GRAPEVINE SPRINGS – Tim ahli mikrobiologi UNLV menyiapkan peralatan mereka di ujung pipa yang terhubung ke mata air alami, berharap dapat menyaring beberapa makhluk hidup terkecil yang diketahui dari air berusia hampir 4.000 tahun.
Mereka mencari omnitrophota, filum bakteri yang sangat kecil dan relatif tidak dikenal oleh para ilmuwan. Begitu sedikit yang diketahui tentang makhluk kecil yang ahli mikrobiologi Brian Hedlund dan ilmuwan lain menyebut mereka sebagai “materi gelap mikroba.”
“Mereka adalah keturunan mikroba yang sangat besar yang belum pernah dipelajari oleh siapa pun,” kata Hedlund.
Hedlund dan timnya, termasuk peneliti Marike Palmer dan Cale Seymour, menyaring air di banyak mata air alami di Nevada Selatan, seperti yang ada di Grapevine Springs ini. Perairan itu berkisar dari 20 tahun hingga lebih dari 25.000.
‘Seperti forensik’
Hedlund menjelaskan bahwa organisme mikroskopis sangat sulit dipelajari karena Anda tidak dapat melihatnya dengan mata telanjang dan bahkan sulit diamati di bawah mikroskop.
Untuk mengatasi masalah ini, komunitas ilmiah menciptakan “kultur murni” dari mikroba yang diinginkan. “Kultur murni” adalah sampel dari organisme mikroskopis saja tanpa ada mikroba lain.
Sementara metode ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari mikroba secara efektif, Hedlund mengatakan metode ini juga melewatkan sejumlah besar organisme mikroskopis. Menurut Hedlund, sekitar 75 persen garis keturunan mikroba tidak pernah ditumbuhkan dalam biakan murni di laboratorium.
“Dua rintangannya adalah, satu, menumbuhkannya di lab, dan kemudian, dua, menumbuhkannya sendiri di lab,” kata Palmer. “Sebagian besar dari apa yang kami amati, berdasarkan DNA dari lingkungan, tidak dapat melakukan salah satu dari hal itu.”
Hedlund dan timnya masih berusaha menumbuhkan bakteri yang mereka pelajari di lab dengan biakan murni, jika memungkinkan. Jika mereka tidak dapat membuat dan memelihara biakan murni, maka mereka mencoba memelihara komunitas mikroba campuran di laboratorium dan mengurutkan DNA mikroorganisme yang mereka inginkan.
Hedlund menggambarkan identifikasi mikroba melalui pengurutan DNA sebagai “seperti forensik”. Dia mengatakan para ilmuwan mengambil DNA dari sampel tertentu dan menentukan seberapa dekat hubungan bakteri yang mereka amati dengan bakteri lain yang telah mereka amati. Tim kemudian menggunakan informasi ini untuk membuat pohon evolusi bakteri yang mereka pelajari.
Hedlund dan Palmer juga mampu memberi nama pada mikroba yang genom dasarnya cukup lengkap untuk mereka kenali.
Predator hiperaktif
Menurut Hedlund, perjalanan ke Grapevine Springs dimaksudkan untuk mengumpulkan bakteri untuk uji coba dalam percobaan lain – untuk menguji mikroba untuk hiperaktif.
“Hiperaktif” dalam konteks ini pada dasarnya berarti seperti apa: Bakteri menjadi sangat aktif untuk jangka waktu tertentu.
Hedlund menjelaskan bahwa penelitian lain tentang hiperaktivitas pada mikroba telah menemukan bahwa “predator wajib”—organisme mikroskopis yang secara eksklusif memakan mikroba lain—secara konsisten menunjukkan tingkat hiperaktivitas yang lebih tinggi daripada mikroba yang memakan sumber makanan lain.
Hedlund mengatakan bahwa banyak omnitrofota yang diamati tim lebih hiperaktif daripada kebanyakan predator wajib.
Tingkat hiperaktivitas ini mendukung teori di balik cara makan omnitrophota. Para ilmuwan percaya omnitrophota adalah parasit atau predator. Tim juga akan memantau aktivitas bakteri selama mereka tinggal di laboratorium untuk melihat apakah itu meningkat saat menempel pada mikroba yang lebih besar, yang akan mendukung teori bahwa mereka memakan mikroba tersebut.
Saat mengumpulkan mata air bulan lalu, Hedlund dan Seymour memastikan botol-botol itu dibilas dengan benar dan tetap memakai penutup pelindung setelah pengumpulan untuk mencegah sinar matahari masuk ke sampel. Mereka sangat berhati-hati karena sampelnya mudah terkontaminasi dan mikrobanya juga sangat rapuh.
Palmer juga mengukur kadar oksigen dari air sumber untuk memastikan bahwa sampel mempertahankan jumlah oksigen yang kira-kira sama, sehingga para peneliti tidak membunuh bakteri secara tidak sengaja.
‘Stabil, tapi tidak tangguh’
Dalam penelitiannya, Hedlund dan timnya menemukan beberapa mata air yang kering saat mereka tiba.
Dia mengatakan bahwa meskipun kondisi yang lebih kering mengancam mata air yang lebih muda yang lebih mengandalkan pencairan salju musiman, mata air yang lebih tua sebenarnya sangat stabil. Stabilitas itu datang dengan mengorbankan kemampuan mata air untuk bangkit kembali dari potensi kerusakan.
“Mata air ini sangat stabil, tetapi tidak ulet,” kata Hedlund. “Jadi ketika mata air ini mati, mereka mati.”
Dalam kasus sumber-sumber ini, kematian tersebut juga dapat berarti potensi kematian ribuan spesies mikroba bahkan sebelum ditemukan.
‘Master Kimia’
Selain memperluas pengetahuan ilmiah tentang kehidupan mikroskopis, pekerjaan yang dilakukan oleh Hedlund, Palmer, dan Seymour mungkin juga memiliki penerapan lain yang berdampak lebih langsung pada kehidupan sehari-hari.
Palmer dan Hedlund membahas aplikasi praktis yang muncul sebagai hasil dari mikroorganisme, yang mencakup berbagai produk makanan dan minuman seperti cuka, bir, keju, dan berbagai macam bahan pengawet.
“Ada begitu banyak hal yang bisa mereka lakukan yang tidak bisa kita lakukan,” kata Palmer.
Enzim yang berasal dari kehidupan mikroskopis juga membantu mengembangkan alat ilmiah. Salah satu contohnya adalah reaksi berantai transkripsi-polimerase terbalik yang digunakan dalam beberapa tes COVID-19.
“Pada dasarnya, pada saat yang sama, kami mencoba untuk menemukan keragaman organisme secara keseluruhan,” kata Palmer, “tetapi kemudian juga mencoba untuk meningkatkan pemahaman kita tentang terbuat dari apa organisme tersebut dan keterampilan apa yang akan mereka miliki. yang mungkin bisa membantu kita. . ”
Hubungi Mark Credico di mcredico@reviewjournal.com. Ikuti dia di Twitter @MarkCredicoII.