Video di atas adalah hasil karya Andrew Dopheide, yang menggambarkan proses signaling dan quorum sensing.
Quorum Sensing (picture from Microbeworld.org)
Bakteri yang berdiri sendiri tidak dapat membentuk biofilm, ia harus menunggu sampai sekelompok bakteri dengan jumlah tertentu telah terkumpul. Lalu, bagaimana caranya bakteri tersebut mengetahui bahwa jumlah mereka sudah cukup? (Padahal mereka kan gak punya jari untuk menghitung 
)
Ternyata bakteri dilengkapi dengan sistem signalling. Setiap individu bakteri terus-menerus memancarkan molekul signal, yang dapat dideteksi oleh bakteri lain di dekatnya. Signal-signal ini memungkinkan bakteri untuk menentukan sel bakteri apakah yang ada di sekitar mereka dan apa yang mereka lakukan (hebat kan?). Selanjutnya signal-signal ini digunakan sebagai alat koordinasi untuk melakukan suatu proses tertentu seperti pembentukan biofilm. Proses inilah yang dinamakan Quorum Sensing.
Begitu jumlah bakteri meningkat, otomatis signal yang terdeteksi pun semakin tinggi frekuensinya. Dan ketika frekuensi signal mencapat suatu nilai ambang batas tertentu, maka hal ini dapat memicu suatu perubahan dalam regulasi gen dan rekonfigurasi peralatan seluler mereka untuk suatu keperluan baru, seperti produksi pili, polymer-polymer ekstraseluler, atau bisa juga zat-zat toksin.
Referensi:
Microbeworld.org
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Bahkan bakteri seperti E. coli pun punya 'memori' (Image from dost.gov.ph).
Berbagai perilaku mikroorganisme ternyata mencerminkan ‘kecerdasan’ yang mereka miliki.
Pernahkan membayangkan berapa jumlah makhluk bersel tunggal yang hidup di muka bumi ini? Buanyak banget pastinya, manusia saja jumlahnya bisa mencapai 2 miliar jiwa lebih. Kebanyakan mikroba masih menjadi misteri, tidak pernah atau amat sangat jarang kita perhatikan, bahkan diberi nama pun tidak. Namun banyak pula yang sudah kita kenal dan ternyata memiliki kemampuan yang sangat mengagumkan, sangat cerdas, tidak kalah dari makhluk lain yang multisel. +Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Kudeta tidak hanya bisa dilakukan oleh kelompok separatis..! Mikroorganisme seperti visrus dan bakteri juga bisa melakukannya, bahkan dengan cara yang lebih efektif dari kelompok separatis tersebut!
Tidak percaya..? silahkan saja baca artikel ini.. he.. he..
Sering kita baca berita bahwa tidak semua kudeta berhasil dengan baik, banyak yang gagal dan bahkan menghancurkan kelompok tersebut. Tapi sepertinya hal ini tidak berlaku untuk bakteri patogen. Cara mereka melakukan kudeta melalui tahap persiapan yang “sangat matang”. Hal ini bisa terjadi karena mekanisme quorum sensing, dimana bakteri patogen itu bisa mengetahui tingkat populasi mereka melalui sinyal dari autoinducer yang mereka keluarkan. Ketika populasinya sudah cukup optimal untuk melakukan “kudeta” maka dengan serentak mereka akan merubah regulasi genetiknya dan menjadi bersifat virulen. Biasanya kalo hal ini sudah terjadi, maka sel atau tubuh inang sudah tidak mampu lagi untuk bertahan, sehingga bisa mengakibatkan kematian. Sungguh cara berdemo dan kudeta yang sangat efektif!.
Keefektifan mekanisme quorum sensing ini sangat berbahaya dan bisa menimbulkan bencana akibat infeksi bakteri patogen. Untuk lebih jelasnya tentang quorum sensing ini bisa anda baca pada artikel blog sebelumnya: quorum sensing: hidup bermasyarakat ala bakteri.
Mengingat dampak negatif yang ditimbulkan oleh mekanisme quorum sensing ini, sekarang banyak sekali digalakkan penelitian untuk mencegah quorum sensing terjadi.
Sejauh ini, antibiotik dan desinfektan merupakan cara lama yang sudah tidak efektif untuk mencegah penyakit yang disebabkan bakteri patogen ini. Sudah banyak bakteri patogen yang tahan bahkan kebal terhadap antibiotik dan desinfektan. Oleh sebab itu temuan tentang mekanisme quorum sensing ini juga menjadi keuntungan buat kita untuk menemukan cara lain mencegah terjadinya sifat patogen pada bakteri berbahaya tersebut.
Perusakan sistem quorum sensing diharapkan mampu menjadi strategi efektif untuk menghilangkan patogenitas bakteri berbahaya. Strategi perusakan mekanisme quorum sensing ini bisa dilakukan dengan beberapa cara, pada tahap yang berbeda-beda, misalnya:
- Menghambat biosintesa senyawa autoinducer, sehingga tidak pernah terjadi quorum sensing karena autoinducer tidak diproduksi, biasanya ini dilakukan pada tahap ekpresi genetik, dimana ada hambatan dalam sintesa RNAnya; “ribonucleic-acid-III-inhibiting peptide” termasuk kategori ini.
- Inaktivasi senyawa autoinducer, senyawa autoinducer tetap dapat diproduksi tapi menjadi tidak aktif.
- Pemberian atau penerapan senyawa antagonis quorum sensing, seperti halogenated furanones, dan beberapa senyawa serupa yang ditemukan dalam tumbuhan dan alga.
- Degradasi autoinducer, senyawa autoinducer diproduksi, tetapi segera didegradasi sehingga tidak pernah terjadi quorum sensing. Degradasi ini dilakukan oleh bakteri laktonase anda acylase (acyl-homoserine lactones merupakan salah satu senyawa autoinducer)
- Pemberian agonist quorum sensing, yang merupakan senyawa yang bisa mengikat atau merubah struktur autoinducer menjadi tidak aktif.
Penelitian menunjukkan adanya indikasi bahwa metoda tersebut berpotensi memerangi infeksi mikroorganisme patogen dengan menghancurkan mekanisme quorum sensing sehingga bakteri tidak bersifat patogen.
Diharapkan dengan pendekatan studi seperti di atas, akan segera ditemukan formulasi obat untuk menanggulangi penyakit yang diakibatkan oleh serangan bakteri patogen tersebut.
Jadi, kembali ke laptop.. kalo mau melakukan kudeta, belajar aja dulu dari bakteri.. OK?
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Mungkin sebagian dari kita menyangka bahwa bakteri, mahluk hidup bersel satu yang sangat sederhana, hidup dan beraktifitas sendiri tanpa ada ketergantungan dan interaksi dengan bakteri lain.
Tetapi sebenarnya kehidupan bakteri tidak sesederhana yang kita pikirkan. Bahkan seperti manusia, bakteri juga bisa bermasyarakat dengan bakteri lain yang sejenis, dan bahkan dari jenis yang berbeda! Mereka berinteraksi satu sama lain, bisa mengukur populasi bakteri yang lain, dan hidup menyesuaikan diri dengan lingkungannya, dalam arti bermetabolisme, bergerak, berperilaku berbeda tergantung bakteri lain yang ada di sekitarnya.
Sistem interaksi ini terjadi karena bakteri juga mempunyai bahasa tersendiri yang memungkinkan mereka berinteraksi satu sama lain. Istilah ‘kerennya’ sistem interaksi ini dinamakan quorum sensing. Definisi dari quorum sensing sendiri masih berbeda-beda, tetapi semuanya sebenarnya menggambarkan apa itu quorum sensing dari titik pandang yang berlainan, jadi tidak ada yang salah tentang definisi tersebut.
Bakteri secara konstan akan bermetabolisme dan secara kontinyu mengeluarkan senyawa kimia dari dalam selnya, senyawa inilah yang dijadikan sinyal oleh bakteri lain untuk berinteraksi dan mengambil keputusan bagaimana mereka beraktifitas di lingkungan tersebut. Senyawa yang berfungsi sebagai sinyal tersebut dikenal dengan istilah autoinducer atau sumber lain menyebutnya pheromone. Konsentrasi autoinducer akan bertambah ketika populasi bakteri semakin banyak, pertambahan konsentrasi autoinducer, pada ambang tertentu bisa membuat bakteri merubah ekspresi gen sehingga pada akhirnya merubah perilaku hidup bakteri tersebut. Perubahan pola hidup yang terjadi akibat sinyal dari autoinducer itu sangat beragam, perubahan ekspresi gen bisa membuat bakteri merubah aktifitas fisiologisnya, seperti; bersifat simbiosis, virulensi, kompetisi, melakukan konjugasi, memproduksi antibiotik, perubahan tingkat motilitas, sporulasi, dan pembentukan biofilm. Proses interaksi ini sangat diperlukan oleh bakteri untuk tetap bertahan hidup di lingkungannya.
 Quorum sensing pada bakteri
Quorum sensing pada bakteri
|
Sejauh ini, penelitian telah membuktikan bahwa bakteri gram positif dan negatif mempunyai bentuk autoinducer yang berbeda. Bakteri gram positif menggunakan senyawa golongan oligo peptida untuk berkomunikasi, sedangkan bakteri gram negatif menggunakan “acylated homoserine lactones” sebagai autoinducer.
Bagi bakteri patogen, quorum sensing ini bisa membahayakan sel atau tubuh inangnya. Ketika populasi bakteri patogen berkembang sampai level tertentu, konsentrasi autoinducer juga akan bertambah, sehingga pada level ambang batasnya, autoinducer ini bisa merubah regulasi genetik bakteri patogen yang tadinya dalam tahap laten berubah sifat menjadi sangat virulen. Hal inilah yang bisa menyebabkan tubuh inang sakit dan bahkan mati.
Fenomena quorum sensing ini sangat penting dalam dunia kesehatan dan peternakan, dimana banyak sekali bakteri patogen yang berbahaya dalam tubuh sel inang yang sewaktu-waktu berubah perilaku menjadi bersifat virulen. Pada budidaya udang, fenomena ini bisa membunuh udang dalam waktu satu hari saja.
Dalam dunia kesehatan, bagi kita mungkin hal ini tidak aneh lagi, karena kita sering sekali sakit karena infeksi bakteri patogen. Sebenarnya bakteri tersebut sudah berada dalam tubuh kita, namun dalam jumlah sedikit, mereka tidak berbahaya, namun ketika perkembang biakannya pesat, dalam jumlah populasi bakteri yang optimal dan dengan konsentrasi autoinducer yang tepat dapat merubah bakteri menjadi bersifat patogen yang sangat berbahaya bagi tubuh kita.
Saat ini masih giat dilakukan penelitian untuk mendalami fenomena quorum sensing ini, dengan tujuan untuk mencegah bakteri patogen untuk serentak merubah ekspresi genetiknya sehingga tidak membahayakan tubuh inangnya.
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
