Science

Simbiosis Rayap dalam Transisi

Analisis genetik menunjukkan bagaimana kapasitas metabolisme bakteri simbiotik dalam usus rayap telah berubah seiring dengan evolusi

Porotermes adamsoni – salah satu spesies rayap asli yang tumbuh subur secara eksklusif di kayu dengan bantuan mikroorganisme simbiosis di saluran pencernaannya.

Para peneliti di Institut Max Planck untuk Mikrobiologi Terestrial di Marburg, Jerman, telah menganalisis perkembangan evolusi bakteri simbiotik di usus rayap sehubungan dengan kemampuan metabolisme mereka. Hasilnya menunjukkan bahwa beberapa strain bakteri mungkin sebenarnya sudah mulai berkembang dari bermanfaat menjadi parasit.

Tak hanya manusia atau ternak ruminansia saja yang memiliki segudang mikroba yang hidup di ususnya. Usus banyak spesies rayap, yang memakan penguraian komponen kayu yang sulit dicerna, dikemas dengan banyak pembantu uniseluler, yang disebut flagellata. Ini pada gilirannya dijajah oleh bakteri. Endosimbion bakteri hidup di dalam atau di flagelata eukariotik dan memasok nutrisi ke usus rayap. Sebuah tim yang dipimpin oleh ilmuwan Marburg Max Planck, Andreas Brune, ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang detail hidup bersama dan, yang terpenting, kinerja metabolisme bakteri yang penting secara global. Sebab, kontribusi mikroba rayap terhadap keseimbangan metana global tidaklah kecil. Selain itu, kemampuan simbion mikroba untuk mengubah komponen kayu menjadi bahan penyusun yang berpotensi bernilai juga telah menarik minat para peneliti selama bertahun-tahun.

Endomikrobia: kasus yang sangat baik untuk studi evolusi

Dalam studi terbaru mereka, tim Andreas Brune menyelidiki bagaimana kemitraan antara flagellata dan bakteri terjadi dan bagaimana kinerja metabolisme bakteri berkorelasi dengan perkembangan evolusioner ini. Pendekatan ini biasanya dibatasi oleh fakta bahwa tidak ada lagi kerabat dekat yang hidup mandiri di luar sel inang. Dalam hal ini, para peneliti beruntung: sekelompok bakteri yang disebut Endomicrobia mengandung bentuk hidup bebas dan endosimbion flagellata.

Para peneliti menganalisis informasi genetik dari strain bakteri yang terkait dengan rayap yang berbeda menggunakan pengurutan metagenom. “Saat kami melihat hasilnya, kami menyadari bahwa bakteri Endomicrobia yang menghuni flagellata telah kehilangan banyak gen seiring berjalannya waktu,” jelas Undine Mies, kandidat PhD dalam kelompok tersebut. Namun, kerugian ini diimbangi dengan perolehan fungsi baru melalui transfer gen dari bakteri usus lainnya.

Transfer gen horizontal memberikan kemampuan metabolisme baru

“Dengan menerima gen dari bakteri lain di lingkungannya, bakteri tersebut lebih mampu mengubah metabolismenya untuk memanfaatkan pasokan energi lain seperti gula fosfat,” kata Undine Mies. “Hasil ini menekankan betapa pentingnya transfer gen horizontal ini untuk ko-evolusi organisme.” Data juga menunjukkan bagaimana, dalam perjalanan evolusi ini, terjadi pergeseran metabolisme energi dari glukosa menjadi gula fosfat dan akhirnya hilangnya kemampuan memecah gula.

Sebaliknya, bakteri memperoleh mekanisme transpor untuk penyerapan senyawa kaya energi (antiporter ATP/ADP) dari lingkungan inang, seperti yang biasa terjadi pada bakteri parasit. “Hilangnya hampir seluruh kemampuan biosintetik pada beberapa garis keturunan endomikroba dan perolehan transporter menunjukkan bahwa hubungan yang semula saling menguntungkan antara bakteri dan flagellata yang hidup di usus mungkin menurun,” jelas Andreas Brune. “Pada langkah berikutnya, kami sekarang ingin menyelidiki sejauh mana tugas asli simbion endomikroba digantikan oleh simbion sekunder lainnya. Hal ini akan berkontribusi pada pemahaman umum bagaimana Alam menghindari jalan buntu dalam evolusi simbiosis.”

Pengurangan genom dan transfer gen horizontal dalam evolusi Endomicrobia naik turunnya simbiosis intraseluler dengan flagellata usus rayap

Source

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button