Thermotoga maritima bakteri Gunung Berapi
Aktivitas dan hidup suatu organisme sangat bergantung dengan kondisi lingkungan tumbuhnya. Suhu adalah hal yang sangat mempengaruhi kehidupan organisme. Pada lingkungan hipertermofil dengan kisaran suhu diatas 800 C, seperti kawah gunung berapi tidak semua organisme bisa hidup.
Organisme tingkat tinggi seperti tumbuhan dan hewan akan mengalami denaturasi protein dan akan mengalami kematian. Tidak semua mikroorganisme pun mampu hidup di daerah hipertermofil. Lingkungan hipertermofil biasanya banyak didominasi oleh golongan archaea karena mekanisme pertahanan panas yang dimilikinya.
Contoh dari archaea tersebut adalah Sulfolobus acidocaldarius dan Thermoplasma yang dapat hidup di kawah gunung berapi. Selain arkhae, ternyata ada bakteri dari kelompok Thermotogales yang mampu hidup dengan baik dalam kondisi hipertermofil
Thermotogales merupakan bakteri gram negatif yang tahan terhadap kondisi hipertermofil. Contoh dari anggota Thermotogales adalah Thermotoga maritima. T. maritima merupakan bakteri yang dapat hidup di suhu 55-900 dengan suhu optimum untuk pertumbuhannya 800 C.
Pemberian nama Thermotoga maritima karena bakteri ini pertama kali diisolasi dari sumber panas bumi yang berasal gunung berapi yang berada di laut Sedangkan kata “toga” berasal dari keunikan bentuk selnya yang menyerupai tangkai dan dikelilingi “toga” atau jubah/bersarung (Gambar 1). Bakteri T. maritima dapat bertahan di suhu tinggi karena memiliki enzim dan protein yang stabil di suhu tinggi.
T.maritima diidentifikasi dengan 16s rRNA masuk ke dalam eubacteria walaupun secara fisiologi memiliki sifat tahan panas seperti golongan Archaea. Identifikasi 16s sRNA ini bersifat universal karena ribosom dapat ditemukan pada semua organisme baik prokariotik atau eukariotik.
Beberapa ciri-ciri morfologi juga mendukung bakteri ini masuk ke dalam eubacteria seperti ditemukan asam muramat yang merupakan komponen dinding sel bakteri berupa peptidoglikan yang pada archaea tidak ada ditemukan asam muramat tersebut. Secara fisiologi, Walaupun memiliki sifat mirip dengan archaea, akan tetapi T maritima tidak resisten/ sensitif dengan antibiotik seperti ampicilin, penicillin, kloramfenikol. Sedangkan archaea adalah golongan yang tahan terhadap antibiotik tersebut.
Selain itu, bakteri ini juga memiliki elongation factor 2 sehingga resisten terhadap toksin dipteral yang dimiliki oleh jenis archaea hipertermofil. T. maritima masuk ke dalam genus Thermotogales yang merupakan ordo yang berada di dekat akar dari pohon filogenetik sehingga kemungkinan memiliki kedekatan dengan common ancestor. Di alam, bakteri T. maritima ini hidup berdampingan bersama archaea hipertermofil di kawah gunung api.
Adaptasi T.maritima Pada Suhu Tinggi
Mekanisme ketahanan panas yang dimiliki oleh T. maritima kemungkinan terjadi karena pembagian genom antara arkhae dan T. maritima. Setelah dilakukan penelitian, genom dari T. maritima banyak mengandung gen yang menunjukkan hubungan homologi kuat dengan gen dari archaea hipertermofil.Lebih dari 20% gen T. maritima kemungkinan berasal dari archaea. Perpindahan gen tersebut terjadi dengan mekanisme transfer gen (lateral/ horizontal gene transfer).
T.maritima hidup di lingkungan anaerob sehingga melakukan metabolisme berupa respirasi anaerob/ fermentasi. Respirasi anaerob terjadi dengan menggunakan H2 sebagai donor elektron dan Fe2+ sebagai aseptor elektron. Proses fermentasi T. maritima dapat menghasilkan produk asam laktat, asam asetat, CO2 dan hidrogen dari proses pemecahan (katabolisme) senyawa organik seperti xylan, selulosa, gula, pati, sukrosa bahkan ekstrak sel archaea disekitarnya misalnya Methanobacterium thermotropic dan Pyrodictium brockii.
Kemampuan bakteri ini dalam fermentasi dapat dimanfaatkan untuk mengubah selulosa dan xylan menjadi bahan bakar seperti hidrogen yang memiliki potensial tinggi untuk sumber energi yang terbarukan.
Aplikasi Bioteknologi T.maritama
Saat ini, salah satu enzim yang dihasilkan T. maritama yakni Cellulase (endo-1,4-β-D-glucanase), telah diproduksi secara rekombinan dan dikomersialkan oleh Megazyme. Enzim termostabil ini dapat digunakan untuk alat diagnosis dan uji biokimia. Terutama uji yang melibatkan uji aktivitas selulolitik pada suhu tinggi.
Saidi et al. (2018) mengulas potensi T. maritama dalam potensi produksi biohidrogen. Hidrogen ini diproduksi dengan memanfaatkan limbah organik kulit buah dan sayur sebagai substrat.
Referensi dan Bacaan Lanjutan
Huber R et al. 1986. Thermotoga maritima sp.nov. represent a new genus of unique extremely thermophilic eubacteria growing up to 900 C. Arch Microbiol 144:324-333
Kristijanson JK. 1991. Thermophylic Bacteria. New York(ID):CRC Press.LCC
Madigan et al.1949. Brock Biology of Microorganisme Fourteenth Edition. New York (USA): Pearson
Nelson et al. 1999. Evidence for lateral gene transfer between Arhaea dan Bacteria from genome sequence of Thermotoga maritima. Nature 399 : 323-329.
Saidi, R., Liebgott, P. P., Gannoun, H., Ben Gaida, L., Miladi, B., Hamdi, M., Bouallagui, H., & Auria, R. (2018). Biohydrogen production from hyperthermophilic anaerobic digestion of fruit and vegetable wastes in seawater: Simplification of the culture medium of Thermotoga maritima. Waste management (New York, N.Y.), 71, 474–484. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.09.042