Skip to main content

Kuntitas Tinggi Transfer Gen Horisontal Antar Bakteria Di Laut

KeSimpulan.com - Partikel seperti virus di laut dengan pertukaran gen secara horisontal dan mempercepat evolusi bakteri.

Pertukaran genetik antar bakteri laut selama ini sangat diremehkan. Di laut, gen bisa melompat antar bakteri dengan mudah dan tidak terduga melalui partikel mirip virus aneh yang mengirim gen dari satu spesies ke spesies lain. Partikel-partikel yang dijuluki gene-transfer agents (GTAs) membawa DNA masukkan ke dalam genome bakteri. Transfer gen di laut tersebut sangat sering terjadi atau 1.000 hingga 100 juta kali lebih sering daripada yang diperkirakan sebelumnya. Hal ini menunjukkan bahwa GTAs memiliki peran kuat dalam evolusi.

"Kami tahu ada banyak pertukaran gen terjadi pada bakteri, tetapi tidak ada mekanisme yang jelas atas peristiwa tersebut," kata John Paul, mikrobiolog kelautan dari University of South Florida College of Marine Science di St Petersburg dan rekannya yang pada akhirnya berhasil mengungkap mekanisme ini.

GTAs adalah pelabuhan kecil dari genome host mereka di dalam mantel protein, berada dalam genome bakteri. Ketika keluar, mereka mengambil sebagian dari gen host bersamanya. Selama 30 tahun, mekanisme ini tetap tidak jelas yang juga menjadi studi di laboratorium.

Tim yang dipimpin Paul merekayasa GTAs yang mengandung gen resistensi antibiotik. GTAs disegel dalam kantong barisi air laut yang dikumpulkan dari lingkungan pesisir yang berbeda, dan melayang di laut untuk meniru kondisi alam semaksimal mungkin. Setelah inkubasi semalam, sampai dengan 47% dari bakteri yang hidup di air laut mengisi kantong partikel penuh dengan genetik dan mereka masukan ke dalam genome. Para peneliti melaporkan kemarin di Science.

"Mereka para bajingan kecil," kata Paul yang menunjukkan bahwa GTAs terinfeksi oleh berbagai strain bakteri laut.

"GTA sangat aneh. Tampaknya hanya berfungsi untuk mentransfer gen," kata Eugene Koonin, biolog evolusi di National Institute of Health di Bethesda, Maryland.

Tahun lalu, Koonin dan rekan memganalisis genomika virus laut dan diperkirakan GTA menjadi kontributor utama dalam mentransfer gen di laut. Koonin mengatakan bahwa penelitian saat ini menegaskan prediksi kuantitas terjadinya mediasi GTAs untuk transfer gen dalam komunitas mikroba laut.

Transfer gen horizontal (dimana gen dipasangkan antar organisme bukan diturunkan dari orang tua kepada keturunannya) dapat membantu untuk menjelaskan bagaimana bakteri beradaptasi dengan perubahan cepat lingkungan dan dapat dengan cepat resisten terhadap antibiotik. Jika satu bakteri memiliki gen yang menguntungkan maka gen ditransfer secara horizontal untuk bakteri lain dalam suatu populasi, meningkatkan frekuensi dan meningkatkan kelangsungan hidup individu yang membawanya.

Transfer gen horisontal juga dapat terjadi melalui kontak sel-sel langsung, atau melalui unsur mobilitas genetik yang disebut plasmids, atau oleh virus bakteri yang sering menghancurkan host pada saat dikirim. GTAs seperti virus, tetapi mereka tampaknya tidak pandang bulu memasuki host, apa lagi tampak bahwa proses antar jemput gen bakteri yang tidak berhubungan dilakukan dengan efesien.

Tim menemukan salinan tepat dari gen resisten antibiotik yang dilakukan GTAs, temuan yang sangat tidak mungkin terjadi transfer gen horizontal dilakukan dengan cara lain. "Kami benar-benar heran melihat pencocokan sama persis untuk gen yang kita masukkan ke dalam bakteri donor meskipun dari genus berbeda yang umum di lingkungan laut," kata Lauren McDaniel yang juga anggota tim. Uji kemampuan transfer gen dilakukan pada sembilan alphaproteobacteria diantaranya Rhodobacter capsulatus, Roseovarius nubinhibens ISM dan Reugeria mobilis 45A6.

Peneliti memilih untuk menyisipkan gen resisten antibiotik kanamycin yang biasa terdapat di labolatorium dan sering digunakan untuk alasan pragmatis (resistensi dapat dengan mudah dideteksi dengan memperlakukan obat pada bakteri dan melihat mana yang dapat bertahan). Namun Paul mengatakan tidak ada alasan mengapa GTAs tidak menggambil bagian dalam menyebarkan secara klinis relevan untuk tipe resistensi antibiotik.

Sementara itu, Jeffrey Townsend, biolog evolusi dari Yale University di New Haven, Connecticut, mengatakan studi ini berdiri keluar dari studi-studi lain yang umum dilakukan tentang topik yang sama, karena tim mengukur frekuensi transfer gen di alam daripada menyimpulkan melalui analisis genetik.

"Orang-orang telah mengalami kesulitan melacak ini, maka pengamatan mereka menjadi sangat penting. Dalam rangka untuk memahami resistensi antibiotik, patogenisitas, atau hal-hal bermanfaat yang dilakukan bakteri kepada kita maka perlu memahami bagaimana mereka berevolusi melalui transfer gen horizontal. Mengetahui proses ini dapat membantu kita menjalani hidup di dunia yang penuh dengan mikroba," kata Townsend.
  1. Lauren D. McDaniel, Elizabeth Young, Jennifer Delaney, John H. Paul (University of South Florida College of Marine Science, St. Petersburg, FL 33701, USA); Fabian Ruhnau (University of Duisburg-Essen, Biofilm Centre, 47057 Duisburg, Germany); Kim B. Ritchie (Center for Coral Reef Research, Mote Marine Laboratory, Sarasota, FL 34236, USA). High Frequency of Horizontal Gene Transfer in the Oceans, Science 1 October 2010: Vol.330. no.6000, p.50, DOI:10.1126/science.1192243
  2. Kristensen, D. M., Mushegian, A. R., Dolja, V. V. and Koonin, E. V. Trends Microbiol. 18, 11-19 (2009).
  3. Amy Maxmen, Nature, DOI:10.1038/news.2010.507
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian. Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Comments