Sebuah studi baru yang dipimpin oleh para ilmuwan UNSW Sydney mengungkap bagaimana roda tertua di alam, yang ditemukan di dalam bakteri, dapat memperbaiki dirinya sendiri ketika keadaan menjadi sulit.
Temuan ini, diterbitkan hari ini di Kemajuan Sainsmenunjukkan bagaimana flagellar—motor kuno yang menggerakkan kemampuan berenang bakteri—juga dapat membantu organisme kecil ini menyesuaikan diri dengan kondisi di mana motilitasnya terganggu.
Bakteri adalah salah satu organisme hidup tertua di Bumi. Mereka adalah organisme bersel tunggal kecil yang ditemukan di setiap habitat, termasuk tubuh manusia—di mana terdapat lebih banyak sel bakteri daripada sel manusia.
Mampu berenang sangat penting untuk bagaimana bakteri bertahan dan menyebar. Tapi sedikit yang diketahui tentang bagaimana motor yang menggerakkan gerakan mereka membantu organisme beradaptasi dengan lingkungan yang tidak bersahabat.
Baca lebih lanjut: Bakteri lokal membantu benih asli berakar di lanskap gersang
Para peneliti dari School of Biotechnology and Biomolecular Sciences adalah yang pertama di dunia yang menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR untuk mengubah motor flagellar. Mereka menggunakan teknik biologi sintetik untuk merekayasa motor natrium ke dalam genom untuk menciptakan bakteri renang yang digerakkan oleh natrium. Mereka kemudian menguji dan melacak kemampuan bakteri untuk beradaptasi ketika lingkungan kekurangan sodium.
Sodium adalah ion, yang berarti ia membawa muatan. Muatan inilah yang menggerakkan motor flagellar melalui stator, atau saluran ion.
Tim menemukan bahwa stator dapat dengan cepat memperbaiki sendiri motor flagellar dan memulihkan gerakan. Temuan ini dapat mengarah pada kemajuan baru di bidang ilmu biologi dan kedokteran.
“Kami menunjukkan bahwa perubahan lingkungan dapat menyebabkan saluran ion bereaksi dengan cepat,” kata penulis utama makalah Dr Pietro Ridone.
“Jadi, hasil edit CRISPR juga kembali dengan cepat, dan motor flagellar berevolusi dan kemudian mengatur dirinya sendiri,” kata Dr Ridone.
“Fakta bahwa kami melihat mutasi langsung pada stator sangat mengejutkan, dan juga menginspirasi banyak rencana penelitian kami di masa depan di bidang ini.”
Kekuatan mesin molekuler
Tubuh manusia mengandung sekitar 10.000 jenis mesin molekuler yang berbeda, yang menggerakkan berbagai fungsi biologis mulai dari konversi energi hingga pergerakan.
Teknologi motor bakteri jauh melampaui apa yang dapat direkayasa secara sintetik oleh manusia dalam skala nano. Dengan ukuran sepersejuta butir pasir, ia dapat merakit dirinya sendiri dan berputar hingga lima kali kecepatan mesin Formula 1.
“Motor yang menggerakkan perenang bakteri adalah keajaiban nanoteknologi,” kata Associate Professor Matthew Baker, salah satu penulis makalah tersebut. “Ini adalah anak poster mutlak untuk mesin molekul kuno dan sangat canggih.”
A/Prof. Baker mengatakan temuan penelitian ini dapat membantu kita lebih memahami asal muasal motor molekuler dalam detail mekanistik—bagaimana mereka bersatu dan bagaimana mereka beradaptasi.
“Bagian kuno ini adalah sistem yang kuat untuk mempelajari evolusi secara umum, serta asal muasal dan evolusi motilitas.”
A/Prof. Baker mengatakan temuan ini akan menginformasikan bagaimana biologi sintetik dapat membantu menciptakan motor molekuler baru. Temuan ini mungkin juga memiliki aplikasi dalam memahami resistensi antimikroba dan virulensi penyakit.
“Dengan menyoroti sejarah kuno kehidupan, kita memperoleh pengetahuan untuk menciptakan alat yang dapat membantu memperbaiki masa depan kita,” A/Prof. kata tukang roti. “Ini juga dapat mengarahkan kita pada wawasan tentang bagaimana bakteri dapat beradaptasi dengan skenario perubahan iklim di masa depan.”
