Nitroplast: Evolusi Organel Prokariotik Fiksator Nitrogen pada Sel Eukariotik

Konten [Tampil]

Dalam perkembangan ilmu sains biologi, kelompok makhluk hidup yang dapat mengikat nitrogen berasal dari kelompok bacteria dan archae. Namun, beberapa waktu akhir ini para peneliti mengungkapkan adanya temuan sel yang selanjutnya disebut nitroplast dengan fungsi dapat mengubah gas nitrogen menjadi senyawa yang bermanfaat dalam pertumbuhan maupun perkembangan sel. Ini semua berawal dari temuan yang dilakukan oleh para peneliti, Zher dan tim pada tahun 2012. Hasil temuan tersebut mengungkapkan bahwa ganggang laut jenis Braarudosphaera bigelowii berinteraksi erat dengan bakteri yang diberi nama UCYN-A. UCYN-A dalam hasil pengamatan tampak hidup dalam atau atas ganggang.

Gambar 1. Sel Braarudosphaera bigelowii diperbesar 1.000x (Sumber: Tyler Coale)

Hipotesis yang diasumsikan terjadinya hubungan saling timbal balik antara ganggang B. bigelowii dengan UCYN-A. Asumsi yang dibentuk yaitu UCYN-A mengubah gas nitrogen menjadi senyawa yang dapat digunakan oleh ganggang untuk tumbuh dan berkembang seperti senyawa amonia. Sebaliknya, bakteri UCYN-A yang dimaksud diasumsikan memperoleh sumber energi (karbon) dari ganggang B. bigelowii. Namun, dalam pengamatan dan penelitian terbaru yang dilakukan oleh Zehr dan tim menyebutkan seharusnya UCYN-A (Atelocyanobaterium thalassa) tidak digolongkan sebagai organisme terpisah, melainkan menjadi bagian (integrasi struktural) pada ganggang. Pemunculan organel baru pada ganggang B. bigelowii tidak begitu saja tanpa pertimbangan dan analisis yang akurat, para peneliti telah melakukan observasi dari sampel B. bigelowii secara besar-besaran.

Temuan pada akhirnya menyatakan bahwa UCYN-A merupakan bagian dari organel (struktural sel) dikarenakan pada fase pembelahan sel, UCYN-A yang selanjutnya disebut nitroplast ini melakukan pembelahan terlebih dahulu sebelum sel-sel ganggang melakukan pembelahan sel. Studi kasus yang telah dilakukan ini tentu merupakan temuan yang luar biasa bagi para ahli sains biologi karena akan membantu B. bigelowii untuk mencukupi kebutuhan nitrogennya. Kajian secara lanjutan terhadap temuan ini sangat bermanfaat untuk teknik perbanyakan atau pengembangan tumbuhan dengan rekayasa genetik. Salah satunya dapat mengurangi penggunaan pupuk nitrogen yang berlebihan. Kemunculan temuan nitroplast dapat menjadi sepak terjang baru dalam pengembangan genetik tumbuhan.

Jadi temuan ini dapat kita simpulkan bahwa UCYN-A (Atelocyanobaterium thalassa) telah berevolusi dari “simbion” menjadi “organel eukariotik-fiksator nitrogen” yang di mana fungsi fiksator nitrogen dianggap secara eksklusif hanya dilakukan oleh sel prokariotik, tetapi telah ditemukan juga pada kelompok eukariotik.

Referensi

Massana, R. (2024). The Nitroplast: A Nitrogen-fixing Organelle (A Bacterial Endosymbiont of Marine Algae Evolved to An Organelle). Science, Vol. 384 (6692): 160-161. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571
Coale, T. H., Loconte, V., Turk-Kubo, K. A., Vanslembrouck, B., Mak, W. K. E., Cheung, S., Ekman, A., Chen, J., Hagino, K., Takano, Y., Nishimura, T., Adachi, M., Gros, M. L., Larabell, C., & Zehr, J. P. (2024). Nitrogem-fixing Organelle in a Marine Alga. Science, Vol. 384 (6692): 217-222. https://doi.org/10.1126/science.adk1075
Wong, C. (2024). Scientists Discover First Algae That Can Fix Nitrogen — Thanks To A Tiny Cell Structure. https://www.nature.com/articles/d41586-024-01046-z