Bakteri Ekstrem: Habitat vs Menu Makan
Kenapa Ikan Asin Bisa Awet?
Lingkungan yang sangat asin mengancam sel hidup dengan cara menyedot air dari dalam sel, menyebabkan dehidrasi fatal.
Saat sel makhluk hidup berada di lingkungan dengan konsentrasi garam yang sangat tinggi, hukum osmosis berlaku secara alami. Air di dalam sel memiliki konsentrasi zat terlarut yang lebih encer dibandingkan lingkungan luar yang sarat kristal garam. Akibat perbedaan kepekatan ini, timbul tekanan osmotik yang memaksa molekul air berpindah keluar menembus membran sel menuju larutan pekat di sekitarnya.
Keluarnya air secara masif membuat sel mengerut, kehilangan turgor (tekanan internal sel), dan akhirnya mengalami dehidrasi parah hingga mati. Prinsip inilah yang dimanfaatkan manusia selama ribuan tahun untuk mengawetkan makanan: ikan segar yang dilumuri garam menjadi ikan asin yang tahan berbulan-bulan tanpa membusuk. Bakteri pembusuk biasa yang hinggap tidak bisa berkembang biak karena cairan tubuhnya langsung tersedot habis oleh lapisan garam di sekitarnya.
Petani menaburkan garam dalam jumlah banyak pada potongan sayur untuk membuat asinan. Beberapa jam kemudian, sayur tersebut menjadi lebih layu dan ukurannya sedikit menyusut. Mengapa sayuran tersebut menyusut setelah ditaburi garam?
- Air di dalam sel-sel sayur tertarik keluar karena lingkungan di sekitarnya sangat pekat oleh garam.
- Garam memblokir pori-pori sayur sehingga sayur tidak bisa bernapas dan perlahan layu.
- Garam bereaksi secara kimiawi membakar dinding sel sayur hingga strukturnya hancur.
- Sayuran menyerap kristal garam dalam jumlah besar sehingga volumenya berkurang.
Jawaban: Air di dalam sel-sel sayur tertarik keluar karena lingkungan di sekitarnya sangat pekat oleh garam.
Sayur menyusut karena peristiwa osmosis: air berpindah dari tempat berkonsentrasi zat terlarut rendah (encer, di dalam sel) ke tempat berkonsentrasi tinggi (pekat, di luar sel akibat garam). Akibatnya sel kehilangan cairan (dehidrasi) dan kehilangan kekakuan dinding selnya. Garam tidak membakar dinding sel, tidak memblokir pernapasan, dan tidak membuat volume menyusut akibat garam yang masuk.
Garam mengawetkan makanan dengan cara menarik air keluar dari sel bakteri, bukan mencekik napas bakteri.
Taktik Habitat: Halofil vs Termofil
Bakteri diklasifikasikan berdasarkan tantangan fisik habitatnya; Halofil khusus untuk salinitas ekstrem, sedangkan Termofil untuk suhu ekstrem.
Gambar: Copernicus Sentinel-2, ESA, CC BY-SA 3.0 igo — Wikimedia Commons
Organisme yang secara khusus berevolusi untuk menaklukkan tarikan tekanan osmotik dari kadar garam tinggi disebut Halofil (halos = garam, philos = suka/ramah). Di perairan hipersalin seperti Great Salt Lake yang kadar garamnya bisa mencapai 10 kali air laut biasa, organisme biasa akan langsung dehidrasi. Namun, bakteri halofil bertahan hidup dengan taktik khusus: mereka memompa ion masuk ke dalam sitoplasma atau memproduksi senyawa pelindung organik (compatible solutes) di dalam sel. Hasilnya, kepekatan cairan di dalam tubuh bakteri setara dengan kepekatan air danau, sehingga air tidak lagi tersedot keluar.
Klasifikasi adaptasi habitat ini sangat spesifik terhadap jenis stres fisiknya. Sebagai pembanding, Termofil adalah sebutan untuk bakteri yang berevolusi bertahan di suhu panas ekstrem (misalnya mata air panas vulkanik) dengan menstabilkan struktur protein dan membran selnya dari denaturasi akibat panas. Bakteri di danau air panas berevolusi menjadi termofil, sedangkan bakteri di laut mati atau danau garam menjadi halofil.
Tempat Tinggal vs Cara Cari Makan
Cara organisme bertahan terhadap kondisi fisik lingkungannya tidak sama dengan cara mereka mencari sumber makanan.
Dalam biologi, penamaan sifat bakteri sering dibedakan ke dalam dua kategori besar:
Kategori Habitat Fisik: menjelaskan kondisi ekstrem apa yang mampu ditahan oleh tubuhnya agar tetap hidup (misalnya Halofil tahan garam pekat, Termofil tahan suhu mendidih).
Kategori Nutrisi / Sumber Energi: menjelaskan dari mana organisme merakit molekul makanan atau energinya (misalnya fotoautotrof memakai cahaya, sedangkan Kemoautotrof memanfaatkan energi kimia anorganik).
Bakteri di danau garam bisa saja kebetulan bersifat kemoautotrof, autotrof fotosintetik, ataupun heterotrof pembusuk. Namun, adaptasi yang diceritakan di soal—yaitu mengatur tekanan osmotik dengan memompa ion dan memproduksi senyawa penyeimbang—murni merupakan mekanisme pertahanan habitat terhadap salinitas (Halofil), bukan taktik sintesis nutrisi (Kemoautotrof).
Tentukan apakah pernyataan berikut terkait kelompok adaptasi habitat atau kategori sumber energi dengan benar.
- Istilah Termofil dipakai untuk mengelompokkan bakteri berdasarkan dari bahan apa mereka mendapatkan makanannya. — Salah
- Istilah Kemoautotrof mendeskripsikan bakteri berdasarkan kemampuannya merakit makanan sendiri menggunakan zat kimia lingkungan. — Benar
Pernyataan 1 Salah karena Termofil adalah kategori adaptasi habitat fisik terhadap suhu tinggi (termo = panas), bukan sumber makanan. Pernyataan 2 Benar karena Kemoautotrof merujuk pada nutrisi organisme yang mensintesis makanannya sendiri dari energi reaksi kimia.
Membedakan istilah adaptasi habitat fisik dari istilah cara organisme memperoleh nutrisi/energi.