Oleh Norimanah Seman
15 Februari 2022, 10:14

Untuk mendapatkan maklumat terkini, ikuti kami melalui Telegram

Langgan Sekarang

Dalam setiap ekosistem, pelbagai komuniti mikrob saling bekerjasama dan setiap spesies memainkan peranan yang berbeza. Komuniti mikrob mengitar semula nitrogen dan fosforus, melenyapkan pencemaran racun makhluk perosak dan tumpahan minyak, memperbaik kualiti air, meningkatkan produktiviti pertanian dengan merangsang pengambilan nutrien daripada tumbuhan, dan mengawal makhluk perosak.

Menurut pakar mikrobiologi di University of Massachusetts, Amherst, Profesor Kristen DeAngelis menerusi kajian beliau yang diterbitkan pada bulan November 2021 dalam ISME Communications, komuniti mikrob ada di sekeliling masyarakat dan wujud dalam setiap benda hidup ataupun mati.

Malangnya, pengetahuan manusia tentang mikrob atau mikroorganisma terlalu sedikit. Kajian tentang mikroorganisma atau mikrobiologi bermula sejak tahun 1675 yang dimulakan oleh Antonie van Leeuwenhoek dengan menggunakan mikroskop ciptaannya. Mikroorganisma termasuklah bakteria, fungus atau kulat, tumbuhan mikroskopik (alga hijau), plankton, dan ameba.

Bagaimanakah pula dengan virus? Adakah virus termasuk dalam kategori mikroorganisma? Ada sebahagian daripada ahli mikrobiologi mengatakan bahawa virus termasuk dalam kategori mikroorganisma, namun begitu ada juga ahli mikrobiologi yang tidak bersetuju kerana virus ini bukan hidupan. Kebanyakan mikroorganisma merupakan sel tunggal, malah ada juga yang mempunyai multiselular seperti mikroskopik. Beberapa spesies protista dan bakteria seperti Thiomargarita namibiensis ialah makroskopik.

Apabila dunia dilanda pandemik, semua orang takut dengan virus. Seolah-olah semua yang namanya virus itu jahat dan akan mendatangkan penyakit kepada manusia. Untuk makluman, di lautan terdapat lebih satu nonilion virus. Kebanyakan virus di lautan adalah pembunuh mikrob yang boleh menjangkiti semua hidupan laut daripada sekecil-kecil bakteria hinggalah hidupan laut yang paling besar seperti ikan paus. Namun begitu, disebabkan oleh bilangan bakteria paling banyak di lautan, iaitu satu juta per mililiter air laut telah menjadikannya paling dominan sebagai perumah virus. Dalam masa sesaat sahaja, sebanyak 1023 virus baharu dihasilkan dan membebaskan 140 gigatan karbon setiap tahun.

Walau bagaimanapun, virus tetap memainkan peranan penting terhadap keseimbangan ekosistem laut. Virus merupakan jaringan sumber makanan mikrob dan membantu mengawal jumlah bakteria. Dianggarkan sebanyak 20 peratus mikrob telah mati dibunuh oleh virus setiap hari. Selain itu, virus juga mewujudkan kepelbagaian bakteria dan alga. Sampingan daripada proses tersebut, sel bakteria dan alga yang pecah menghasilkan bahan baharu yang menjadi sumber nutrien kepada mikroorganisma untuk membesar.

Sementara itu, mikroorganisma pula menjadi sumber makanan kepada zooplankton dan ikan. Zooplankton dan ikan ini dimakan oleh ikan paus, jerung dan manusia. Melalui cara inilah virus mikroskopik mengitar semula bahan yang diperlukan oleh hidupan lain untuk terus berkembang.

Penyelidik dari Vienna University of Technology menggelarkan bakteria sebagai hero iklim. Aktiviti bakteria telah memberikan kesan terhadap atmosfera, terutamanya dalam kitaran karbon. Tadahan terbesar yang menyimpan karbon dengan baik di bumi ialah tanah.

Walau bagaimanapun, peningkatan suhu bumi yang berterusan akan membebaskan sebahagian karbon tanah menjadi gas karbon dioksida dan menyebabkan bumi menjadi semakin panas. Hal ini membimbangkan para penyelidik. Kebimbangan itu berdasarkan kepada teori, namun begitu realitinya tidak begitu. Terdapat bakteria di dalam tanah yang mengawal karbon agar tidak terlepas daripada menjadi gas karbon dioksida ke atmosfera bumi. Bakteria ini tidak dapat dilihat dengan menggunakan mata kasar, tetapi mampu menjana kehidupan utama di bumi dan menyeimbangkan ekosistem.

Bakteria menukarkan biojisim tumbuh-tumbuhan kepada bahan organik tanah sebagai penyubur tanah dan mampu menyimpan tiga kali ganda karbon berbanding dengan atmosfera. Dengan cara ini, bakteria dapat mengawal seberapa banyak jumlah karbon yang boleh dilepaskan ke atmosfera atau menyimpannya di dalam tanah demi mengekalkan tahap kesihatan bumi. Berdasarkan kajian yang dilakukan oleh Profesor Daniel Buckley dan pasukannya di Universiti Cornell, New York, setiap tahun bakteria tanah memproses karbon sebanyak enam kali ganda lebih banyak berbanding dengan semua gabungan pelepasan antropogenik.

Profesor Daniel Buckley telah membangunkan teknik baharu untuk mengesan mikrob dan memahami cara mikrob ini memproses karbon  tanah. Akhirnya, dengan pengetahuan ini, para saintis telah memahami tentang kehebatan bakteria dalam  menjaga kitaran karbon yang terdapat di bumi.

Kajian yang diterbitkan dalam jurnal  Proceedings of the National Academy of Sciences pada bulan November 2021 telah memberikan gambaran bahawa untuk menangani dan meramal perubahan iklim, ilmu tentang bakteria harus didalami terlebih dahulu kerana karbon dan perubahan iklim mempunyai kaitan. Manusia harus mempunyai pengetahuan yang luas tentang bakteria untuk menjaga kelestarian, keselamatan dan kesihatan bumi.

 

Bakteria untuk Bahan Bakar

Sektor ekonomi pada masa hadapan mestilah bersifat neutral karbon. Hidup tanpa karbon adalah mustahil kerana karbon merupakan komponen penting dalam penghasilan produk dan sumber tenaga. Sepatutnya, karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfera boleh dikitar semula dan kembali menjadi bentuk asal sebelum produk atau sumber tenaga lestari dihasilkan.

Itulah yang dilakukan oleh Dr. Frank Sargent, penyelidik dari Newcastle University, United Kingdom.  Beliau membangunkan kejuruteraan bakteria Escherichia coli untuk memerangkap karbon dioksida di udara dengan menggunakan gas hidrogen dan menukarkannya menjadi asid formik. Kajian ini diterbitkan dalam Applied and Environmental Microbiology pada bulan September 2021.

Selain itu, beliau juga mengembangkan idea tersebut daripada buku tentang kewujudan kehidupan di bumi dari sudut sastera dan buku sains popular yang dibacanya. Menurut Dr. Frank Sargent, tiga juta tahun yang lalu, kandungan atmosfera banyak dengan karbon dioksida dan hidrogen, manakala oksigen tidak wujud langsung ketika itu dan kehidupan selular hanya berevolusi pada kedalaman 10 000 meter dari permukaan laut. Pada ketika itu, sebatian tersebut perlu ditukar menjadi karbohidrat kerana semua hidupan memerlukannya untuk hidup. Proses itu hanya boleh dilakukan oleh enzim. Enzim tersebut hanya terdapat dalam bakteria Escherichia coli. Penghidrogenan karbon dioksida menjadi asid organik.

Idea eksperimen tersebut telah berjaya. Tujuan utamanya adalah untuk memerangkap sisa karbon dioksida di atmosfera dengan menggunakan gas hidrogen daripada biohidrogen menjadi asid formik. Inilah yang dinamakan sebagai kitaran bioekonomi yang cekap. Hal ini bermakna pelepasan karbon dioksida sentiasa berlaku, kemudian diperangkap oleh bakteria dan hasilnya memberikan manfaat kepada manusia. Bakteria menggunakan asid formik sebagai sumber karbon tunggal, manakala manusia menggunakannya dalam pembuatan bahan bakar lestari, plastik dan bahan kimia lain.

Selain Escherichia coli, terdapat saintis yang menggunakan bakteria Acetobacterium woodii untuk menyerap karbon dioksida di udara, malah dibuktikan bakteria ini lebih cekap berbanding dengan bakteria lain. Kecekapannya menyebabkan hanya sedikit tenaga diperlukan untuk menukarkan karbon dioksida menjadi asid formik, kemudian ditukar menjadi asid asetik, iaitu satu daripada bahan kimia asas.

Sebenarnya, bakteria Acetobacterium woodii popular dan kajian mengenainya banyak kerana keistimewaannya dalam memetabolismekan karbon monoksida, karbon dioksida atau asid formik. Acetobacterium woodii adalah antara bakteria yang hebat kerana boleh menghasilkan tenaga yang cukup untuk membolehkannya hidup dalam keadaan ekstrem.

Hasil kajian yang dimuatkan dalam jurnal Metabolic Engineering pada bulan November 2021 telah membuktikan bahawa Acetobacterium woodii bukan sahaja boleh menukar komponen asid formik menjadi asid asetik tetapi mampu menukarkannya kepada etanol dan asid laktik. Etanol ialah bahan asas untuk menghasilkan bahan api, manakala asid laktik merupakan bahan utama bagi pembuatan plastik terbiodegradasikan. Hal ini bermakna bahan berasaskan petroleum untuk menghasilkan tenaga dan plastik boleh digantikan dengan bahan alternatif yang lebih mampan melalui kitar semula gas karbon di udara.

Semua karbon dioksida dan karbon monoksida yang dihasilkan daripada pembakaran bahan bakar fosil dan pembuatan plastik boleh dikitar semula menjadi produk asal yang tidak berbahaya kepada alam sekitar. Oleh sebab inilah Stefan Pflügl menamakan bakteria sebagai hero iklim.

Sebagai kesimpulannya, tidak ada sesiapa pun yang boleh menafikan bahawa semua hidupan di bumi bergantung pada mikrob. Jika mikrob ini berada dalam keadaan bahaya, maka semua hidupan di bumi sedang terancam.

Buletin JendelaDBP
Inginkan berita dan artikel utama setiap hari terus ke e-mel anda?

Kongsi

error: Content is protected !!