Lactobacillus casei atau manusia dengan Metanobacteria sp. Pendekatan fenotif seperti yang dipaparkan sebelumnya tidak mampu menjawab persoalan ini, karena pengkarakterisasian yang digunakan untuk membuat sistematika L. casei di atas menggunakan ciri-ciri yang hanya dapat di pakai oleh kelompok kingdomnyanya saja (dalam hal ini kelompok bakteri) dan tidak dapat melibatkan organisme lain di luar kelompok bakteri.

Hal diatas dapat diungkapkan dengan metode baru yang semakin marak digunakan oleh para ahli sistematika melalui analisis metagenom yang dipelopori oleh Profesor Carl Woese dari University of Illinois di Amerika Serikat sekitar tahun 1970an (Suwanto 1994). Analisis metagenom mengidentifkasi melalui sekuensi gen baik dari gen DNA, RNA maupun protein yang diamati langsung dari lingkungan tanpa harus mengisolasinya. Umumnya yang digunakan dalam analisis metagenom adalah sequencing (pengurutan basa nukleotida) penyusun rRNA (ribosomal RNA) karena rRNA terdapat pada seluruh sel hidup sehingga dapat digunakan untuk mengetahui hubungan secara universal seperti kasus di atas. Sel prokariot memiliki 3 molekul penyusul rRNA yaitu 5S, 16S, 23S, sedangkan sel eukariot (inti bermembran) memiliki 5,5S, 18S, 28S rRNA. Molekul rRNA 5S memiliki 120 panjang nukleotida (pasang basa nitrogen) dan yang besar seperti 16S dan 23S memiliki sekitar 1500 dan 3000 nukleotida.

Umumnya para ahli menggunakan molekul 16S rRNA pada prokariot / 18S rRNA pada eukatiot karena bersifat hipervariable pada daerah tertentu sehingga dapat digunakan untuk melacak keberagaman gen dalam satu spesies. Selain itu strain ini bersifat konservatif (berubah relatif lambat) pada daerah tertentu sehingga dapat berguna untuk mengkonstruksi pohon filogenetik (analisis kekerabatan makhluk hidup berdasarkan analisis genotif dan fenotif) secara universal. Setiap hasil analisis metagenom suatu spesies akan diarsipkan pada suatu program database yang bisa terus diupdate secara universal sesuai dengan banyaknya penelitian yang dilakukan (Aguirre and Collins 1993).

Kekurangan dari analisis metagenom gen 16S rRNA tidak mampu membedakan kelompok bakteri yang secara ekologi berbeda, teramati pada kasus Mycobacterium avium dan M. Intracellulare, misalnya. Keduanya memiliki sekuens gen 16S rRNA yang 99,8% identik, tetapi keduanya dapat dibedakan menjadi kluster (kelompok) yang terpisah berdasarkan sekuens dua gen penyandi protein, yaitu hsp serta protein 32kDa. Contoh kasus lain adalah pada Bacillus globisporus dan B. psychrophilus yang hampir identik berdasar sekuens 16S rRNA, yakni hanya memiliki perbedaan pada dua basa yang konsisten pada sekuens 16S rRNA, tetapi kedua spesies ini justru memiliki perbedaan sifat fenotipe seperti kondisi optimum untuk pertumbuhan dan bahkan dapat dimasukkan ke dalam klaster yang berbeda pula berdasarkan urutan basa gen penyandi piruvat kinase dan alanin dehidrogenase (Boddinghaus et al. 1990).

Bacaan lanjutan  Wah! Mycobacterium Ternyata Bisa Membuat Cerdas!

Kesimpulannya, ada banyak metode dalam mengelompokkan makhluk hidup termasuk bakteri. Diantaranya metode analisis morfologi, anatomi, fisiologi, metabolise dan analisis metagenom yang dapat dijadikan tolak ukur kronologi evolusi dan kedekatan kekerabatan antara bakteri yang satu dengan yang lainnya, bahkan antara suatu spesies bakteri dengan organisme yang lainnya yang berbeda takson. Namun, untuk mempertegas perbedaan yang lebih signifikan antara spesies yang dinyatakan identik berdasarkan 16S rRNA, dapat mengkombinasikan metode pengklasifikasian berdasarkan gen-gen penyandi lainnya misalnya dari protein untuk menghasilkan perbedaan data yang lebih akurat. Dengan mengkombinasikan metode-metode yang dilengkapi dengan kecanggihan teknologi diharapkan kedepannya mampu untuk menguak keanekaragaman mikroba khususnya bakteri yang saat ini masih 1% teridentifikasi (Oxoid 1982), sehingga nantinya dapat lebih maksimal memanfaatkan makhluk-makhluk mikroskopik ini bagi kepentingan alam, manusia, dan organisme lainnya.

Referensi dan Bacaan Lanjut

Aguirre, M. and M. D. Collins. 1993. Lactic Acid Bacteria and Human Clinical Infection. J. Appl. Bacteriol.

Amin W. dan T. Leksono. 2001. Analisis Pertumbuhan Mikroba Ikan Jambal Siam (Pangasius sutchi) Asap yang Telah Diawetkan Secara Ensiling. J. Natur Indonesia.

Boddinghaus et al., 1990. Detection and Identification of Mycobacteria by Implification of rRNA, J. Clin. Microbiol.

Hadioetomo, R.S. 1985. Mikrobilogi Pangan dalam Praktek Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium. Gramedia, Jakarta.

Lay, B.W. 1994. Analisis Mikrobiologi di Laboratorium. Raja Grafindo Persada, Jakarta.

Oxoid. 1982. The Oxoid Mannual of Culture Media, Ingredients and other Laboratory Services. Fifth Edition. Published by Oxoid Limited, Wade Road. Basingtoke, Hampshire.

Stamer,J.R. 1979. The Lactic Acid Bacteria. Microbes of Diversity. J. Food Technol.

Suwanto, A. 1994. Ulas Balik: Evolusi Mikrobe dan Kaitannya dengan Sistematik Molekuler. J. Hayati.

Incoming search terms:

  • metode analisis genotipic fenotipic
  • variasi siste analisa mikrobiologi
author
Author: 
Laila Karomah yang lebih sering berpetualang di dunia maya sebagai evilgenius, merupakan mahasiswi Mikrobiologi Institut Pertanian Bogor. Bidang yang digemari oleh pegiat IT otodidak ini adalah mikrobiologi kesehatan, mikrobiologi lingkungan, bioteknologi mikrob, dan enzimologi.
  1. Thermotoga maritima sang Bakteri Gunung Berapi - Master Mikrobiologi2 years ago

    […] ke dalam eubacteria walaupun secara fisiologi memiliki sifat tahan panas seperti golongan Arkhae. Identifikasi 16 sRNA ini bersifat universal karena ribosom dapat ditemukan pada semua organisme baik prokariotik atau […]

    Reply

Leave a reply "Variasi Analisis Dalam Mengungkap Sistematika Bakteri"

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.