Keanekaragaman mikroba di perairan Danau Zurich, dianalisis oleh peneliti UZH di Stasiun Limnologi. Foto : Martina Schalch.
ZURICH, BERITALINGKUNGAN.COM– Bakteri air tawar dengan genom kecil seringkali mengalami periode stagnasi adaptasi yang panjang. Berdasarkan analisis genom dari sampel-sampel danau Zurich dan danau-danau lain di Eropa,
Para peneliti di Universitas Zurich mengungkapkan strategi evolusi khusus yang membentuk gaya hidup bakteri-bakteri ini. Memahami dinamika evolusi dari komunitas mikroba akuatik menjadi kunci dalam menjaga layanan ekosistem.
Sumber daya air tawar terbatas, hanya menyumbang 3,5% dari air di Bumi, dengan hanya 0,25% yang dapat diakses di permukaan. Namun, danau-danau air tawar sangat penting untuk fungsi ekosistem dan siklus karbon global karena produktivitas biologis dan aktivitas mikrobanya yang tinggi.
Mereka krusial untuk kelangsungan hidup manusia, menyediakan air minum, mendukung pertanian, perikanan, dan rekreasi. Namun, perubahan iklim – terutama peningkatan suhu – mengancam habitat-habitat ini dengan mengganggu komunitas mikroba yang sangat penting untuk siklus nutrisi dan pemeliharaan kualitas air.
Mengejutkan paradigma evolusi yang sudah mapan “Memperhitungkan peran penting spesies bakteri dalam lingkungan air tawar dan fungsi ekologis vital mereka, memahami kapasitas adaptif mereka terhadap kondisi lingkungan yang berubah sangat penting untuk ketahanan ekosistem dan pengelolaan sumber daya yang berkelanjutan,” kata Adrian-Stefan Andrei. Dia adalah kepala Laboratorium Evogenomika Mikroba di Departemen Biologi Tumbuhan dan Mikroba Universitas Zurich (UZH). Tim penelitinya menganalisis sampel-sampel seri waktu dari lima danau air tawar Eropa, yang dikumpulkan antara tahun 2015 dan 2019: Danau Zurich, Danau Thun, dan Danau Constance di Swiss, bersama dengan Waduk Římov dan Kolam Jiřická di Republik Ceko.
“Meskipun adaptasi niche adalah mekanisme evolusi utama yang mendorong diversifikasi populasi dan munculnya spesies baru, hasil kami secara mengejutkan menunjukkan bahwa banyak bakteri air tawar yang berlimpah dengan genom kecil seringkali mengalami periode stagnasi adaptasi yang panjang,” kata Andrei seperti dikutip Beritalingkungan.com dari laman Universitas Zurich (10/05/2024).
Ini menantang harapan konvensional bahwa spesies mikroba dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah. “Mengingat fungsi vital komunitas mikroba ini dalam sistem air tawar, studi kami menegaskan pentingnya memahami batasan adaptabilitas bakteri,” tambahnya.
Ia menjelaskan protein yang disekresikan sebagai indikator adaptasi evolusi bakteri beradaptasi dengan lingkungan mereka dengan menggunakan protein-protein khusus, yang dapat disekresikan ke medium sekitar atau terikat pada membran sel mereka.
“Protein-protein ini memainkan peran penting dalam penyerapan nutrisi, komunikasi antarbakteri, dan deteksi serta respons terhadap stimulus lingkungan. Adaptabilitas bakteri umumnya bergantung pada keragaman genetik dalam gen-gen yang mengkodekan protein-protein ini,”ujarnya.
Namun, peneliti sekarang menunjukkan bahwa pada bakteri air tawar yang berlimpah dengan ukuran genom yang lebih kecil, ada sedikit variasi dalam gen-gen ini, menunjukkan fase stagnasi adaptasi. Bakteri-bakteri ini kemungkinan menghadapi tantangan dalam beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah.
Kemampuan terbatas untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berubah “Pengamatan kami menunjukkan bahwa bakteri-bakteri ini kemungkinan telah mencapai puncak kebugaran dengan mencapai struktur protein dan tingkat aktivitas yang ideal melalui evolusi, di mana perubahan besar lebih lanjut tidak menguntungkan atau diperlukan bagi organisme untuk bertahan hidup dan beradaptasi dengan lingkungan niche mereka saat ini,” kata Andrei.
Proteom mereka telah mencapai keadaan optimal melalui evolusi, di mana perubahan besar lebih lanjut tidak menguntungkan atau diperlukan bagi organisme untuk bertahan hidup dan beradaptasi dengan lingkungan dinamis.
“Pengetahuan ini penting saat kita menghadapi dampak yang semakin meningkat dari perubahan iklim, yang secara signifikan mengancam habitat air tawar, lingkungan yang sangat rentan terhadap perubahan yang disebabkan oleh manusia,” demikian kesimpulan dari Adrian-Stefan Andrei (Marwan Aziz)
