Alga

Penemuan mengejutkan: Cyanobacteria menghasilkan minyak

NASA / Public domain

Rapeseed, alpukat dan pohon zaitun? Mereka semua digunakan oleh manusia sebagai penghasil minyak atau lemak. Namun, kemampuan untuk menghasilkan minyak dari air dan karbon dioksida dengan bantuan cahaya merupakan sesuatu yang pada dasarnya umum untuk semua tanaman, dari alga uniseluler hingga pohon sequoia raksasa. “Kami telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa cyanobacteria dapat melakukan hal yang sama,” jelas ahli biologi Prof. Dr. Peter Dörmann dari Institute of Molecular Physiology and Biotechnology of Plants (IMBIO) di University of Bonn. “Ini benar-benar kejutan, bukan hanya bagi kita.”

Sampai sekarang, para ahli berasumsi bahwa cyanobacteria tidak memiliki sifat tersebut. Bagaimanapun, mereka sebenarnya adalah bakteri, meskipun nama “alga blue-green” menunjukkan sebaliknya. Karena itu mereka sangat berbeda dari tanaman dalam banyak hal: Cyanobacteria lebih dekat hubungannya dengan bakteri E. coli usus daripada pohon zaitun. “Memang ada laporan kuno dalam literatur bahwa cyanobacteria dapat mengandung minyak,” ucap Dörmann. “Tapi belum pernah dipastikan.”

Para ilmuwan di IMBIO selama bertahun-tahun mengerjakan enzim yang mengkatalisasi salah satu langkah dalam sintesis minyak pada tanaman. Enzim aktif dalam kloroplas, komponen sel berwarna hijau yang bertanggung jawab untuk fotosintesis. Berkatnya, tanaman dapat menghasilkan senyawa kimia yang kaya energi dengan bantuan sinar matahari.

Banyak ilmuwan mencurigai bahwa kloroplas berasal dari cyanobacteria. Karena mereka, tidak seperti semua kelompok bakteri lain, yang juga menguasai fotosintesis khas tanaman, dengan melepaskan oksigen. Menurut teori tersebut, lebih dari satu miliar tahun yang lalu, sel tumbuhan purba “menelan” cyanobacterium. Bakteri kemudian hidup di dalam sel dan memasoknya dengan produk fotosintesis. “Jika hipotesis endosimbion ini benar, maka enzim sintesis minyak kloroplas mungkin awalnya berasal dari cyanobacteria,” jelas Dörmann.

Enzim sintesis minyak mirip dengan tanaman

Bersama dengan mahasiswa doktoralnya Mohammed Aizouq. Para ilmuwan mencari genom dari berbagai gen cyanobacteria yang mirip dengan susunan genetik dari enzim yang terlibat dalam sintesis minyak nabati. Mereka berhasil menemukan gen yang disebut asiltransferase dalam alga blue-green; Enzim tanaman juga termasuk dalam kelompok ini. Tes lebih lanjut menunjukkan bahwa cyanobacteria benar-benar menghasilkan minyak dengan enzim tersebut, walaupun hanya dalam jumlah kecil.

Hasilnya di satu sisi menarik dari sudut pandang evolusi-biologis: Ini menunjukkan bahwa bagian tertentu dari mesin sintesis minyak dalam kloroplas tanaman mungkin berasal dari cyanobacteria. Namun, tanaman sekarang sebagian besar menggunakan jalur metabolisme lain untuk menghasilkan minyak. Selain itu, hasilnya dapat membuka kemungkinan baru untuk memproduksi pakan ternak atau biofuel. Karena, tidak seperti tanaman minyak seperti rapeseed, cyanobacteria tidak membutuhkan tanah yang subur untuk tumbuh – sebuah wadah dengan media kultur dan cukup cahaya serta panas yang cukup untuk mereka.

Hal ini mungkin membuat mereka cocok untuk gurun, misalnya, di mana mereka dapat digunakan untuk menghasilkan minyak untuk mesin mobil tanpa bersaing dengan tanaman pangan. Terutama karena pembakaran hanya akan melepaskan karbon dioksida yang telah diekstrak oleh cyanobacteria dari udara selama produksi minyak.

Mikroorganisme akan memberikan kontribusi untuk perlindungan iklim. Bagaimanapun, cyanobacteria yang hidup di lautan dunia mengikat sejumlah besar gas rumah kaca. Diperkirakan bahwa tanpa kontribusi mereka, konsentrasi karbon dioksida di atmosfer akan dua kali lebih tinggi.

“Eksperimen serupa sudah berlangsung dengan alga hijau,” jelas Dörmann. “Namun, lebih sulit untuk dipertahankan; mereka tidak dapat dengan mudah dioptimalkan secara bioteknologi untuk mencapai tingkat produksi minyak tinggi” berbeda dengan cyanobacteria. Spesies yang dipelajari di University of Bonn hanya memproduksi sedikit minyak. “Namun demikian bisa saja spesies lain jauh lebih produktif,” ucap ahli biologi itu. Selain itu, alga blue-green dapat dimodifikasi secara genetis dengan relatif mudah, mirip dengan bakteri lain. “Karena itu, besar kemungkinan hasil minyak dapat ditingkatkan secara signifikan lagi dengan cara bioteknologi.”

Jurnal Referensi:
Mohammed Aizouq, Helga Peisker, Katharina Gutbrod, Michael Melzer, Georg Hölzl and Peter Dörmann: Triacylglycerol and phytyl ester synthesis in Synechocystis sp. PCC6803; PNAS; DOI: 10.1073/pnas.1915930117

Tautan ke artikel asli: Unexpected discovery: Blue-green algae produce oil / Universität Bonn

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.