Dulu Anda mengira bahwa Anda hanya bisa mendapatkan DNA berkualitas tinggi langsung dari hewan atau tulang dan spesimen yang diawetkan dengan baik, tetapi, mulai tahun 1990-an, ahli mikrobiologi mulai mengurutkan DNA langsung dari sekumpulan tanah, lumpur, dan air laut. Mereka mencari materi genetik yang disebut DNA lingkungan, atau eDNA, yang dilepaskan oleh makhluk hidup. Alih-alih harus menumbuhkan mikroba di laboratorium untuk mendapatkan genomnya, mereka sekarang menggunakan eENA dan teknik yang disebut metagenomik untuk secara langsung mengurutkan bit DNA yang dibuang. Nayfatch mengatakan ini telah “benar-benar merevolusi cara ilmuwan mempelajari keanekaragaman mikroba”.

Nayfatch adalah ilmuwan peneliti di Joint Genome Institute, yang menawarkan layanan pengurutan DNA untuk ilmuwan di seluruh dunia. Selama 15 tahun terakhir, institut tersebut telah mengurutkan eDNA dari para peneliti yang mempelajari ventilasi termal laut dalam, permafrost Arktik, lumpur laut, laguna Yunani, tambang emas Afrika dalam, usus manusia dan hewan, dan banyak lagi. Basis data ini, yang merupakan puncak penelitian dari semua kelompok tersebut, memungkinkan Eloe-Fadrosh dan rekan-rekannya menemukan lebih banyak cabang pohon kehidupan.

Termasuk dalam database baru, yang akan tersedia untuk umum, adalah harta karun berupa gen baru yang menyandikan senyawa berguna yang disebut “metabolit sekunder”. Ini adalah senyawa organik kecil yang ditemukan di alam yang memiliki sifat terapeutik, seperti opium yang diproduksi oleh tanaman opium atau penisilin dari Penicillium jamur. Bakteri tanah juga merupakan sumber terapi yang manjur. Strain bakteri tanah Streptomyces, misalnya, telah menghasilkan banyak antibiotik dan bahkan obat anti kanker. Faktanya, beberapa senyawanya yang dikembangkan menjadi obat-obatan, seperti antibiotik kloramfenikol dan spektinomisin, kini dianggap sebagai obat esensial oleh Organisasi Kesehatan Dunia.

“Saya pribadi sangat tertarik dengan keragaman apa yang ada di luar sana dan bagaimana kita dapat membuat katalognya,” kata Eloe-Fadrosh. Sebagai seorang peneliti di Departemen Energi, dia sangat tertarik dengan peran mikroba ini dalam proses biogeokimia di lingkungan dan siklus karbon. Mikroba yang berada di tanah memecah bahan organik dan melepaskan karbon dioksida dan metana, yang berkontribusi pada gas rumah kaca di atmosfer.

Pertanyaan besar saat ini dalam ekologi mikroba adalah apa yang akan terjadi pada mikroba di permafrost Arktik ketika suhu global menghangat dan mulai mencair. Akankah mereka melepaskan banjir karbon ke atmosfer saat mereka bangun dan menyantap tumbuhan dan hewan beku yang terkubur di sana? “Orang sering ingin tahu, bagaimana mikrobiota bereaksi terhadap perubahan iklim? Dan kami kesulitan menjawab pertanyaan-pertanyaan itu karena kami masih memahami yang mana di antara mereka yang tinggal di luar sana dan apa yang mereka lakukan, ”kata Allison Murray, ahli ekologi mikroba di Desert Institute, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Katalog ini merupakan langkah pertama yang penting untuk memahami hal itu, karena katalog ini berisi beberapa spesies mikroba baru dengan gen yang terlibat dalam produksi metana. Selain itu, kata Eloe-Fadrosh, dia menemukan banyak archaea yang memiliki gen yang memetabolisme metana, mengeluarkannya dari atmosfer dan menggunakannya sebagai energi. Dia bersemangat tentang potensi masa depan entah bagaimana menggunakan mikroba ini untuk menyerap karbon atmosfer.

Karen Lloyd, seorang ahli mikrobiologi di University of Tennessee Knoxville yang tidak terlibat dalam proyek tersebut, mengatakan bahwa sumber rangkaian genetik baru ini “mencengangkan” dalam potensinya untuk memperluas pilihan kita untuk molekul biologis yang berguna. Bagi Lloyd, studi tersebut “menjabarkan lingkup penuh dunia mikroba bagi kami, dan menunjukkan kepada kami bahwa lanskap mikroba sangat luas dan sebagian besar belum ditemukan”.

Eisen, seorang yang rajin birder, menyamakan database ini dengan draf pertama dari panduan lapangan untuk mikroba yang tidak dapat didomestikasi di Bumi. Tetapi dia mengatakan bahwa itu hanya langkah pertama dalam memahami fungsi organisme ini dan kepentingannya dalam ekosistem. Langkah selanjutnya adalah mempelajari sesuatu tentang biologi mereka.

Eloe-Fadrosh setuju. “Dengan membuat katalog keragaman mikroba yang lebih baik di luar sana, kami berharap bahwa kami lebih mampu mengidentifikasi semua metabolisme berbeda dan fungsi unik yang dikodekan dalam seluruh pohon kehidupan,” katanya.

---

Lebih Banyak Kisah WIRED Hebat