Para ilmuwan telah menemukan bahwa virus yang menginfeksi mikroba secara signifikan mempengaruhi perubahan iklim dengan mempengaruhi siklus metana. Studi ini, yang menganalisis DNA dari lingkungan yang berbeda, menunjukkan bahwa dampak virus terhadap lingkungan berbeda-beda di setiap habitat. Penelitian ini menggarisbawahi hubungan kompleks antara virus, mikroba, dan emisi metana, sehingga menunjukkan perlunya penyelidikan lebih lanjut mengenai peran virus dalam dinamika iklim.
Studi tersebut mengungkapkan bahwa mikroorganisme yang pernah terinfeksi mengandung gen baru untuk produksi metana.
Sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa virus yang menginfeksi mikroba berkontribusi terhadap perubahan iklim dengan memainkan peran penting dalam siklus metana, gas rumah kaca yang kuat, melalui lingkungan.
Dengan menganalisis hampir 1.000 kumpulan data DNA metagenomik dari 15 habitat berbeda, dari berbagai danau hingga bagian dalam perut sapi, para peneliti menemukan bahwa virus mikroba membawa elemen genetik khusus untuk mengendalikan proses metana, yang disebut gen metabolik tambahan (AMGs). Jumlah gen ini dapat bervariasi tergantung di mana organisme tersebut hidup, sehingga menunjukkan bahwa potensi dampak virus terhadap lingkungan juga bervariasi tergantung pada habitatnya.
Penemuan ini menambahkan bagian penting untuk pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana metana berinteraksi dan bergerak di ekosistem yang berbeda, kata ZhiPing Zhong, penulis utama studi tersebut dan ilmuwan peneliti di Byrd Polar and Climate Research Center di Ohio State University.
“Penting untuk memahami bagaimana mikroorganisme mengendalikan proses metana,” kata Zhong, juga seorang ahli mikrobiologi yang penelitiannya meneliti bagaimana mikroba berevolusi di lingkungan yang berbeda. “Kontribusi mikroba terhadap proses metabolisme metana telah dipelajari selama beberapa dekade, namun domain virus sebagian besar masih belum dieksplorasi, dan kami ingin mempelajari lebih lanjut.”
Studi ini dipublikasikan di jurnal Sifat komunikasi.
Peran virus dalam emisi gas rumah kaca
Virus telah membantu memicu seluruh proses ekologi, biogeokimia, dan evolusi bumi, namun baru belakangan ini para ilmuwan mulai mengeksplorasi kaitannya dengan perubahan iklim. Misalnya, metana adalah penyebab emisi gas rumah kaca terbesar kedua setelah karbon dioksida, namun sebagian besar dihasilkan oleh organisme bersel tunggal yang disebut archaea.
“Virus adalah entitas biologis yang paling tersebar luas di Bumi,” kata Matthew Sullivan, rekan penulis studi dan profesor mikrobiologi di Pusat Sains Mikrobioma Ohio State. “Di sini kami telah memperluas apa yang kami ketahui tentang dampaknya dengan menambahkan gen perputaran metana ke dalam daftar panjang gen metabolik yang dikodekan oleh virus. Tim kami berusaha menjawab berapa banyak ‘metabolisme mikroba’ yang sebenarnya dimanipulasi oleh virus selama infeksi.”
Meskipun peran penting mikroba dalam mempercepat pemanasan atmosfer kini sudah diketahui, sedikit yang diketahui tentang bagaimana gen yang terkait dengan metabolisme metana yang dikodekan oleh virus yang menginfeksi mikroba ini mempengaruhi produksi metana, kata Zhong. Pemecahan misteri ini membuat Zhong dan rekan-rekannya menghabiskan hampir satu dekade mengumpulkan dan menganalisis sampel DNA mikroba dan virus dari reservoir mikroba yang unik.
Salah satu tempat terpenting yang dipilih tim untuk dipelajari adalah Danau Vrana, bagian dari cagar alam yang dilindungi di Kroasia. Di dalam sedimen danau yang kaya metana, para peneliti menemukan sejumlah gen mikroba yang mempengaruhi produksi dan oksidasi metana. Selain itu, mereka menemukan komunitas virus yang berbeda dan mengungkap 13 jenis AMG yang membantu mengatur metabolisme inangnya. Meskipun demikian, tidak ada bukti bahwa virus-virus ini secara langsung mengkode gen metabolisme metana itu sendiri, yang menunjukkan bahwa potensi dampak virus terhadap siklus metana bervariasi berdasarkan habitat, kata Zhong.
Dampak terhadap peternakan dan lingkungan
Secara keseluruhan, penelitian ini mengungkapkan bahwa jumlah AMG metabolisme metana yang lebih tinggi lebih mungkin ditemukan di lingkungan yang berhubungan dengan inang seperti di dalam perut sapi, sementara lebih sedikit gen ini ditemukan di habitat lingkungan seperti sedimen danau. Karena sapi dan hewan ternak lainnya juga bertanggung jawab menghasilkan sekitar 40% emisi metana global, penelitian mereka menunjukkan bahwa hubungan kompleks antara virus, makhluk hidup, dan lingkungan secara keseluruhan mungkin lebih saling berhubungan daripada yang diperkirakan para ilmuwan.
“Temuan ini menunjukkan bahwa dampak virus ini secara global masih diremehkan dan patut mendapat perhatian lebih,” kata Zhong.
Meskipun tidak jelas apakah aktivitas manusia mempengaruhi evolusi virus-virus ini, tim berharap bahwa pengetahuan baru yang diperoleh dari penelitian ini akan meningkatkan kesadaran akan kekuatan agen penular yang menghuni semua kehidupan di Bumi. Namun, untuk mempelajari lebih lanjut tentang mekanisme internal virus-virus ini, diperlukan lebih banyak eksperimen untuk memahami lebih banyak tentang kontribusinya terhadap siklus metana bumi, kata Zhong, terutama ketika para ilmuwan berupaya mencari cara untuk mengurangi emisi metana yang disebabkan oleh mikroba.
“Pekerjaan ini merupakan langkah awal untuk memahami dampak virus dari perubahan iklim,” katanya. “Kami masih harus banyak belajar.
Referensi: “Potensi virus untuk memodulasi metabolisme metana mikroba bervariasi berdasarkan habitat” oleh Zhi-Ping Zhong, Jingjie Du, Stephan Köstlbacher, Petra Pjevac, Sandi Orlić, dan Matthew B. Sullivan, 29 Feb 2024, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-024-46109-x
Pekerjaan ini didukung oleh National Science Foundation, Kroasia Science Foundation, Gordon and Betty Moore Foundation, Heising-Simons Foundation, Uni Eropa, dan Departemen Energi AS. Rekan penulis termasuk Jingjie Du dari Ohio State, Stephan Kostlbacher dan Petra Pjevac dari Universitas Wina, dan Sandi Orlić dari Ruđer Bošković Institute.
+ There are no comments
Add yours