Mengenal Qourum Sensing Penyebab Vibrio Berbahaya pada Udang

Bakteri fitopatogen membangun interaksi dengan tanaman inang dan mendapatkan nutrisi dari daerah kolonisasinya dengan melibatkan sejumlah enzim dan toksin yang spesifik, yang kemudian menyebabkan terjadinya infeksi, ditandai dengan kemunculan gejala atau bahkan kematian tanaman. Enzim dan toksin tersebut merupakan hasil ekspresi gen yang dalam sistem pengaturannya melibatkan komunikasi antarsel bakteri yang disebut quorum sensing (QS). Pada sistem komunikasi tersebut, bakteri fitopatogen menggunakan sinyal molekul kimia yang spesifik.

Komunikasi Bakteri: Quorum Sensing dan Sinyal Kimia

Akhir-akhir ini telah terjadi perubahan paradigma dalam pemahaman tentang perilaku bakteri dalam populasi. Semula dianggap bahwa antarsel bakteri tidak terjadi komunikasi sosial dan tidak terbangun sistem perilaku multiseluler. Namun sekarang bukti-bukti menunjukkan bahwa bakteri memiliki perilaku sosial sebagai hasil koordinasi dari aktivitas sel-sel secara individu. Bakteri melakukan komunikasi melalui suatu mekanisme yang disebut quorum sensing yang sering disingkat QS.

Peranan Quorum Sensing pada Proses Infeksi

Beberapa peneliti menyimpulkan bahwa untuk dapat menyerang suatu organisme, sel-sel bakteri patogen akan saling berkomunikasi melalui suatu mekanisme yang dikenal dengan istilah kuorum sensing. Quorum sensing (QS) berkontribusi terhadap ekspresi gen yang mengatur kemampuan sintasan (survival) bakteri pada lingkungan, virulensi spesies patogen, mekanisme pengendalian hayati, pembentukan biofilm, motilitas, dan penghindaran kolonisasi oleh mikroba kompetitor.

Bakteri Vibrio di Tambak Udang

Bakteri merupakan organisme yang berperan sebagai dekomposer untuk mengurai bahan organik menjadi komponen yang lebih sederhana, tidak terkecuali juga terjadi di tambak udang.  Namun, tidak semua bakteri diharapkan muncul dalam budidaya salah satu bakteri yang tidak diharapkan muncul pada kolam budidaya adalah bakteri dari kelompok vibrio.

Vibrio telah banyak dibahas oleh peneliti sebagai salah satu agen penyebab penyakit pada udang vaname. Beberapa penyakit yang dapat disebabkan oleh vibrio diantaranya yaitu White Feces Disease (WFD) dan Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND).

Mengapa Vibrio dapat Berbahaya?

Bakteri vibrio memiliki sistem komunikasi yang disebut sebagai quorum sensing.  Yang digunakan sebagai komunikasi antar sel bakteri vibrio  dengan tujuan untuk mengaktifkan ekspresi suatu gen tertentu oleh bakteri yang bersangkutan. 

Setiap sel bakteri akan mengeluarkan molekul ke lingkungannya yang akan menjadi sinyal untuk bakteri itu sendiri dan bakteri lainnya. Molekul sinyal ini juga disebut sebagai autoinducer.

Semakin banyak jumlah sel bakteri maka semakin tinggi pula konsentrasi molekul sinyal di lingkungan. Apabila molekul sinyal yang terakumulasi di lingkungan telah mencapai level tertentu hingga dapat dideteksi oleh bakteri lain maka bakteri yang bersangkutan akan mengaktifkan atau mengekspresikan suatu gen target.

Simpelnya, jika komunitas bakteri berhasil mencapai “quorum” maka mereka akan saling berkomunikasi dan memunculkan karakter tertentu, salah satunya menjadi bakteri patogen.

Beberapa perilaku yang diakibatkan oleh perubahan ekspresi gen dari quorum sensing yaitu seperti bioluminescence (munculnya pendaran cahaya saat gelap), sekresi virulensi, sporulasi, konjungasi, pembentukan biofilm, dan produksi pigmen. Bakteri diketahui banyak menggunakan quorum sensing untuk mengontrol virulensinya (daya bahayanya) kepada organisme lain.

Molekul Sinyal Apa yang Digunakan Vibrio untuk Berkomunikasi?

Bakteri gram negatif  vibrio memiliki Nacylhomoserine lactones (AHLs) sebagai molekul sinyal yang disebut juga dengan autoinducer, inilah yang memiliki peran untuk menstimulasi ekspresi gen pada bakteri apabila telah mencapai konsentrasi tertentu di lingkungan.  AHLs adalah molekul mudah larut dan berdifusi, yang berperan sebagai sinyal interselular yang menstimulasi ekspresi gen yang tergantung pada kepadatan sel yang ada di suatu lingkungan.

Salah satu strategi untuk membuat bakteri virulen menjadi non patogen adalah dengan menghambat sistem quorum sensing-nya.  Dengan diketahuinya mekanisme komunikasi bakteri ini, maka salah satu strategi yang kini mulai dipelajari dalam pengendalian penyakit-penyakit bakterial adalah dengan mengintervensi mekanisme quorum sensing bakteri.

Cara yang Dapat Digunakan untuk Menghambat Kerja Quorum Sensing

Diketahui bahwa mikroalga dan makroalga (rumput laut) dapat memiliki peran yang cukup penting dalam menghambat mekanisme quorum sensing bakteri-bakteri patogen, melalui ekskresi metabolit sekunder.

- Mengurangi penumpukan bahan organik pada kolam budidaya dengan melakukan penyiponan secara berkala. Bahan organik yang tinggi pada perairan dapat memacu perkembanganbiakan bakteri vibrio. Bakteri vibio diketahui tumbuh melimpah pada kondisi akumulasi bahan organik >90 mg/L.

- Memanfaatkan senyawa halogen furanon yang dihasilkan oleh Delisea pulchrayang merupakan makroalga laut, termasuk dalam kelompok alga merah. Alga ini menghasilkan furanon alami yang memiliki kemampuan dalam menghambat sistem quorum sensing pada bakteri dengan menggagalkan aktivasi gen dan dapat menghambat virulensi maupun patogenitas bakteri, termasuk vibrio.

- Memanfaatkan flustramine dari Flustra foliaceayang merupakan Bryozoa laut. Memiliki metabolit sekunder yang secara spesifik mampu menghambat molekul sinyal pada bakteri vibrio.

- Menumbuhkan bakteri biofilm, bakteri biofilm yang merupakan gram positif pada perairan akan berkompetisi dengan bakteri gram negatif. Menumbuhkan bakteri biofilm efektif menurunkan vibrio sebesar 10-90%.

- Menanggulangi pertumbuhan vibrio dan menjaga kesehatan udang vaname merupakan langkah yang penting untuk dilakukan dalam budidaya udang vaname, karena udang vaname yang sakit akan memudahkan bakteri vibrio memicu masalah yang lebih serius yaitu menyebabkan kematian. 

Penggunaan bakteri probiotik banyak disarankan untuk menambah daya tahan tubuh udang vaname dan menekan pertumbuhan bakteri vibrio dengan menjaga kualitas air tetap baik. Udang vaname yang sehat dapat memperkecil resiko terhadap infeksi dari bakteri vibrio.

Artikel ini pertama kali dipublikasikan oleh Fenanza. Ketepatan informasi yang terdapat di dalamnya di luar tanggung jawab Minapoli.