Sumber ilustrasi: pixabay
3 Mei 2025 09.30 WIB – Umum
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [03.5.2025] Sebuah tim yang dipimpin oleh ilmuwan biosains dari Universitas Rice, Caroline Ajo-Franklin, baru-baru ini membuat terobosan dalam bidang bioteknologi dan energi bersih. Tim tersebut menemukan bahwa beberapa bakteri memiliki kemampuan unik untuk menghasilkan listrik, memungkinkan mereka bernapas tanpa menggunakan oksigen. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal Cell pada bulan lalu dan dapat membuka jalan untuk pengembangan teknologi yang memanfaatkan bakteri sebagai sumber energi.
Penemuan ini menjelaskan bahwa bakteri tersebut melakukan pernafasan dengan mengeluarkan elektron ke lingkungan sekitar, suatu mekanisme yang dikenal dengan pernafasan ekstraseluler. Proses ini berbeda dari kebanyakan organisme yang bergantung pada oksigen untuk menghasilkan energi. Dalam penelitian mereka, para ilmuwan menemukan bahwa bakteri menggunakan senyawa alami yang disebut naphthoquinones untuk mentransfer elektron ke permukaan eksternal, menyerupai cara kerja baterai dalam menghasilkan arus listrik. Hal ini menunjukkan bahwa pernafasan ekstraseluler mungkin lebih umum di alam daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Ajo-Franklin, yang juga menjabat sebagai direktur Rice Synthetic Biology Institute, menjelaskan bahwa penelitian ini tidak hanya memecahkan misteri ilmiah yang telah lama ada, tetapi juga mengungkapkan strategi bertahan hidup baru yang mungkin lebih luas ditemukan di alam. Penemuan ini memberikan wawasan baru yang menggabungkan biologi dan elektrokimia, memberikan dasar untuk pengembangan teknologi masa depan yang dapat memanfaatkan kemampuan unik bakteri mikroskopis ini.
Mekanisme pernafasan yang ditemukan dalam penelitian ini memungkinkan bakteri untuk bertahan hidup di lingkungan yang kekurangan oksigen, seperti ventilasi laut dalam atau saluran pencernaan manusia. Sebelumnya, meskipun para ilmuwan sudah mengetahui bahwa beberapa bakteri bisa bernapas tanpa oksigen, mereka belum sepenuhnya memahami bagaimana mekanisme tersebut bekerja. Penemuan ini membuka peluang baru untuk penelitian lebih lanjut di bidang bioteknologi dan elektrokimia, serta untuk aplikasi teknologi yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Dalam eksperimen lebih lanjut, tim peneliti dari Universitas Rice bekerja sama dengan laboratorium Palsson di Universitas California San Diego untuk menguji temuan ini menggunakan simulasi komputer. Hasil simulasi menunjukkan bahwa bakteri dapat berkembang biak dan bertahan hidup dengan cara mengeluarkan elektron ke permukaan konduktif. Pengujian laboratorium kemudian mengonfirmasi bahwa bakteri yang ditempatkan di permukaan konduktif tetap tumbuh dan menghasilkan listrik, memperkuat bukti bahwa proses pernafasan ini terjadi melalui permukaan tersebut.
Penemuan ini berpotensi untuk diterapkan dalam berbagai bidang bioteknologi, seperti pengolahan air limbah dan biomanufaktur. Dengan memanfaatkan bakteri penghasil listrik, sistem yang mengelola ketidakseimbangan elektron bisa menjadi lebih efisien dan ramah lingkungan. Hal ini juga membuka peluang untuk penggunaan teknologi dalam sensor bioelektronik yang dapat beroperasi di lingkungan yang kekurangan oksigen, seperti dalam aplikasi medis, pemantauan polusi, dan eksplorasi luar angkasa.
Penelitian ini juga menunjukkan bagaimana bakteri bisa berperan dalam pengelolaan karbon dioksida melalui teknologi berbasis listrik terbarukan, dengan cara yang mirip dengan fotosintesis pada tumbuhan yang memanfaatkan sinar matahari. Ajo-Franklin menambahkan bahwa temuan ini membuka pintu bagi pengembangan teknologi yang lebih pintar dan berkelanjutan dengan biologi sebagai inti dari inovasi tersebut.
Keberlanjutan teknologi ini juga dapat diterapkan pada berbagai perangkat dan sensor bioelektronik, terutama yang bekerja dalam kondisi kekurangan oksigen. Dengan kemampuan untuk menghasilkan listrik secara alami, bakteri ini dapat digunakan untuk merancang perangkat yang dapat digunakan dalam lingkungan yang tidak ramah bagi manusia, seperti dalam pengolahan limbah industri atau untuk keperluan medis yang memerlukan deteksi atau pemantauan dalam kondisi ekstrim.
Selain aplikasi yang sangat potensial dalam bidang medis dan lingkungan, penelitian ini dapat mendorong inovasi lebih lanjut dalam bidang energi terbarukan. Dengan memahami lebih dalam bagaimana bakteri mengelola energi, kita mungkin bisa mengembangkan sistem yang lebih efisien dalam mengonversi energi biologis menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh manusia, seperti dalam sistem penyimpanan energi atau baterai biologis.
Meskipun masih banyak yang perlu dipelajari untuk memanfaatkan sepenuhnya temuan ini, penemuan pernafasan ekstraseluler pada bakteri membuka berbagai kemungkinan baru dalam bidang bioteknologi dan energi. Teknologi yang berbasis pada kemampuan bakteri untuk menghasilkan listrik secara alami dapat digunakan untuk mengatasi berbagai tantangan global seperti perubahan iklim, krisis energi, dan polusi.
Dengan langkah-langkah yang hati-hati dalam pengembangan lebih lanjut, temuan ini dapat menjadi elemen penting dalam menciptakan solusi teknologi yang berkelanjutan di masa depan. Penelitian yang menggabungkan biologi dan teknologi dapat memberikan jawaban untuk masalah lingkungan dan energi yang semakin mendesak, dengan bakteri sebagai salah satu kunci solusinya.
Ajo-Franklin dan timnya percaya bahwa temuan ini dapat mengarah pada perkembangan teknologi yang tidak hanya bermanfaat bagi industri, tetapi juga bagi kehidupan sehari-hari kita. Keberhasilan penelitian ini menunjukkan potensi besar bakteri dalam menginspirasi inovasi teknologi yang lebih ramah lingkungan dan efisien, yang bisa menjadi solusi untuk tantangan besar yang dihadapi dunia saat ini.
Buah Pikiran
Penemuan tentang kemampuan bakteri untuk menghasilkan listrik membuka banyak potensi dalam bidang energi bersih dan bioteknologi. Keunggulannya terletak pada kemampuannya untuk mengelola ketidakseimbangan elektron dan memanfaatkan sumber daya alam yang ada. Teknologi yang berbasis pada proses pernafasan ekstraseluler ini berpotensi memberikan solusi yang lebih efisien dan ramah lingkungan untuk berbagai aplikasi industri, mulai dari pengolahan limbah hingga eksplorasi luar angkasa.
Namun, meskipun potensinya sangat besar, tantangan untuk menerapkan temuan ini dalam skala industri masih membutuhkan riset lanjutan. Pemahaman lebih dalam mengenai mekanisme kerja bakteri dalam menghasilkan listrik dan pengembangan teknologi yang dapat memanfaatkannya dengan optimal akan menjadi kunci untuk menciptakan solusi yang lebih berkelanjutan dan efisien di masa depan. Dengan pendekatan yang tepat, temuan ini dapat membuka jalan bagi teknologi yang lebih inovatif dan ramah lingkungan, mengarah pada keberlanjutan yang lebih besar dalam industri dan kehidupan manusia secara keseluruhan. (NJD)
Sumber: ScienceDaily
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250501164008.htm
