Mikroba ramah iklim membunuh tanaman mati tanpa melepaskan metana yang memerangkap panas

AUSTIN, Texas – Pohon kehidupan menjadi sedikit lebih besar: Sebuah tim ilmuwan Amerika dan Cina telah mengidentifikasi kelompok mikroba baru yang hidup dengan tenang di mata air panas, sistem panas bumi, dan sedimen hidrotermal di seluruh dunia. Mikroba tampaknya memainkan peran penting dalam siklus karbon global dengan membantu memecah tanaman yang membusuk tanpa menghasilkan metana, gas rumah kaca.

“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 yang memimpin penelitian diterbitkan pada 23 April di Komunikasi alam.

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

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

Sejauh ini, Brockarchaeota belum berhasil dibudidayakan di laboratorium atau dicitrakan di bawah mikroskop. Sebaliknya, mereka diidentifikasi 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 menyarankan cara mereka mengonsumsi nutrisi, menghasilkan energi, dan menghasilkan limbah.

“Saat kami melihat database DNA publik, kami melihat bahwa mereka telah dikumpulkan di seluruh dunia tetapi digambarkan sebagai ‘mikroorganisme yang tidak dibudidayakan’,” kata Valérie De You, penulis pertama makalah baru, mengacu pada spesimen yang dikumpulkan oleh peneliti lain dari mata air panas di Afrika Selatan dan Yellowstone, 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.

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, 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.

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, di artikel ulasan di Mikrobiologi alam. Studi terbaru ini menambahkan lebih dari selusin spesies baru ke Brockarchaeota, menjelaskan metabolisme mereka dan menunjukkan bahwa itu memang 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 studi ini adalah Baker dan Wen-Jun Li dari Sun Yat-Sen University dan Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (China). Penulis lainnya adalah Lin-xing Chen dan Jillian F. Banfield dari University of California di Berkeley; Nina Dombrowski sebelumnya di lab Baker di UT Austin dan sekarang di Royal Netherlands Institute for Sea Research dan University of Utrecht; Zheng-Shuang Hua dari Sun Yat-Sen University (China) dan Dartmouth College; dan Hong-Chen Jiang dari Chinese University of Geosciences.

Karya ini sebagian didanai oleh Yayasan Sains Nasional AS, Kementerian Sains dan Teknologi Tiongkok, dan Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok. Pengurutan sebagian dilakukan oleh Institut Genom Gabungan Departemen Energi AS.

CATATAN UNTUK EDITOR: Foto dan ilustrasi tersedia di sini: https://utexas.box.com/s/n7ur0h6syj0nu23g8ag68cicvr9jw3fd