.webp)
Ketika kita memikirkan serangga, yang sering terlintas dalam pikiran adalah makhluk kecil yang sering kali mengganggu. Namun, di balik tubuh mungil mereka, serangga seperti halnya makhluk hidup lainnya membawa sebuah dunia tersembunyi yang luar biasa kompleks yaitu mikrobioma.
Mikrobioma ini, mencakup semua mikroorganisme seperti bakteri, jamur, virus, dan protozoa yang hidup di dalam dan di permukaan tubuh serangga. Mereka tidak hanya hidup berdampingan tetapi juga berperan penting dalam kehidupan serangga. Kesatuan antara serangga dengan inangnya sering disebut sebagai holobiont.
Peran Mikrobioma pada fisiologi serangga
Mikrobioma serangga memiliki peran esensial dalam berbagai aspek kehidupan inangnya. Salah satu fungsi utama adalah dalam pencernaan. Banyak serangga memakan bahan yang sulit dicerna, seperti kayu atau daun, yang kaya akan selulosa.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Contohnya adalah rayap dan kumbang yang berasosiasi dengan kayu mengandalkan mikrobioma usus mereka untuk memecah selulosa menjadi gula sederhana yang dapat diserap dan dimanfaatkan sebagai energi. Bantuan produksi enzim dari mikroorganisme tersebut, dapat membantu serangga tersebut untuk mencerna sumber makanan mereka tersebut.
Di samping mencerna makanan, mikrobioma di dalam usus serangga juga membantu inangnya untuk memecah racun yang ada pada tumbuhan (fitotoksin) dan bahkan mendetoksifilkasi pestisida. Banyak tumbuhan menghasilkan senyawa kimia beracun sebagai mekanisme pertahanan, tapi serangga herbivora mengandalkan mikrobioma mereka untuk menguraikan racun ini, memungkinkan mereka untuk memakan tumbuhan tersebut tanpa keracunan.
Contohnya, kumbang kentang Colorado dapat menguraikan solanin dalam tanaman kentang, dan ulat kupu-kupu Monarch dapat mendetoksifikasi glikosida kardenolida dari tumbuhan milkweed. Selain itu, mikrobioma juga membantu serangga mengatasi pestisida buatan manusia, seperti nyamuk Anopheles gambiae yang memiliki bakteri usus yang mampu memecah senyawa organofosfat.
Kemampuan adaptif ini memberikan keuntungan evolusioner, memungkinkan serangga untuk mengeksploitasi berbagai sumber makanan dan bertahan di lingkungan yang penuh bahan kimia berbahaya. Selain membantu pencernaan, mikrobioma juga berperan dalam perlindungan inang dari patogen.
Beberapa mikroba menghasilkan senyawa antimikroba yang dapat melawan patogen berbahaya, memberikan keuntungan bagi serangga inang. Misalnya, lebah madu memiliki bakteri yang menghasilkan asam lemak pendek yang membantu menghambat pertumbuhan patogen seperti Nosema, parasit yang menyebabkan penyakit serius pada lebah.
Interaksi antara mikrobioma dan sistem kekebalan serangga juga sangat menarik. Mikrobioma membantu mengatur sistem kekebalan serangga dengan cara yang serupa dengan bagaimana mikrobioma manusia bekerja. Mikroorganisme ini dapat memicu respons kekebalan yang memperkuat pertahanan serangga terhadap infeksi. Sebagai contoh, beberapa bakteri yang ada dalam mikrobioma nyamuk dapat mengurangi kerentanan mereka terhadap infeksi oleh Plasmodium, parasit penyebab malaria.
Adaptasi mikrobioma serangga dengan perubahan lingkungan
Holobiont serangga juga menunjukkan fleksibilitas dan adaptabilitas yang mengagumkan. Serangga sering kali hidup dalam lingkungan yang berubah-ubah dan menantang, dari gurun yang kering hingga hutan hujan yang lembab. Mikrobioma mereka dapat beradaptasi dengan cepat terhadap perubahan ini, membantu inang bertahan hidup. Contohnya, serangga kutu daun yang hidup di berbagai tanaman memiliki mikrobioma yang dapat berubah sesuai dengan spesies tanaman yang mereka makan, yang memungkinkan mereka untuk mencerna berbagai senyawa kimia yang ada pada tanaman tersebut.
Namun, interaksi antara serangga dan mikrobiomanya tidak selalu harmonis. Terkadang, perubahan dalam lingkungan atau diet dapat mengganggu keseimbangan mikrobioma, yang dapat berdampak negatif pada kesehatan serangga. Sebagai contoh, paparan pestisida dapat membunuh bakteri baik dalam usus serangga, membuat mereka lebih rentan terhadap infeksi oleh patogen.
Studi tentang mikrobioma serangga juga memiliki implikasi praktis yang luas. Misalnya, pemahaman yang lebih baik tentang mikrobioma nyamuk dapat membantu mengembangkan strategi baru untuk mengontrol penyebaran penyakit yang ditularkan oleh nyamuk, seperti malaria dan demam berdarah. Penelitian tentang mikrobioma lebah madu bisa memberikan wawasan tentang cara melindungi koloni lebah yang penting bagi penyerbukan tanaman pangan.
Selain itu, mikrobioma serangga juga bisa menjadi sumber inovasi bioteknologi. Mikroorganisme yang mampu memecah bahan organik keras seperti selulosa atau lignin dapat digunakan dalam produksi biofuel. Enzim-enzim yang dihasilkan oleh mikrobioma ini bisa diisolasi dan diterapkan dalam industri, membuka jalan untuk teknologi yang lebih ramah lingkungan.
Penelitian tentang mikrobioma serangga Indonesia
Penelitian tentang bakteri yang berasosiasi dengan serangga sudah pernah dilakukan oleh para penulis pada beberapa kumbang, seperti pada kelompok serangga kumbang moncong (Cruculionidae) dari genera Trigonopterus dan Imathia.
Dari serangga tersebut telah berhasil diisolasi bakteri yang mampu menguraikan selulosa yang merupakan komponen utama dari makanan serangga tersebut.
Penelitian selanjutnya adalah mengenai mikrobioma usus pada kumbang pemakan bangkai dari keluarga Silphidae, khususnya Nicrophorinae (Nicrophorus distinctus, gambar A) dan Silphinae (Necrophila renatae, gambar B) menunjukkan bagaimana mikroorganisme berperan penting dalam mendukung perilaku dan ekologi inang mereka.
 Foto: Ruby Setiawan/BRIN |
Dalam penelitian ini, komunitas mikroba usus dari kedua spesies tersebut dibandingkan menggunakan pendekatan metagenomic gen 16S rRNA. Ditemukan bahwa mayoritas mikrobioma usus pada kedua spesies didominasi oleh bakteri dari filum Firmicutes dan Proteobacteria, dengan perbedaan signifikan pada tingkat taksonomi yang lebih rendah.
Misalnya, Nicrophorus distinctus memiliki jumlah Lactobacillales, yaitu bakteri yang mampu menghasilkan asam laktat, yang lebih tinggi. Bakteri asam laktat ini yang berperan dalam pengawetan bangkai oleh Nicrophorus distinctus, sedangkan Necrophila renatae memiliki jumlah Clostridiales yang lebih tinggi, yang terkait dengan proses penguraian bangkai.
Perbedaan komposisi mikrobioma ini mencerminkan adaptasi spesifik masing-masing spesies dalam memanfaatkan bangkai untuk nutrisi dan perkembangan larva mereka. Penelitian-penelitian ini memperkuat pemahaman kita tentang bagaimana mikrobioma serangga dapat beradaptasi dengan lingkungan dan perilaku inang, serta memberikan wawasan baru untuk aplikasi praktis seperti pengelolaan hama dan konservasi serangga yang bermanfaat.
Penulis:
Ruby Setiawan1, Raden Pramesa Narakusumo2, Hari Sutrisno2
1) Indonesia Culture Collection, Pusat Riset Biosistematika dan Evolusi Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN)
2) Museum Zoologicum Bogoriense, Pusat Riset Biosistematika dan Evolusi BRIN
(pal/pal)
