Gumuk pasir pesisir atau coastal sand dunes adalah ekosistem yang terdiri dari bukit-bukit pasir dan dicirikan dengan kondisi kering, suhu permukaannya dapat mencapai di atas 40oC, tanahnya terdiri dari pasir dan batuan mengandung salinitas, serta memiliki vegetasi yang jarang. Gumuk pasir pesisir memiliki 2 tipe yaitu gumuk pasir berbentuk parabolik dan membusur ditemui di daerah beriklim basah, sedangkan gumuk pasir berbentuk bulan sabit (tipe barchan) ditemui di daerah beriklim kering atau semi-kering. Gumuk Pasir Parangkusumo yang memiliki luas zona inti sebesar 62 Ha dan terletak di pesisir selatan Kabupaten Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta merupakan gumuk pasir yang unik karena merupakan gumuk pasir dengan tipe barchan yang ditemui di iklim tropis basah, yang merupakan satu-satunya di dunia.
Kondisi lingkungan yang ekstrim di Gumuk pasir Parangkusumo menjadikannya habitat untuk berbagai makhluk hidup unik yang teradaptasi dengan suhu tinggi, salinitas, dan kadar air rendah. Salah satu kelompok organisme yang dapat bertahan hidup di lingkungan sedemikian adalah mikroorganisme termofilik atau termotoleran yang mampu bertahan hidup di suhu tinggi. Kondisi bersuhu tinggi di gumuk pasir membuat mikroorganisme-mikroorganisme tersebut dapat menghasilkan enzim dan senyawa kimia berharga yang tahan terhadap kondisi ekstrim. Bioprospecting/eksplorasi mikroorganisme bermanfaat terutama bakteri penghasil enzim dan senyawa antimikroba dilakukan untuk pertama kalinya dilakukan oleh tim dari Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga sekaligus Pusat Unggulan IPTEK-Pusat Riset Rekayasa Molekul Hayatim Universitas Airlangga.
Dari kegiatan bioprospecting tersebut berhasil diperoleh lebih dari 20 isolat bakteri. Lima di antara isolat-isolat bakteri tersebut adalah bakteri dari genus Bacillus yang memiliki potensi sebagai penghasil senyawa antimikroba.
Potensi Isolat Bacillus dari Gumuk Pasir Parangkusumo
Genus Bacillus adalah bakteri Gram positif, berbentuk batang, dan mampu membentuk endospora. Di laboratorium mikrobiologi, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga dilakukan identifikasi untuk menentukan nama spesies dari kelima isolat bakteri yang diperoleh dari Gumuk Pasir Parangkusumo tersebut. Kelimanya teridentifikasi sebagai Bacillus velezensis, B. aryabhattai, B. spizizenii, B. subtilis, dan B. megaterium melalui identifikasi molekuler berdasarkan urutan barcode DNA berupa gen 16S rRNA. Hal yang menarik dari eksplorasi ini adalah diisolasinya bakteri B. aryabhattai. Pada studi-studi sebelumnya, B. aryabhattai diisolasi dari atmosfer bagian atas di India dan tanah di Korea Selatan dan Spanyol.
Berdasarkan laporan-laporan ilmiah yang sudah dipublikasikan sebelumnya, kelima bakteri genus Bacillus tersebut mampu menghasilkan senyawa-senyawa kimia berharga antara lain, enzim-enzim yang bermanfaat berbagai industri mulai dari industri makanan hingga farmasi, senyawa antimikroba yang dapat menjadi alternatif bagi antibiotik yang ada saat ini, serta biosurfaktan yang dapat dimanfaatkan untuk bioremediasi. Sebagai contoh, B. velezensis diketahui sebagai penghasil biosurfaktan yang dapat juga berfungsi sebagai antimikroba, Iturin, Fengicin, dan Surfaktin, serta enzim selulase dan protease, Sementara itu, B. aryabhattai juga dapat menghasilkan biosurfaktan dengan aktivitas antimikroba seperti Iturin, Surfaktin, dan Fengicin, serta antibiotik Bacitracin. Dalam penelitian ini akan dieksplorasi potensi kelima isolat bakteri tersebut sebagai penghasil senyawa antibakteri.
Aktivitas Antibakteri dari Kelima Isolat Bakteri
Saat ini dunia mengalami masalah yang disebabkan oleh munculnya bakteri yang memiliki resistensi terhadap antibiotik yang ada. Hal tersebut perlu diantisipasi dengan penemuan senyawa antibakteri baru. Dilaporkan sebelumnya genus Bacillus mampu menghasilkan berbagai senyawa yang dapat membunuh bakteri. Oleh karena itu kelima isolat Bacillus yang diperoleh dari Gumuk Pasir Parangkusumo diuji kemampuannya untuk menghasilkan senyawa antibakteri.
Kelima isolat bakteri yang diperoleh ditumbuhkan pada media Luria-Bertani broth selama 48 jam untuk menghasilkan senyawa antibakteri kasar (crude) yang kemudian diujikan pada 4 bakteri patogen oportunis Gram negatif yaitu Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa, serta Gram positif yaitu Bacillus cereus, dan Staphylococcus aureus. Dari hasil yang diperoleh diketahui kelima isolat bakteri dari Gumuk Pasir Parangkusumo menghasilkan senyawa antibakteri kasar dengan spektrum aktivitas yang bervariasi. B. velezensis dan B. subtilis menghasilkan senyawa antibakteri yang efektif menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif, sementara B. aryabhattai dan B. megaterium menghambat bakteri Gram negatif. Senyawa antimikroba yang mampu menghambat bakteri Gram negatif dan positif dihasilkan oleh B. spizizenii. Penghambatan terbesar berturut-turut ditunjukkan oleh senyawa antimikroba kasar yang dihasilkan oleh B. subtilis terhadap B. cereus (zona hambat sebesar 10,9 mm), B. velezensis terhadap B. cereus (9.7 mm), dan B. aryabhattai terhadap P. aeruginosa (9.3 mm).
Aktivitas antimikroba dari kelima bakteri tersebut dapat ditingkatkan lebih lanjut di masa depan, antara lain melalui optimasi komposisi media serta waktu dan suhu inkubasi. Selain itu, senyawa antibakteri tunggal yang bernilai ekonomi tinggi juga dapat dimurnikan dari ekstrak antimikroba kasar yang dihasilkan. Contoh dari senyawa antimikroba tunggal tersebut adalah surfaktin, yang tidak hanya merupakan antibakteri spektrum luas, namun juga merupakan agen emulsifikasi yang dapat digunakan di industri pangan, kosmetik, dan farmasi. Penelitian ini merupakan penelitian pertama terkait eksplorasi bakteri yang mampu menghasilkan senyawa antimikroba dari Gumuk Pasir Parangkusumo. Penelitian ini diharapkan dapat mendorong eksplorasi lebih lanjut dari mikroorganisme bermanfaat dari Gumuk Pasir Parangkusumo.
Penulis: Almando Geraldi, S.Si., Ph.D.
Judul: Screening of antibacterial activities of Bacillus spp. isolated from the Parangkusumo coastal sand dunes, Indonesia
Link : https://bio-integration.org/10-15212-bioi-2022-0005/
Informasi yang lebih mendetail dari tulisan ini dapat dilihat di: https://doi.org/10.15212/bioi-2022-0005
