Ilmuwan yang mempelajari tanah bekerja keras untuk membantu kita memahami apa yang terjadi di bawah kaki kita. Sepertinya beberapa dari apa yang terjadi sangat mirip dengan apa yang terjadi di atas tanah, hanya dalam skala mikroskopis, dengan predator berburu dan memakan mangsa. Meskipun kami telah mengetahui tentang interaksi ini, kami sekarang tahu bahwa itu adalah bagian dari potongan teka-teki yang menjelaskan bagaimana karbon bergerak melalui tanah. Terima kasih kepada Kate Petersen dari Pusat Sains dan Masyarakat Ekosistem NAU untuk artikel menarik ini.
Bakteri predator — bakteri yang memakan bakteri lain — tumbuh lebih cepat dan mengonsumsi lebih banyak sumber daya daripada non-predator di tanah yang sama, menurut sebuah studi baru dari Northern Arizona University. Predator aktif ini, yang menggunakan perilaku mirip serigala, enzim, dan "taring" sitoskeletal untuk berburu dan memangsa bakteri lain, memiliki kekuatan penting dalam menentukan ke mana perginya nutrisi tanah . Hasil penelitian tersebut dipublikasikan minggu ini di jurnal mBio , menunjukkan bahwa pemangsaan adalah dinamika penting dalam alam mikroba liar dan menyatakan bahwa pemangsa ini memainkan peran yang sangat besar dalam cara menyimpan atau melepaskan unsur-unsur dari tanah.
Seperti setiap bentuk kehidupan lainnya di Bumi, bakteri termasuk jaring makanan yang rumit di mana organisme terhubung satu sama lain dengan apa yang mereka konsumsi dan bagaimana caranya. Dalam jaring makro, ahli ekologi telah lama memahami bahwa ketika sumber daya seperti rumput dan semak ditambahkan ke tingkat jaring yang lebih rendah, predator di atas, seperti serigala, sering mendapat manfaat. Tim peneliti, dipimpin oleh Bruce Hungate dan peneliti lain dari Northern Arizona University dan Lawrence Livermore Laboratory, ingin menguji apakah hal yang sama juga terjadi pada jaring makanan mikroba yang ditemukan di tanah liar.
“Kami tahu predasi berperan dalam menjaga kesehatan tanah, tetapi kami tidak menyadari betapa pentingnya bakteri predator bagi ekosistem ini sebelumnya,” kata Hungate, yang mengepalai Pusat Sains dan Masyarakat Ekosistem NAU.
Untuk memahami apa dan berapa banyak bakteri predator yang dikonsumsi, tim peneliti menyusun gambaran besar menggunakan lusinan data yang lebih kecil "snapshots:" 82 set data dari 15 situs dalam berbagai ekosistem. Tim menggunakan informasi tentang bagaimana bakteri berperilaku dalam kultur untuk mengkategorikan bakteri sebagai predator wajib atau fakultatif. Sekitar 7 persen dari semua bakteri dalam meta-analisis diidentifikasi sebagai predator, dan sebagian besar adalah fakultatif, atau omnivora.
Bakteri predator wajib seperti Bdellovibrionales dan Vampirovibriales tumbuh 36 persen lebih cepat dan menyerap karbon 211 persen lebih cepat daripada non-predator. Ketika tanah menerima dorongan karbon, bakteri pemangsa menggunakannya untuk tumbuh lebih cepat daripada jenis lainnya. Para peneliti juga melihat efek ini pada bakteri omnivora, meskipun perbedaannya tidak terlalu mencolok.
Semua percobaan dilakukan dengan menggunakan teknik canggih yang disebut Probing Isotop Stabil kuantitatif, atau qSIP. Peneliti menggunakan isotop berlabel, yang bertindak sedikit seperti tagar molekuler, untuk melacak siapa yang aktif dan menyerap nutrisi di dalam tanah. Dengan mengurutkan DNA dalam sampel tanah dan mencari label ini, tim dapat melihat siapa yang tumbuh dan memakan siapa pada tingkat taksa bakteri.
“Saat menganalisis data saya, saya melihat bahwa Vampirovibrio sangat diperkaya. Karena kita mengenal Vampirovibrio adalah predator, saya menjadi tertarik untuk mencari predator potensial lainnya di data saya yang lain,” kata Brianna Finley, seorang peneliti postdoctoral di University of California-Irvine dan salah satu penulis studi tersebut. “Bahwa kami dapat menangkap sinyal ini benar-benar memvalidasi qSIP sebagai alat.”
Video berdurasi 42 detik ini menjelaskan bagaimana Vampirovibrio menempel pada mangsanya dan “menyedot” nutrisi darinya. Perilaku "mirip vampir" inilah yang memberinya nama.
Ekosistem tanah mengandung lebih banyak karbon daripada yang tersimpan di semua tumbuhan di Bumi, jadi memahami bagaimana karbon dan elemen lainnya bergerak di antara organisme tanah sangat penting untuk memprediksi perubahan iklim di masa depan. Karena bakteri sangat melimpah di tanah, mereka memiliki peran yang sangat besar dalam cara penyimpanan atau hilangnya nutrisi, dan mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana bakteri predator bertindak sebagai "antibiotik" dapat memiliki implikasi terapeutik di kemudian hari.
“Sampai sekarang, bakteri predator belum menjadi bagian dari sejarah tanah tersebut,” kata Hungate. “Namun studi ini menunjukkan bahwa mereka adalah karakter penting yang memiliki peran signifikan menentukan nasib karbon dan elemen lainnya. Temuan ini memotivasi kami untuk melihat lebih dalam tentang pemangsaan sebagai sebuah proses.”
_________________
Selain Hungate, penulis NAU lainnya adalah Jane Marks, profesor di Departemen Ilmu Biologi; Egbert Schwartz, profesor di Departemen Ilmu Biologi; asisten penelitian pascasarjana Pete Chuckran, Paul Dijkstra, profesor penelitian di Departemen Ilmu Biologi; mahasiswa pascasarjana Megan Foley; Michaela Hayer, rekan peneliti untuk Ecoss; Ben Koch, ilmuwan peneliti senior untuk Ecoss; Michelle Mack, profesor di Departemen Ilmu Biologi; Rebecca Mau, rekan peneliti, Pathogen &Microbiome Institute; Samantha Miller, rekan peneliti untuk Ecoss; Jeff Propster, asisten peneliti untuk Ecoss; asisten peneliti pascasarjana Alicia Purcell; dan mantan peneliti NAU Bram Stone.
Penelitian ini didukung oleh Office of Biological and Environmental Research Genomic Sciences Program dari Departemen Energi dan penghargaan Lawrence Fellow dari Lawrence Livermore National Laboratory.
