Anda Tidak Perlu Mikroskop untuk Melihat Bakteria Terbesar Yang Pernah Ditemui

Di hutan bakau Caribbean, saintis telah menemui spesies bakteria yang tumbuh seukuran dan bentuk bulu mata manusia.

Sel-sel ini adalah bakteria terbesar yang pernah diperhatikan, beribu-ribu kali lebih besar daripada bakteria yang lebih dikenali seperti Escherichia coli. “Ia seperti bertemu manusia lain sebesar Gunung Everest,” kata Jean-Marie Volland, ahli mikrobiologi di Institut Genom Bersama di Berkeley, Calif.

Dr. Volland dan rakan-rakannya diterbitkan kajian mereka tentang bakteria, yang dipanggil Thiomargarita magnifica, pada hari Khamis dalam jurnal Sains.

Para saintis pernah menganggap bakteria terlalu mudah untuk menghasilkan sel yang besar. Tetapi Thiomargarita magnifica ternyata sangat kompleks. Dengan kebanyakan dunia bakteria masih belum diterokai, kemungkinan besar bakteria yang lebih besar dan lebih kompleks sedang menunggu untuk ditemui.

Sudah kira-kira 350 tahun sejak pengisar kanta Belanda Antonie van Leeuwenhoek menemui bakteria dengan mengikis giginya. Apabila dia meletakkan plak gigi di bawah mikroskop primitif, dia terkejut melihat organisma sel tunggal berenang-renang. Untuk tiga abad berikutnya, saintis menemui lebih banyak jenis bakteria, yang semuanya tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Sel E. coli, sebagai contoh, mengukur kira-kira dua mikronatau di bawah sepersepuluh ribu inci.

Setiap sel bakteria adalah organismanya sendiri, bermakna ia boleh tumbuh dan berpecah menjadi sepasang bakteria baru. Tetapi sel bakteria sering hidup bersama. Gigi Van Leeuwenhoek disalut dengan filem seperti jeli yang mengandungi berbilion-bilion bakteria. Di tasik dan sungai, beberapa sel bakteria melekat bersama untuk membentuk kecil filamen.

Kita manusia adalah organisma multiselular, badan kita terdiri daripada kira-kira 30 trilion sel. Walaupun sel-sel kita juga tidak dapat dilihat dengan mata kasar, ia biasanya jauh lebih besar daripada bakteria. Sel telur manusia boleh mencapai kira-kira 120 mikron diameter, atau lima seperseribu inci.

Sel spesies lain boleh membesar dengan lebih besar: Alga hijau Caulerpa taxifolia menghasilkan sel berbentuk bilah yang boleh membesar panjang kaki.

Apabila jurang antara sel kecil dan besar muncul, saintis melihat kepada evolusi untuk memahaminya. Haiwan, tumbuhan dan kulat semuanya tergolong dalam keturunan evolusi yang sama, dipanggil eukariota. Eukariota berkongsi banyak penyesuaian yang membantu mereka membina sel besar. Para saintis berpendapat bahawa tanpa penyesuaian ini, sel-sel bakteria perlu kekal kecil.

Untuk memulakan, sel besar memerlukan sokongan fizikal supaya ia tidak runtuh atau koyak. Sel eukariotik mengandungi wayar molekul kaku yang berfungsi seperti kutub dalam khemah. Bakteria, bagaimanapun, tidak mempunyai rangka selular ini.

Sel besar juga menghadapi cabaran kimia: Apabila isipadunya meningkat, molekul mengambil masa yang lebih lama untuk hanyut dan bertemu rakan kongsi yang tepat untuk menjalankan tindak balas kimia yang tepat.

Eukariota telah mengembangkan penyelesaian untuk masalah ini dengan mengisi sel dengan petak kecil di mana bentuk biokimia yang berbeza boleh berlaku. Mereka menyimpan DNA mereka bergelung dalam kantung yang dipanggil nukleus, bersama-sama dengan molekul yang boleh membaca gen untuk membuat protein, atau protein menghasilkan salinan DNA baharu apabila sel membiak. Setiap sel menjana bahan api di dalam kantung yang dipanggil mitokondria.

Bakteria tidak mempunyai petak yang terdapat dalam sel eukariotik. Tanpa nukleus, setiap bakteria biasanya membawa gelung DNA yang terapung bebas di sekeliling bahagian dalamnya. Mereka juga tidak mempunyai mitokondria. Sebaliknya, mereka biasanya menjana bahan api dengan molekul yang tertanam dalam membran mereka. Susunan ini berfungsi dengan baik untuk sel-sel kecil. Tetapi apabila isipadu sel bertambah, tidak ada ruang yang cukup pada permukaan sel untuk molekul penjana bahan api yang mencukupi.

Kesederhanaan bakteria seolah-olah menjelaskan mengapa mereka sangat kecil: Mereka hanya tidak mempunyai kerumitan yang penting untuk menjadi besar.

Walau bagaimanapun, kesimpulan ini dibuat terlalu tergesa-gesa, menurut Shailesh Date, pengasas Makmal Penyelidikan dalam Sistem Kompleks di Menlo Park, Calif., dan pengarang bersama Dr. Volland. Para saintis membuat generalisasi menyeluruh tentang bakteria selepas mengkaji hanya sebahagian kecil dunia bakteria.

“Kami baru sahaja menconteng permukaan, tetapi kami sangat dogmatik,” katanya.

Dogma itu mula retak pada tahun 1990-an. Ahli mikrobiologi mendapati bahawa sesetengah bakteria telah berkembang secara bebas petak mereka sendiri. Mereka juga menemui spesies yang boleh dilihat dengan mata kasar. Epulopiscium fishelsonisebagai contoh, mula diketahui pada tahun 1993. Hidup di dalam ikan bedah, bakteria tumbuh hingga 600 mikron panjang — lebih besar daripada sebutir garam.

Olivier Gros, ahli biologi di Universiti Antilles, menemui Thiomargarita magnifica pada tahun 2009 semasa meninjau hutan bakau Guadeloupe, gugusan pulau Caribbean yang merupakan sebahagian daripada Perancis. Mikrob itu kelihatan seperti kepingan kecil spageti putih, membentuk kot pada daun pokok mati yang terapung di dalam air.

Pada mulanya, Dr Gros tidak tahu apa yang ditemuinya. Dia fikir spageti itu mungkin kulat, span kecil atau beberapa eukariota lain. Tetapi apabila dia dan rakan-rakannya mengekstrak DNA daripada sampel di makmal, ia mendedahkan ia adalah bakteria.

Dr. Gros bergabung tenaga dengan Dr. Volland dan saintis lain untuk melihat dengan lebih dekat organisma aneh itu. Mereka tertanya-tanya sama ada bakteria itu adalah sel mikroskopik yang terikat bersama menjadi rantai.

Itu ternyata tidak berlaku. Apabila penyelidik melihat ke dalam mi bakteria dengan mikroskop elektron, mereka menyedari setiap satu adalah sel gergasinya sendiri. Purata sel berukuran kira-kira 9,000 mikron panjang, dan yang terbesar ialah 20,000 mikron — cukup panjang untuk menjangkau diameter satu sen.

Kajian tentang Thiomargarita magnifica telah bergerak perlahan kerana Dr. Vallant dan rakan-rakannya masih belum memikirkan cara untuk membiak bakteria di makmal mereka. Buat masa ini, Dr. Gros perlu mengumpul bekalan baharu bakteria setiap kali pasukan itu mahu menjalankan eksperimen baharu. Dia boleh menemuinya bukan sahaja pada daun, tetapi cangkerang tiram dan botol plastik yang terletak di atas sedimen yang kaya dengan sulfur di hutan bakau. Tetapi bakteria kelihatan mengikuti kitaran hayat yang tidak dapat diramalkan.

“Dalam dua bulan lepas, saya tidak dapat mencari mereka,” kata Dr. Gros. “Saya tidak tahu di mana mereka berada.”

Di dalam sel Thiomargarita magnifica, para penyelidik telah menemui struktur yang pelik dan rumit. Membran mereka mempunyai pelbagai jenis petak yang tertanam di dalamnya. Petak ini tidak seperti yang terdapat di dalam sel kita sendiri, tetapi ia mungkin membenarkan Thiomargarita magnifica membesar kepada saiz yang besar.

Beberapa petak nampaknya merupakan kilang penjana bahan api, di mana mikrob boleh memanfaatkan tenaga dalam nitrat dan bahan kimia lain yang digunakan dalam hutan bakau.

Thiomargarita magnifica juga mempunyai petak lain yang kelihatan seperti nukleus manusia. Setiap petak, yang dipanggil oleh saintis sebagai pepin selepas biji kecil dalam buah-buahan seperti kiwi, mengandungi gelung DNA. Walaupun sel bakteria biasa hanya mempunyai satu gelung DNA, Thiomargarita magnifica mempunyai ratusan ribu daripadanya, setiap satu terselit di dalam pepinnya sendiri.

Lebih hebat lagi, setiap pepin mengandungi kilang untuk membina protein daripada DNAnya. “Mereka pada dasarnya mempunyai sel-sel kecil dalam sel,” kata Petra Levin, ahli mikrobiologi di Universiti Washington di St. Louis, yang tidak terlibat dalam kajian itu.

Bekalan besar DNA Thiomargarita magnifica mungkin membolehkannya menghasilkan protein tambahan yang diperlukannya menjadi besar. Setiap pepin boleh membuat set protein khas yang diperlukan di kawasan bakterianya sendiri.

Dr. Volland dan rakan-rakannya berharap selepas mereka mula membiak bakteria, mereka akan dapat mengesahkan hipotesis ini. Mereka juga akan menangani misteri lain, seperti bagaimana bakteria berjaya menjadi sangat sukar tanpa rangka molekul.

“Anda boleh mengambil satu filamen daripada air dengan pinset dan memasukkannya ke dalam bekas lain,” kata Dr Volland. “Bagaimana ia bersatu dan bagaimana ia memperoleh bentuknya – ini adalah soalan yang belum kami jawab.”

Dr Date berkata bahawa mungkin terdapat lebih banyak bakteria gergasi yang menunggu untuk ditemui, mungkin lebih besar daripada Thiomargarita magnifica.

“Seberapa besar yang mereka boleh perolehi, kami tidak tahu sebenarnya,” katanya. “Tetapi sekarang, bakteria ini telah menunjukkan kepada kita jalannya.”

We wish to thank the author of this article for this outstanding web content

Anda Tidak Perlu Mikroskop untuk Melihat Bakteria Terbesar Yang Pernah Ditemui


Visit our social media accounts along with other pages related to themhttps://paw6.info/related-pages/