Mereka bukan petani, tetapi mereka bekerja atas nama petani di mana-mana. Di bawah jas lab putih mereka, jantung mereka berdetak dengan misi untuk membuka rahasia tanah – membuat pekerjaan petani sedikit lebih ringan, meningkatkan produktivitas setiap bidang dan mengurangi input mahal yang meregangkan keuntungan petani setipis kawat.
'Memproduksi lebih banyak makanan dengan sumber daya yang lebih sedikit mungkin tampak terlalu bagus untuk menjadi kenyataan, tetapi petani dunia memiliki triliunan mitra potensial yang dapat membantu mencapai tujuan ambisius itu. Mitra itu adalah mikroba.’
American Society of Microbiologists (ASM) baru-baru ini merilis harta karun penelitian terbaru mereka dan ingin sekali membawanya ke tangan petani. Mengakui bahwa petani perlu menghasilkan 70 hingga 100 persen lebih banyak makanan untuk memberi makan 9 miliar manusia yang diproyeksikan akan menghuni bumi pada tahun 2050, mereka tetap optimis menyegarkan dalam pekerjaan mereka. Pengantar laporan terbaru mereka menyatakan:
“Memproduksi lebih banyak makanan dengan sumber daya yang lebih sedikit mungkin tampak terlalu bagus untuk menjadi kenyataan, tetapi petani dunia memiliki triliunan mitra potensial yang dapat membantu mencapai tujuan ambisius itu. Mitra itu adalah mikroba.”
Berbaur dengan Mikroba
Linda Kinkel dari Departemen Patologi Tanaman Universitas Minnesota adalah salah satu delegasi pada kolokium ASM pada bulan Desember 2012, dimana para inovator dari ilmu pengetahuan, agribisnis dan USDA menghabiskan dua hari untuk berbagi penelitian dan mendiskusikan solusi untuk masalah paling mendesak di bidang pertanian.
“Kami hanya memahami sebagian kecil dari apa yang dilakukan mikroba untuk membantu pertumbuhan tanaman, " dia berkata. “Tetapi kapasitas teknis untuk mengkategorikan komunitas luas [mikroorganisme] yang tidak diketahui telah meningkat pesat dalam beberapa tahun terakhir.”
Ahli mikrobiologi telah mendokumentasikan secara menyeluruh contoh di mana bakteri, jamur, nematoda – bahkan virus – telah membentuk asosiasi yang saling menguntungkan dengan tanaman pangan, meningkatkan kemampuan mereka untuk menyerap nutrisi dan menahan kekeringan, penyakit dan hama. Mikroba dapat memungkinkan tanaman untuk lebih mentolerir fluktuasi suhu yang ekstrim, tanah asin dan tantangan lain dari perubahan iklim. Bahkan ada bukti bahwa mikroba berkontribusi pada cita rasa produk berkualitas tinggi, sebuah fenomena yang diamati pada stroberi pada khususnya.
“Tapi kita hanya di puncak gunung es, ” kata Kinkel.
Di lapangan
Pernyataan seperti, “Ada 10 hingga 6 organisme jamur dalam satu gram tanah!” dan, “Biofilm bakteri ini memiliki sifat komunikasi yang luar biasa!” adalah olok-olok breakroom di antara ahli mikrobiologi, tapi apa artinya semua itu bagi petani? Jawabannya menjangkau kembali ke masa lalu pertanian milenium, kembali ke awal kehidupan di bumi.
Setiap kali benih berkecambah di alam liar atau tanaman ditanam oleh petani, komunitas mikroba yang membantu spesies itu untuk tumbuh dan berkembang dimobilisasi. Sinyal kimia memasuki tanah melalui eksudat tanaman dan simfoni aktivitas bawah tanah dimulai. Informasi genetik dipertukarkan; berbagai pemain mikroba mengambil posisi mereka pada jaringan tanaman; sering, satu mikroba menjajah yang lain, menyediakan layanan yang membantu mikroba pertama untuk membantu tanaman yang akarnya tertanam.
Meskipun tarian rumit ini berlangsung tanpa masukan dari manusia, kami telah mengutak-atiknya untuk waktu yang lama.
Sebagai contoh, proses fiksasi nitrogen pada tanaman dari keluarga kacang-kacangan (yang meliputi kacang-kacangan, kacang polong, kacang tanah dan banyak tanaman pangan lainnya) adalah salah satu keajaiban bakteri kecil yang membuat planet kita layak huni. Siapa pun yang pernah mengamati akar legum tahu bahwa mereka ditutupi oleh pertumbuhan aneh berwarna putih atau merah muda, tentang ukuran semut, yang tampaknya semacam infeksi. Niscaya, petani kuno memiliki pemahaman intuitif bahwa tonjolan berkutil ini ada hubungannya dengan kemampuan nyata kacang-kacangan untuk memperbaiki tanah, tetapi baru pada akhir abad ke-19 misteri itu mulai terungkap.
Sementara Louis Pasteur menemukan cara mengawetkan susu dan menjadi terkenal sebagai bapak mikrobiologi, rekannya yang relatif tidak dikenal dengan kegemaran tanaman membuat penemuan lain, bahkan mungkin lebih penting secara historis. Pada tahun 1888, Martinus Beijerinck, menemukan bahwa bakteri kecil yang disebut Rhizobia menginfeksi akar kacang-kacangan, menyebabkan nodul bengkak. Daripada infeksi yang melemahkan tanaman, nodul adalah pabrik pupuk dari kerajaan tumbuhan, membongkar nitrogen atmosfer – yang tidak dapat digunakan oleh tanaman – dan membentuknya kembali dalam bentuk yang larut, bentuk ramah tanaman.
Rhizobia adalah bahan utama penghijauan bumi dan memanfaatkan bakteri untuk meningkatkan kesuburan tanah telah lama menjadi salah satu landasan pertanian berkelanjutan. Belum, ahli mikrobiologi modern sekarang menyadari sejumlah interaksi tanaman-mikroba lain yang sama mendalamnya, penemuan yang mereka yakini akan berdampak besar karena populasi manusia terus melonjak di planet dengan sumber daya terbatas.
Membuat Terjemahan
Di labnya di universitas, Kinkel bereksperimen dengan bakteri antibiotik yang menekan patogen tanaman dan menguji berbagai strategi pengelolaan tanah untuk melihat pengaruhnya terhadap komunitas mikroba. Di Kolombia, ahli mikrobiologi telah belajar untuk menyebarkan jamur yang menjajah tanaman singkong dan meningkatkan hasil hingga 20 persen. Nya hifa – tentakel kecil jamur – meluas jauh melampaui akar singkong untuk membuka fosfor, nitrogen dan belerang di dalam tanah dan menyedotnya kembali ke inangnya, seperti infus pupuk cair.
Di Kolombia, ahli mikrobiologi telah belajar untuk menyebarkan jamur yang menjajah tanaman singkong dan meningkatkan hasil hingga 20 persen
Meskipun ahli mikrobiologi dapat memaksa tanah untuk menghasilkan pertumbuhan tanaman yang luar biasa di laboratorium dan plot uji mereka, mentransfer hasilnya ke praktik pertanian sehari-hari bukanlah proses yang mudah.
“Koneksi dengan petani adalah mata rantai yang lemah, Kinkel meratap, menyinggung "efek minyak ular" di mana petani menjadi curiga dengan penjual yang menjajakan penambah pertumbuhan mikroba yang tidak berhasil di lapangan. “Tantangan dari inokulan [ini], " dia berkata, "Apakah mereka mungkin tidak menerjemahkan di semua lingkungan."
Meskipun para peneliti terus mengembangkan koktail mikroba baru yang menjanjikan, ada peningkatan fokus dalam membimbing petani untuk mengelola populasi yang sudah ada di tanah mereka dengan lebih baik. Kinkel sedang mengerjakan pendekatan yang dia yakini akan membantu petani mempertahankan komunitas mikroba yang optimal dengan memastikan mereka memiliki makanan yang mereka butuhkan – karbon – setiap saat. Dia menyebutnya 'slow release carbon', tapi itu bukan sesuatu yang akan dilihat petani di katalog pasokan dalam waktu dekat. Kinkel mengatakan dia memiliki akses ke sumber daya untuk penelitian akademisnya, tetapi tidak memiliki “pipa yang disengaja untuk pengembangan produk.”
Dibutuhkan Desa Global
Ke-26 pakar dari seluruh dunia yang berkumpul di kolokium ASM mengakhiri diskusi mereka dengan tujuan yang berani untuk masa depan pertanian:Mereka telah menantang diri mereka sendiri untuk menghasilkan peningkatan 20 persen dalam produksi pangan global dan penurunan 20 persen dalam pupuk dan pestisida digunakan selama 20 tahun ke depan.
Dengan keyakinan gigih bahwa ilmu pengetahuan akan melakukan bagiannya untuk membuat mimpi ini menjadi kenyataan, para ilmuwan mencari rekan-rekan perusahaan dan peraturan mereka untuk membangun saluran informasi kepada petani. Mereka berharap bahwa investasi top-down dalam penelitian dan teknologi akan bertemu langsung dengan perubahan akar rumput dalam budaya pertanian – tanpa semua kepentingan agribisnis penjual minyak ular di tengah. Akhirnya, mereka membayangkan masa depan di mana petani kembali percaya pada kekuatan tanah yang tak terlihat – alih-alih gudang pupuk – untuk menjawab tantangan mereka.
