Mikroba mata air panas ‘mendaur ulang’ tanaman mati dan tidak melepaskan metana

Para peneliti telah mengidentifikasi kelompok mikroba baru yang hidup dengan tenang di mata air panas, sistem panas bumi, dan sedimen hidrotermal di seluruh dunia.

Mereka tampaknya memainkan peran penting dalam siklus karbon global dengan membantu memecah tanaman yang membusuk tanpa menghasilkan gas metana rumah kaca, lapor para peneliti.

“Ahli iklim harus mempertimbangkan mikroba baru ini dalam model mereka untuk memahami lebih tepat bagaimana mereka akan berdampak pada perubahan iklim,” kata Brett Baker, asisten profesor di Universitas Texas di Institut Ilmu Kelautan Austin dan penulis utama artikel di Komunikasi alam.

Kelompok baru, yang oleh para ahli biologi disebut filum, dinamai Brockarchaeota setelah Thomas Brock, pionir dalam studi mikroba yang hidup di lingkungan ekstrim seperti pemandian air panas di Taman Nasional Yellowstone. Brock meninggal pada 4 April 2021. Penelitiannya menghasilkan alat bioteknologi canggih yang disebut PCR, yang digunakan, antara lain, untuk pengurutan gen dan pengujian COVID-19.

“Deskripsi mikroba mata air panas baru ini merupakan penghormatan yang sesuai dengan warisan Tom dalam mikrobiologi,” kata Baker.

“ Mikroorganisme yang tidak dibudidayakan ”

Sejauh ini, para peneliti gagal tumbuh lebih tinggi Brockarchaeota di laboratorium atau sebagai gambar mikroskop. Sebaliknya, mereka mengidentifikasi mikroba dengan susah payah merekonstruksi genom mereka dari potongan materi genetik yang dikumpulkan dari sampel dari mata air panas di China dan sedimen hidrotermal di Teluk California.

Baker dan tim menggunakan sekuensing DNA throughput tinggi dan pendekatan komputasi inovatif untuk merekonstruksi genom organisme yang baru dijelaskan. Para ilmuwan juga telah mengidentifikasi gen yang menunjukkan bagaimana mikroba mengonsumsi nutrisi, menghasilkan energi, dan menghasilkan limbah.

“Saat kami melihat database DNA publik, kami melihat bahwa mereka telah dikumpulkan dari seluruh dunia tetapi digambarkan sebagai ‘mikroorganisme yang tidak dibudidayakan’,” kata penulis pertama Valerie De Anda, merujuk pada spesimen yang dikumpulkan oleh peneliti lain dari mata air panas di Selatan. Afrika dan Yellowstone di Wyoming dan sedimen danau di Indonesia dan Rwanda.

“Ada sekuens genetik sejak beberapa dekade lalu, tetapi tidak ada yang lengkap. Jadi kami merekonstruksi genom pertama dari filum ini dan kemudian kami menyadari, wow, mereka ada di seluruh dunia dan telah terabaikan sepenuhnya.

itu Brockarchaeota adalah bagian dari kelompok mikroba yang lebih besar dan kurang dipelajari yang disebut archaea. Hingga saat ini, para ilmuwan percaya bahwa satu-satunya archaea yang terlibat dalam pemecahan senyawa metil – yaitu tanaman yang membusuk, fitoplankton, dan bahan organik lainnya – adalah yang juga menghasilkan metana, efek gas rumah kaca.

“Mereka menggunakan metabolisme baru yang kami tidak tahu ada di archaea,” kata De Anda. “Dan ini sangat penting karena sedimen laut adalah penyimpan karbon organik terbesar di Bumi. Archaea ini mendaur ulang karbon tanpa menghasilkan metana. Ini memberi mereka posisi ekologis yang unik di alam.

Aplikasi bioteknologi, pertanian dan biofuel

Filum adalah sekelompok besar organisme terkait. Untuk mendapatkan gambaran tentang ukuran dan keragaman filum, pertimbangkan bahwa filum Chordata saja termasuk ikan, amfibi, reptil, burung, mamalia, dan penyemprot laut. Filum Arthropoda, yang mewakili sekitar 80% dari semua hewan, termasuk serangga , arakhnida (seperti laba-laba, kalajengking, dan kutu) dan krustasea (kepiting, lobster, udang, dan penghuni laut lezat lainnya).

Pada Juli 2020, Baker, De Anda dan lainnya menyarankan kemungkinan adanya beberapa filum baru di antara archaea, termasuk Brockarchaeota, dalam artikel ulasan di Mikrobiologi alam. Studi terbaru ini menambahkan lebih dari selusin spesies baru Brockarchaeota, menjelaskan metabolisme mereka dan menunjukkan bahwa itu sebenarnya adalah filum baru.

Selain memecah bahan organik, mikroba yang baru dijelaskan ini memiliki jalur metabolisme lain yang menurut De Anda suatu hari nanti bisa berguna dalam aplikasi mulai dari bioteknologi hingga pertanian hingga biofuel.

Rekan penulis lainnya berasal dari Sun Yat-Sen University dan Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (China); Universitas California, Berkeley; Universitas Utrecht; Universitas Dartmouth; Universitas Geosains Cina; dan Institut Penelitian Maritim Kerajaan Belanda.

National Science Foundation, Kementerian Sains dan Teknologi China, dan National Natural Science Foundation of China mendanai pekerjaan tersebut. Institut Genom Gabungan Departemen Energi AS berpartisipasi dalam pengurutan.

Sumber: Universitas Texas di Austin