5 Bakteri yang Bertahan Hidup di Suhu Ekstrem

Bakteri ekstrem atau bakteri ekstremofil adalah mikroorganisme tertentu yang dapat bertahan hidup di lingkungan yang ekstrem sementara mematikan bagi makhluk hidup lain. Lingkungan ekstrem ini mencakup suhu yang sangat tinggi atau rendah, memiliki kadar garam tinggi, tekanan atau pH yang ekstrem, hingga radiasi tinggi. 

Bakteri ekstrem yang dapat bertahan hidup memiliki adaptasi khusus untuk bisa mempertahankan hidup di kondisi yang ekstrem tersebut. Terdapat Berbagai jenis bakteri ekstrem sesuai dengan kemampuan hidupnya di lingkungan tertentu, diantaranya:

1. Bakteri Termofil

Bakteri termofil yang dapat bertahan hidup di kondisi lingkungan dengan suhu yang tinggi. Mekanisme adaptasi yang dimiliki jenis bakteri ini adalah mempunyai enzim yang resisten terhadap panas (DNA polymerase), mempunyai asam lemak jenuh untuk mencegah membran mencair, dan caperon yang berfungsi untuk menstabilkan protein-protein dalam sel. 

2. Bakteri Psikrofilik

Jenis bakteri ekstrem lainnya adalah psikrofilik, yaitu bakteri yang dapat bertahan hidup di kondisi lingkungan dengan suhu yang sangat rendah (-20℃ hingga 10℃). Mekanisme adaptasi yang dimiliki oleh jenis bakteri ini adalah mempunyai asam lemak tak jenuh untuk mempertahankan fluiditas membran, protein anti-beku untuk mencegah pembentukan kristal es, dan enzim-enzim yang aktif pada suhu rendah

3. Bakteri Halofilik

Kemudian, terdapat bakteri halofilik yang mampu bertahan hidup terhadap kondisi lingkungan dengan kadar garam yang tinggi. Contohnya di Salt lakes dan Dead Sea. Jenis bakteri ini mempunyai mekanisme adaptasi dengan adanya akumulasi ion potasium untuk menjaga keseimbangan tekanan osmotik dan  protein-protein bersifat asam yang berfungsi pada kondisi lingkungan dengan kadar garam yang tinggi. 

4. Bakteri Asidofilik

Mekanisme adaptasi yang dimiliki bakteri asidofilik yaitu mempertahankan pH sitoplasmik supaya tetap netral melalui pompa pump. 

5. Bakteri Alkalifilik

Mekanisme adaptasi bakteri alkalifilik adalah bakteri yang mampu memanfaatkan ion sodium.

Baca juga:
Bakteri Ekstremofil: Kehidupan di Batas Luar Angkasa

Sejarah Penemuan Bakteri Ekstromofil

Salah satu jenis bakteri ekstremofil yang menarik adalah bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat bertahan hidup di suhu yang sangat tinggi (di atas 45℃). Contoh bakteri termofil adalah Thermus aquaticus, memiliki morfologi berbentuk bulat (rod-shaped), Gram-negatif, dan tidak mempunyai flagella (alat gerak bakteri). Bakteri ini telah ditemukan oleh Thomas Brock, seorang profesor yang terkenal di bidang mikrobiologi ekologi. 

Beliau mengunjungi Yellowstone National Park pada bulan Juli 1964 dan mengamati pola warna yang berbeda di hot spring. Warna yang muncul tersebut membentuk suatu gradien unik di permukaan air, merupakan hasil dari perbedaan suhu yang terbentuk saat air panas secara bertahap mendingin seiring bergerak menjauhi sumber. Kemudian, Thomas Brock menemukan suatu yang mengesankan, yaitu adanya koloni mikroba yang tampak berkembang di sepanjang gradien suhu tersebut. Beberapa koloni itu bahkan ditemukan di air dengan suhu 80℃. 

Thomas Brock bersama dengan mahasiswanya, Hudson Freeze, menganalisis sampel mikroba di mata air. Hasil analisis menunjukkan bahwa adanya protein, namun tidak ditemukannya klorofil (pigmen utama fotosintesis pada mikroba fotosintetik). Brock dan Hudson menyimpulkan bahwa organisme tersebut adalah bakteri dan diberikan istilah “hipertermofil” yang artinya pecinta panas ekstrem. 

Kemudian, Brock dan Hudson berhasil mengisolasi bakteri baru yang dinamakan Thermus aquaticus, yang mampu bertahan hidup pada suhu 60-80℃. Penemuan mikroba ekstrem ini mengubah cara pandang para ilmuwan tentang kehidupan, yang sebelumnya dianggap mustahil makhluk hidup mampu berkembang baik di kondisi lingkungan yang ekstrem. 

Semenjak itu, penelitian tentang ekstremofil membentuk ulang pemahaman para peneliti mengenai asal-usul, karakteristik,dan batas-batas kehidupan. Selain itu, ekstremofil membantu membuka pemahaman bahwa metabolisme dapat diubah oleh sel hidup ketika dihadapkan dengan kondisi lingkungan yang ekstrem. 

Bagaimana Ekstremofil Beradaptasi terhadap Lingkungan Ekstrem?

Bakteri ekstremofil memiliki adaptasi protein khusus yang membuat bakteri mampu bertahan hidup di lingkungan ekstrem. Protein ini dirancang memiliki stabilitas dan fungsi yang baik di kondisi ekstrem dan protein ini akan rusak jika ada pada organisme mesofil. Protein termofilik memiliki interaksi hidrofobik yang kuat. 

Protein hidrofobik ini akan mengurangi area permukaan protein dengan pelarut, sehingga mengurangi kemungkinan denaturasi termal. Selain itu, protein termofil memiliki interaksi elektrostatik yang kuat, residu muatan seperti arginin dan lisin akan membentuk jembatan garam yang menstabilkan struktur tersier protein saat suhu tinggi. Permukaan loop yang lebih pendek dapat mengurangi fleksibilitas suatu struktur protein, sehingga meningkatkan kestabilan struktur protein pada kondisi suhu tinggi. 

Thermus aquaticus mampu memproduksi enzim Taq DNA polymerase yang berfungsi secara stabil saat temperatur tinggi. Dikarenakan enzim ini stabil pada suhu yang tinggi maka enzim ini dikembangkan lebih lanjut untuk teknik polymerase chain reaction (PCR). Membran sel bakteri ini mengandung asam lemak jenuh yang berfungsi untuk meningkatkan kestabilan dan kekokohan membran sel saat suhu tinggi. 

Keunikan adaptasi metabolisme bakteri ini terhadap lingkungan ekstrem adalah memperoleh energi dengan cara menyerap senyawa organik dari lingkungan yang berasal dari tempat hidup organisme lain baik hasil ekskresi atau degradasi biomolekul.

Manfaat Ekstremofil dalam Dunia Industri dan Kesehatan

Selain memberikan wawasan ilmiah, ekstremofil juga memiliki aplikasi luas dalam bioteknologi industri. Enzim-enzim yang dihasilkan oleh ekstremofil, seperti Taq polymerase dari Thermus aquaticus atau β-galaktosidase dari Halorubrum lacusprofundi, telah digunakan dalam berbagai bidang, termasuk proses industri, obat-obatan, dan teknologi lingkungan. Enzim ini terbukti efektif dalam kondisi ekstrem yang biasanya merusak enzim dari organisme biasa. 

Lebih dari itu, beberapa molekul yang dihasilkan oleh ekstremofil memiliki potensi terapeutik, termasuk sifat antibiotik, antikanker, dan antioksidan, yang sedang diteliti untuk dikembangkan secara komersial. Secara keseluruhan, ekstremofil adalah sumber daya yang sangat berharga dalam mendukung ekonomi berbasis hayati (bio-based economy). 

Kemampuannya untuk bertahan hidup di kondisi ekstrem memberikan inspirasi untuk mengembangkan teknologi baru yang lebih berkelanjutan dalam bidang energi, lingkungan, dan kesehatan. Dengan memahami berbagai jenis dan mekanisme adaptasi bakteri ekstrem, kita tidak hanya memperluas wawasan tentang batas-batas kehidupan, tetapi juga membuka peluang baru dalam pemanfaatan bioteknologi untuk kepentingan industri dan kesehatan.

Jangan lewatkan artikel selanjutnya yang akan membahas topik-topik menarik lainnya seputar mikrobiologi dan penerapannya dalam dunia industri dan kesehatan. Sampai jumpa pada artikel berikutnya!

Author: Safira, Editor: Sabilla

Referensi:

Aiyer, Kartik. 2023. How Extremophiles Push the Limits of Life. Tersedia: https://joyfulmicrobe.com/forensic-microbiology/, diakses pada 9 Januari 2025. 

Brock, T.D. 1967. “Life at High Temperatures.” Science. 

Cavicchioli, R. 2006. Cold-adapted enzymes. Current Opinion in Biotechnology. 

Milnepublishing.geneseo. 2025. Thermus aquaticus. Tersedia: https://milnepublishing.geneseo.edu/botany/chapter/thermus-aquaticus/, diakses pada 9 Januari 2025. 

Oren, A. 2011. “Thermophilic Halophiles: Biology and Adaptations.” Extremophiles.