Bakteri dan Filosfer
Bakteri adalah mikrooganisme prokariot bersel tunggal yang hanya dapat dilihat morfologinya dengan bantuan mikroskop. Berdasarkan penampakan morfologinya, bakteri dikelompokkan ke dalam bentuk ; batang (bacillus), koma (vibrio), per (spiral) (Bergey’s Manual 1994). Niche ekologinya sangat luas hampir bisa diketemukan di lingkungan manapun termasuk ; air, tanah, aerob-anaerob, air mendidih, kawah gunung berapi, dasar laut, dan bahkan dalam tubuh kita (Suwanto 1995). Bakteri ini telah ada jauh sebelum manusia ada, kurang lebih 3,5 milyar tahun yang lalu (Brock et al 2000).
Proses evolusi selama rentang waktu yang panjang tersebut membuat tingginya keragaman bakteri sehingga yang bisa diketahui orang pada saat ini tidak lebih dari 5%-nya (Suwanto 1995). Selebihnya belum diketahui oleh orang bnanyak termasuk opara ahli karena sebagian bakteri bersifat ada namun tidak bisa dikulturkan di labolatorium (viable but non culturable).
Keragaman bakteri bisa dilihat dari berbagai sudut pandang seperti ; morfologi, fisiologi, dan genetik. Tiap-tiap habitat yang berbeda menberikan keragaman yang berbeda pula. Contoh habitat yang sering dihuni oleh bakteri adalah daun. Tiap tanaman mempunyai daun yang berbeda, baik dari segi bentuk, ukuran, maupun eksudat yang dikeluarkannya. Perbedaan tersebut menyebabkan bakteri yang menghuninya jugha berbeda, walaupun pada tanaman tertentu ditemukan populasi bakteri yang sama.
Populasi bakteri yang menghuni permukaan daun disebut dengan filoplen (phyllo = daun, plane = permukaan). Sedangkan yang menghuni sekitar permukaan daun disebut filosfer (phyllo = daun, phere=sekitar, ruang). Pemakaian filosfer lebih disukai karena cakupannya lebuh luas.
Bakteri yang mendiami permukaaan daun sangat bervariasi sesuai dengan jenis tanamannya oleh karena setiap tanaman menghasilkan eksudat tertentu yang sesuai dengan bakteri tertentu. Variasi tanaman dari dataran rendah ke dataran tinggi menyebabkan variasi bakteri yang hidup pada permukaan daunnya. Dari bakteri-bakteri yang menghuni permukaan daun salah satu diantaranya adalah bakteri pembentuk inti kristal es yang meliputi lima galur bakteri, yaitu ; Pseudomonas syringae, Pseudomonas viridiflava, Pseudomonas fluoresces, Erwinia herbicola, dan Xantomonas campestris pv translucens. Kelima spesies ini mampu mengkatalisis pembentukan es pada suhu di atas -10C, bahkan ada yang dapat membentuk es pada suhu –1,5C. Kehadiran spesies-spesies ini pada permukaan tanaman (daun) dapat menyebabkan terjadinya luka beku (frost injury) pada temperatur di atas suhu –5C. pembentukan inti es oleh bakteri ini di habitat alaminya merupakan fenomena yang menarik.
Ekologi Bakteri Pembentuk Kristal Es
Kebanyakan bakteri pembentuk kristal es adalah bakteri filosfer. Kristal es yang dibentuk merupakan fenomena yang menarik. Fungsi dari kristal es itu sendiri masih menjadi pertanyaan dari peneliti.
Total permukaan daun yang dihuni oleh bakteri mencapai 0,1-1%, dan dari total tersebut lebih dari 90% mati karenadesinfektan topikal atau UV. Di samping harus bertahan terhadap radiasi UV, bakteri juga harus dapt bertahan dari keadaan yang berubah-ubah dengan cepat. Bakteri filosfer secara langsung terekpos dengan lingkungan, dimana angin, hujan, perubahan suhu, dan pemangsa bisa setiap saat membunuhnya. Di satu sisi bakteri filosfer juga harus berkompetisi dengan bakteri lainnya untuk mendapatkan nutrien yang serba terbatas pada permukaan daun. Bakteri yang punya kesamaan genotig (punya kesamaan habitat ekologi yang sama) akan berkompetisi langsung pada sumber daya yang terbatas ketimbang dengan bakteri yang lain. Untuk dapat tetap “survive” dari kondisi seperti di atas, bakteri filosfer pembentuk kristal es harus mempunyai mekanisme yang unik, salah satunya dengan pembentukan protein kristal es.
Adanya protein kristal es memungkinkan bakteri untuk mematikan tanaman inangnya. Sel-sel dan jaringan tanaman yang mati akibat luka beku menjadi bocor atau rusak sehingga mudah diuraikan dan digunakan untuk nutrisi bakteri. Hipotesa ini memberikan konotasi negatif bagi bakteri pembentuk kristal es karena bersifat parasit.
Kedua, bakteri-bakteri yang hidup pada permukaan daun dihadapkan pada situasi yang berubah-ubah dengan cepat,. Pada siang hari yang panas banyak dari bakteri-bakteri tersebut diterbangkan angin sampai ketinggian tertentu sehingga sinar ultraviolet dan radiasi lainnya mudah membunuh bakteri-bakteri yang sedang betyerbangan.
Meskipun demikian bakteri-bakteri yang mampu membentuk tristal es akan jatuh kembali ke permukaan tanah atau daun-daun yang merupakan habitat alaminya. Dalm hal ini bakteri pembentuk kristal es secara tidak langsung juga ikut berperan memelihara iklim kikro disekitar tanaman-tanaman inangnya.
Hipotesa yang kedua ini sangat menarik untuk dikaji lebih lanjut karena implikasinya sangat luar biasa : iklim mikro dapat dipengaruhi oleh komposisi, distribusi, dan jumlah bakteri pembentuk kristal es yang hidup di lingkungan tersebut. Belbagai bahan kimia dapat menjadi inti pembentukan inti kristal es pada tempetatur –10 C atau lebih rendah, tetapi jarang sekali yang dapat membentuk intik tristal pada temperatur yang lebuih hangat (yaitu –2Csampai –5C).
Meskipun aktifitas nukleasi es nampaknya hanya terbatas pada spesies-spesies bakteri gram negatif tersebut, tetapi karena penyebarannya luas dan jumlahnya yang banyak di belbagai habitat alam maka nukleasi es oleh bakteri menjadi fenomena alam yang umum.
Inti kristal es buatan bakteri merupakan protein unik yang dihamparkan pada membran luar sel bakteri pembentuknya. Protein tersebut disandikan oleh suatu gen tunggal yang disebut gen ice atau INA (ice necleation activity). Efektifitas protein pembentuk kristal es ditentukan oleh penataannya dipermukaan membran serta tingkat agregasinyua. Oleh karena itu aktifitas protein kristal es ini sangat dipengaruhi oleh temperatur. Aktifitas nukleasi es pada sel bakteri yang mati atau bangkai bakteri kurang lebuih sama dengan sel bakteri hidup. Informasi ini sangat penting untuk pemanfaatannya di tempat terbuka, seperti dalam proses hujan buatan.
Protein pembentuk kristal es yang merupakan produk dari gen ice atau INA telah dimanfaatkan untuk menbuat salju buatan dan sudah d\ikomersilakan di amerika Serikat dengan merk dagang SNOWMAX. Produk ini memungkinkan terbentuknya salju pada kondisi temperatur udara yang lebih hangat daripada seharusnya.
Selain itukarena banyaknya dan tingginya aktifuitas inti es yang ditebar maka salju yang dihasilkan berupa serbuk halus yang berkualitas tinggi untuk olah raga ski di daerah yang cukup dingin tetapi miskin salju.
Inti kristal es asal bakteri juga mulai dilirik kemungkinan pemakaiannya dalam makanan beku (frozen foods). Kelembutan tekstur es krim sangat ditentukan oleh ukuran kristal es yang terbentuk meskipun berbagai bahan kimia tambahan dapat membentuk tekstur yang diinginkan pada es krim. Adanya inti kristal yang dapat diatur jumlahnya akan sangat membantu dalam membentuk es krim atau produk sejenis dengan kpomposisi lebih sederhana.
EKOLOGI BAKTERI
Fungsi kristal es pada bakteri pembentuknya masih merupakan tanda tanya bagi para ahli selama ini. Hipotesa yang banyak diungkapkan oleh para ahli diantaranya adalah ; pertama, adanya protein kristal es memungkinkan bakteri untuk mematikan tanaman inangnya. Sel-sel dan jaringan tanaman yang mati akibat luka beku menjadi bocor atau rusak sehingga mudah diuraikan dan digunakan untuk nutreisi bakteri. Hipotesa ini membetikan konotasi negatif bagi bakteri pembentuk kristal es karena bersifat parasit. Kedua, bakteri-bakteri yang hidup pada permukaan daun dihadapkan pada situasi yang berubah-ubah dengan cepat,. Pada siang hari yang panas banyak dari bakteri-bakteri tersebut diterbangkan angin sampai ketinggian tertentu sehingga sinar ultraviolet dan radiasi lainnya mudah membunuh bakteri-bakteri yang sedang betyerbangan.
Meskipun demikian bakteri-bakteri yang mampu membentuk tristal es akan jatuh kembali ke permukaan tanah atau daun-daun yang merupakan habitat alaminya. Dalm hal ini bakteri pembentuk kristal es secara tidak langsung juga ikut berperan memelihara iklim kikro disekitar tanaman-tanaman inangnya.
Hipotesa yang kedua ini sangat menarik untuk dikaji lebih lanjut karena implikasinya sangat luar biasa : iklim mikro dapat dipengaruhi oleh komposisi, distribusi, dan jumlah bakteri pembentuk kristal es yang hidup di lingkungan tewrsebut.
Seandainya ditemukan bakteri pembentuk kristal es dari bumi Indonesia yang beriklim tropis ini maka diharapkan adanya protein ice atau INA yang mampu membentuk krisal es pada temperatur yang lebih hangat. Sel bakteri semacam ini sangat ideal untuk dipakai sebagai bahan pembentuk inti kondensasi. Hujan yang terbentuk tidak akan membawa garam dapur tetapi membawa bangkai bakteri yang akan menjadi pupuk organik.
Usaha-usaha pertania pada masa memdatang alan lebih menuntut perlakuan yang ramah terhadap lingkungan dan menjamin sistem pertanian berkelanjutan. Dalam kaitan ini anmpaknuya juga diperluikan telaah yang baik untuk mengerti perubahan iklim mikro, baik dari aspek fisika, kimia, dan biologi.
Pengetahuan yang rinci mengenai ekologi bakteri permukaan daun dan bakteri pembentuk inti ktristal es khususnya akan menjadi masukan yang sangat baik. Itu tidak hanya untuk pemakaian praktisnya, tapi juga penghargaan pada potensi dan peranan bakteri dalam melangsungkan keharmonisan hidup di bumi ini.
