Geobacter, Bakteri Super Pemakan Uranium dengan Antena NanoSumber: Berita Iptek Topik: Biologi   Tags: Geobacter, mikroba, mikrobiologi,mikroorganisme, Uranium

Dunia mikroba -penghuni yang mendominasi planet bumi ini- adalah dunia yang sangat menarik dan selalu

penuh dengan kejutan. Belum lama ini, para ahli mikrobiologi menemukan bahwa banyak mikroorganisme

tidak kasat mata yang menikmati hidup di kondisi-kondisi ektrem, seperti suhu mendidih, tanpa oksigen, plus

tanpa cahaya. 

Kini, seorang peneliti dari Universitas Massachusets (Amerika), Prof Dr. Lovley, menemukan bahwa ada galur

bakteri yang mempunyai organ semacam antena rambut berukuran nanometer di permukaan selnya, yang

berfungsi mentransfer elektron di luar permukaan sel ke logam ataupun elektroda di sekitarnya, seperti yang

dilaporkan di majalah ilmiah Nature bulan Juni tahun ini.

Gambar bakteri Geobacter (Sumber: http://www.geobacter.org)

Mengurangi kadar uranium

Penemuan “kabel nano” dari mikroba ini berawal pada tahun 1987. Beberapa spesies bakteri diisolasi oleh

Profesor Derek Lovley dari lokasi tanah yang penuh dengan polutan senyawa hidrokarbon. Bakteri yang biasa

hidup di dalam tanah ini kemudian dinamakan dan diidentifikasikan sebagai Geobacter, saat ini dua di

antaranya sudah terbacanya genomnya adalah Geobacter sulfurreducens dan Geobacter metallireducens.

Ternyata, Geobacter dapat mengubah limbah uranium terlarut yang sangat berbahaya dan mencemari

lingkungan, menjadi bentuk yang tidak berbahaya (tak larut) uraninite, sehingga mengendap di air tanah dan

dapat dikumpulkan dengan mudah. Karena kemampuannya tersebut, bakteri ini dimanfaatkan oleh para

ilmuwan untuk memulihkan lingkungan (bioremediasi) di daerah sekitar Tambang Rifle Mill, Colorado, Amerika

Serikat.

Rifle Mill adalah tambang uranium yang sejak perang dingin berlangsung, dimanfaatkan oleh Amerika Serikat

untuk memproduksi uranium. Sebenarnya tambang ini telah ditutup pada tahun 1972, akan tetapi efek dari

polutan masih menyisakan kegiatan pembersihan yang tak kunjung selesai. Uranium dikhawatirkan masih

berada di bawah tanah, mengalir mengikuti air tanah dan mungkin dapat mencemari sungai Colorado.

Untuk itu, para ilmuwan mencoba membiakkan Geobacter sulfurreduncedi bawah permukaan tanah daerah

polusi tersebut, karena bakteri ini biasa hidup secara alamiah di tanah sekitar lokasi. Tempat hidup baktei ini

ditetesi asam asetat (asam cuka) dengan konsentrasi tertentu secara periodik 3 bulan sekali. Asam asetat

diketahui dapat menstimulasi pertumbuhan bakteri Geobacter secara lebih alami. Konsentrasi uranium

menunjukkan pengurangan yang signifikan setelah 9 hari ditambah asam asetat, kemudian selama 6 bulan

berkurang sebesar 70% (Science 2003).

Bakteri ini pun tidak hanya “doyan” uranium saja, ternyata logam-logam berat pencemar lainnya dan toksin

senyawa hidrokarbon pun menjadi makanan favoritnya. Selain itu, bakteri ini pun dapat menjadi generator

mikro. Para ilmuwan mencoba melakukan imobilisasi Geobacter pada elektroda, dan ternyata diperoleh aliran

listrik. 

Melihat nilai aplikasinya yang tinggi, Departemen Energi negeri Paman Sam, mengucurkan dana untuk

membaca seluruh gen (genom) dari bakteri super pemakan logam berat ini. Dari hasil pembacaan genom ini

para ilmuwan mengharapkan dapat mengetahui apa sebenarnya yang menyebabkan bakteri ini dapat

mereduksi uranium dan logam berat lainnya? Mengapa pula bakteri ini dapat menghasilkan listrik ketika

dilekatkan pada elektroda? 

Untuk melakukan proses seperti di atas, bakteri ini haruslah mempunyai kemampuan untuk memindahkan

elektron yang berada di luar sel ke permukaan logam berat atau permukaan elektroda. Sebab, bakteri ini

hanya hidup di lingkungan tanpa oksigen, dan tidak mempunyai protein c-cytochrome yang biasanya ada di

sel bakteri aerob yang dapat mereduksi logam dengan bantuan keberadaan oksigen.

Hasil pembacaan genom bakteri ini memang menarik. Bakteri ini diketahui mempunyai gen yang

menyebabkannya dapat mendeteksi keberadaan logam-logam di sekitarnya. Gen ini menyandikan antena

atau cambuk (pili) yang dapat digerakkan untuk berenang. Cambuk ini akan mengendus keberadaan logam

berat sehingga mikroba ini akan bergerak menuju logam tersebut dan mereduksinya sehingga menjadi tak

berbahaya.

Cambuk yang berupa protein ini sangat halus, diperkirakan 20.000 kali lebih halus dari rambut manusia,

dengan lebar sekitar 3-5 nanometer dan panjang hampir seribu kali lebarnya. Cambuk yang menyerupai kabel

berukuran nano ini sangat konduktif saat dilihat dengan menggunakanAtomic Force Microscope (AFM). Ketika

gen penyandi pili ini dengan proses mutasi DNA tidak diaktifkan, ternyata Geobacter kehilangan kemampuan

mereduksi logam berat walaupun masih dapat bergerak mencapai logam tersebut. Ini menunjukkan bahwa pili

ini berfungsi sebagai “kabel” bagi Geobacter sehingga sel dapat memindahkan elektron di luar permukaan sel

ke logam (Nature 2005).

Harapan material konduktor baru

Laporan nanowire dari mikroba ini menimbulkan harapan akan penemuan material penghantar listrik baru. Di

jaman nanoteknologi ini, makin dibutuhkan kabel berukuran nanometer yang mempunyai kemampuan

prima. Nanowire dari Geobacter ini dapat menjadi jawabannya. Untuk membuat kabel halus berskala

nanometer sekaligus berkualitas, bahan-bahan tradisional seperti silikon, karbon, maupun metal akan sangat

mahal dan pelik pembuatannya. Akan tetapi, jika kabel nano dariGeobacter ini dapat dimanfaatkan, maka kita

tinggal membiakkan milyaran sel Geobacter ini di laboratorium lalu memanen kabel nano sesukanya. Karena

gennya pun telah diketahui, maka dengan mudah pula sifat kabel nano dari bakteri ini kita modifikasi fungsi

dan sifatnya dengan memutasi gen penyandinya. Memang masih harapan dan kemungkinan, namun

nampaknya sangat menjanjikan!

Geobacter memang bakteri super yang menawarkan dirinya selain sebagai agen pembersih Uranium ataupun

toksik lainnya, juga dapat menjadi sumber energi alternatif, ditambah pula menghasilkan kabel nano yang

mudah diproduksi di masa depan. Namun, penemuan bakteri ini oleh Dr. Lovley adalah perjalanan panjang.

Dari suatu penelitian yang sangat sederhana, yaitu isolasi bakteri dari daerah berpolusi, sampai hasil-hasil

riset yang signifikan yang mengundang investasi para penyandang dana, sehingga risetnya mendunia.

Penemuan Geobacter juga menunjukkan betapa sebenarnya garis pembatas antara sains murni dan

aplikasinya sangat tipis. Kepercayaan dan ketekunan seorang peneliti Lovley akan penelitiannya, membawa

banyak penemuan fenomenal di bidangnya dan aplikatif di bidang lainnya. Suatu hal, yang saya harus banyak

belajar sebagai peneliti di Indonesia.