Kurir Gen: Cara Bakteri Dapat Sifat Baru
Virus Pemakan Bakteri
Bakteriofag adalah kelompok virus yang menjadikan sel bakteri sebagai inangnya.
Mungkin kamu terbiasa mendengar bahwa virus menyerang manusia, hewan, atau tumbuhan. Namun di alam mikroba, bakteri pun memiliki musuh alami berupa virus khusus yang disebut bakteriofag (sering disingkat faga, dari bahasa Yunani yang berarti "pemakan bakteri").
Gambar: Bruna Espiño dos Santos, CC BY-SA 4.0 — Wikimedia Commons
Saat menginfeksi, partikel bakteriofag mendarat pada reseptor di dinding sel bakteri, menyuntikkan materi genetiknya ke dalam sitoplasma, lalu mengambil alih "pabrik" metabolisme bakteri. Satu partikel virus yang masuk akan membajak sel inang untuk mencetak dan merakit ribuan partikel virus baru sampai sel bakteri tersebut akhirnya pecah (lisis).
Seorang peneliti mengamati partikel mikroskopis mirip wahana pendarat bulan yang mendarat di permukaan dinding bakteri dan menyuntikkan materi genetik ke dalamnya. Apa fungsi utama dari partikel tersebut terhadap sel bakteri inangnya?
- Memberi suplai nutrisi pada bakteri yang kelaparan
- Membajak bakteri untuk merakit partikel faga baru
- Mengubah seluruh sel bakteri menjadi satu sel virus
- Membantu bakteri membelah menjadi dua sel anakan
Jawaban: Membajak bakteri untuk merakit partikel faga baru
Bakteriofag adalah virus parasit obligat yang menyuntikkan materi genetiknya ke dalam sel bakteri inang, lalu membajak mesin sintesis protein dan replikasi bakteri untuk mencetak partikel virus baru sampai sel inang pecah (lisis). Faga tidak memberi makanan (opsi A keliru), tidak mengubah sel bakteri jadi sel virus secara fisik (opsi C keliru), dan bukan pemicu pembelahan sel bakteri (opsi D keliru).
Bakteriofag adalah agen virus yang meretas sel bakteri inang untuk memperbanyak diri.
Kurir Tak Sengaja (Transduksi)
Transduksi terjadi saat bakteriofag tanpa sengaja membawa materi genetik bakteri lama menuju bakteri baru.
Dalam perjalanannya merakit virus baru, proses pembungkusan DNA di dalam kepala virus terkadang mengalami "salah bungkus". Bukannya memasukkan genom virusnya sendiri, kapsid faga justru membungkus sepotong DNA bakteri inang yang telah hancur berkeping-keping.
Ketika sel inang pecah, virus cacat pembawa gen bakteri ini keluar dan mengembara layaknya kurir pengantar paket. Saat menyuntikkan muatannya ke sel inang berikutnya, ia tidak menyuntikkan racun virus pematuk, melainkan mengantarkan potongan DNA dari bakteri lama.
Bakteri penerima (resipien) lantas menggabungkan potongan DNA tersebut ke dalam genomnya sendiri lewat proses rekombinasi genetik, sehingga memperoleh sifat baru (misalnya mendadak kebal terhadap suatu jenis antibiotik).
Inilah alasan mengapa pada soal, peristiwa perpindahan gen dengan perantara virus bakteriofag secara spesifik disebut transduksi (Opsi C benar).
Dalam sebuah percobaan laboratorium, gen pembentuk kapsul pelindung hanya dapat berpindah dari galur bakteri A ke galur bakteri B apabila di dalam tabung biakan terdapat agen virus aktif. Mekanisme perpindahan materi genetik tersebut dinamakan...
- Konjugasi
- Transformasi
- Transduksi
- Fragmentasi
Jawaban: Transduksi
Ciri kunci transduksi adalah keterlibatan partikel virus (bakteriofag) sebagai pembawa atau 'kurir' potongan gen dari donor ke resipien. Opsi A keliru karena konjugasi mensyaratkan kontak fisik langsung antarsel tanpa virus. Opsi B keliru karena transformasi adalah penyerapan DNA telanjang langsung dari lingkungan. Opsi D keliru karena fragmentasi adalah pembelahan tubuh organisme, bukan rekombinasi materi genetik.
Perpindahan DNA bakteri karena dibawa oleh perantara virus disebut transduksi.
Tangan vs Memungut Bebas
Bakteri dapat bertukar DNA tanpa perantara virus, yaitu melalui kontak langsung (konjugasi) atau menyerap DNA bebas (transformasi).
Selain menggunakan kurir virus, bakteri memiliki dua jalur utama lain untuk saling bertukar variasi genetik tanpa melakukan pembuahan seksual eukariotik. Kunci pembeda terpentingnya terletak pada media perantara yang digunakan.
Berikut perbedaan prinsipil antara ketiga mekanisme rekombinasi tersebut:
Konjugasi (Opsi A salah): Perpindahan materi genetik melalui kontak fisik antarsel. Bakteri donor membentuk saluran atau jembatan sitoplasma (disebut pilus seks) untuk menyalurkan salinan DNA plasmid langsung ke bakteri penerima. Ini ibarat serah terima barang secara langsung dari tangan ke tangan, sehingga sama sekali tidak melibatkan virus.
Transformasi (Opsi B salah): Bakteri penerima menyerap potongan DNA "telanjang" yang terapung bebas di lingkungan sekitarnya—biasanya berasal dari sisa-sisa sel bakteri lain yang telah mati dan lisis. Ini ibarat seseorang yang memungut barang tak bertuan yang tercecer di pinggir jalan.
Transduksi: Memerlukan agen biologis pihak ketiga, yaitu partikel virus bakteriofag sebagai pembawa DNA antarsel.
Manakah pernyataan yang benar mengenai mekanisme pertukaran materi genetik pada bakteri?
- Pada konjugasi, materi genetik dipindahkan melalui sentuhan langsung antar bakteri.
- Transformasi membutuhkan virus penyendeng untuk memungut DNA.
- Transduksi tidak memerlukan bakteri saling bertemu satu sama lain.
Jawaban: Pada konjugasi, materi genetik dipindahkan melalui sentuhan langsung antar bakteri.; Transduksi tidak memerlukan bakteri saling bertemu satu sama lain.
Pernyataan 1 BENAR karena konjugasi memang menuntut kontak fisik langsung antarsel bakteri melalui jembatan sitoplasma (pilus seks). Pernyataan 2 SALAH karena transformasi adalah penyerapan DNA telanjang bebas yang larut di lingkungan tanpa bantuan virus sama sekali (bantuan virus adalah transduksi). Pernyataan 3 BENAR karena pada transduksi, virus bertindak sebagai perantara kurir, sehingga bakteri donor dan bakteri resipien tidak perlu saling bersentuhan fisik secara langsung.
Perbedaan mekanisme rekombinasi genetik bakteri didasarkan pada ada tidaknya perantara virus dan kontak fisik.