Saudara yang pernah mengkonsumsi yoghurt, yakult, tempe dan tapai dipastikan sudah mengenal namanya bakteri. Keterlibatan bakteri Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus menghasilkan produk yoghurt (Alhejaili et al., 2018).

Lactobacillus casei Shirota memproduksi yakult (Lin et al., 2017), Lactobacillus fermentum S21209 pada tempe dan Lactobacillus fermentum 1 BK 2-5 pada tapai (Panjaitan, 2018). Makhluk hidup yang katanya berukuran mikro (kecil) dan tak bisa dilihat dengan mata telanjang manusia.

Lebih dekatnya lagi, bakteri berhabitat di tubuh manusia. Secara mengejutkan peneliti telah melaporkan bahwasannya jumlah sel bakteri lebih banyak jumlahnya dibandingkan sel manusia.

Bisa saudara bayangkan tubuh sehat ini lebih banyak dikerumuni oleh sel bakteri. Sender et al. (2016) hasil penelitiannya mengungkapkan bahwa jumlah sel bakteri dalam tubuh manusia sebanyak 3.8x1013 sel, sedangkan jumlah sel manusia 3x1013 sel pada orang dewasa dengan berat badan 70 kg.

Urgensinya ilmu pengetahuan yang bersentuhan langsung dengan bakteri, tahun 1919 KarL Ereky memperkenalkan istilah bioteknologi untuk pertama kalinya. KarL Ereky mendeskripsikan bioteknologi sebagai pekerjaan yang mengarah pada pengembangan produk baru berasal dari bahan baku yang melibatkan makhluk hidup (bakteri).

Ilmu pengetahuan terus mengalir mengikuti aliran modernisasi, bioteknologi terendus oleh kaum imajinatif pada zaman dahulu kala. Alvin Toffler (1980) bukunya yang berjudul “The Thrid Wave” (Gelombang Ketiga) menceritakan ada empat teknologi yang perannya sangat esensial dalam perkembangan kebudayaan manusia di abad ke-20 dan 21. Keempat teknologi yang dimaksud adalah aeronautika, mikroelektronik, teknologi alternatif dan bioteknologi.

Revolusi biologi diawali dengan ditemukannya struktur heliks ganda deoxyribonucleic acid (DNA) oleh Watson dan Crick (1953), melesat secara gila-gilaan dipertengahan tahun 1970-an ditandai berkembangnya rekayasa genetika. Tidak diduga-duga perkembangan ini memposisikan bioteknologi sebagai disiplin ilmu yang mengorelasikan berbagai bidang ilmu pengetahuan seperti biologi, biokimia, biologi molekuler, mikrobiologi, genetika, kimia, bioinformatika dan matematika untuk memecahkan masalah.

Bioteknologi memang masih terdengar samar di pendengaran saudara, maka tulisan ini akan membawa penerangan tentang bioteknologi. The Chambers Science and Technology Dictionary mendefinisikan bioteknologi sebagai penggunaan organisme atau komponen dari organisme itu sendiri dalam industri atau proses komersial.

Definisi ini meluas hingga ranah aplikasinya yang bersifat komersialisasi. Bioteknologi aplikatif seperti fermentasi, immobilisasi enzim, sel dan kultur jaringan, teknik antibodi monoklonal. Meskipun saat ini, istilah semakin diidentifikasi dengan transfer genetik dan manipulasi DNA.

Mengenal Lebih Dekat Kehidupan Sosial Bakteri

Tidak selamanya bakteri ingin hidup sebagai makhluk yang introvert (menurut jalan pikiran sendiri). Hidup sendirian berenang melalui cairan, di air sungai yang mengalir dan dalam darah manusia sekalipun memanfaatkan kekuatan mesin rotary flagelum (jamak flagela) (alat gerak bakteri berbentuk cambuk). Flagela yang mampu mengubah energi kimia menjadi energi mekanik, mendorong sel bakteri untuk bergerak maju. 

Berbicara tentang flagela bakteri yang bisa menyusup masuk melalui cairan, ternyata darah manusia dapat dijadikan mediasi untuk kehidupan bakteri. Walaupun terkenal kesterilannya dari bakteri, kenyataannya darah manusia juga dijadikan sarana tempat berenang dan hidup bakteri Enterobacter huaxiensis sp. nov. dan Enterobacter chuandaensis sp. nov. (Wu et al., 2019).

Bakteri sadar bahwa untuk hidup tidak bisa selamanya sendiri. Mereka perlu bergerak dan menempel pada benda lain. Selain melindungi diri, mereka butuh namanya adaptasi dan perlindungan dari habitat baru. Ketika bakteri mencapai permukaan, mereka harus memutuskan untuk terus bergerak sendirian atau menetap. 

Jika mereka memilih untuk menetap berarti harus menempel pada permukaan benda tertentu, disinilah bakteri melakukan aksinya melakukan transformasi bentuk menjelma kelompok besar, sebuah kelompok sosial yang terbungkus rapi oleh matriks ekstraseluler (mengandung protein, gula dan DNA yang melindungi mereka). 

Istilah biologinya kelompok bakteri ini disebut biofilm. Menyerupai semut yang hidup sebagai bagian dari koloni, bakteri dapat membentuk formasi biofilm yang mampu bekerja sama untuk melakukan tugas-tugasnya bersama.

Bioteknologi Membuka Tabir Peran Sosial Bakteri

Dalam dunia bioteknologi industri istilah “biofilm” diperdengarkan. Berawal dari dampak negatif yang ditimbulkan dan dijadikan indikator kurangnya kualitas produk, karena biofilm menjadi sign (tanda) terhadap pertumbuhan bakteri dalam produk industri.

Uniknya bioteknologi tidak serta-merta percaya keberadaan biofilm memberikan dampak yang negatif, secepat kilat bioteknologi sadar bahwa kehidupan sosial bakteri juga perlu diperhitungkan sebagai sesuatu yang membawa dampak positif bagi kehidupan.

Kehidupan sosial bakteri yang bersatu-padu mewujudkan biofilm. Hall-Stoodley et al. (2004) memberikan argumen bahwa biofilm adalah bentuk asosiasi bakteri di mana sel-sel saling terbungkus dipermukaan dalam matriks polimerik ekstraseluler yang diproduksi oleh bakteri itu sendiri. Yang diproduksi bakteri inilah menjadi pekerjaan rumah bioteknologi untuk mengungkapnya.

Sebagai tambahan pengetahuan, biofilm dapat memproduksi protein (< 1-2%) termasuk enzim, DNA (< 1%), polisakarida (1-2%) dan RNA (< 1%), selain komponen ini, air (sampai dengan 97%) adalah bagian utama dari biofilm yang bertanggung jawab untuk mengalirkan nutrisi dalam matriks (Jamal et al. 2015).

Perlahan namun pasti bioteknologi membuka selebar-lebarnya rahasia peran sosial bakteri bagi kehidupan. Contoh yang cukup terkenal adalah imobilisasi asam asetat bakteri Acetobacter sp. dan Gluconobacter sp. menggunakan bioreaktor (Kersters et al., 2006). Selain itu, biofilm-menciptakan kapasitas sel bakteri Zymomonas mobilis untuk dimanfaatkan pengolahan sampah plastik polypropylene (Pp).

Balutan interaksi sosial bakteri menghasilkan sesuatu yang sangat besar manfaatnya bagi manusia dan makhluk hidup pada umumnya. Interaksi sosial ini secara spontan mensekresikan produk-produk biologis yang profitabel. Untuk menyamaratakan persepsi dan pengetahuan tulisan ini berusaha menjelaskan lebih mendetail keempat produk biologis yang dimaksudkan.

1. Enzim

Setiap kehidupan di dunia, yang berhubungan dengan reaksi kimia pasti dikatalisis oleh yang namanya enzim. Enzim memiliki sifat khusus, karena mereka dapat membedakan molekul substrat. Selain itu, memiliki kemampuan untuk beroperasi pada suhu moderat, tekanan, dan pH yang spesifik. 

Historisnya, pemilihan bakteri yang menghasilkan enzim dari sumber-sumber alam yang sangat beragam. Kultur bakteri diperkaya substrat pertumbuhan pada saat fermentasi. Dalam tahap selanjutnya, strain bakteri murni terpilihlah yang digunakan untuk produksi produk yang diinginkan. 

Tentunya strain bakteri telah diketahui sifat dan karakternya. Ibarat orang yang tidak bisa makan pedas, begitupun bakteri diperlukan makanan (substrat) khusus untuk pertumbuhannya. 

2. Zat-zat ekstraseluler

Zat-zat ini biasa dikenal dengan extracellular polymeric substances (EPS)/ senyawa polimer ekstraseluler. EPS bakteri adalah biopolimer (Wingender et al., 1999).

Matriks EPS dibentuk dari sekresi (membuat dan melepaskan substansi kimiawi) biokimia yang berbeda oleh bakteri dalam media pertumbuhan tertentu (More et al. 2014). Jadi setiap media pertumbuhan yang berbeda akan memproduksi zat-zat ekstraseluler yang berbeda juga.

Biosurfaktan salah satu contoh produk EPS bakteri yang digunakan untuk bioremediasi lingkungan yang tercemar senyawa hidrokarbon aromatik polisiklik. Lingkungan yang tercemar dapat dipulihkan dengan melibatkan zat-zat ekstraseluler bakteri.

3. Siderofor

Siderofor adalah kelator alami zat besi, dengan berat molekul rendah (400-2000 Dalton), dan afinitasnya tinggi (Ahmed & Holmstrom, 2014; Neilands, 1995). Bakteri, jamur dan tumbuhan dapat menghasilkan siderofor. Dalam kasus bakteri, konsentrasi internal besi juga diatur oleh selnya. Biosintesis (pembentukan) siderofor didorong oleh konsentrasi besi (Fe) disekitar lingkungan tempat bakteri hidup. Jika banyak mengandung unsur Fe maka siderofor akan diproduksi.

4. Autoinducer

Molekul sinyal kecil yang mengaktifkan sel-sel bakteri untuk mengendalikan dan mengkoordinasikan ekspresi gen bakteri disebut autoinducer (Eberhard et al., 1981). Molekul-molekul sinyal autoinducer juga terlibat dalam berbagai proses pengaturan faktor virulensi, pembentukan biofilm, produksi antibiotik dan pembentukan spora bakteri (Waters and Bassler, 2005; Sircili et al., 2004; McLean et al., 1997).

Secara tidak langsung biofilm bakteri ada di bawah kendali molekul autoinducerBiofilm inilah yang menjadi representatif bagi komunitas bakteri untuk mengembangkan struktur dari segi morfologi maupun fisiologisnya sebagai mekanisme bertahan hidup mereka yang unik (Potera, 1999).

Penulis memberanikan diri untuk membeberkan kehidupan mikro yang sebenarnya menyerupai kehidupan makhluk hidup makro (manusia). Tidak ada sekat yang membatasi pengetahuan ini. Pada akhirnya pengetahuan ini harus dijelaskan. Berkat eksperimen pribadi dan tambahan literatur bacaan yang menguatkan.

Deskripsi biofilm sangat relevan dengan potret kehidupan sosial bakteri. Bioteknologi telah menolong makhluk hidup lainnya untuk memahami sosiologi bakteri. Dalam hal ini manusia secara spontan melihat bagaimana struktur, proses dan perubahan sosial bakteri dalam sebuah komunitas.

Multiplikasi interaksi yang mencapai klimaks kearah perubahan positif. Walaupun tidak sedikit juga bakteri melakukan interaksi yang memberikan dampak negatif (virulensi). Meskipun demikian, dari semua yang bakteri berikan sesungguhnya lebih banyak keuntungan diberikan untuk makhluk hidup lain.

Kita mengetahui bersama bahwa hubungan interaksi itu sangatlah berarti bagi keberlangsungan hidup yang menghidupi. Ketiadaan interaksi tidak akan ada hubungan untuk saling menguatkan. Ibarat falsafah Jawa “urip iku urup”.

Pembelajarannya di sini, ilmu pengetahuan memberikan nilai-nilai dari kehidupan lain yang sukar untuk kita lihat. Pada akhirnya bioteknologi membantu kita untuk mulai belajar dari bakteri, makhluk mikro yang memberikan aksesori rambu-rambu betapa pentingnya hidup saling menopang satu sama lain.

Bakteri yang hidup sebagai makhluk saprofit (menumpang) membuktikan bahwa mereka tidak bisa selamanya hidup menyendiri. Untuk menempel saja mereka membutuhkan kumpulan sel-sel. 

Perkembangan mutakhir ilmu pengetahuan tidak selamanya bercerita tentang karya yang diciptakan melalui kebermanfaatannya, lebih dari itu ilmu pengetahuan lahir sebagai jembatan bagi makhluk hidup lainnya untuk terus belajar memberikan manfaat sekecil apapun itu bagi kehidupan.

Selama ini kita kurang memahami keberadaan bakteri disekitar. Setelah menelaah lebih jauh, nyatanya bakteri memberikan sumbangsih utilitas serta sebagai sarana berpikir manusia untuk hidup lebih berfaedah lagi bagi sesama.

Kemungkinannya saudara masih saja bertanya, mengapa bakteri dikaitkan dengan sosiologi. Yang sebenarnya dipertegas dari tulisan ini adalah bagaimana kita melihat fenomena bukan untuk mengakumulasi dalam nilai, mendikte keabsahan objek menjadi sebuah nilai dalam abjad (nilai a, b, c, d, dan seterusnya).

Sekali lagi bukan itu. Sosiologi lebih menekankan pengetahuan yang berhubungan dengan sifat, perilaku dan perkembangan sebuah komunitas yang hidup; ilmu tentang struktur sosial, proses sosial, dan pengetahuannya (Kamus Besar Bahasa Indonesia).

Sehingga muncul beberapa pertanyaan, sejauh mana bakteri mempelajari ilmu sosiologi?

Lantas manakah yang lebih maju interaksi sosialnya, bakteri atau manusia?

Arahannya adalah mari gunakan sebaik mungkin energi potensial dalam tubuh kita untuk bergerak maju, bahu-membahu mengerjakan pekerjaan negeri yang masih tertidur sampai saat ini. 

Melalui bioteknologi ayo kita mulai membangun negeri yang siap menyalami kemajuan teknologi untuk memberikan kontribusi positif bagi bumi tempat dimana kita bukan hanya sekedar bermimpi.

Referensi

Ahmed E, Holmstrom SJM. 2014. Siderophores in environmental research:  Roles and applications. Microbial Biotechnology. 7(3):196-208.

Alhejaili M, Olson DW, Velázquez C, Janes M, Boeneke C, Aryana KJ. 2018. Short communication: Influence of an aqueous myrrh suspension on yogurt culture bacteria over yogurt shelf life. J. Dairy Sci. 102:1-6

Eberhard A, Burlingame AL, Eberhard C, Kenyon GL, Nealson KH, Oppenheimer NJ. 1981. Structural identification of autoinducer of Photobacterium fischeri luciferase. Biochemistry. 163:2444-2449.

Hall-Stoodley L, Costerton JW, Stoodley P. 2004. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nat Rev Microbiol. 2(2):95-108.

Jamal M, Tasneem U, Hussain T, Andleeb S. 2015. Bacterial Biofilm: Its Composition, Formation and Role in Human Infections. Research & Reviews: Journal of Microbiology and Biotechnology. 4 (3).

Kersters K, Lisdiyanti P, Komagata K. 2006. The family Acetobacteracea: the genera Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconacetobacter, Gluconobacter, and Kozakia. In: Dworkin M (ed) Prokaryotes, vol 5. Springer Science Business Media, New York, pp 163-200.

Lin YTJ, Chou CC, Hsu CYS. 2017. Effects of Lactobacillus casei Shirota intake on caries risk in children. Journal of Dental Sciences.

McLean RJC, Whitely M, Stickler DJ, Fuqua WC. 1997. Evidence of autoinducer activity in naturally occurring biofilms. FEMS Microbiol. Lett. 154:259-263.

More TT, Yadav JS, Yan S, Tyagi RD, Surampalli RY. 2014. Extracellular polymeric substances of bacteria and their potential environmental applications. J. Environ Manage. 144 :1-25.

Neilands JB. 1995. Siderophores: Structure and function of microbial iron transport compounds. The Journal of Biological Chemistry. 270(45):26723-26726.

Panjaitan R. 2018. Potensi probiotik isolat bakteri asam laktat asal tempe dan tape. Tesis. Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Potera C. 1999. Forging a link between biofilms and disease. Science. 19:1837-1838.

Sender R, Fuchs S, Milo R. 2016. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLOS Biology.

Sircili MP, Walters M, Trabulsi LR, Sperandio V. 2004. Modulation of enteropathogenic Escherichia coli virulence by quorum sensing. Infect. Immun. 72: 2329-2337.

Waters CM, Bassler BL. 2005. Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria. Ann. Rev. Cell Dev. Biol. 21:319-346.

Wingender J, Neu TR, Flemming HC. 1999. Microbial Extracellular Polymeric Substances: Characterization, Structure and Function. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York.

Wu W, Wei L , Feng Y, Kang M, Zong Z. 2019. Enterobacter huaxiensis sp. nov. and Enterobacter chuandaensis sp. nov., recovered from human blood. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.