Para ilmuwan telah mengidentifikasi struktur seluler yang sebelumnya tidak diketahui pada mikroba usus yang tampaknya menjadi mesin utama di balik emisi metana dari sapi dan hewan ruminansia lainnya. Penemuan ini, yang dipublikasikan di Science, menunjukkan dengan tepat mekanisme biologis spesifik yang dapat menawarkan strategi baru yang ditargetkan untuk mengurangi jejak karbon sektor pertanian.
Pabrik Tersembunyi di Rumen
Fokus penelitian ini adalah rumen, ruang perut pertama pada hewan pengunyah makanan seperti sapi, domba, dan kambing. Tong fermentasi ini adalah rumah bagi ekosistem kompleks mikroba yang menguraikan bahan tanaman. Di antara mikroba ini terdapat protozoa bersel tunggal yang dikenal sebagai ciliata, yang ditutupi tonjolan seperti rambut.
Meskipun ciliate menyumbang sekitar 25% dari populasi mikroba dalam rumen, mereka secara historis sulit dipelajari karena genetika yang kompleks dan kecenderungan untuk bertukar DNA dengan organisme lain. Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti Tiongkok mengisolasi sel-sel ciliata dari 100 sapi perah, sehingga mereka dapat mengurutkan DNA dari 65 spesies ciliata—45 di antaranya belum pernah dianalisis secara genetik sebelumnya.
Upaya ini mengungkap organel baru (kompartemen khusus di dalam sel) yang disebut hidrogenobody.
Bagaimana Hidrogenobodi Membakar Metana
Pentingnya hidrogenobody terletak pada fungsinya: ia menghasilkan gas hidrogen. Di dalam rumen, hidrogen ini tidak keluar begitu saja; ia berfungsi sebagai bahan bakar bagi kelompok mikroba lain yang disebut archaea, yang mengonsumsi hidrogen untuk menghasilkan metana, gas rumah kaca yang kuat.
Sebelumnya, para ilmuwan mengetahui bahwa produksi hidrogen merangsang pembentukan metana, namun mereka tidak dapat secara pasti menemukan di mana hidrogen ini dihasilkan dalam sel ciliata. Studi baru ini menegaskan bahwa hidrogenobody adalah sumbernya. Struktur ini berbeda dari organel penghasil energi lainnya seperti hidrogenosom atau mitokondria karena mereka hanya memiliki membran tunggal dan bukan membran ganda. Mereka berkumpul di dasar silia, proyeksi kabur yang memberi nama pada mikroba ini.
Para peneliti menemukan korelasi langsung:
* Ciliata dengan lebih banyak hidrogenobody menghasilkan lebih banyak hidrogen.
* Lebih banyak hidrogen menyebabkan peningkatan aktivitas di archaea penghasil metana.
* Akibatnya, sapi dengan populasi ciliata spesifik yang lebih tinggi mengeluarkan lebih banyak metana.
Menargetkan Mikroba Tertentu, Tidak Semuanya
Penemuan ini menimbulkan pertanyaan kritis tentang bagaimana memitigasi emisi metana tanpa mengganggu produktivitas ternak. Upaya masa lalu untuk menghilangkan semua ciliata dari rumen mengakibatkan penurunan metana tetapi juga menyebabkan penurunan produksi susu dan daging secara signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun beberapa ciliate berbahaya bagi tujuan iklim, yang lain mungkin memainkan peran yang bermanfaat dalam pencernaan dan kesehatan hewan.
Data baru ini memungkinkan pendekatan yang lebih berbeda. Studi ini menyoroti bahwa ciliate dalam keluarga Vestibuliferida sangat “berbulu” (memiliki banyak silia) dan mengandung lebih banyak hidrogenobody, menjadikannya kontributor utama produksi metana. Sebaliknya, famili Entodiniomorphida memiliki silia yang lebih sedikit dan berkontribusi lebih sedikit terhadap masalah tersebut.
“Mengetahui perbedaan fisiologis antara spesies protozoa dapat membantu dalam merancang pengobatan untuk mengurangi emisi metana tanpa mengorbankan produksi susu dan daging,” jelas Todd Callaway, ahli mikrobiologi di Universitas Georgia.
Jalan ke Depan
Meskipun identifikasi benda hidrogen merupakan sebuah terobosan, penerapan praktisnya masih jauh dari yang diharapkan. Menghilangkan ciliata sepenuhnya memerlukan tindakan ekstrem, seperti mengisolasi ternak di kandang tertutup dan memberi mereka pakan yang disterilkan, yang secara ekonomi dan logistik tidak layak untuk sebagian besar peternakan.
Sebaliknya, penelitian di masa depan kemungkinan besar akan berfokus pada pengembangan intervensi yang secara khusus menghambat pertumbuhan ciliate yang memproduksi metana tinggi seperti Vestibuliferida, sekaligus melestarikan spesies yang bermanfaat. Sebagaimana dicatat oleh Callaway, penemuan ini adalah “langkah pertama dari kemungkinan 25 langkah”, namun memberikan peta biologis penting yang diperlukan untuk mengarahkan menuju peternakan yang lebih berkelanjutan.
Singkatnya, penemuan hidrogenobody mengalihkan fokus dari menekan mikroba usus menjadi menargetkan mesin seluler spesifik yang bertanggung jawab atas kelebihan metana, sehingga menawarkan jalur yang menjanjikan menuju pertanian yang lebih ramah lingkungan.
