Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mengetahui bahwa bakteri tertentu menghasilkan molekul yang beracun bagi bakteri lain saat terjadi persaingan untuk mendapatkan makanan dan ruang. Sekarang, para peneliti Caltech telah menemukan apa yang disebut antibiotik ini memiliki tujuan lain: membantu bakteri memperoleh nutrisi penting ketika sumber daya langka.
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Dianne Newman , Gordon M. Binder / Profesor Biologi dan Geobiologi Amgen dan pejabat eksekutif untuk biologi dan teknik biologi, dan dilaporkan dalam makalah baru yang muncul di jurnal Science pada 5 Maret. dilakukan oleh ilmuwan postdoctoral Darcy McRose.
Penelitian difokuskan pada spesies bakteri dalam genus Pseudomonas , dan molekul yang mereka hasilkan disebut phenazine. Laboratorium Newman telah mempelajari phenazine serta sifat kimia dan biologisnya selama hampir dua dekade.
Kami telah mengetahui bahwa antibiotik Pseudomonas ini dapat membunuh pesaing, tetapi kami ingin menjawab: Apakah ada fungsi atau manfaat lain bagi organisme untuk menghasilkan phenazine? kata McRose.
Sementara laboratorium Newman telah mengidentifikasi berbagai peran molekul ini selama bertahun-tahun , spesies Pseudomonas tidak selalu menghasilkan phenazine, jadi McRose memulai dengan mempelajari kondisi di mana mikroba menghasilkan molekul tersebut. Dia menemukan Pseudomonas itu menghasilkan phenazine ketika mikroba memiliki fosfor yang tersedia secara hayati dalam jumlah terbatas di lingkungannya. Fosfor adalah nutrisi penting untuk semua kehidupan dan bisa datang dalam berbagai bentuk kimiawi. Ia dianggap tersedia secara hayati jika ia hadir dalam bentuk yang dapat digunakan makhluk hidup. Sebagai analogi, biji-bijian gandum tidak dapat dikonsumsi manusia sebagai makanan, tetapi dapat dicerna dalam bentuk tepung yang dipanggang menjadi roti. Dengan cara yang sama, fosfor yang terikat pada permukaan mineral besi sulit diakses oleh bakteri, dan harus dilepaskan terlebih dahulu.
McRose ingin mengetahui apakah ada beberapa hubungan antara kekurangan fosfor yang tersedia secara hayati dan produksi fosfor. Penelitian sebelumnya dari lab Newman telah menunjukkan bahwa phenazine dapat memediasi reaksi kimia di mana oksida besi, komponen umum tanah, dilarutkan; McRose mendemonstrasikan bahwa ini juga dapat melepaskan fosfor yang menempel, membuatnya tersedia secara hayati. Dalam percobaan, dia mengambil oksida besi sintetis dengan fosfat yang melekat padanya serta sedimen alami yang mengandung fosfat yang terikat pada oksida besi, menambahkan phenazine, dan melihat bahwa jumlah fosfor yang tersedia secara hayati meningkat.
Kemudian, McRose melakukan percobaan dengan strain Pseudomonas yang diubah secara genetik yang tidak dapat menghasilkan phenazine. Dia menumbuhkan mikroba yang bermutasi ini di lingkungan dengan fosfor yang hanya ada sebagai terikat pada mineral besi, dan membandingkannya dengan Pseudomonas non-mutan di lingkungan yang sama. Bakteri normal mampu tumbuh dan bertahan hidup, kemungkinan dengan menggunakan phenazine untuk memperoleh fosfor dari mineral besi. Namun, strain mutan Pseudomonas yang tidak dapat menghasilkan phenazine tidak tumbuh dengan baik.
Fosfor tidak dibutuhkan hanya oleh Pseudomonas ; itu adalah nutrisi penting bagi semua kehidupan untuk bertahan hidup, termasuk tanaman pertanian. Memahami hubungan mikroba seperti Pseudomonas dengan fosfor dalam berbagai bentuknya dan peran mikroba dalam membuat fosfor tersedia untuk biosfer adalah penting untuk membuat keputusan yang berkelanjutan, misalnya tentang penggunaan pupuk, kata para peneliti.
Karya ini menggabungkan pengamatan lama tentang kapan beberapa jenis antibiotik diproduksi dengan pemahaman kita tentang reaktivitas kimianya, kata Newman. Selain itu, pekerjaan meningkatkan pemahaman tentang hubungan mikroskopis yang terjadi di tanah di akar tanaman.
Sangat menarik untuk mengungkap peran penting senyawa ini dalam akuisisi makronutrien. Ke depannya, kami berharap dapat memanfaatkan pemahaman ini untuk mengeksplorasi cara-cara yang lebih berkelanjutan untuk mempromosikan ketersediaan hayati fosfor di bidang pertanian, tambah Newman.
Sumber:scienceblog.com-freepik.com
