Diposting Rabu, 2 November 2011 jam 2:42 am oleh Gun HS

Ilmuwan Mengidentifikasi Jaringan Besar Pertukaran Gen antar Bakteri di Seluruh Dunia

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Rabu, 2 November 2011 -


Sebanyak orang bisa bertukar informasi secara instan di era digital, begitu pula dengan bakteri yang terkait dengan manusia dan ternak, muncul secara bebas dan cepat untuk melakukan pertukaran materi genetik yang berhubungan dengan penyakit manusia dan resistensi antibiotik melalui mekanisme yang disebut transfer gen horisontal (HGT).

Dalam makalah yang dipublikasikan di Nature secara online, para peneliti – yang dipimpin Eric Alm dari Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan dan Departemen Teknik Biologi MIT – menyatakan mereka telah menemukan bukti sebuah jaringan besar pertukaran gen yang menghubungkan bakteri-bakteri di seluruh dunia: 10.000 gen unik yang mengalir melalui HGT di antara 2.235 genom bakteri.

HGT merupakan metode purba bagi bakteri dari berbagai garis keturunan yang berbeda untuk memperoleh dan berbagi informasi genetik yang berguna dan yang tidak mereka warisi dari orangtua. Para ilmuwan telah lama mengetahui tentang HGT dan mengetahui bahwa ketika sebuah gen transfer tidak memiliki sifat yang diinginkan, seperti resistensi antibiotik atau patogenisitas, di mana gen mungkin mengalami seleksi positif dan akan diteruskan kepada keturunannya, terkadang bisa merugikan manusia. (Sebagai contoh, proliferasi dari strain resisten antibiotik bakteri adalah ancaman yang sangat nyata, seperti terlihat pada munculnya apa yang disebut sebagai “superbug“)

Namun hingga saat ini, para ilmuwan tidak tahu persis seberapa banyak informasi ini dipertukarkan, atau seberapa cepat. Hasil kerja tim MIT menggambarkan bahwa gen dapat berkembang biak pada seluruh garis keturunan bakteri dalam skala besar dengan kecepatan yang sangat tinggi.

“Kami menemukan gen identik dalam bakteri yang berbeda satu sama lain, sama bedanya antara manusia dengan ragi,” kata Alm. “Ini menunjukkan bahwa transfer adalah terakhir; gen tidak punya waktu untuk bermutasi.”

“Kami terkejut saat menemukan bahwa 60 persen transfer di antara bakteri-bakteri terkait-manusia meliputi pula gen untuk resistensi antibiotik,” tambah mahasiswa pascasarjana Chris Smillie, salah satu penulis utama dalam makalah.

Gen-gen resistensi ini berhubungan pula dengan penggunaan antibiotik dalam industri peternakan: Para peneliti menemukan 42 gen resistensi antibiotik telah berbagi di antara bakteri terkait-ternak dan terkait-manusia, menunjukkan koneksi penting yang menghubungkan kolam-kolam resistensi obat pada populasi manusia dan peternakan.

“Entah bagaimana, sekalipun satu miliar tahun evolusi genom memisahkan  bakteri yang hidup pada sapi dengan bakteri yang hidup pada manusia, namun keduanya mengakses pustaka gen yang sama,” kata Alm. “Ini bukti kuat bahwa gen ditransfer di antara makanan hewan dan manusia.”

Selain itu, tim mengidentifikasi 43 kasus independen mengenai gen resistensi-antibiotik di antara bangsa-bangsa. “Ini adalah masalah internasional yang nyata,” kata mahasiswa pascasarjana mikrobiologi Mark Smith, penulis lain studi tersebut. “Ketika sebuah sifat memasuki kolam gen terkait-manusia, maka ia akan menyebar dengan cepat tanpa memperhatikan batas-batas negara.”

Praktek menambahkan antibiotik profilaksis pada pakan ternak untuk mempromosikan pertumbuhan dan mencegah penyebaran penyakit, sudah tersebar luas di Amerika Serikat, namun sudah dilarang di banyak negara Eropa. Menurut Federal Drug Administration, lebih dari 80 persen dari 33 juta pon antibiotik yang dijual di Amerika Serikat pada tahun 2009 adalah untuk penggunaan peternakan, dan 90 persennya diberikan melalui makanan dan air. Ini meliputi antibiotik seperti penisilin dan tetrasiklin yang biasa digunakan untuk mengobati penyakit manusia.

Para peneliti MIT menemukan bahwa HGT terjadi lebih sering di antara bakteri yang menempati lokasi tubuh yang sama, berbagi toleransi oksigen yang sama atau memiliki patogenitas yang sama. Hal ini menghadirkan kesimpulan bahwa ekologi – atau ceruk lingkungan – adalah lebih penting daripada keturunan atau kedekatan geografis dalam menentukan apakah sebuah gen transfer akan dimasukkan ke dalam DNA bakteri dan diteruskan kepada keturunannya.

“Ini memberi kita panduan untuk memahami kekuatan yang mengatur pertukaran gen,” kata Alm.

Tim riset menerapkan aturan-aturan ini untuk menemukan gen yang terkait dengan kemampuan untuk menyebabkan meningitis dan penyakit-penyakit lainnya, dengan harapan bahwa sifat-sifat yang ditransfer dan gen-gen yang menyandikan sifat-sifat itu mungkin membuat target yang sangat menjanjikan untuk terapi obat masa depan.

“Ini adalah bagian pekerjaan yang sangat menarik yang benar-benar menunjukkan bagaimana peningkatan database urutan genom lengkap, bersama dengan rincian informasi lingkungan, dapat digunakan untuk menemukan skala besar pola evolusi,” kata Rob Knight, profesor kimia dan biokimia di Universitas Colorado di Boulder. “Ketersediaan dataset yang luas dengan karakterisasi lingkungan yang sangat baik akan memberi kita pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya terhadap mikroba di seluruh dunia.”

Dengan melanjutkan pekerjaan ini, para peneliti kini membandingkan tingkat pertukaran di antara bakteri yang hidup di lokasi yang terpisah pada orang yang sama, serta di antara bakteri yang hidup pada orang penderita penyakit yang sama. Mereka juga mempelajari situs yang terkontaminasi untuk melihat pertukaran gen mana saja yang mungkin memfasilitasi pembersihan mikroba oleh bakteri pengurang-logam.

Kredit: Massachusetts Institute of Technology
Jurnal: Chris S. Smillie, Mark B. Smith, Jonathan Friedman, Otto X. Cordero, Lawrence A. David, Eric J. Alm. Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10571

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.