PERTAHANAN BAKTERI PADA LINGKUNGAN YANG BURUK

1. PERTAHANAN BAKTERI PADA LINGKUNGAN YANG BURUK

Mikroorganisme dapat merasakan dan beradaptasi dengan perubahan dalam lingkungan mereka. Ketika nutrisi yang disukai habis, beberapa bakteri dapat menjadi motil untuk mencari nutrisi, atau mereka dapat menghasilkan enzim untuk mengeksploitasi sumber daya alternatif. Salah satu contoh dari strategi kelangsungan hidup ekstrim yang digunakan oleh bakteri Gram-positif tertentu adalah dengan pembentukan endospora. Proses perkembangan yang kompleks ini sering dimulai sebagai tanggapan terhadap kekurangan gizi. Hal ini memungkinkan bakteri untuk menghasilkan sel aktif dan sangat tahan untuk melestarikan materi genetik sel pada saat mengalami tekanan yang ekstrim.

Beberapa jenis bakteri dapat bertahan hidup meskipun kondisi lingkungan kurang menguntungkan, yaitu dengan membentuk endospora di dalam sel. Endospora merupakan bentuk bakteri yang tidak aktif (istirahat). Bentuk endospora ada yang bulat dan ada yang bulat-panjang. Ukuran endospora ada yang lebih kecil atau lebih besar dan diameter selnya.

Endospora bersifat sedikit impermeabel, sehingga lebih tahan terhadap disinfektan, kekeringan, sinar, suhu panas, dan suhu dingin. Namun, bila kondisi lingkungan membaik, maka endospora akan berkecambah menjadi sel vegetatif baru. Endospora juga dapat terbentuk bila terjadi penumpukan zat-zat sisa metabolisme hasil ekskresi bakteri yang mengganggu di sekitar sel. Bakteri yang dapat membentuk endospora sebagian besar adalah golongan bakteri Gram positif. Contoh bakteri yang dapat membentuk endospora, antara lain Bacillus mycoides, Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus thuringiensis(patogen pada serangga), Clostridium perfringens(menyebabkan keracunan makanan), Clostridium botulinum, dan Clostridium tetani.

Penggolongan bakteri berdasarkan sumber oksigen yang diperlukan dalam proses respirasi. Bakteri itu dikelompokan sebagai berikut :

a. Bakteri aerob, yaitu bakteri yang menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Nitrosococcus, Nitrosomonas dan Nitrobacter. 

b. Bakteri anaerob, yaitu bakteri yang tidak menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Streptococcus lactis 

c. Bakteri aerob obligat, yaitu bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana mengandung oksigen. Misal: Nitrobacter dan Hydrogenomonas. 

d. Bakteri anaerob obligat, yaitu bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana tanpa oksigen. Misal: Clostridium tetani.  Bakteri ini penyebab penyakit tetanus, oleh karena itu orang yang terkena tetanus diberikan udara yang kaya oksigen untuk mempercepat proses penyembuhannya.

e. Bakteri anaerob fakulatif, yaitu bakteri yang dapat hidup dengan atau tanpa oksigen. Misal: Escherichia coli, Salmonella thypose dan Shigella. 

Bakteri merupakan kelompok organisme yang sangat beragam, baik dari segi metabolisme maupun morfologi tubuh.Beberapa kelompok mikroorganisme ini mampu hidup di lingkungan yang tidak memungkinkan organisme lain untuk hidup.Kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut adanya toleransi, mekanisme metabolisme, dan daya tahan sel yang unik.Selain bakteri, mikroorganisme yang termasuk dalam domain archaea juga cenderung memiliki ketahanan sel terhadap lingkungan ekstrim.Kemampuan mikroorganisme untuk hidup pada kondisi ekstrim dapat membawa nilai dan aplikasi di berbagai bidang industri, seperti pangan,agrikultur, farmasi dan pengobatan, serta bioteknologi.

Thermus aquatiqus, bakteri termofilik yang banyak diaplikasikan dalambioteknologi.

Sebagai contoh, Thermus aquatiqus merupakan salah satu jenis bakteri yang hidup pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60-80 ^oC.Organisme yang mampu hidup di lingkungan dengan suhu tinggi ini termasuk dalam golongantermofilik.Kemampuan bakteri ini untuk bertahan pada suhu tinggi disebabkan oleh stabilitas enzim, membran sel, danmakromolekul sel yang telah teradaptasi.Enzim yang dimiliki oleh bakteri kelompok termofilik memiliki komposisi asam amino yang berbeda dengan bakteri pada umumnya.Di samping itu, protein yang terdapat sel memiliki ikatan hidrofobikdan ikatan ionik yang sangat kuat.Komposisi membran selnya didominasi oleh asam lemak jenuh sehingga bersifat lebih stabil dan fungsional pada suhu tinggi.Hal ini disebabkan oleh kuatnya ikatan hidrofobik pada rantai asam lemak jenuh bila dibandingan dengan asam lemak tak jenuh.Terdapat beberapa jenis enzim yang banyak digunakan di industri yang diperoleh dari kelompok organisme termofilik, seperti amilase, pullulanase, selulase, xilanase, kitinase, proteinase,esterase, dan alkohol dehidrogenase.

Tidak hanya di lingkungan bersuhu tinggi, bakteri juga dapat ditemukan pada lingkungan dengan suhu yang sangat dingin.Pseudomonas extremaustralis ditemukan pada Antartika dengan suhu di bawah 0 ^oC.Bakteri ini bersifat motil dan hidup membentuk struktur biofilm yang membantunya dalam menghadapi kondisi ekstrim.Contoh bakteri lainnya yang dapat hidup di suhu rendah adalahCarnobacterium.Kelompok bakteri yang mampu hidup di lingkungan bertemperatur rendah termasuk dalam golongan psikrofilik.Kemampuan bakteri ini untuk bertahan pada kondisi temperatur rendah cukup bertolak belakang dengan kelompok bakteri termofilik.Enzim yang disintesis memiliki struktur α-heliks yang lebih banyak bila dibandingkan dengan struktur β-sheet. Struktur α-heliks yang lebih fleksibel menyebabkan enzim tetap dapat bekerja walaupun pada suhu yang rendah.Di samping itu, enzim bakteri psikrofilik harus lebih bersifat polar dan hanya mengandung sedikit asam amino yang bersifat hidrofobik. Selain enzim dan protein yang teradaptasi, membran sitoplasma kelompok bakteri ini juga telah mengalami penyesuaian dengan mengandung lebih banyak asam amino tidak jenuh.

Di samping pengaruh ekstrim temperatur, bakteri juga dapat hidup pada berbagai lingkungan lain yang hampir tidak memungkinkan adanya kehidupan (lingkungan steril).Halobacterium salinarum dan Halococcus sp. adalah contoh dari bakteri yang dapat hidup pada kondisi garam (NaCl) yang sangat tinggi (15-30%).Kelompok bakteri yang hidup optimal pada kisaran kadar garam tersebut termasuk dalam golongan ekstrim halofil.Tedapat pula beberapa jenis bakteri yang mampu hidup pada kadar gula tinggi (kelompok osmofil), kadar air rendah (kelompok xerofil), derajat keasaman pH sangat tinggi, dan rendah.