Jatuh Bangun 'Kota' Bakteri: Membaca Kurva Pertumbuhan

Absorbansi = Sensus Penduduk

Pernah lihat kuah kaldu yang tadinya bening, kalau didiamkan berhari-hari malah jadi keruh? Di laboratorium, ahli mikrobiologi juga menggunakan cara yang sama untuk melakukan "sensus penduduk" pada populasi bakteri.

Bakteri biasanya ditumbuhkan di dalam medium cair (semacam "kaldu") yang bening. Saat bakteri mulai berkembang biak dan membelah diri, jumlah sel mereka bertambah drastis. Karena sel-sel mikroskopis ini wujudnya memantulkan dan menghalangi cahaya, cairan tersebut akan berubah secara perlahan dari bening menjadi keruh.

McFarland Densitometer with its set of calibrators Gambar: Ajay Kumar Chaurasiya, CC BY-SA 4.0 — Wikimedia Commons

Nah, di soal tadi, kamu melihat grafik dengan sumbu Y bernama absorbansi. Absorbansi adalah besaran atau nilai kekeruhan cairan yang diukur pakai mesin tembak cahaya (spektrofotometer).

Makin keruh cairannya = makin banyak cahaya yang dihalangi (diabsorbsi) = makin besar nilai absorbansinya = makin BANYAK jumlah bakterinya.

Jadi, kalau kamu melihat garis di grafik absorbansi naik, itu artinya jumlah populasi (atau total "penduduk") bakteri sedang bertambah. Yuk, kita tes instingmu!

Jika suatu sampel cairan kaldu berisi bakteri diukur pada pagi hari dan mendapat nilai absorbansi 0.1, lalu diukur lagi di sore hari dan nilainya melesat menjadi 0.8, apa yang sebenarnya terjadi di dalam cairan tersebut?

  • A. Bakteri mati dan hancur sehingga cairan makin bening
  • B. Cairan bertambah keruh karena jumlah sel bakteri berlipat ganda
  • C. Ukuran tiap individu bakteri mengecil karena kelaparan
  • D. Cairan makin bening karena zat beracun menumpuk di dasar tabung

Jawaban: B. Cairan bertambah keruh karena jumlah sel bakteri berlipat ganda

Nilai absorbansi yang naik (dari 0.1 ke 0.8) menandakan cairan semakin keruh. Kekeruhan ini disebabkan oleh sel bakteri baru yang terus bertambah banyak menghalangi cahaya.

Absorbansi mengukur kekeruhan cairan; nilai absorbansi yang naik berarti populasi (jumlah sel) bakteri bertambah.

Fase Lag: Buka Lahan Baru

ilustrasi

Sekarang kita bedah grafiknya dari awal. Kok garisnya malah mendatar dulu, ya? Bukannya kalau ditaruh di dalam kaldu yang penuh makanan gizi tinggi, bakteri bakal langsung pesta dan beranak-pinak saat itu juga?

Hal serupa terjadi pada bakteri di Fase Lag (fase adaptasi). Walaupun makanan berlimpah ruah, sel-sel pendatang baru ini butuh waktu untuk "membangun infrastruktur internal".

Mereka sedang sangat sibuk memproduksi berbagai enzim baru (yang spesifik cocok dengan jenis kaldu di sana), memperbaiki membran sel, memperbesar ukuran badan, dan menyiapkan amunisi untuk bisa membelah.

Karena semua persiapan krusial ini belum menghasilkan sel baru (bayi bakteri), jumlah populasi mereka belum bertambah. Hasilnya? Cairan belum bertambah keruh, dan garis absorbansi di grafik awal akan terlihat mendatar.

Tentukan benar atau salah pernyataan di bawah ini terkait bakteri di awal pertumbuhannya (Fase Lag)!

  • Bakteri tidak mengalami pertambahan populasi karena mayoritas sedang sekarat dan mati lemas akibat perubahan tempat. — Salah
  • Bakteri sangat aktif secara metabolisme untuk membuat mesin dan enzim baru sebagai persiapan pembelahan. — Benar

Fase Lag merupakan tahapan adaptasi awal. Bakteri sama sekali tidak tidur atau mati; mereka sangat aktif memproduksi molekul yang dibutuhkan, namun belum memulai proses pembelahan (reproduksi).

Di fase Lag, garis mendatar bukan berarti populasi mati, melainkan bakteri masih sibuk beradaptasi dan membuat infrastruktur biologisnya (belum membelah diri).

Fase Log: 'Baby Boom' Eksponensial

Setelah mesin metabolisme siap dan infrastruktur "kota" sudah beres, lalu makanannya luar biasa berlimpah, apa yang terjadi? Ya, ledakan populasi yang ugal-ugalan!

Bakteri bereproduksi secara aseksual dengan cara pembelahan biner, yaitu membelah diri: $1$ sel membelah jadi $2$, lalu $2$ sel membelah jadi $4$, $4$ jadi $8$, dan begitu seterusnya.

Ketika lingkungan sangat ideal, nutrisinya melimpah tak terbatas, dan pH-nya cocok, siklus pembelahan biner ini bisa terjadi dengan sangat pesat dan konstan.

Inilah masa kejayaan yang disebut dengan Fase Log (atau fase pertumbuhan logaritmik / eksponensial). Seperti yang kamu lihat saat menggeser interaktif di atas, ini adalah periode "baby boom".

Laju jumlah bakteri yang lahir (membelah) benar-benar jauh melampaui jumlah yang mati. Populasi berlipat ganda sedemikian hebatnya hingga bikin kaldu jadi keruh parah dalam waktu singkat, membuat grafik absorbansi melesat curam ke langit.

Berdasarkan konsep ledakan populasi dan pembelahan yang optimal di kala nutrisi berlimpah ruah, fase manakah yang paling pas mendeskripsikan kondisi kejayaan tersebut?

  • A. Fase Lag
  • B. Fase Log
  • C. Fase Stasioner
  • D. Fase Kematian

Jawaban: B. Fase Log

Betul! Pembelahan biner terjadi dengan laju paling optimum di Fase Log, menyebabkan ledakan eksponensial pada jumlah total sel.

Fase Log ditandai dengan pertambahan jumlah sel yang sangat cepat dan eksponensial akibat nutrisi melimpah dan kondisi ideal (kunci dari soal utama kita!).